热处理质量管理系列---关于热处理设备的初始能力研究

duckie109

“初始能力研究”是AIAG的生产件批准程序(PPAP)中的一项要求，涉及汽车零件的厂家都应该会有所了解并被要求提交过报告。
同时“初始能力研究”也是CQI-9中的一项条款，现在正逐步被汽车厂家所要求。

对于机加工过程来说，输出的结果一般是尺寸，容易被测量，同时测量系统的重复性再现性也有准确的评估，初始过程能力CPK可以代表设备的能力。但对于热处理过程，输出的结果是表面硬度，硬化层深度，金相组织等结果，要么不易测量，要么检测误差占公差比重太大，使用传统的初始能力指标无法代表设备的能力。比如渗碳零件的表面硬度，一般公差都在4-5HRC，测量误差本身有0.5HRC，零件的测量值不具有重复性，很难保证CKP达到1.67

在这种环境下，大家是怎么完成设备的初始能力研究的呢？

希望各位网友做下深入探究，过一阵我会分享一种CQI-9编委所推荐的方式。

天天小非

不知道楼主怎样做到
《比如渗碳零件的表面硬度，一般公差都在4-5HRC，测量误差本身有0.5HRC，零件的测量值不具有重复性，很难保证CKP达到1.67》
的。
如果出现该现象应该是制样的问题，洛氏硬度检测中粗糙度要求为0.8以下，如果这样的粗糙度造成4-5HRC的公差的话您们的产品不敢恭维了

lookyu

不知道楼主怎样做到
《比如渗碳零件的表面硬度，一般公差都在4-5HRC，测量误差本身有0.5HRC，零件的测量值 ...
天天小非 发表于 2011-1-15 09:39

我现在正在困惑这一问题，客户要我们提交渗碳淬火后的硬度的CPK值？该如何做？请指导！

jxh286

在机械加工中，CPK能达到1.67也是在利用一些测量和数据排列的技巧来达到的。热处理如果设备的控温系统及炉内温度的一致性好的话，要达到CPK值是能做到的。关键是你要找到达不到的原因在哪里，一般的统计数据的排列顺序应该是高低高，多试几次，就找到窍门了。

xyz123zhao

我做过一次CPK，不大会啊，有人指点的，数据确实不好编排，横排竖排都要注意-竖排的极差不要太大

duckie109

貌似这个帖子要变成解释过程能力和统计过程控制的概念了嘛。。。
再等等。。。

microsoft

热处理后尺寸会变形，无法使用CPK分析

霜月

前几个月在和外商洽谈设备技术协议时，因我公司设备采购文件规定有此项要求，而外商无论如何也不同意此条款，前后谈了几个月，最终还是我公司取消了这一条款才得以达成一致。

duckie109

在机械加工中，CPK能达到1.67也是在利用一些测量和数据排列的技巧来达到的。热处理如果设备的控温系统及炉内 ...
jxh286 发表于 2011-1-15 14:46

如果你是在用x-R图，CPK研究的是控制组间变异能力，换句话说，R值稳定且比较公差而言非常小，CPK就会比较高，但PPK（控制总变异的能力）就不一定了。Cpk的结果是和special casue 引起的均值偏移没太多关系的。

但这里我要说的一句是， SPC是个预防工具，CPK只是结果，关键要做的是通过定期（一般是每2小时）的抽样，从均值和极值的走势来分析工序状态，是否有异常，从而来预防不良品的发生。

duckie109

不知道楼主怎样做到
《比如渗碳零件的表面硬度，一般公差都在4-5HRC，测量误差本身有0.5HRC，零件的测量值 ...
天天小非 发表于 2011-1-15 09:39

    小非同学没读懂我的帖子。

我们拿齿轮举例，表面硬度技术要求如果是58-62HRC，公差是4个HRC。如果我们做了一批产品，抽了25件做表面硬度，5件59HRC，15件60HRC，5件61HRC，您认为这个能力可以么？

但是这个例子如果真拿去算Cpk，我可以告诉你，可能连1.33都没到。

duckie109

前几个月在和外商洽谈设备技术协议时，因我公司设备采购文件规定有此项要求，而外商无论如何也不同意此条款 ...
霜月 发表于 2011-1-16 20:20

霜月老师，是热处理炉子么？
还是机加工设备？

热处理炉子很少有这种要求，但机加工设备，一般加工精度和Cpk都可以作为验收依据。

duckie109

最近没上论坛，女儿出生了，忙得很
公布下推荐的方法吧，以多用炉（渗碳）为例：
每年一次，或者设备大修/改造/搬动后，首先做TUS（炉温均匀性试验/9点试验），推荐的温度均匀性是+-14度（回火炉+-11度），以确认炉子的加热性能。
然后选定一种结构简单容易制样的零件，使用最常使用的工艺热处理，出炉后不回火，直接按9点试验的位置，每点取3-5件产品，检测硬度和硬化层深度。最后规定所有27-45件产品的表面硬度和硬化层深度的极差（最大值和最小值的差值，比如硬度值的极差必须在2HRC以内，硬化层极差在0.1mm以内）。这个极差和炉温均匀性有关，同时也和淬火系统的均匀性有关。每点的均值和极差可不做考评，但可以用来研究加热和淬火系统的差异。对于齿轮等个大的零件，也可以只取9件产品。符合规定值的，我们认为炉子的初始能力符合要求。而规定值，就和我们的产品的公差有关了，管理者需要自己来定义。
这套动作，要消化成企业的初始能力研究规范。初始能力研究做好了，即使没有能力做TUS，专业的热处理过程评审人员也不会把这条当成高风险的不符合的。

