ZASTOSOWANIE DIAGRAMU ISHIKAWY DO OCENY JAKOŚCI ODLEWÓW

Transkrypt

1 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2001, Rocznik 1, Nr 1 (1/2) Archives of Foundry Year 2001, Volume 1, Book 1 (1/2) PAN - Katowice PL ISSN ZASTOSOWANIE DIAGRAMU ISHIKAWY DO OCENY JAKOŚCI ODLEWÓW S. BORKOWSKI 1, S. ZUABI 2 Politechnika Częstochowska, Wydział Zarządzania, Katedra Inżynierii Produkcji al. Armii Krajowej 19B, Częstochowa STRESZCZENIE W pracy poddano ocenie ilościowej wyniki kontroli jakości, dotyczące zabrakowania odlewów żeliwnych. Stosując diagram Ishikawy ustalono, że bez względu na okres badawczy miesięczny, kwartalny, półroczny, czy też roczny, głównymi przyczynami niezgodności odlewów są pęknięcie, niespaw, naderwanie, które stanowią ponad 12% wszystkich braków. Key words: Ishikawa diagram, quality inspection, casting defect, cast iron. 1. WPROWADZENIE Wdrożenie systemu zapewnienia jakości wg ISO serii 9000 wymaga ciągłej jego oceny i doskonalenia. Dział kontroli jakości rejestruje wyniki swojej pracy, które mogą być podstawą do analizy jakości systemu produkcji. W tym zakresie stosuje się często diagram Ishikawy [2]. Istota diagramu Ishikawy polega na tym, że przez odpowiednie rozmieszczenie czynników przyczynowych i skutkowych uzyskuje się przeglądowy układ graficzny współzależnych czynników i możliwe jest wykrywanie związków między nimi. W pracy analizowane są wyniki, uzyskane podczas kontroli jakości oczyszczonych odlewów. Uzyskane wyniki, wywołują dużą niepewność, co do możliwości ilościowego określenia czynników, decydujących o braku jakości odlewów żeliwnych [3]. 1 Prof. dr hab. inż., e- mail: bork@zim.pcz.czest.pl, Tel. (034) Mgr inż., e- mail: samer_z@poczta.onet.pl, Tel. (034)

2 2. STRUKTURA NIEZGODNOŚ CI ODLEWÓW ŻELIWNYCH Obiektem badawczym były produkty procesu specjalnego - odlewy z żeliwa szarego (R m 200 MPa) o grubości ścianki w granicach mm. Formę wykonywano metodą wysokich nacisków. Żeliwo wytapiano w żeliwiaku o podgrzewanym dmuchu, z ciągłym spustem metalu do zbiornika przechylnego. Formy zalewano z podwieszanych kadzi. Formy po zalaniu i przesunięciu były wybijane i następnie schładzane i czyszczone. Oczyszczone odlewy podlegały kontroli jakości w celu określenia ich zgodności z wymaganiami. W badaniach stosowano nazwy niezgodności, określone w normy PN-66/H-83105, ponieważ wady i niezgodności mają takie same przyczyny powstania i określa się je jednakową nazwą. Badania obejmowały okres około 2,5 lat i przez ten czas stwierdzono występowanie następujących niezgodności (tab. 1). Tabela 1. Katalog klasyfikacji niezgodności odlewniczych [3] Table. 1. Catalogue classification of casting disagreement [3] N 1 -niedolewy; N 8 -wgniecenie; N 15 -wygotowanie; N 2 -zażużlenie; N 9 -niespaw; N 16 -zalewki; N 3 -uszkodzenia mechaniczne; N 10 -wygotowanie rdzenia; N 17 -przypalona masa; N 4 -pęcherze wewnętrzne; N 11 -jama skurczowa; N 18 -brak rdzenia; N 5 -zaprószenie; N 12 -przestawienie; N 19 -pęcherz zewnętrzny; N 6 -naderwanie; N 13 -obciągnięcie; N 20 -zniszczenie formy; N 7 -pęknięcie; N 14 -zimna kropla; N 21 -wypaczenie Każda niezgodność została oznaczona odpowiednim numerem, który będzie ją identyfikował w całej niniejszej pracy. W następnej części artykule wszystkie niezgodności podzielono na grupy zgodnie z normą i dla tych grup zbudowano diagram Ishikawy. Dla ilościowego ujęcia problemu sporządzono histogramy dla otrzymanych grup niezgodności. Po tej analizie zbudowano własną strukturę i dokonano analizy w innym zestawieniu niezgodności/wad. 3. ANALIZA NIEZGODNOŚCI WYROBÓW ODLEWNICZYCH METODĄ ISHIKAWY Do każdej grupy zaliczono niezgodności (wady) zgodnie z cytowaną normą. Przy opisie osi umieszczono tylko stwierdzone podczas badań przyczyny niezgodności. Uzyskany diagram przedstawiono na rysunku 1. Najwięcej elementów (przyczyn niezgodności) zawiera opis osi niezgodności/wady kształtu (8 elementów), najmniej natomiast (tylko trzy) oś niezgodności/wady przerwy ciągłości (rys.1). 268

