采用QC 質量工具提高TC18鍛件一次交檢合格率(下)

文／姚彥軍·陜西宏遠航空鍛造有限責任公司

《采用QC 質量工具提高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 小組根據現狀調查，對改鍛一次后的探傷合格率運用樹圖分析，共找出7 個末端因素，具體如圖3 所示。

圖3 樹圖分析

尋找主要原因

對7 個末端因素進行逐一分析，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。

按照工藝標準所要求的變形量(20%～35%)，不同操作者在同一設備上生產同一批次鍛件時，對比鍛件在同一鍛造工步的變形量，判定對最終探傷結果是否有較大影響。

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 變形量統計

⑵末端因素2：變形溫度。

按照工藝標準所要求的變形溫度(830～850℃)，在同一設備上生產不同批次鍛件時，嚴格執行每一工步的變形溫度，判定對最終探傷結果是否有較大影響。

由表5 可知，在同一設備上生產的三個批次鍛件，各工步的變形溫度均在工藝要求范圍內，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 三批鍛件合格率統計

⑶末端因素3：變形工步。

按照工藝標準要求，在同一設備上生產多批次鍛件，各工步均嚴格按照規范執行，對比生產出的25件鍛件，發現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：送進量、壓下量不均勻。

按照工藝標準要求，由幾名成熟的操作人員在同一設備上生產鍛件，對結果一致性進行考評分析，還在現場對操作人員進行了理論和實際操作的考核，成績見表6。

表6 專業水平測定

通過現場驗證，操作者實際操作、理論考核均達到要求，且操作人員具有多年的生產實踐經驗，完全可以確保產品符合工藝圖紙等技術要求，說明送進量、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。

按照工藝標準要求的控制溫度(≥750℃)，在下錘前對每件鍛件進行溫度測量，對比發現所生產出的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：技術水平差異。

在生產現場對操作人員統一進行培訓，并且進行了理論和實際操作的考核，成績見表7。

表7 現場操作水平測定

通過現場驗證，操作者實際操作、理論考核均達到要求，且操作人員具有多年的生產實踐經驗，完全可以確保產品符合工藝圖紙等技術文件要求。由表7可知，技術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。

嚴格按照電爐設備標準要求，采用帶熱電偶測溫，通過對電爐實際生產的不同批次鍛件進行檢測，判定對最終探傷結果是否有較大影響。

由表8 可知，采用帶熱電偶測溫，通過對電爐實際生產的不同批次鍛件進行測量檢測，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 帶熱電偶測定合格率統計

綜上，經過對7 個末端因素的逐個分析，其中變形量、送進量和壓下量不均勻、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。對于由3t 自由鍛錘生產的TC18 自由鍛件，在準β 鍛時要嚴格控制變形量：變形量太大，則α 相會球化，甚至導致α 相超標；變形量太小，晶界α 相破碎效果不佳，晶界α 相連續性會影響塑性。

⑵變形工步。

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

⑶控制溫度。

應該合理分配鍛造時間，確保制度溫度的控制；應采用紅外線測溫計來監控終鍛溫度，防止由于鍛造時溫度過低，造成鍛件組織不均勻，從而導致鍛件探傷不合格。

⑷爐溫均勻性。

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

對策制定及實施

對策制定

根據現狀調查，對TC18 鍛件探傷合格率運用因果圖(圖4)進行分析，共找出末端因素4 個，對策見表9。

表9 對策表

圖4 因果圖分析

方案實施

⑴變形量。

針對變形量不穩定的問題，QC 小組對工藝規程設計進行優化?？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化；制定合理的加熱規范，從而促進組織均勻化，提高設備的打擊能力。

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不合格后，可以返修的形狀為最佳；盡可能在β鍛時能夠1火次完成，保證較高的鍛造溫度，可以減少后續火次。

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℃，檢驗員用電子測溫計嚴格控制終鍛溫度；保溫時間從儀表到溫開始計時，在規定溫度內不需調節設備設定的溫度。在升到高溫前，根據加熱時儀表與巡檢儀的溫差直接調節溫度。鍛造時提前做好準備工作并加快坯料的轉移，以爭取盡可能高的終鍛溫度。

⑷爐溫均勻性。

①電爐須符合標準要求。

②到溫裝爐，溫度升至規定溫度開始計算保溫時間。

③保證設備處于良好狀態，成形工步時合理安排生產后再升溫。

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

⑤保溫時間從儀表到溫開始計時，在相變點下不需要調節溫度。在升高溫前根據相變點下加熱時儀表與巡檢儀的溫差來直接調節溫度。

效果檢查

經過3 個月的實施，共生產232 件，返修8 件，合格率為96.5%，返修率為3.5%，這個結果達到預期目標，具體合格率變化如圖5 所示。經過12 個月的實施，對照實物探傷結果達到預期目標，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，TC18 探傷合格率由88.43%提高到96.5%，該次QC 小組活動已實現了預定的目標。工藝、過程控制已基本穩定，今后的工作是如何保持現有的成果，控制不合格品的重復出現，進一步提高改鍛一次后的交檢合格率。

⑴加強培訓與過程控制。技術人員和操作工要對TC18 鍛件探傷粗晶鍛造特性進一步掌握，由技術員包班進行技術指導，并監控工藝執行情況，為今后生產各類鈦合金鍛件開辟一條新思路。

⑵借助科學管理方法來預防不合格品的產生，從工裝、工藝、設備、生產過程、操作等，把一切可能影響產品質量的因素統統控制好。

⑶堅持不懈地應用科學的統計方法和手段，有目的、有計劃、有組織地調查，分析TC18 鍛件探傷全過程的質量問題，進而認識到質量的本質及其內在規律，使產品質量得到進一步提高，產生直觀的經濟效益，并使之成為日常質量工作的一個重要組成部分，從內部組織上確保已取得的成果。

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

⑸將此項QC 成果納入到工藝文件和生產流程控制中，貫徹新工藝和新方法。

總結

遺留問題：雖然我們在本次QC 活動中取得了一定的成績，終于完成了TC18 鍛件一次交檢合格率的質量指標，但如何能夠穩定質量并對其他TC18 改鍛是否適應，還需進一步探索。

通過這次活動，我們體會到只有在實踐中不斷摸索、改進、完善，才能減少質量損失，降低產品的成本，提高經濟效益。

通過跟蹤探傷和探傷檢查過程，分析結果和采取有效措施，極大提高了分廠TC18 探傷鍛造的工序能力和技術質量水平。改鍛工藝變形分配合理；主變形溫度理想，容易實現；變形熱效應容易控制；表面裂紋造成的生產中斷明顯減少；操作穩定、質量可靠。雖然目前我們對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來不斷提高自己，用全面質量管理的武器來彌補過程控制的不足。我們會堅持不懈地把QC 小組活動搞得更好，在現有的條件下努力把鈦合金改鍛質量穩定控制在一個更高的水平線上，這也將始終是我們質量工作的重心。