Roncsolásmentes vizsgálati módszerek integrálása a gyártási folyamatokba

Átírás

1 A TERMELÉSI FOLYAMAT MINÕSÉGKÉRDÉSEI, VIZSGÁLATOK 2.5 Roncsolásmentes vizsgálati módszerek integrálása a gyártási folyamatokba Tárgyszavak: roncsolásmentes vizsgálat; anyagvizsgálat; minőség-ellenőrzés. A gyártási folyamatok irányítóinak és szervezőinek tisztában kell lenniük a minőség-ellenőrzési követelményekkel és a roncsolásmentes vizsgálati módszerek eredményességével. A roncsolásmentes anyagvizsgálat feladata többek között az anyag azonosítása és a mikroszkópiai eszközökkel értékelhető szövetszerkezeti jellemzők, a kéregedzés és a feszültségek kimutatása. Az ilyen tényezők közvetlenül befolyásolják a vizsgált alkatrész hasznos élettartamát. A roncsolásmentes vizsgálat segítségével detektálhatók az öntvények, a sajtolt vagy kovácsolt darabok és a használatban lévő alkatrészek repedései, vagy egyéb folytonossági hiányok. Miután ma már legtöbb felhasználó ellenőrzött termékeket igényel, ezért számos érintett szakma szakemberei, az anyagvizsgálók, a fizikusok, metallurgusok, vegyészek, villamos- és gépészmérnökök arra törekszenek, hogy fokozzák a roncsolásmentes anyagvizsgálat pontosságát és megbízhatóságát. A verseny ösztönző hatása Az anyagköltségek növekedése függvényében a műszaki tervezők amennyire csak lehet csökkentik az új alkatrészek tömegét és méretét. Ezért az acél és az öntöttvas alumíniummal vagy magnéziummal való helyettesítésére törekszenek. A könnyűfémre való átállás azonban esetleg megköveteli a munkadarab méretének és alakjának megváltoztatását, és végső soron megnöveli a költséget. Miután a tervezők ismert terhelést vesznek tekintetbe, és tudatában vannak annak, hogy sem az anyag, sem a megmunkálás sosem lesz tö-

2 kéletes, ezért általában biztonsági tényezőt alkalmazva méreteznek. Ez a biztonsági tényező felhívja a figyelmet a könnyebb szerkezet, valamint a költségek hatására, továbbá a felhasználó szempontjából érvényesülő kockázatra. Napjaink kiéleződött gazdasági versenye arra ösztönöz, hogy a takarékosság jegyében olcsó anyagokat használjanak fel, ami viszont fokozza a kockázatot. Amikor azonban egy híd, egy épület, vagy egy repülőgép a hibás hegesztett varrat következtében megrongálódik, valakinek viselnie kell a felelősséget. Előfordulhatott például, hogy a repülőgép építéséhez olyan ötvözetet használtak fel, aminek nem ismerték kellőképpen az alakítási keményedését, a horonyhatással szembeni érzékenységét és fáradási tulajdonságait. Egyes példányok már rövid üzemidő után katasztrofálisan meghibásodtak. Az ilyen problémák elkerülésére adnak lehetőséget a roncsolásmentes vizsgálatok, megnövelve a gyártmány biztonságát és elkerülve ezáltal a halálos kimenetelű baleseteket. Kellemetlen meglepetések elkerülése Az üzemek tulajdonosai időt, pénzt takaríthatnak meg, minőségi munkát termelő vállalatuk hírnevét öregbíthetik, ha gondosan felülvizsgálják az ellenőrzési követelményekre vonatkozó új specifikációkat. Az erre vonatkozó információ egyébként normális körülmények között az ajánlati csomag, a kötelező előírások és a műszaki rajzok részét képezi. Ha egy üzem elfogad egy munkát, és megfeledkezik arról, hogy figyelembe vegye a szükséges ellenőrzések költségeit, akkor ez az öszszeg utóbb veszteséget fog okozni számára. Egy esetben egy cég olyan építkezést vállalt el, ahol kötelezővé tették a cölöpalapozás elemein kialakított hegesztett varratok 10%-ának hivatalosan előírt módszer szerinti ellenőrzését. A cölöpalapozás elemeinek csaknem 90%-át a varratok ellenőrzése nélkül építették be, ezért egy későbbi fázisban valamennyi többi varratot nagy költséggel ellenőriztetniük kellett. Még örülhettek, hogy nem kényszerültek a beépített cölöpelemek kiemelésére ellenőrzés céljából. Ezzel szemben egy másik vállalat bonyolult csőalakzat hegesztése után az egész szerelvényt röntgenvizsgálatnak vetette alá. Az egyes összetevők elég kicsinyek voltak, és így két-három elem is felkerülhetett egy-egy filmre. Tehát költségmegtakarítást ért el a gyártás folyamán, miután az esetleg szükséges javítási munkák mennyiségét is minimumra csökkentette.