3 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Wady powierzchni surowej Wady kształtu zaprószenie uszkodzenia mechaniczne wgniecenie niedolew przypalona masa zalewki pęcherz zewnętrzny przestawienie obciągnięcie wygotowanie rdzenia wygotowanie zniszczenie formy brak rdzenia wypaczenie zażużlenia naderwanie pęcherz wewnętrzny pęknięcie jama skurczowa niespaw NIEZGODNOŚCI ODLEWÓW zimna kropla Wady wewnętrzne Wady przerwy ciągłości Rys. 1. Diagram Ishikawy dla niezgodności/wad odlewów w oparciu normy [3] Fig. 1. Diagram Ishikawy for disagreement founding in support of norm [3] W oparciu o diagram (rys. 1) określono ilościowy udział poszczególnych grup niezgodności dla różnych okresów. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci histogramów na rysunku 2. Grupa wad przerwy ciągłości (pęknięcia, niespaw, naderwanie) we wszystkich okresach badawczych stanowią główną przyczynę niezgodności, dla okresu miesięcznego (38%) (rys. 2). Niezgodności tej grupy związane są z metalem: niespaw - zbyt niska temperatura, pęknięcie i naderwanie - zbyt niska wytrzymałości tworzywa, spowodowana wysoką temperaturą wybijania form. Na uwagę zasługuje duży poziom niezgodności z grupy wady wewnętrzne (32%) (rys. 2). 269

4 Niezgodność wyrobów [%] 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 11,83 Wady kształtu Rys. 2. Histogram grup niezgodności odlewów w okresie miesiąca badawczego w oparciu o normę [3] Fig. 2. Histogram groups of disagreement founding in period of investigative month basing on norm [3] 4. BUDOWA WŁASNA STRUKTURY NIEZGODNOŚCI ODLEWÓW 18,84 Wady pow ierzchni surow ej Grupa niezgodności Po różnych próbach klasyfikowania przyczyn niezgodności odlewów zdecydo - wano przyjąć podział przedstawiony na rysunku 3, jego celem było podzielenie wszyst - kich niezgodności na obszary wywołane tą samą przyczyną. Diagram w tym przypadku zawiera sześć osi. Nazwy osi charakteryzują źródło (przyczyny) występowania niezgodności. Na diagramie tym trzy osie mają po cztery elementy i również trzy po trzy elementy [1]. W oparciu o własny diagram (rys. 3) określono jakościową charakterystykę poszczególnych obszarów powstawania niezgodności dla analizowanych zakresów czas o- wych. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci histogramów na rysunkach 4 5. Wybicie formy we wszystkich okresach badawczych stanowi główną przyczynę niezgodności (pęknięcie, wypaczenie, naderwanie, uszkodzenia mechaniczne) od 41% dla okresu miesięcznego (rys. 4) do 60% dla okresu półrocznego (rys. 5). Na uwagę zasługuje duży poziom niezgodności z obszary projektowania układu wlewowego (7% 28%) i umiejętności zalewacza (13% 15%), w porównaniu z innymi obszarami powstawania niezgodności. 37,70 Wady przerw y ciągłości 31,62 Wady w ew nętrzne 270

5 Udział niezgodności [%] ARCHIWUM ODLEWNICTWA Wybicie formy formowania metalu naderwanie zalewki wygotowanie pęknięcie wgniecenie uszkodzenia mechaniczne niespaw wypaczenie przypalona masa przestawienie wygotowanie rdzenia zaprószenie pęcherze wewnętrzne zimna kropla obciągnięcia brak rdzenia zażużlenie jama skurczowa zniszczenie formy pęcherz zewnętrzny niedolewy NIEZGODNOŚCI ODLEWÓW Wykonanie formy Projektowanie układu wlewowego Umiejętności zalewacza Rys. 38. Diagram Ishikawy dla niezgodności odlewów Rys. 3. Diagram Ishikawy dla niezgodności/wad odlewów w oparciu o własna klasyfikacji [3] Fig. 3. Diagram Ishikawy for disagreement founding basing on of own classification [3] 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 40,84 Wybicie formy 6,10 5,35 6,28 formowania metalu Wykonanie formy Grupa niezgodności Rys. 4. Histogram obszarów powstawania niezgodności odlewów w okresie miesiąca badawczego [3] Fig. 4. Histogram areas of formation of disagreement founding in period of investigative month [3] 28,47 Proj. układu wlewowego 12,95 Umiejętności zalewacza 271

