Krzepnięcie!\Ietali i Stopów, Nr 26, 1996

Transkrypt

1 26/10 Solidiiikation of Metais and Aloys, No 26, 1996 Krzepnięcie!\Ietali i Stopów, Nr 26, 1996 PA~ - Oddzia Katowiec PL ISSN METODY KONTROLI JAKOŚCI ŻELIW A ORAZ PARAMETRÓW MAJĄCYCH WPŁ YW NA JAKOŚĆ ODLEWÓW W ODLEWNI ŻELIWA "ŚREM" S.A. KUŹNICKA Janina, KUŹNICKI Witold Odlewnia Żeliwa "Śrem" S.A., ul. Staszica l, Śrem W referacie opisano kontrolę ciekego metalu i czynników mających wpyw na jakość odlewów, a związanych z wytwarzaniem żeliwa oraz jego odlewaniem do form, począwszy od kontroli materiaów wsadowych, kontrolę metalu podczas topienia i przygotowania do zalewania; podczas modyfikacji i sferoidyzacji oraz zalewania form, aż do kontroli samych odlewów. Opracowanie nie obejmuje metod kontroli mas formierskich i rdzeniowych oraz formy, gdyżjest to bardzo obszerny temat, wymagający odrębnego referatu. Wstęp. W Odle'Nili Żeliwa " Śrem " S. A produkowane są odlewy z żeliwa szarego, stopowego i sferoidalnego. Żeliwo, w ponad 30 gatunkach, wytapiane jest w Centralnej Wytapiaoi dla 4 Odlewni: Ciężkich, Średnich i Lekkich Odlewów oraz Odlewni Eksperymentalno Szkoleniowej. Wytapialnia wyposażona jest w żeliwiaki z podgrzewanym dmuchem i piece indukcyjne sieciowej częstotliwości o pojemności 8t i 3,5t oraz średniej częstotliwości o pojemności 0,5t. W czasie wytwarzania żeliwa zapewniona jest kontrola na wszystkich etapach procesu produkcjnego. Wprowadzony System Jakości oparty o normę międzynarodową ISO 9002 i zawarte w nim metody kontroli procesu produkcyjnego jak i gotowych \'lyrobów gwarantują najwyższąjakość.

2 88 Kontrola materiaów do produkcji żeliwa. O jakości wytwarzanego żeliwa decyduje nie tylko technologia jego wytwarzania, lecz zasadniczy wpyw mają materiay użyte do jego produkcji. Kontrola jakości w naszej Odlewni zaczyna się więc już na etapie dostaw. Materiay dostarczane do Odlewni są sprawdzane na zgodność z wymaganiami zamówienia. Czynności kontrolne prowadzone są w oparciu o przywoane w zamówieniu warunki, normy i inne uzgodnienia z dostawcami. Sposób postępowania przy kontroli dostaw zawarty Jest w procedurze pt... Realizacja i kontrola dostaw" oraz instrukcji.. Metodyka kontroli dostaw" Kontrola obejmuje: sprawdzanie skadu chemicznego surówek, gównie S oraz C, S i, Mn, P, analizę skadu zapraw, modyfikatorów i żelazostopów na podstawowe zawarte w nich pierwiastki oraz badanie ziarnistości. Na podstawie w/w badań następuje kwalifikacja i oznakowanie dostawy zgodnie z procedurą " Status wyrobu związany z kontrolą i badaniami ". Procedura ta określa zasady nadawania i rodzaje statusów nadawanych wyrobom. Do produkcji zetiwa uzywany jest równiez zom zeliwny obiegowy. Ponieważ produkowane jest kilkanaście gatunków zeliwa stopowego i sferoidalnego, użyc i e zomu obiegowego uwarunkowane jest peną segregacją i precyzyjnym jego oznakowaniem. W tym celu wprowadzono kod barwny, którym przy pomocy farb znakuje się większe kawaki zomu. Mniejsze kawaki segregowane są na poszczególnych wydziaach odlewniczych do opisanych lub oznakowanych pojemników, które indywidualnie przekazywane są do Centralnej Wytapialni. Dodatkowo elementy ukadu wlewowego i nadlewy z żeliwa sferoidalnego znakuje się trwale cyfrowym kodem żeliwa. Kontrola metalu podczas topienia. Struktura wsadu oraz skad chemiczny zeliwa tzw. "wyjściowc~go" oraz " końcowego " określone są w.. Instrukcjach metalurgicznych topienia żeliwa". Instrukcje określają równiez temperaturę przegrzania żeliwa oraz próby technologiczne wymagane dla danego gatunku żeliwa.