3 Az alacsony ajánlati ár veszélyei Egyes cégek a megbízás elnyerése érdekében igen olcsó ajánlatot tesznek. Ennek ellensúlyozására minimumra csökkentik az ellenőrzési és egyéb költségeket. A problémát még csak növelheti az ügyfél, ha nem saját cégének illetékeseit, hanem egy másik ellenőrzésre szakosított vállalatot bíz meg a vizsgálatokkal. Az ilyesmi gyakran visszaüt és járulékos veszteséget okoz, miután esetleg növekszik a kényszerű állásidő, továbbá az utómunkálatok költsége és az ismételt ellenőrzés. Esetleg baleset és környezetkárosító hatás léphet fel. Egy esetben 20 mm falvastagságú henger hegesztésének ellenőrzését kellett elvégezni. A vizsgálat repedést mutatott ki. Megkérdezték a megrendelőt, hajlandók-e viselni a minőségvizsgáló ellenőr egy órás állásidejének költségeit, hogy a javítás után megismételje az ellenőrzést. Ezt az 50 dolláros járulékos ráfordítást nem vállalták. Inkább 45 fokos leélezést alkalmazva, az anyag szélén leköszörülték a heganyagot, majd újra behegesztették. Az ellenőrzést csak szemre végezték el. Egy kis repedés azonban visszamaradt, ami később meghibásodást okozott. Később ismételt vizsgálatokra került sor. Mindig újabb és újabb hibákat találtak. Végül a darabot ki kellett selejtezni. Általában amikor egy vállalat több száz dollárt fordít vagy házon belüli, vagy külső szakmai vállalkozó által elvégzett roncsolásmentes vizsgálatra, sok ezer dollárt takarít meg, mivel a termék váratlan meghibásodásának veszélyét ezzel el tudja kerülni. A termelés folyamatossága érdekében a tervezőnek és a roncsolásmentes vizsgálatot végző szakembernek együtt kell működnie, hogy az ellenőrzést megfelelő időpontban lehessen elvégezni. Ezzel az újramunkálási kényszer miatti késedelem minimumra csökkenthető. Biztonság A megrendelők egyre inkább a vizsgálatok megbízhatóságával szemben támasztott követelményeket hangoztatják. Most már nem a megtalálható folytonossági hiány mérete, hanem a nem kimutatható hibaméret érdekli a megbízót. Bár a két kérdés megfogalmazása közötti különbség lényegtelennek tűnik, ezek megválaszolása különböző megközelítésmódot igényel. Egyes munkák esetében folyamatosan vizsgálják az alapanyagot, az első varratot, a fedővarratot, majd mágneses és röntgenvizsgálatot végeznek. Mind gyakrabban alkalmazzák azt a módszert, hogy műhely-

