文／姚彥軍·陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司

《采用QC 質(zhì)量工具提高TC18 鍛件一次交檢合格率》(上)見《鍛造與沖壓》2023 年第11 期

主要原因確定及分析

末端因素

本QC 小組根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)改鍛一次后的探傷合格率運(yùn)用樹圖分析，共找出7 個(gè)末端因素，具體如圖3 所示。

圖3 樹圖分析

尋找主要原因

對(duì)7 個(gè)末端因素進(jìn)行逐一分析，尋找出影響一次交檢合格率的主要原因。

⑴末端因素1：變形量。

按照工藝標(biāo)準(zhǔn)所要求的變形量(20%～35%)，不同操作者在同一設(shè)備上生產(chǎn)同一批次鍛件時(shí)，對(duì)比鍛件在同一鍛造工步的變形量，判定對(duì)最終探傷結(jié)果是否有較大影響。

由表4 可知，變形量控制有偏差易造成產(chǎn)品的組織性能不合格，說明變形量是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

表4 變形量統(tǒng)計(jì)

⑵末端因素2：變形溫度。

按照工藝標(biāo)準(zhǔn)所要求的變形溫度(830～850℃)，在同一設(shè)備上生產(chǎn)不同批次鍛件時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行每一工步的變形溫度，判定對(duì)最終探傷結(jié)果是否有較大影響。

由表5 可知，在同一設(shè)備上生產(chǎn)的三個(gè)批次鍛件，各工步的變形溫度均在工藝要求范圍內(nèi)，但三批鍛件的探傷合格率大致相同，說明變形溫度不是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

表5 三批鍛件合格率統(tǒng)計(jì)

⑶末端因素3：變形工步。

按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，在同一設(shè)備上生產(chǎn)多批次鍛件，各工步均嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，對(duì)比生產(chǎn)出的25件鍛件，發(fā)現(xiàn)只有變形工步后的探傷合格率有明顯不一致，說明變形工步是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

⑷末端因素4：送進(jìn)量、壓下量不均勻。

按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，由幾名成熟的操作人員在同一設(shè)備上生產(chǎn)鍛件，對(duì)結(jié)果一致性進(jìn)行考評(píng)分析，還在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)操作人員進(jìn)行了理論和實(shí)際操作的考核，成績(jī)見表6。

表6 專業(yè)水平測(cè)定

通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，操作者實(shí)際操作、理論考核均達(dá)到要求，且操作人員具有多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完全可以確保產(chǎn)品符合工藝圖紙等技術(shù)要求，說明送進(jìn)量、壓力不均勻不是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

⑸末端因素5：控制溫度。

按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求的控制溫度(≥750℃)，在下錘前對(duì)每件鍛件進(jìn)行溫度測(cè)量，對(duì)比發(fā)現(xiàn)所生產(chǎn)出的35 件鍛件的探傷合格率存在明顯差別，說明控制溫度是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

⑹末端因素6：技術(shù)水平差異。

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)操作人員統(tǒng)一進(jìn)行培訓(xùn)，并且進(jìn)行了理論和實(shí)際操作的考核，成績(jī)見表7。

表7 現(xiàn)場(chǎng)操作水平測(cè)定

通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，操作者實(shí)際操作、理論考核均達(dá)到要求，且操作人員具有多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完全可以確保產(chǎn)品符合工藝圖紙等技術(shù)文件要求。由表7可知，技術(shù)水平差異不是影響鍛件一次交檢合格率的主要原因之一。

⑺末端因素7：爐溫均勻性。

嚴(yán)格按照電爐設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)要求，采用帶熱電偶測(cè)溫，通過對(duì)電爐實(shí)際生產(chǎn)的不同批次鍛件進(jìn)行檢測(cè)，判定對(duì)最終探傷結(jié)果是否有較大影響。

由表8 可知，采用帶熱電偶測(cè)溫，通過對(duì)電爐實(shí)際生產(chǎn)的不同批次鍛件進(jìn)行測(cè)量檢測(cè)，說明爐溫均勻性是影響鍛件一次交檢探傷合格率的主要原因之一。

表8 帶熱電偶測(cè)定合格率統(tǒng)計(jì)

