Kiểm soát chất lượng trong vận hành lò băng tải lưới: Độ cứng, cấu trúc và khử cacbon
Kiểm soát chất lượng trên lò nung băng tải lưới liên tục khác với kiểm soát chất lượng trên lò nung theo mẻ. Trong lò nung theo mẻ, mỗi chi tiết đều trải qua cùng một chu trình nhiệt độ-thời gian (trong phạm vi quy định về độ đồng nhất), và chất lượng được kiểm tra trên cơ sở mẫu. Trong lò nung băng tải lưới, các chi tiết được đưa vào và ra khỏi lò liên tục, và quy trình phải được kiểm soát để đảm bảo chất lượng nhất quán trên mọi chi tiết, chứ không chỉ trên các mẫu. Đây là một thách thức kỹ thuật thực sự, và hệ thống quản lý chất lượng trên dây chuyền lò nung băng tải lưới chính là yếu tố phân biệt một hoạt động tốt với một hoạt động kém hiệu quả.
Nên kiểm tra những gì và khi nào?
Các bài kiểm tra chất lượng tiêu chuẩn trên dây chuyền lò băng tải lưới bao gồm: độ cứng, cấu trúc vi mô, độ khử cacbon và độ sâu lớp tôi (đối với các chi tiết được tôi cacbon). Mỗi bài kiểm tra được thực hiện với tần suất khác nhau, và chương trình kiểm tra được thiết lập để phát hiện sự sai lệch trong quá trình trước khi tạo ra các chi tiết không đạt tiêu chuẩn.
Độ cứng là phép thử phổ biến nhất và được thực hiện trên mọi lô sản phẩm (thường từ 30 phút đến 1 giờ sau khi bắt đầu sản xuất). Phép thử này nhanh (30 giây cho mỗi chi tiết trên máy đo Rockwell hiện đại) và cho kết quả trực tiếp về quá trình xử lý nhiệt. Độ cứng mục tiêu cho các chi tiết lắp ghép được tôi cứng và ram thường là HRC từ 38 đến 44, và phép thử được thực hiện trên 5 đến 10 chi tiết mỗi lô.
Việc kiểm tra cấu trúc vi mô được thực hiện ít thường xuyên hơn, thông thường là một lần mỗi ca làm việc hoặc một lần mỗi ngày. Quá trình kiểm tra chậm hơn (5 đến 10 phút cho mỗi mẫu để chuẩn bị mẫu, sau đó 2 đến 3 phút để kiểm tra thực tế) và yêu cầu kỹ thuật viên luyện kim thực hiện. Bài kiểm tra này kiểm tra pha chính xác (martensit đối với các chi tiết đã tôi cứng, perlit mịn đối với các chi tiết đã ủ) và phát hiện bất kỳ cấu trúc bất thường nào (austenit giữ lại quá mức, martensit chưa tôi cứng hoặc cacbua ở ranh giới hạt).
Quá trình khử cacbon được kiểm tra hàng ngày trong các quy trình tôi luyện. Phép thử đo độ sâu của lớp khử cacbon, là vùng bề mặt mềm hình thành khi cacbon khuếch tán ra khỏi thép. Phép thử tiêu chuẩn là phép đo độ cứng vi mô từ bề mặt đến lõi, với độ sâu khử cacbon được định nghĩa là độ sâu mà tại đó độ cứng giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định (thường là 90% độ cứng của lõi).
Độ sâu lớp tôi cứng được kiểm tra đối với các chi tiết được tôi cứng bề mặt, thường là hàng ngày. Phép thử là phép đo độ cứng vi mô, trong đó độ sâu lớp tôi cứng được định nghĩa là độ sâu mà tại đó độ cứng giảm xuống ngưỡng (thường là 50 HRC đối với các chi tiết được tôi cứng bề mặt). Độ sâu lớp tôi cứng phải phù hợp với công thức quy trình và thông số kỹ thuật của chi tiết.
Thông số điều khiển quy trình
Chất lượng hoạt động của lò nung băng tải lưới phụ thuộc vào việc kiểm soát các thông số quy trình sau: tốc độ băng tải, nhiệt độ vùng, thành phần hóa học của môi trường và điều kiện chất làm nguội. Mỗi thông số đều có giá trị mục tiêu và dung sai, và hệ thống điều khiển duy trì thông số đó trong phạm vi dung sai.
Tốc độ băng tải là biến số chính kiểm soát thời gian lưu trú trong mỗi khu vực. Tốc độ được thiết lập dựa trên công thức quy trình và tốc độ thực tế được giám sát liên tục. Nếu tốc độ băng tải sai lệch quá 5% so với điểm đặt, đó sẽ là cảnh báo chất lượng và các sản phẩm được sản xuất trong thời gian sai lệch sẽ được giữ lại để kiểm tra chất lượng.
Nhiệt độ từng vùng được điều khiển bởi các vòng lặp PID độc lập trong mỗi vùng. Các điểm đặt được khớp với công thức quy trình, và nhiệt độ thực tế được ghi lại liên tục. Độ lệch nhiệt độ lớn hơn cộng hoặc trừ 10 độ C so với điểm đặt sẽ kích hoạt báo động, và các bộ phận được sản xuất trong thời gian xảy ra sai lệch sẽ bị giữ lại.