4 szinten maga a hegesztő szakmunkás végez varratvizsgálatot mágnesrészecskés, vagy folyadékbehatolásos módszerrel. Ezzel az eljárással már kezdeti stádiumban ki lehet mutatni a hibát, azonban továbbra is szükség van szakképzett ellenőrre az előírások betartatása végett. Egyes műhelyekben csak vállat vonnak az előírások ismertetését hallgatva, viszont mások kísérleti laboratóriumokat kérnek fel munkásaik betanítására. Az ellenőrzések gyakoriságának növekedése Ma már több specifikáció betartása igényel ellenőrzést, mint egy évtizeddel ezelőtt. Legtöbb esetben roncsolásmentes vizsgálatot is előírnak. Léteznek olyan bizonylatkiállító ügynökségek, amelyek például a gépjárműgyártásban végeznek ellenőrzést (A2LA és NADCAP). A vizsgáló laboratóriumokat is ellenőrzik. A vizsgálatok kiterjednek a műhelybe kerülő anyag származására, a személyzet szakképesítésére és a berendezések kalibrálási módszereire. Több évtizedes használat után a hegesztőipar ma már elkerülhetetlennek és értékes termelő, valamint karbantartási eszköznek tartja a szabványos roncsolásmentes ellenőrzési módszereket. A roncsolásmentes ellenőrzés alkalmazása ma már megfelelően szabályozott, és a hegesztési hibák elfogadási kritériumait is figyelembe veszik. Jól megoldott a hegesztők szakképzése, a vizsgálóberendezések pedig közel tökéletesen működnek. A hozzáadott érték növelése A roncsolásmentes ellenőrzés módszerének használatát a terméket felhasználók szempontjából hozzáadott értéknek lehet tekinteni. Tudatosítani kell, hogy ez a megoldás javítja a biztonságot, a minőséget, és megtakarításokat eredményez. A hozzáadott érték különösen a terepen végzett munkálatok esetében nyilvánvaló. Példa erre egy koncertterem építésekor alkalmazott roncsolásmentes ellenőrzési módszer. A hangversenyeken szereplő zenekar hírneve és tekintélye megkívánta, hogy a létesítmény akusztikai szempontból kiváló legyen. Ezért minden méretet szigorúan be kellett tartani. Az ellenőrző vállalat a szerkezeti acélelemeket, a méreteket, a csavarfuratok helyét és a hegesztési varratokat az acélszerkezetet gyártó üzemben ellenőrizte. Kezdetben a termelést lassító akadékoskodásnak

5 tekintették a vizsgálatokat, azonban a műhely vezetői csakhamar rájöttek, hogy amikor az ellenőrök megtalálják a hibákat, ezzel lehetővé teszik azok gyártási helyszínen végzett javítását, szemben az építési munkahelyen szükséges, sokkal költségesebb ellenőrzéssel és javítással. Roncsolásmentes vizsgálati módszerek A roncsolásmentes vizsgálati módszerek hat fő csoportja: a mechanikai és optikai, az átvilágító sugárzás, az elektromágneses és elektronikus, a hangfrekvenciás és ultrahang-frekvenciás, a termikus és infravörös, végül a kémiai és elemzési eljárások. Ezek lehetőségei: mechanikai és optikai: szín, repedések, méretek, felületi vékonyrétegek vastagsága, illesztések, fényvisszaverő képesség, feszültség eloszlása és nagysága, felületsimaság, felületi hibák és átmenő repedések; átvilágító sugárzás: repedések, a sűrűség és a kémiai összetétel változásai, az elemek eloszlása, idegen tárgyak, zárványok, mikroporozitás, torzulás, hiányzó alkatrészek, dúsulások, használati alkalmatlanság, zsugorodás, vastagság és üregek; elektromágneses és elektronikus: ötvözőtartalom, anizotrópia, üregek, hideg megmunkálási hibák, helyi feszültségek, keménység, összetétel, szennyezések, korrózió, repedések, a repedések mélysége, kristálystruktúra, villamos és hővezető képesség, réteges hibák, hőkezelés, meleg repedések, zárványok, ionkoncentráció, rácsszerkezeti alakváltozások, rétegvastagság, nedvességtartalom, polarizáció, rétegek illeszkedése, dúsulások, zsugorodás, hőkezelési állapot, szakítófeszültség, vastagság és kötések szétválása; hangfrekvenciás és ultrahang-frekvenciás: repedéskezdemények és azok terjedése, repedések jelenléte, üregek, csillapítási tényező, a hőkezelés mértéke, az impregnálás mértéke, a zsugorítás mértéke, réteges szétválás, sűrűség, méretek, rugalmassági modulus, szemcseméret, zárványok, mechanikai hibák, torzulások, porozitás, sugárzási hibák, a kompozitok struktúrája, felületi feszültségek, szakító-, nyíró- és nyomófeszültségek, kötések szétválása és kopás; termikus és infravörös: kötések, összetétel, sugárzóképesség, hőeloszlás, bevonatvastagság, porozitás, sugárzás-visszaverő képesség, feszültségek, hővezető képesség, vastagság és üregek;

6 kémiai és vegyelemzési eljárások: ötvözők azonosítása, összetétel, repedések, elemek vegyelemzése és eloszlása, szemcseméret, zárványok, makroszerkezet, porozitás, dúsulások és felületi anomáliák. Összeállította: Dr. Barna Györgyné Harris, R.: Build in quality, take out cost. = Welding Design and Fabrication, 78. k. 8. sz p Koelsch, J. R.: In-process gaging: a quiet revolution. = Quality, 43. k. 9. sz p