綜上，經(jīng)過對(duì)7 個(gè)末端因素的逐個(gè)分析，其中變形量、送進(jìn)量和壓下量不均勻、溫度控制以及爐溫均勻性是影響TC18 鍛件一次交檢探傷合格率的主要原因。

主要原因分析

⑴變形量。

TC18 鈦合金為高合金化、深度淬透性的過渡型α+β 鈦合金。對(duì)于由3t 自由鍛錘生產(chǎn)的TC18 自由鍛件，在準(zhǔn)β 鍛時(shí)要嚴(yán)格控制變形量：變形量太大，則α 相會(huì)球化，甚至導(dǎo)致α 相超標(biāo)；變形量太小，晶界α 相破碎效果不佳，晶界α 相連續(xù)性會(huì)影響塑性。

⑵變形工步。

TC18 鍛造溫度區(qū)間窄，變形抗力大，受到設(shè)備打擊力的限制在3t 自由鍛錘上操作比較困難，中間坯鍛造后接近成形尺寸，從而減少相變點(diǎn)上成形時(shí)間，避免得到魏氏組織。

⑶控制溫度。

應(yīng)該合理分配鍛造時(shí)間，確保制度溫度的控制；應(yīng)采用紅外線測(cè)溫計(jì)來監(jiān)控終鍛溫度，防止由于鍛造時(shí)溫度過低，造成鍛件組織不均勻，從而導(dǎo)致鍛件探傷不合格。

⑷爐溫均勻性。

TC18 的生產(chǎn)采用電爐加熱。加熱不均勻時(shí)，毛料兩端的鍛造溫度不一致，溫度低的一端變形不足會(huì)造成組織不均勻。

對(duì)策制定及實(shí)施

對(duì)策制定

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)TC18 鍛件探傷合格率運(yùn)用因果圖(圖4)進(jìn)行分析，共找出末端因素4 個(gè)，對(duì)策見表9。

表9 對(duì)策表

圖4 因果圖分析

方案實(shí)施

⑴變形量。

針對(duì)變形量不穩(wěn)定的問題，QC 小組對(duì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化?？s短鍛造工步，使坯料初鍛更加充分，后面的變形中使組織細(xì)化；制定合理的加熱規(guī)范，從而促進(jìn)組織均勻化，提高設(shè)備的打擊能力。

⑵變形工步。

中間坯一般采用接近鍛件成形的尺寸，并考慮到如果中間檢測(cè)不合格后，可以返修的形狀為最佳；盡可能在β鍛時(shí)能夠1火次完成，保證較高的鍛造溫度，可以減少后續(xù)火次。

⑶溫度控制。

參照始鍛溫度，溫升不能高于始鍛溫度，鍛造主變形不低于750℃，檢驗(yàn)員用電子測(cè)溫計(jì)嚴(yán)格控制終鍛溫度；保溫時(shí)間從儀表到溫開始計(jì)時(shí)，在規(guī)定溫度內(nèi)不需調(diào)節(jié)設(shè)備設(shè)定的溫度。在升到高溫前，根據(jù)加熱時(shí)儀表與巡檢儀的溫差直接調(diào)節(jié)溫度。鍛造時(shí)提前做好準(zhǔn)備工作并加快坯料的轉(zhuǎn)移，以爭(zhēng)取盡可能高的終鍛溫度。

⑷爐溫均勻性。

①電爐須符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

②到溫裝爐，溫度升至規(guī)定溫度開始計(jì)算保溫時(shí)間。

③保證設(shè)備處于良好狀態(tài)，成形工步時(shí)合理安排生產(chǎn)后再升溫。

④準(zhǔn)β 鍛造時(shí)，裝爐前通知技術(shù)人員到場(chǎng)，加熱時(shí)必須綁定3 支熱電偶帶料測(cè)溫，加熱溫度以巡檢儀顯示溫度為準(zhǔn)，若儀表顯示為規(guī)定溫度，巡檢儀顯示溫度偏低，則允許調(diào)高儀表顯示溫度±5℃，直至巡檢儀顯示為規(guī)定溫度(允許超2 ～4℃)。