3 89 Pewne zagadnienia wspólne dla wszystkich gatunków żeliwa przedstawione są w " Instrukcji metalurgicznej -zasady ogólne ".W instrukcji tej podana jest między innymi metodyka: a) pobierania próbek do badań spektrometrycznych, b) interpretacji wyników skadu chemicznego żeliwa i równoważnika węglowego, c) kontroli temperatury topienia, przegrzania i spustu żeliwa, d) badań technologicznych. Procedura " Kontrola procesu topienia metalu i zalewania fonn " określa sposób i tryb postępowania podczas kontroli procesu topienia metalu i zalewania fonn, jego ocenę oraz rejestrację wyników przeprowadzonych badań. Celem tej procedury jest określenie i zapewnienie takich dziaań kontrolnych, które doprowadzą do wytworzenia metalu zabezpieczającego wymagania klientów. Kontrola skadu chemicznego żeliwa obejmuje 21 pierwiastków Podczas trwania wytopu skad chemiczny może być kilka razy kontrolowany dzięki zainstalowaniu: poczty pneumatycznej dzięki której czas dotarcia próby do badania wynosi - 30 sek., spektrometrów finny ARL, analizatora firmy LECO, linii teleksowych umożliwiających natychmiastowe przekazanie wyników na wydzia produkcyjny i v<yświetlenie ich na monitorach znajdujących się bezpośrednio przy stanowiskach topienia. Kontrolę temperatury metalu w piecu przeprowadza się przy pomocy centralnego ukadu pomiarowego, skadającego s i ę z punktów pomiarowych rozmieszczonych w Centralnej Wytapialni oraz w pobl iż u miejsc zalewania form. Ukad ten wyposażonych jest w cyfrowe wskaźniki temperatury, poączone elektrycznie z jednostką centralną. Pomiar Iemperaty odbywa się przy pomocy przenośnych lanc podączonych do punktów pomiarowych za pomocą zącza wielostykowego. Lancę uzbraja się w termopary jednorazowego użycia. Do pomiaru temperatury zalewania fonn na liniach automatycznych stosuje się pirometry dwubarwne stacjonarne w s pópracujące z systemem rejestracji wyników pomiaru w czasie rzeczywistym. System pomiarowy zosta zaprojektowany do pracy ciągej ze szczególnym zwróceniem uwagi na trudne warunki pracy i posiada komputer przemysowy oraz dodatkowe terminale umożliwiając e przesyanie danych do kabiny operatora automatu zalewowego.

4 90 Oprogramowanie umożliwia wprowadzanie do systemu następujących danych: -numeru kolejnego zadania wraz z numerem technologicznym, - optymalnej temperatury zalewania formy, - czasu zalewania formy, - planowanej ilości odlewów. Terminal i pirometr poączone są w taki sposób z automatem zalewowym, ze podczas zalewania formy, operator odczytuje rzeczywistą temperaturę metalu, a następnie temperaturę średnią wraz ze średnią odchyką wartości pomiaru. Poniewa2: równocześnie wyświetlana jest optymalna temperatura zalewania, obsuga automatu moze podjąć decyzję o zmniejszeniu lub zwiększeniu intensywności podgrzewania metalu. Wyniki uzyskane podczas operacji zalewania form przesyane są do komputera przemysowego i zapamiętywane na dysku wyników pomiaru. Raport dobowy zalewania zawiera: -numer technologiczny, - liczbę wykonanych odlewów, - średnią temperaturę zalewania, - odchylenie standardowe od średniej temperatury zalewania, - ilość zalewanych form, dla których przekroczono dopuszczalną odchykę temperatury, -czas rozpoczęcia i zakończenia zalewania, - średni czas zalewania. Oprogramowanie komputera przemysowego umozliwia przeglądanie i drukowanie końcowego raportu pracy oraz przegląd wszystkich wyników pomiarowych [l]. Kontrola metalu podczas przygotowania do zalewania oraz podczas modyfikowania i sferoidyzowania. Dotrzymanie wymaganej temperatury zalewania fonny wymaga dokadnej temperatury na poszczególnych etapach w/w procesów. analizy Spadek temperatury następuje: + podczas wylewania metalu z pieca do kadzi,