6 Udział niezgodności [%] 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 59,48 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 2,42 5,76 10,32 6,81 15,17 0,0 Wybicie formy formow ania metalu Wykonanie formy Proj. układu w lew ow ego Umiejętności zalew acza Grupa niezgodności Rys. 5. Histogram obszarów powstawania niezgodności odlewów w okresie półrocza badawczego [3] Fig. 5. Histogram areas of formation of disagreement founding in period of half-year investigative [3] Przedstawione rysunki 4 5 wskazują na niewłaściwe zaplanowanie parametrów technologicznych procesu specjalnego. Bardzo wysoki udział niezgodności obszaru wybicie formy wskazuje na zbyt wczesne oddzielanie odlewu od masy formierskiej oraz poddawanie gorącego produktu (tworzywo jego charakteryzuje się niską wytrzymałością) obciążeniom zewnętrznym (nacisk masy formierskiej lub innych odlewów). Zdaniem autorów niezgodności tego obszaru można by znacznie zmniejszyć poprzez zaplanowanie strefy zalewania form. Można to osiągnąć poprzez założenie tunelu nad fo r- mami, których nie można zalewać. Takie rozwiązanie może również zlikwidować niezgodność - zalewki. Uzyskane wyniki wskazują na niewłaściwie zaprojektowany układ wlewowy. Prawdą jest, że stosowana technologia wykonywania form ogranicza w d u- żym stopniu możliwości projektanta układu wlewowego. Wieloletnia praktyka w analizowanym zakładzie w zakresie projektowania układu wlewowego dla nowych i zmodernizowanych wyrobów-odlewów powinna zaowocować doskonałym układem wlewowym. Brak takiego rozwiązania wskazuje na brak szkolenia projektantów, czy też na dużą ich rotację. Obszar powstawania niezgodności, spowodowany bezpośrednio przez zalewaczy, w skali roku stanowi ponad 12% wszystkich niezgodności. 5. PODSUMOWANIE Zastosowane narzędzia zarządzania jakością, (diagram Ishikawy), pozwoliły na rozpoznanie i zidentyfikowanie najczęściej występujących niezgodności/wad odlewów i przyczyn ich powstawania. Umożliwiło one dokonanie ilościowej analizy przyczyn 272

7 ARCHIWUM ODLEWNICTWA niezgodności odlewów. Wskazało na potrzebę zapobiegania niezgodnościom już w fazie projektowania i technologicznego przygotowania produkcji, a więc na tych etapach na których efektywność działań jest największa. Zastosowany diagram Ishikawy stanowi pierwszy krok w procesie analizowania zebranych danych źródłowych i pozwala dokonać ilościowej analizy niezgodności odlewów. Analiza uzyskanych wyników, dotyczących jakości odlewów żeliwnych przeprowadzona z wykorzystaniem metod opisowo - ilościowych pozwala stwierdzić, że: 1. Wybicie formy jest obszarem, w którym powstaje ilościowo najwięcej przyczyn niezgodności odlewów żeliwnych, 2. Elementami wymienionego obszarem są: pęknięcia, wypaczenia, uszkodzenia mech a- niczne, naderwanie, przy czym, bez względu na okres badawczy i poziom braków, pęknięcia stanowią główną przyczynę zabrakowania odlewów. LITERATURA [1] S. Zuabi, S. Borkowski: Analiza jakości żeliwnych części maszyn. [w:] Konferencja. Automatyzacja Produkcji AP Tom II, Wrocław (2000). [2] J. Łańcucki, D. Kowalska, J. Łuczak: Zarządzanie jakością w przedsiębiorstwie, Bydgoszcz, OPO, (1995). [3] Badania własne. SUMMARY USE OF ISHIKAWA DIAGRAM TO ESTIMATIONS OF QUALITY FOUNDINGS In composition to estimation quantitative results inspection of quality, of relating cast - iron - founding. Using Ishikawa diagram one fixed, that without regard on investigative period monthly, quarterly, half-yearly, or else one year's, main reasons of disagreement of founding are crack, not weld, tearing partly which determine over 12% all of lacks. Recenzował prof. dr hab. inż. Stanisław Pietrowski 273