Thành phần hóa học của môi trường được kiểm soát bởi tốc độ dòng khí, bộ điều khiển thế cacbon và áp suất lò nung. Các thông số chính là: hàm lượng oxy (dưới 10 ppm đối với các quy trình sáng), điểm sương (dưới -40 độ C đối với môi trường chứa hydro) và thế cacbon (trong phạm vi 0,05% C so với điểm đặt đối với môi trường khí nội lưu).
Điều kiện chất làm nguội rất quan trọng đối với các chi tiết đã được tôi cứng. Nhiệt độ, nồng độ và tốc độ khuấy của chất làm nguội phải được duy trì trong phạm vi quy định của quy trình. Nhiệt độ chất làm nguội dạng dầu điển hình là từ 60 đến 80 độ C, với tốc độ khuấy từ 0,5 đến 1,0 m/giây. Chất làm nguội dạng polymer được sử dụng cho thép có khả năng tôi cứng thấp, với nồng độ từ 5 đến 15 phần trăm và nhiệt độ từ 30 đến 50 độ C.
Các vấn đề chất lượng thường gặp
Vấn đề chất lượng thường gặp nhất trong quá trình vận hành lò nung băng tải là độ cứng chưa đạt yêu cầu. Nguyên nhân thường là do thời gian tôi hóa không đủ, nhiệt độ tôi hóa thấp hoặc khử cacbon quá mức. Cách khắc phục là xem xét lại các thông số quy trình và điều chỉnh tốc độ băng tải, nhiệt độ vùng hoặc thành phần hóa học của môi trường.
Vấn đề phổ biến thứ hai là hiện tượng khử cacbon quá mức. Nguyên nhân thường là do điểm đặt điện thế cacbon quá thấp, môi trường lò bị nhiễm oxy hoặc hơi nước, hoặc nhiệt độ lò quá cao. Cách khắc phục là kiểm tra bộ tạo nội nhiệt, nguồn cung cấp khí và các gioăng làm kín của lò.
Vấn đề thứ ba là nứt do tôi luyện. Nguyên nhân thường là do nhiệt độ tôi luyện quá cao, làm nguội không đủ trong quá trình tôi luyện, hoặc chất làm nguội quá mạnh. Cách khắc phục là giảm nhiệt độ tôi luyện, tăng cường khuấy trộn, hoặc sử dụng chất làm nguội nhẹ hơn.
Khả năng quy trình và SPC
Các lò nung băng tải lưới hiện đại sử dụng kiểm soát quy trình thống kê (SPC) để giám sát quy trình và phát hiện sự sai lệch trước khi sản xuất ra các chi tiết không đạt tiêu chuẩn. Dữ liệu độ cứng được vẽ trên biểu đồ X-bar và R, với giới hạn kiểm soát được đặt ở mức cộng hoặc trừ 3 sigma. Xu hướng 7 điểm liên tiếp trở lên nằm về một phía của đường tâm được đánh dấu là cảnh báo quy trình, và người vận hành phải tiến hành điều tra.
Chỉ số năng lực quy trình (Cpk) đối với hoạt động của lò băng tải lưới được kiểm soát tốt thường nằm trong khoảng 1,33 đến 1,67 về độ cứng. Chỉ số Cpk dưới 1,0 cho thấy quy trình không đạt yêu cầu và cần được cải thiện trước khi lò có thể sản xuất ra các chi tiết chất lượng cao.
Hệ thống điều khiển lò nung băng tải lưới MONTE INTELLIGENCE tích hợp các công cụ SPC giúp tự động tính toán Cpk và hiển thị biểu đồ kiểm soát trên giao diện HMI của người vận hành. Hệ thống cũng tạo ra báo cáo chất lượng hàng ngày với kết quả thử nghiệm, giá trị Cpk và bất kỳ cảnh báo nào về quy trình.
Tài liệu chất lượng và khả năng truy xuất nguồn gốc
Hầu hết các lò nung băng tải lưới cung cấp linh kiện cho khách hàng trong ngành ô tô, hàng không vũ trụ hoặc công nghiệp, những đơn vị yêu cầu khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Hồ sơ truy xuất nguồn gốc bao gồm: thời gian và ngày sản xuất, các thông số vận hành lò, thành phần hóa học của môi trường, kết quả kiểm tra độ cứng và tên người vận hành. Hồ sơ được lưu giữ từ 5 đến 10 năm và khách hàng có thể yêu cầu xem xét.
Hệ thống điều khiển MONTE INTELLIGENCE lưu trữ tất cả dữ liệu quy trình trên máy chủ cục bộ với thời gian lưu giữ có thể cấu hình. Hệ thống có thể tạo chứng nhận xử lý nhiệt cho bất kỳ lô sản xuất nào, bao gồm các thông số quy trình và kết quả thử nghiệm. Chứng nhận được định dạng để đáp ứng hầu hết các yêu cầu kỹ thuật của khách hàng.
Hãy liên hệ với MONTE INTELLIGENCE để được tư vấn về Hệ thống Chất lượng.
Đối với những khách hàng đang đánh giá lò nung băng tải lưới với các yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt, bộ phận kỹ thuật của MONTE INTELLIGENCE có thể thiết kế một hệ thống quản lý chất lượng đáp ứng được các thông số kỹ thuật đó. Truy cậpwww.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html Để tìm hiểu các nghiên cứu điển hình về kiểm soát chất lượng. Để thảo luận về dự án, vui lòng gửi email đến helenxu@cnlymonte.com với tiêu đề "Chất lượng dây đai lưới" và nêu chi tiết về tiêu chuẩn chất lượng cũng như yêu cầu của khách hàng.
