質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的前沿突出表現(xiàn)分析
質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的前沿突出表現(xiàn)分析在以下四個方面:
(1)質(zhì)量控制技術(shù)
熱處理質(zhì)量的在線控制技術(shù)中溫度、時間和爐氣成分是*基本的控制參數(shù)。在溫度控制方面,國內(nèi)外已廣泛采用可控硅控溫技術(shù),結(jié)合PID儀表可使熱過程溫度控制在相當(dāng)**范圍。對于大型零件和大裝爐量的熱處理和鍛造加熱過程,在整爐工件的真空加熱中目前已采用專用儀表、可編程控制器、微處理機(jī)等實現(xiàn)按工藝要求規(guī)定溫度變化規(guī)律(加熱速度、保溫臺階、保溫時間、隨爐冷速、氣冷冷速等)施行加熱和冷卻,并可在工藝過程的自始至終實現(xiàn)時溫度的跟蹤。在爐氣控制方面,從傳感器角度在國內(nèi)外都經(jīng)歷了一個露點法——紅外儀——氧探頭的發(fā)展過程。目前在吸熱式氣氛、氮基合成氣氛和滴注式氣氛中滲碳,利用氧探頭作傳感器,在嚴(yán)格控制爐溫和爐氣良好筆循環(huán)的前提下可以使?fàn)t氣碳勢(鋼表面含碳量)達(dá)到±0.05~0.02%的精度。利用微處理機(jī)對溫度、爐氣碳勢、強(qiáng)滲與擴(kuò)散時間的**控制,現(xiàn)在國內(nèi)外都可以實現(xiàn)表面碳含量、滲層深度、滲層碳濃度梯度按一定規(guī)律分布的質(zhì)量的在線控制。
對于熱處理質(zhì)量的在線控制技術(shù),目前迫切需要考慮的是直生式可近期氣氛滲碳時的碳勢**控制、甲醇—氫—丙酮(煤油)合成氣氛滲碳時的工件表面碳濃度分布的自適應(yīng)控制,鍛熱淬火生產(chǎn)線溫度的在線控制,鍛模和沖壓模磨損量在線監(jiān)測等。
(2)無損檢測與評價技術(shù)
對零件質(zhì)量和內(nèi)部缺陷進(jìn)行100%的無損檢測是先進(jìn)制造技術(shù)質(zhì)量控制的發(fā)展趨向之一,電、磁、聲、光等物理學(xué)的進(jìn)步給無損檢測技術(shù)以極大的推動,同時由于航空、宇航、核電等工業(yè)的高速發(fā)展,促使了無損檢測技術(shù)的飛躍。在無損探傷技術(shù)中除了常用的射線、超聲波、磁力、電磁感應(yīng)(渦流)、滲透(熒光、著色)等方法外,近代不斷涌現(xiàn)的無損探傷技術(shù)有電子透射照相法、高能X射線法、射線層析照相法、光學(xué)全息法、超聲全息法、紅外測試法、微波測試法等。材料和零件性能的無損檢測方法中包括有剩磁法、矯頑力法、渦流法、磁噪聲法(巴克森效應(yīng)法)、高次諧波法、超聲散射回波法以及聲發(fā)射法等。
國外十分注重在線無損檢測的應(yīng)用,以檢查管材、型材表面和表面層下缺陷的渦流探傷法為例,德國FORSTER研究所已開發(fā)出Φ2~30mm管板材渦流自動檢測系統(tǒng),*高檢測速度達(dá)到4m/s,*大靈敏度30μm。該研究所還開發(fā)出旋轉(zhuǎn)式和穿過式探頭系列產(chǎn)品,系列化、產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)已相當(dāng)成熟。國內(nèi)近20年來引進(jìn)了包括傳統(tǒng)渦流檢測系統(tǒng)、遠(yuǎn)場渦流、滲層渦流、多頻渦流、預(yù)多頻渦流在內(nèi)的多項技術(shù)和設(shè)備儀器,不少單位也自行開發(fā)了此類技術(shù),但成熟性不高,引進(jìn)設(shè)備使用好的也不多,大多不能在生產(chǎn)線上正常運(yùn)行。
在無損檢測的前沿課題中,生產(chǎn)迫切需要解決的有鐵磁性管、棒、絲狀材料多維渦流檢測方法和設(shè)備,感應(yīng)加熱表面淬硬層、滲碳淬硬層深度的無損檢測方法和設(shè)備,批量生產(chǎn)零件熱處理后硬度的在線無損檢測方法和設(shè)備,厚壁容器焊接過程實時檢測缺陷圖像處理與顯示,大批量生產(chǎn)球墨兒鐵零件球比率及基體組織的在線無損檢測系統(tǒng),高分辨力X射線在線無損檢測系統(tǒng)等。