5 91 wskutek poboru ciepa przez wymurówkę kadzi oraz reakcji metalu z dodatkami modyfikującymi, podczas transportu metalu na stanowisko zalewania form. Obecnie mierzy się temperaturę przegrzania żeliwa w piecu; temperaturę żeliwa przed wylaniem z pieca oraz w kadzi przed lub w trakcie zalewania form. Modyfikację teliwa przeprowadza się: - podczas wylewania żeliwa z pieca do kadzi, - w kadzi lub zbiorniku wlewowym bezpośrednio przed zalewaniem form; - na strugę metalu w trakcie zalewania form na liniach automatyczny<:h. Sferoidyzację żeliwa przeprowadza się metodą zapraw umieszczanych na dnie kadzi. W obu tych procesach oprócz kontroli temperatury, ważne jest ścise określenie ilości zetiwa przeznaczonego do zabiegu. Do tego celu suży cyfrowa waga suwnicowa z wyświetlaczem, tarowana przy pomocy ręcznego mikronadajnika. Ścise utrzymanie zaożonego skadu chemicznego żeliwa, temperatury przegrzania i wylewania metalu z pieca oraz jego ilości, gwarant~je uzyskanie żeliwa o zadanych wymaganiach. Kontrola metalu i zaożonych parametrów technologicznych podczas zalewania form Na tym etapie produkcji odlewów o pozytywnym wyniku końcowym -czyli o dobrym odlewie - decydują: a) waściwa temperatura zalewania, b) szybkość zalewania, c) dotrzymanie dopuszczalnego czasu rozlewania metalu. Temperaturę zalewania formy określa technolog w" Karcie Technologicznej ". Temperatura ta podawana jest każdorazowo przy zamawianiu żeliwa przez wydziay odlewnicze - indywidualnie na poszczególne odlewy. Zamówienia te skadane są na druku "Zapotrzebowanie żeliwa na dzień... ". Podczas realizacji zamówienia, zalewacz jest w posiadaniu kopii w/w zapotrzebowania i ma wgląd w wymagania tam określone.

6 92 Przedstawiony już wyżej system pomiaru temperatury, ma na celu w efekcie końcowym uzyskanie waściwej temperatury metalu po niezbędnych zabiegach technologicznych. Drugim czynnikiem jest prędkość zalewania fonny. Prawidowa prędkość zalewania realizowana jest poprzez odpowiednią, dobraną przez technologa konstrukcję ukadu wlewowego, a zadaniem zalewacza jest utrzymanie wa ś ciwego poziomu metalu w zbiorniku wlewowym. W tzw. ukadach " otwartych " stosuje się zbiorniki namiarowe, po napenieniu których, podnosi się zatyczkę i metal przedostaje się do formy z prędkością na jaką pozwala odpowiednia średnica w dnie zbiornika. Dotrzymanie dopuszczalnego czasu rozlewania metalu jest bardzo ważnym czynnikiem, pozwalającym uniknąć zalania formy metalem, w którym rozpoczą się proces zaniku efektu modyfikacji. Problem ten nie występuje przy zalewaniu pojedynczych form, jednak w przypadku zalewaniu serii form przekroczenie czasu jest możliwe. Aby tego uniknąć określa się praktycznie optymalną liczbę form jaką można zalać z jednej porcji metalu. Przy żeliwie sferoidalnym dodatkowo, pomimo utrzymania zadanego czasu rozlewania metalu, stosuje się kontrolę j akości metalu po zalaniu ostatniej formy poprzez odlanie próby prętowej 0 14 i ocenę wzrokową przeomu próbki, która przechowywana jest dla kontroli. Kontrola i badanie odlewów. W trakcie lub bezpośrednio po zalaniu form zalewa si ę próbki alestacyjne zgodnie z obowiązującymi normami i warunkami odbioru. Próby znakuje się gatunkiem żeliwa i numerem wytopu. W/w próby przekazywane są do laboratorium. Badania laboratoryjne obejmują: + badanie wasności mechanicznych z prób oddzielnie lanych, przylanych lub wyciętych z odlewu, badania metalograficzne na próbkach lub bezpo ś rednio na odlewie, + badania nieniszczące odlewów. Badania wytrzymaości z rejestracją charakterystycznych danych materiaowych przeprowadza się na maszynie wytrzy maościowej wyposażonej w miernik wydużenia z dokadnością pomiaru O, l mm. Badania twardości na odlewach wykonuje się twardościomierzem z mikroprocesorem umożliwiającym rejestrację wyników. Badania metalograficzne prób przeprowadza się na mikroskopie metalograficznym, wyposażonym w aparat fotograficzny.