⑤保溫時(shí)間從儀表到溫開始計(jì)時(shí)，在相變點(diǎn)下不需要調(diào)節(jié)溫度。在升高溫前根據(jù)相變點(diǎn)下加熱時(shí)儀表與巡檢儀的溫差來直接調(diào)節(jié)溫度。

效果檢查

經(jīng)過3 個(gè)月的實(shí)施，共生產(chǎn)232 件，返修8 件，合格率為96.5%，返修率為3.5%，這個(gè)結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，具體合格率變化如圖5 所示。經(jīng)過12 個(gè)月的實(shí)施，對(duì)照實(shí)物探傷結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，顯微組織圖見圖6。

圖5 合格率變化圖

圖6 顯微組織圖

鞏固措施

通過二次PDCA 循環(huán)，TC18 探傷合格率由88.43%提高到96.5%，該次QC 小組活動(dòng)已實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)。工藝、過程控制已基本穩(wěn)定，今后的工作是如何保持現(xiàn)有的成果，控制不合格品的重復(fù)出現(xiàn)，進(jìn)一步提高改鍛一次后的交檢合格率。

⑴加強(qiáng)培訓(xùn)與過程控制。技術(shù)人員和操作工要對(duì)TC18 鍛件探傷粗晶鍛造特性進(jìn)一步掌握，由技術(shù)員包班進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，并監(jiān)控工藝執(zhí)行情況，為今后生產(chǎn)各類鈦合金鍛件開辟一條新思路。

⑵借助科學(xué)管理方法來預(yù)防不合格品的產(chǎn)生，從工裝、工藝、設(shè)備、生產(chǎn)過程、操作等，把一切可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素統(tǒng)統(tǒng)控制好。

⑶堅(jiān)持不懈地應(yīng)用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法和手段，有目的、有計(jì)劃、有組織地調(diào)查，分析TC18 鍛件探傷全過程的質(zhì)量問題，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到質(zhì)量的本質(zhì)及其內(nèi)在規(guī)律，使產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，產(chǎn)生直觀的經(jīng)濟(jì)效益，并使之成為日常質(zhì)量工作的一個(gè)重要組成部分，從內(nèi)部組織上確保已取得的成果。

⑷以現(xiàn)有的分廠QC 小組成員為骨干，逐步擴(kuò)大QC 小組活動(dòng)的覆蓋面，逐步將現(xiàn)有的各種鈦合金改鍛納入到QC 控制之中。

⑸將此項(xiàng)QC 成果納入到工藝文件和生產(chǎn)流程控制中，貫徹新工藝和新方法。

總結(jié)

遺留問題：雖然我們?cè)诒敬蜵C 活動(dòng)中取得了一定的成績(jī)，終于完成了TC18 鍛件一次交檢合格率的質(zhì)量指標(biāo)，但如何能夠穩(wěn)定質(zhì)量并對(duì)其他TC18 改鍛是否適應(yīng)，還需進(jìn)一步探索。

通過這次活動(dòng)，我們體會(huì)到只有在實(shí)踐中不斷摸索、改進(jìn)、完善，才能減少質(zhì)量損失，降低產(chǎn)品的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

通過跟蹤探傷和探傷檢查過程，分析結(jié)果和采取有效措施，極大提高了分廠TC18 探傷鍛造的工序能力和技術(shù)質(zhì)量水平。改鍛工藝變形分配合理；主變形溫度理想，容易實(shí)現(xiàn)；變形熱效應(yīng)容易控制；表面裂紋造成的生產(chǎn)中斷明顯減少；操作穩(wěn)定、質(zhì)量可靠。雖然目前我們對(duì)TC18 鍛件不合格原因分析的還不夠全面，但我們將通過不斷的積累和改進(jìn)來不斷提高自己，用全面質(zhì)量管理的武器來彌補(bǔ)過程控制的不足。我們會(huì)堅(jiān)持不懈地把QC 小組活動(dòng)搞得更好，在現(xiàn)有的條件下努力把鈦合金改鍛質(zhì)量穩(wěn)定控制在一個(gè)更高的水平線上，這也將始終是我們質(zhì)量工作的重心。