Вкратце —Для поставщиков автомобильной промышленности второго уровня, обрабатывающих 30-80 партий в месяц, переход от случайной выборки в стиле AQL к 100% проверке материалов в каждой партии с использованием...спектрометр оптического излучения GNRПозволяет выявлять бракованные партии до начала ковки, обеспечивает отслеживаемость каждой партии, необходимую для соответствия стандарту IATF 16949 и большинству требований к качеству, предъявляемых заказчиками, и, как правило, окупается в течение 12-24 месяцев за счет предотвращения брака и переделок.

Почему спектроскопия оптического излучения на основе графеновых нанолент подходит для контроля качества ковочных работ?

Оптическая эмиссионная спектроскопия (ОЭС) — это основной метод проверки поступающих материалов на ковочной линии. На подготовленную поверхность образца воздействует искра; свет, излучаемый возбужденными атомами, разделяется по длине волны, а интенсивность характерных спектральных линий преобразуется в концентрации элементов в анализируемой системе сплавов. Для поставщика второго уровня, занимающегося обработкой заготовок, из которых в конечном итоге будут изготовлены поворотные кулаки, компоненты трансмиссии, фланцы или корпуса клапанов, знание точного состава каждой поступающей партии — это не просто желательная функция, а основа для прогнозирования механических свойств на последующих этапах производства.

ОнАнализатор спектра GNRустановлен в нашемпроизводственные возможностиLine — это настольный прибор для искровой оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС). Он считывает данные по сплавам на основе железа с разрешением менее 0,005 мас.% для большинства легирующих элементов, имеет время прогрева образца 12-25 секунд и легко сопрягается с координатно-измерительной машиной, системой видеоизмерений и тестером на растяжение/сжатие пружин в рамках одного и того же процесса входного контроля. С точки зрения технологического проектирования, ОЭС достаточно быстр, чтобы обрабатывать каждый пруток, заготовку или ковочный материал до распила, и достаточно точен, чтобы выявлять незначительные ошибки в марках стали (например, нержавеющая сталь 304 против 304L или углеродистая сталь AISI 1045 против 1053), которые приводят к отказам на последующих этапах производства, спустя долгое время после обработки и отгрузки поковки.

Два практических свойства OES делают его более подходящим для контроля качества ковочных изделий, чем альтернативные методы. Во-первых, подготовка минимальна — достаточно плоской шлифованной поверхности, растворение кислотой не требуется, — поэтому обученный оператор может подготовить и обработать десятки образцов за смену. Во-вторых, результаты являются цифровыми, отслеживаемыми и могут быть экспортированы в MES или базу данных качества, что позволяет легко прикреплять сертификат о плавке к каждой ковочной детали, покидающей линию.

Скрытые издержки случайной выборки в цепочках поставок второго уровня в автомобильной промышленности.

В многих кузнечных цехах для контроля качества материалов по умолчанию используется случайная выборка. Логика проста: из партии берется образец, образец проходит проверку, партия принимается. Однако для работы с поставщиками второго уровня в автомобильной промышленности этот подход имеет три структурных недостатка, которые приводят к значительным финансовым потерям.

Для получения дополнительной информации о глобальных стандартах качества в автомобильной промышленности, определяющих ожидания поставщиков второго уровня, см.Обзор стандарта IATF 16949Опубликовано Международной автомобильной целевой группой. С информацией об используемой на нашем предприятии системе управления качеством можно ознакомиться здесь.ISO 9001:2015в каталоге ISO.

1. AQL пропускает тепло, не соответствующее требуемому классу.

В большинстве цехов второго уровня отбор проб осуществляется на уровне AQL 1,0 или 1,5 для определения химического состава. При таких уровнях статистические планы отбора проб допускают небольшой процент дефектных изделий в партии. Проблема в том, что «дефектное изделие» при ковке редко просто не соответствует спецификации на несколько процентов — чаще всего это вся партия неправильного сорта. 30-тонная партия стали AISI 1045, ошибочно маркированная на металлургическом заводе как 4140, а затем отобранная на уровне AQL 1,0 с помощью двух или трех образцов, обычно проходит отбор проб и не проходит проверку только на твердомерном или магнитопорошковом контроле, после того как уже затрачены энергия ковки, время обработки и транспортные расходы.

2. Отслеживаемость каждой отдельной партии продукции теперь является требованием заказчика.

Большинство производителей автомобилей и поставщиков первого уровня теперь требуют от своих поставщиков кованых изделий второго уровня обеспечения прослеживаемости по уровню плавки: уникального номера плавки, который отслеживает материал от сталелитейного завода до готовой поковки. Стандарт управления качеством IATF 16949 прямо это предусматривает, и многие требования заказчиков идут дальше и требуют наличия записей PMI (Positive Material Identification — позитивная идентификация материала). Случайная выборка не может создать эти записи без дополнительной ручной работы с документами; проверка партии создает их автоматически.

