Kiedy amerykański producent części samochodowych analizował dane dotyczące złomu i poprawek, jeden wzorzec rzucił się w oczy: zbyt wiele części było odrzucanych po obróbce cieplnej. Zmienność twardości między partiami, niespójna głębokość warstwy nawęglonej i mikrostruktura, a także skargi klientów dotyczące nieprzewidywalnej wydajności – wszystko to zostało przypisane starzejącemu się piecowi skrzynkowemu w centrum linii.

Aby rozwiązać ten problem, zakład zainwestował w piec do obróbki cieplnej typu rurowego o mocy 580 kW i maksymalnej temperaturze roboczej 1100°C, zaprojektowany specjalnie do kół zębatych, wałów i innych elementów krytycznych dla bezpieczeństwa.

Rozrzut twardości i niespójność mikrostruktury: tam, gdzie stary piec zawiódł

Przed modernizacją główne problemy to:

• Zmienność twardości między partiami, która przekraczała limity klienta, wymuszając kosztowną 100% kontrolę i poprawki.

• Nierównomierny rozkład temperatury w komorze pieca, prowadzący do niespójnej mikrostruktury, nawet gdy czasy cykli były teoretycznie poprawne.

• Ograniczony zapas temperatury, co stwarzało ryzyko przeprowadzania cykli o wyższej temperaturze dla nowych gatunków stopów.

Innymi słowy, nawet przy dobrych recepturach procesowych na papierze, stary piec do obróbki cieplnej nie był w stanie fizycznie utrzymać wymaganej jednorodności w strefie roboczej.

Konstrukcja rurowa i wielostrefowe sterowanie: stabilizacja procesów w temperaturze 1100°C

Nowy piec do obróbki cieplnej typu rurowego został zbudowany w oparciu o kilka funkcji skoncentrowanych na jakości:

• Wielostrefowa komora rurowa z niezależnie sterowanymi strefami do kształtowania profilu temperatury wzdłuż długości pieca.

• Precyzyjne termopary i sterowanie PID, umożliwiające ścisłą kontrolę w okolicach 1100°C dla wymagających cykli.

• Zoptymalizowane uchwyty ładunkowe i rozstaw części, dzięki czemu każda partia doświadcza podobnego przepływu gazu, ekspozycji na temperaturę i czasu hartowania.

Łącząc konstrukcję pieca z zaktualizowaną walidacją procesu, zakład był w stanie zaostrzyć kontrolę nad twardością i głębokością warstwy nawęglonej dla kluczowych komponentów.

Wyniki: mniej niespodzianek, bardziej przewidywalna jakośćW ciągu kilku miesięcy od uruchomienia produkcji w nowym piecu, zakład odnotował:

Znaczną redukcję poprawek spowodowanych twardością poza tolerancją.

• Bardziej spójną mikrostrukturę w całym wsadu, poprawiając wydajność zmęczeniową i odporność na zużycie.

• Większą pewność przy zatwierdzaniu nowych receptur obróbki cieplnej dla zaawansowanych stali.

• Dla tego amerykańskiego zakładu produkującego części samochodowe, piec do obróbki cieplnej typu rurowego o mocy 580 kW i temperaturze 1100°C przekształcił obróbkę cieplną z punktu chronicznego ryzyka w kontrolowany, przewidywalny proces podstawowy.