(3)統(tǒng)計過程控制(SPC)技術(shù)
統(tǒng)計過程控制(SPC)技術(shù)是集生產(chǎn)技術(shù)與科學(xué)管理于一體的現(xiàn)代質(zhì)量管理技術(shù),在此方向?qū)儆谇把丶夹g(shù)的有:滲碳淬火SPC質(zhì)量控制、精密成形(壓鑄、精鍛等)SPC質(zhì)量控制和熱處理畸變的SPC質(zhì)量控制等。
人類的生產(chǎn)過程對于產(chǎn)品質(zhì)量的控制經(jīng)歷了以下七個步驟:①調(diào)查了解產(chǎn)品*終質(zhì)量情況;②分析個別明顯影響質(zhì)量的因素;③靠人工調(diào)節(jié)控制這些因素的變化;④自動控制這些影響因素;⑤用統(tǒng)計方法獲得生產(chǎn)效果連續(xù)變化的規(guī)律;⑥**調(diào)查了解影響質(zhì)量的其它次要因素;⑦考慮所有因素,建立完整的理論模型用以控制整個生產(chǎn)過程,得到100%的**合格產(chǎn)品。目前國際上不少工業(yè)先進(jìn)國家的企業(yè)已開始試行第七個步驟的SPC生產(chǎn),據(jù)報道SPC技術(shù)已在熱處理生產(chǎn)中突出地產(chǎn)生了效果。美國FORD公司、DONA公司、英國BLANDBURGH NENO熱處理廠都在研究SPC技術(shù)用于熱處理的質(zhì)量控制。美國PENNSYLVANIA METALLURGICAL公司在1018鋼件碳氮共滲過程中*初有25%工件超過要求深度上限(0.46MM),有0.83%的工件達(dá)不到滲層下限(0.20MM),通過統(tǒng)計過程分析,改進(jìn)了工藝,采取了縮短共滲時間、降低爐氣碳勢、改進(jìn)料筐、改善爐氣循環(huán)等措施,*后使超過上限的工件減少到2.9%,低于下限的工件為0.01%。
我國成形與改性生產(chǎn)的質(zhì)量控制過程當(dāng)前只限于第1~3步驟,個別企業(yè)實現(xiàn)了個別影響因素的自動控制,尚談不到SPC技術(shù)的系統(tǒng)研究開發(fā)和應(yīng)用。
(4)精密傳感技術(shù)
在機(jī)械制造熱加工成形和改性技術(shù)中使用*普遍的是溫度傳感器,在溫度傳感器中當(dāng)前*突出的是在高溫、特種氣氛、特別液體中工作的測溫元件,如在高溫還原性和滲碳性氣氛、高溫高真空、高溫液態(tài)金屬、熔鹽中長期工作的熱電偶。其次是高**度長壽命、可測量爐氣微量氧和碳勢的氧化鋯氧濃差電池(氧探頭),感知材料電磁特性微小變化,從而測出材料性能(硬度、強(qiáng)度、組織缺陷)變化的電磁感應(yīng)器和顯視儀表。還有發(fā)射超高頻聲波、具有高靈敏接收背散射聲波能力的探頭,感知淬火介質(zhì)冷卻烈度、氣液流量、壓強(qiáng)、校正施壓等精密傳感元件。
國際上90年代以硅為基材,采用微機(jī)械加工技術(shù)制造的各種傳感器發(fā)展*快,應(yīng)用微處理器技術(shù)的光學(xué)和固態(tài)傳感器也已被廣泛應(yīng)用,傳感器和執(zhí)行器一體化是今后的重點發(fā)展方向,尺寸更微型化、價格更便宜和性能更可靠是傳感器發(fā)展的主要趨勢。
80年代以來,我國的敏感元器件及傳感器的開發(fā)和生產(chǎn)已形成產(chǎn)業(yè),1990年的產(chǎn)值已達(dá)7.7億元,高溫?zé)犭娕?、氧探頭、熱敏、光敏、氣敏、濕敏、氣壓元件等國內(nèi)都已掌握制造,有產(chǎn)品供應(yīng)。但這些國產(chǎn)傳感器的靈敏度一般比較低,尤其是可靠性差,使用壽命低,某些傳感器規(guī)格不全,不能滿足生產(chǎn)需要,和先進(jìn)工業(yè)國家比較尚有10~20年的差距。
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