3. Стоимость заявленной детали многократно возрастает.

В автомобильной промышленности единичный производственный сбой, связанный с поставщиком кованых изделий второго уровня, приводит к составлению отчета 8D, часто к расследованию остановки производства у заказчика и нередко к подаче заявки на возмещение затрат. Стоимость одного такого события — включая сортировку, отзыв продукции и административную нагрузку, связанную с отчетом 8D, — обычно на несколько порядков превышает стоимость проверки OES на одну пробу. Случайная выборка оптимизирует показатель низкой стоимости контроля; проверка партий оптимизирует общую стоимость обеспечения качества.

Как работает проверка качества материалов в партии на линии ковки нержавеющей стали

Партионная проверка означает, что каждая партия поступающего материала идентифицируется, отбирается проба, тестируется и регистрируется до начала любых работ по ковке. На нашихковка из нержавеющей сталиВ рамках данной линии рабочий процесс проходит четыре этапа.

Этап 1 — Приемка материалов и идентификация партии материала

К каждому прутку, заготовке или ковочному материалу прилагается сертификат заводских испытаний (MTC), в котором указаны номер плавки, сертифицированный состав и механические свойства, заявленные металлургическим заводом. Номер плавки является связующим звеном для всего последующего: он связывает физические характеристики материала с химическим составом, протоколом ковки, протоколом контроля на координатно-измерительной машине (CMM) и отгрузочным документом.

Этап 2 — Подготовка образцов и считывание OES-сигнала

На репрезентативном образце из каждой плавки подготавливается плоская шлифованная поверхность — обычно это диск диаметром 30-50 мм, вырезанный из торца прутка или угла заготовки. Образец загружается в спектрометр GNR OES, спектрометр стандартизируется по сертифицированному эталонному материалу, и проводится пригрев. В результате получается элементный состав со значениями для интересующих элементов в системе сплавов: C, Mn, Si, P, S, Cr, Ni, Mo, Cu, V, Ti, Nb и так далее, в зависимости от марки сплава.

Этап 3 — Проверка сочинения на соответствие указанной оценке

Измеренный состав сравнивается со спецификацией для заказанного сорта стали. Для кованой нержавеющей стали спецификация обычно выглядит следующим образом:ASTM A182(для кованых или прокатных фланцев из легированной стали, кованых фитингов и клапанов) или по таблице химического состава, составленной по заказу клиента. Для кованых изделий из углеродистой и легированной стали спецификация часто представляет собойSAE J403Стандарт состава углеродистой и легированной стали или внутренний стандарт материала производителя. Для элементов ниже предела обнаружения OES проводится периодический контрольный анализ в соответствии сASTM A182Приложение к методу испытаний или соответствующие положения SAE J403 по анализу продукции. Любой элемент, выходящий за пределы диапазона спецификации, указывает на необходимость проверки плавки перед ковкой.

Этап 4 — Запись и выпуск

Показания OES, MTC, номер партии, маршрутная карта ковки и протокол окончательной проверки размеров хранятся вместе в базе данных качества. После того, как партия проходит проверку состава, она отправляется на линию ковки. В результате получается цифровой документооборот, который соответствует требованиям прослеживаемости IATF 16949 и документации CSR без дополнительной ручной работы.

Матрица принятия решений: когда использовать пакетную проверку, а когда — случайную выборку?

Проверка партии — не единственно верное решение для каждой линии ковки. Приведенное ниже решение предполагает, что поставщик второго уровня работает в автомобильной, нефтегазовой или промышленной отраслях, где последствия неправильной плавки весьма серьезны. Для менее ответственных работ — производства стандартных крепежных изделий, компонентов, не являющихся средствами безопасности, фитингов низкого давления — выборочная проверка остается оправданной с точки зрения экономии затрат.

Внедрение пакетной верификации: 5-шаговая стандартная операционная процедура для поставщиков OEM второго уровня.

Практическая стандартная операционная процедура (СОП) для поставщиков кованого оборудования второго уровня построена на пяти этапах. Цель состоит в том, чтобы сделать считывание показаний оптического датчика прозрачности (OES) автоматическим этапом рабочего процесса, а не дополнительным шагом, который зависит от того, помнит ли инспектор о его выполнении.