7 93 W celu określenia struktury na odlewie wykonuje się repliki z folii TRIAFOL i ocenia je pod mikroskopem. Jesteśmy w trakcie zakupu szlifierko-polerki TRANSPOL 2 i mikroskopu PSM-2 firmy Struers, co usprawni badanie struktury na odlewach. Badania nieniszczące prowadzone są metodami: + radiograficzną, + ultradźwiękową, magnetyczną, + penetracyjną. Do badań radiograficznych dużych odlewów suży betatron o energii 30 Me V. Dzięki tak dużej energii możliwe jest badanie radiograficzne odlewów o grubości ścian do okoo 400 mm. Mamy na wyposażeniu także aparaty rentgenowskie. Radiogramy wykonane aparatami rtg, jak i betatronem oceniane są w oparciu o atlasy wad ASTM. Posiadane aparaty ultradźwiękowe z zestawem odpowiednich gowic pozwalają na badanie wszystkich odlewów. Grubościomierze umożliwiają precyzyjme określić grubości ścianek odlewów oraz prędkość przepywu fali podużnej zależnej od struktury żeliwa. Waściwość tą wykorzystuje się do wyrywkowej kontroli struktury w odlewach. Do badań magnetycznych zainstalowane są m agiskopy produkcji woskiej. Możliwe jest prowadzenie badań na sucho i na mokro proszkami zwykymi lub fluorescencyjnymi. Badania penetracyjne przeprowadza się przy użyciu penetrantów produkcji krajowej jak i zagranicznej, zwykych lub fluorescencyjnych. Dziaalność Laboratorium oparta jest o system jakości uregulowany postanowieniami zawartymi w Księdze Jakości Laboratorium, procedurach i instrukcjach. Wszystkie instrukcje opisujące metody badań oparte są o zasady określone przez normy krajowe i europejskie. Nasze Laboratorium uzyskao w 1995r. akredytację w Polskim Centrum Badań i Certyfikacji stwierdzającą,że "... funkcjonujący w Laboratorium system jakości spenia wymagania nonny EN 45001:1993 i Przewodnika ISO/lEC 25:1900 oraz, że Laboratorium posiada kompetencje techniczne do wykonywania badań w zakresie zgoszonym we wniosku o akredytację. ". Akredytacją objęte są następujące badania: + wytrzymaościowe,

8 94 nieniszczące, metalograficzne, skadu chemicznego. Równocześnie Odlewnia Żeliwa "Śrem" S.A. uzyskaa Certyfikat Systemu Zapewnienia Jakości wg.nonny ISO 9002 z firmy Lloyd's Register Quality Assurance Ltd. Zakończenie. Wszystkie dane z prowadzenia procesu oraz wyniki badań są dokadnie analizowane. W przypadku wystąpienia niezgodności i w celu zapobieżenia potencjalnym niezgodnością w przyszości, dokonuje się niezbędnych zmian na określonych odcinkach dziaalności. Sposób postępowania zawarty jest w procedurach sektora kontroli jakości: "Kontrola inspekcyjna procesów" oraz "Dziaania korygujące i prewencyjne". Kontroli bieżącej dokonują kontrolerzy inspekcyjni podlegający bezpośrednio szefowi Sużby Zapewnienia Jakości. Dokonują oni również analiz możliwych będów i ich następstw, wykorzys t ując do tego metody statystyczne. Skuteczne wdrożenie Systemu Zapewnienia Jakości byo początkiem drogi do lepszej organizacji pracy oraz penego zaspokojenia stale rosnących wymagań naszych klientów, podlega on jednak ciągemu doskonaleniu i rozszerzaniu. Literatura W opracowaniu autorzy wykorzystali wasne referaty wygoszone na Konferencji Ogólnopolskiego Dnia Odlewnika ' 95 w Śremie i zamieszczone w "Przeglądzie Odlewnictwa" nr 6/95 oraz: [I]Leśniewski W. ; Piekarski J.: System pomiaru i rejestracji temperatury cieklego żeliwa w Odlewni Żeliwa "Śrem" S.A. Przegląd Odlewnictwa nr 6/95.