再述热处理失误的系统分析.doc

热处理失误的系统分析李志义1,2,李晓澎1,2(,重庆400042;2.,重庆长江工业炉制造有限公司重庆401329)热处理在机械制造整个工艺流程中,对产品质量好坏起着“承先启后”的关键作用。一些已接近成品的零部件,往往仅由于热处理不当而造成废品,使人力、物力、财力和时间遭受很大损失。热处理质量的好坏涉及很多因素,虽然有不少热处理规范有章可循,但在很多情况下还没有摸清规律,仍然是“凭经验办事”。因此,使人很难在短期内对热处理的缺陷与过失做全面了解和掌握。本文试图利用系统分析的思路和方法,对热处理的缺陷与过失作一整体而较全面的摘要式分析,分析产生各种缺陷与过失的原因。热处理失误的系统工程分析思路和方法热处理过程是“由一些相互依赖、相互作用的组成部分按一定的方式结合而成的具有特定功能的有机整体”。因此,热处理过程本身就是一个系统,具备系统的集合性、关联性和目的性三个基本特征。系统工程解决问题的思路和方法,就是按照事物本身的系统性,把所有待研究的问题、涉及的因素全部放进系统形式中加以考察。对于热处理“废品”分析来说,涉及的致废因素有“先天”的(如设计的、材料的、锻轧的、机加工的)缺陷,“后天”的(热处理过程本身的)缺陷,以及可能对磨削工艺遗留的缺陷,都作为系统要素,再运用系统工程的分析方法加以处理,最后找出失效的原因,并要遵守系统工程的七项基本原则,即整体性原则、综合性原则、科学性原则、动态性原则,层次性原则、有序性原则和环境适应性原则。“废品”件的两种常用分析思路相关分析把“废品”结果作为因变量R,把热处理中以及与热处理有关的可能致“废”的所有因素作为自变量Ci(i=1,2,‥‥,n),得出经验式:R=f(Ci)这样可以从Ci确定R的大小,即坏的程度,并可通过工艺改变Ci,从而达到控制R的目的。(2)过程分析零件是在整个工艺过程中制造出来的,零件的性能和外形都随不同的工艺过程而变化。要分析“废品”的致废原因,就要探索不同工艺这个外因是如何通过零件的内因(材料的组织状态和外形结构)而起作用的,从而确定哪个工艺环节或零件的哪个内在因素出了问题。在实际分析中,这两种思路是互补的,是要平行和交叉反馈进行。(1)失效树分析法(PTA)就是将系统、子系统、零部件、工艺因素、特别是人们还在不断探索、创新、发明、发现的新工艺因素[1~10]、氢脆和应力腐蚀断裂[11、12]人的因素和零件的性能、结构等内、外因素联系起来,作为分层次的因果关系图,如图1所示,用以探寻失误原因的图式模型。这种因果关系图一般称为失效树分析图。收稿日期:2009-06-23作者简介:作者简介:李志义()男,江苏泰州人,汉族,1962年哈工大毕业,1992年由22个一级学会联合召开的“全国机电装备失效分析预测防战略研讨会”授予全国先进失效分析专家称号,获国家发明专利二项,获兵器部二、三等奖,已发表论文10多篇。著有:结构钢在表面处理过程中的氢脆和应力腐蚀断裂[M]。联系电话:**********E-mail:info@公司网址:后的零件开裂的加工处理热处理表面处理、氢脆和应力腐蚀断裂[11、12]机械加工电镀酸洗冷处理回火磨削[9]喷丸矫正拉拔研合回火时间未及时回火后冷却太短回火速度太快图1淬火后加工处理的裂纹失效树分析图2失效模式影响(与后果)分析法(FMEA,FMECA)根据零件可能出现的失效模式和产生原因,评价它们对零件失效的影响,从而采取措施予以该方法的防止或消除,关键在于绘制FMECA表格。的要求是将失效模式和工序缺陷尽可能有系统地一一列举出来,根据影响程度和致废可能性并采取改进对策。FTA和FMEA经常被结合使用,这样就很方便地从失效现象追查出失效原因,采取改进措施。(3)鱼骨图分析(以高频淬火为例)设计不当加热不当冷却不当形状复杂频率高,功率小冷却剂喷射角度不合适,搅拌力度不够零件截面突变冷却慢、过热冷却速度过快零件有穿孔淬火温高低、保温长短冷却剂选择欠妥,污染杂质太多园角、沟槽加热时间长(过热)、折叠,零件有偏析移动速度过大感应器与零件匹配不好(局部过热)钢种不合工艺要求移动速度过慢,单件固定式感应器单件固定感应器尽可能具有喷冷却液功能,(注:此措施加热影响区减少……)材质缺陷感应器问题图2特征——因素图的结构与实例分析2热处理失误的系统分析下面就热处理失误作一失效树分析图。把整个热处理过程作为一个系统,按过程分析思路和相关分析思路交叉使用来建立热处理失效树分析图,如图3所示。这里要特别强调“瞻前顾后”,把先天缺陷(热处理前的缺陷与过失)和后遗缺陷(热处理后的过失)失误分别列出来,既是分清责