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(tǒng)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(zhí)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(tǒng)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(guī)范執(zhí)行，對比生產出的25件鍛件，發(fā)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(yè)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(xù)性會影響塑性。

⑵變形工步。

TC18 鍛造溫度區(qū)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(jiān)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(wěn)定的問題，QC 小組對工藝規(guī)程設計進行優(yōu)化。縮短鍛造工步，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(guī)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(xù)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(guī)定溫度內不需調節(jié)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(jié)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(guī)定溫度開始計算保溫時間。

③保證設備處于良好狀態(tài)，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(guī)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(guī)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(jié)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(jié)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(huán)，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(wěn)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(jiān)控工藝執(zhí)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(tǒng)統(tǒng)控制好。

⑶堅持不懈地應用科學的統(tǒng)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(guī)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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。