为什么不做CPK？因为传统的控制图中收集的数据的分层因子是时间，数据是随时间变化的。
而热处理的特点是一炉出上百件甚至上万件产品，分层因子不是时间，单研究一炉产品的CPK是没有太大意义的。零件在炉子中的不同位置却会带来差异，研究这个差异是有意义的。
另外，CPK和数值分布与公差的关系有关。回火前的零件是中间状态，公差也是公司自己定义的，没有客户要求，CPK没有多大意义。

另外，初始能力研究只是短期研究，每年一次，长期的能力跟踪，可以用X-R等控制图来做。比如，定义某个产品某几个位置，每炉取1-3个样品，检测表面硬度和硬化层深度，然后放到控制图里面监控，长期收集就能得到设备的CKP。这里强调一点，CPK本身只是能力指数，更重要的是当发现监控的结果有差异是，分析并控制差异的来源，这才是质量工作者的职责。

duckie109

原来计划要把各种热处理指控管理的要求一一发讨论贴的，从这个帖子的效果来看，不是很理想。可能论坛中技术专家占了绝大多数，质量工作者比较少吧。最近忙着带女儿，我就不再发这类帖子了。等闲下来了做个CQI-9的分解帖子吧。

txljh8

工欲善其事，必先利其器！热处理产品质量中热处理设备首当其冲！我们原来有客户考察曲轴冷加工总要了解进口加工中心、磨床等数量，热处理有无先进设备（比如进口淬火机床），否则来都不来。不知我的理解错否？
期待进一步的专题帖子。

duckie109

回复 14# txljh8

我不是很了解曲轴的加工工艺，更不懂客户的产品需要精度多高的设备。
但我知道质量系统评审的思路。
1. 确定加工精度/热处理能力是否达到我们的产品要求
2. 确定质量管理体系是否达到我们公司的要求
3. 确定环境安全体系是否达到公司的要求

以上达到，商务条款也互相认可，公司策略需要，那供应商就有希望进入我们的供应链。

但是怎么确认加工精度/热处理能力能否达到产品要求呢，进口设备当然更可靠。这是个简单粗暴但是正确的决定。只有当成本压力很大的时候，这些采购才会承担一些风险，做一些更精确的评估。

txljh8

回复 15# duckie109
客户的想法完全正确。筑巢引凤嘛！很难想象“落后”的设备在不是素质很高的员工手中会生产出“一模一样”的精品。

duckie109

回复  duckie109
客户的想法完全正确。筑巢引凤嘛！很难想象“落后”的设备在不是素质很高的员工手中会生 ...
txljh8 发表于 2011-1-25 12:05

工业生产不求精品，只求低成本的符合图纸规范的产品，但是对于曲轴这种关键零件，必须100%保证可靠性。热处理和机加工的任何问题都不可小视。

txljh8

回复 17# duckie109
一般而言，如果定位“工业生产不求精品，只求低成本的符合图纸规范的产品”是注定生产不出好产品的。其实完全“符合图纸规范的产品”就是精品。
扯远了。还期待您的关于“热处理设备的初始能力研究”的专题帖。

duckie109

回复 18# txljh8


不敢不敢，这坛子专家甚多，我也不好班门弄斧。
只是对热处理过程质量控制稍有一点心得，分享一下，讨论一下。
目前看来，这帖子效果不好。没多少人讨论，即使写成教科书，意义也不大。我不如去做咨询师了。

jxh286

回复 19# duckie109
热处理在操作过程中，对于热处理专业人员来讲，设备是第一位的，但是对于热处理的产品来讲，产品的质量是第一位的。如果是淬火件的话，一般只看工件的硬度是否达到要求。如果淬火硬度分布不均匀时，硬度偏差恰好又在所要求的范围内时（或有一点略高于或略低于要求硬度范围时），人们一般都会解释淬火介质的冷却能力的问题，不会有人去纠结或解释说设备的初始能力不行。记得有一次产品攻关过程中，就提出热处理设备的初始能力的问题，但由于热处理设备较机加设备的影响因素众多，控制与分析因素太多，而且只能对特定的条件下进行分析。但是如同钢号，不同钢厂。同介质，不同厂家。等等因素时，分析起来就存在较大的不确定性，所以也就没有继续下去。