1. Привяжите номер партии к заказу на покупку.Когда транспортный центр доставляет материал, кладовщик сканирует номер партии в систему ERP и сопоставляет его с открытым заказом на поставку. Номер партии становится ключом объединения для всех последующих записей.
2. Перед каждой сменой проводите стандартизацию спектрометра.В начале каждой смены проводите стандартизацию по сертифицированному эталонному образцу и повторную стандартизацию после каждой замены аргоновой ёмкости. Результаты стандартизации заносятся в базу данных качества.
3. Протокол подготовки образцов.На каждом образце толщиной 30-50 мм шлифуйте плоскую поверхность. Поверхность должна быть чистой, сухой и без окалины или смазочно-охлаждающей жидкости. Рекомендуется два прожига на образец: первый для очистки поверхности, второй для записи показаний.
4. Запустите OES и сравните с указанной спецификацией.Показания экспортируются непосредственно в базу данных качества. Система сравнивает измеренные значения со спецификацией для заказанного сорта и отмечает любые элементы, выходящие за пределы допустимого диапазона.
5. Сбросить или подержать огонь.Если показания прибора соответствуют требованиям, тепло передается на ковочную линию с документальным подтверждением, обеспечивающим прослеживаемость в соответствии с принципами CSR. Если показания прибора не соответствуют требованиям, тепло помещается на карантин для проверки на сталелитейном заводе до начала любых работ по ковке.

Та же самая стандартная операционная процедура выполняется параллельно спроизводственные возможностиКомплект оборудования: анализатор GNR используется для химической проверки, координатно-измерительная машина и система видеоизмерений обеспечивают контроль размеров, а прибор для проверки натяжения/сжатия пружин выполняет любые необходимые заказчику проверки механических свойств.

Распространенные ошибки при переходе от случайной выборки к пакетной проверке

При переходе поставщиков второго уровня от выборочной проверки к 100% проверке партий продукции постоянно возникают четыре проблемы. Ни одна из них не является критической, но каждая из них, если ее не устранить, снизит рентабельность инвестиций в анализатор.

Первая ошибка — Рассматривать результаты проверки OES как зачет/незачет без возможности отслеживания.

Некоторые цеха устанавливают систему оптического контроля качества (OES) и используют её в качестве более быстрого метода случайной выборки: они проверяют несколько партий, регистрируют результат «пройдено/не пройдено» и пропускают привязку уровня партии к записи о ковке. Это худший из двух вариантов — стоимость OES без преимущества в плане прослеживаемости. Решение носит процедурный характер: выходной файл OES должен быть связан с номером партии и с маршрутным листом ковки в базе данных качества.

Ловушка 2 — Допустить дрейф стандартизации

Приборы Spark-OES медленно смещаются из-за износа электрода, покрытия оптического окна и изменения чистоты аргона. Пропуск стандартизации или стандартизация только в начале недели приводит к накоплению смещения и получению неверных показаний. Решение механическое: распечатанное расписание на приборе, автоматическое напоминание в MES и ежемесячная перекрестная проверка по контрольному образцу, полученному методом жидкостной химии.

Ошибка 3 — Предположение, что «термический сертификат равен составу».

Сертификат качества стали с металлургического завода является полезной отправной точкой, но он не заменяет показания оптического эмиссионного спектрометра (ОЭС). Сертификаты завода описывают анализ ковша; анализ продукта может незначительно изменяться внутри плавки. Для ответственных применений сертификат плавки служит документацией; показания ОЭС — подтверждением.

Четвертая ловушка — интеграция с MES, не соответствующая рабочему процессу.

Когда выходные данные OES не поступают корректно в MES, инспекторы возвращаются к бумажным формам и электронным таблицам. Решение состоит в том, чтобы потратить несколько инженерных дней на интеграцию до развертывания анализатора. Хорошо интегрированный конвейер OES-MES окупает затраты на интеграцию в первый месяц эксплуатации. Для закупочных групп, сравнивающих стоимость анализатора OES с альтернативой расширения мощностей по жидкостной химии,ISO 9001:2015В рамках данной системы оба варианта считаются приемлемыми при условии, что неопределенность измерения задокументирована в калибровочном реестре. Более подробное описание практики определения неопределенности лабораторных измерений можно найти в [ссылка на источник].NIST NVLAPДля аккредитации см. руководство NIST, в котором определены понятия калибровки и отчетности о возможностях измерения.

Часто задаваемые вопросы

Заключение

Для поставщиков кованого оборудования второго уровня выбор между проверкой партии материала и выборочной проверкой уже не является предметом дискуссий о качестве. Стандарт IATF 16949, требования к отслеживаемости, специфичные для каждого заказчика, и увеличение затрат при попадании на завод некачественной кованой продукции — все это подтолкнуло к выбору 100% проверки партии. Остается вопрос, какой метод использовать, и на этот вопрос ответ...Анализатор спектра GNRЭто практический вариант по умолчанию: достаточно быстрый, чтобы работать при каждом цикле плавки, достаточно точный, чтобы выявлять ошибки в определении марки стали, и достаточно цифровой, чтобы пополнять базу данных отслеживаемости, которую ожидает современная цепочка поставок в автомобильной промышленности.Производитель кованых деталей, сертифицированный по ISO 9001.Для сертифицированного предприятия мы рекомендуем начать с проверки каждой партии нержавеющей стали, расширить ее до всех партий углеродистой и легированной стали в течение одного квартала, а выборочную проверку оставить для работы над прототипами, не связанными с безопасностью, где соотношение затрат и качества по-прежнему является более предпочтительным.