32/8 Solidifil ation of Metais and Alloys, No. 32, 1997 Kr~:epnięcie Metali i Stopów, Nr 32, 1997 PAN - Oddział Katowice PL ISSN 0208-9386 ANAL YZA ZPUSOBILOSTI FORMOVACICH SMESi, JAKO SOUCAST TQM VE SLEV ARNE MAJT ANii<OY A Eva, HOMĆEK Milan VUT FS UMI, Technicka 2, Brno 616 69, ĆR Devadesata leta se vyznacuji orientaci vyrobce na uspokojeni pozadavku zakaznika a na zavadeni strategie nepretrziteho zdokonalovani vyrobku. Orientace slevaren na splneni pozadavku a oćekavaru zakaznikli vyzaduje od managementu venovat max.irnalni pozomost vstupnirn surovinam, materialurn a informacim, ktere mohou ryznarone ovlivnit jakost finalniho odlitku. Proto zabezpeceni kvalitnich vstupii, ktere splni pozadavky slevaren, ma pro slevarny stejnou diilezitost jako samotny proces v:yroby. Dosazeni nizkeho poctu vad u odlitku a nezbytna flexibilita slevaren si vyzaduje neustale tesnou spolupraci a komunikaci mezi odberatelem a dodavatelem. Mezi nejućinnejsi formy spoluprace a nastroje zabezpecovimi jakosti dodavek vstupnich surovin pati'i analyza zpusobilosti procesu. Analyza zpusobilosti procesu urci shodu procesu s kladenymi pozadavky na jakost. K urćeni zpusobilosti/nezpusobilosti procesu se vyuziva statistickych metod. Analyza zpusobilosti procesu predstavuje nastroj, ktery umailiuje ve svych dusledcich rninimalizovat celkove miklady slevamy a zabezpećit pazadovan au Jakost odlitku. Dodavane suroviny a materiały, je:l maji pfesne odpovidat specifikacim a spinavat pozadavky vysoke jakosti a nizkych v:yrobnich nakładu, mohou vznikat jen v bezchybne aviadanych procesech. Kvalita suroviny nebo materialu je specifikovana souborem znaku jakosti a k nim pfii'azenych ćiselnych bodnot ve fyzikalnich nebo fyzikalne-chernick.ych jednotkach. DuJ ezitou soućasti jednoznacne specifikace
69 dodavam\ho materialu nebo suroviny je i stanoveni metod nebo postupil mefeni a zkouseni, podle kter}'ch se jednotlive znaky jakosti maj i mei'it. Analyza zpusobilosti procesu urći shodu procesu s kladenymi pozadavky na jakost. K urceni zpusobilosti l nezpusobilosti procesu se vyuziva statisticjcych metod. Proces je statisticky stabilni, jsou-li odstraneny systematicky rusive vlivy a na rozptyl procesu pusobi jen vlivy nahodne. Zpusobilost ryrobniho procesu se mim ukazatelem zpusobilosti Cu (process capability index - PCI). Obecne je ukazatel zpusobilosti defmovan ve tvaru : predepsane telerancni pole vyrobni rozmezi V pfipade, ze sledovany znak jakosti ryrobniho procesu ma normalni rozdeleni je ukazatel zpusobilosti Cp urćen vztahem : T - I T c = _jj Q_ = -- p 6*sP 6*sP (l) kde T H..... je horni speciiikac ni mez daneho znaku jakosti T n.... je dolni speciftkacni mez daneho znaku jakosti Sp...... je smc!rodatna odchylka pfedstavujici odhad variabili ty v-yrobniho procesu T....... je telerancni pole TH T ---------- ---------------- To x -.-l'\.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.. IL6~ 3~ V praxi se za minimalni pfipustnou hodnotu ukazatele zpusobilosti Cp povazuje hodnota 1,33. Hodnota Cp zohledlluje jen rozptyl procesu a porovnava rozptyl se stanoven:ymi tolerancemi. Poloha v-yrobniho rozmezi se neuvazuje. Ukazatel CP nevyjadfuje vychyleni stfedni hodnoty sledovaneho znaku jakosti od stfedu toleranćniho pole. V praxi se potom stava, ze i pfi vysoke hodnote Cv je urćite procenta mimo mezni hodnoty. Proto je dulezite pfi analyze zpusobilosti vyrobniho
70 procesu uvazovat odstupiiovanou vzdalenost mezi stfedni hodnotou sledovaneho znaku jakosti a nejblizsi mezni hodnotou. Tuto skutecnost zohlediiuje kriticka hodnota ukazatele zpusobilosti Cpk, ktera je definovana vztahy (2.1) x -7~ cp, =~-.p (2.2) kde x... je stfedni hodnota sledovanćho znaku jakosti Pro hodnoceni zpusobilosti v}'robniho procesu se pouzije mensi hodnota z vypoctenych hodnot ze vztahu (2.1) a (2.2). Za minimalni pripustnou hodnotu ukazatele zpusobilosti Cpk se opet povafuje hodnota 1,33. Obe hodnoty ukazatelu zpusobilosti procesu lze pouzit k regulaci procesu u dodavatele a k urceni opatfeni ke zlep.seni procesu vyroby dodavanych surovin a material u. Nizke hodnoty ukazatele zpusobilosti procesu u dodavatele (pfedevsim C p a Cpk <l) ukazuji, ze proces v}'roby dodavanehe materialu produkuje i neshodny materia!, neodpovidajici pozadavkilm (5pecifikacirn) na jako s t Analyza zpusobilosti formovacich smesi Vyuziti analyzy zpusobilosti procesu pfi zabezpećovani jakosti dodavek ve slevarenstvi lze ukazat na provedene analyze zpusobilosti procesu pfipravy formovaci smesi, kde była provedena analyza zpusobilosti procesu u jedne z hlavnich slozek fomlovaci smesi- ostfiva. Znaky jakosti ostfiva dohodnute pro pi'ejirnku dodavek jsou [l] ::::>vyplavitelne Iatky (%]: ::::>velikost stredniho zrna [mm]:., l. V S' d15 :::::> c1s o s tej nomernost1 = - : d25 TH =0,41 mm; T n =0,34 mm T n ~0,45 tabulce c. l. Hodnoty uvedenych znaku jakosti pro jednotlive dodiwky pisku jsou uvedeny v
71 tabułka c. l datwn ~. hit. dso d25 d1s datwn vyp.hit. dso d25 d75 25.1. 0,7 0,3 0,45 0,24 16.5. 0,44 0,37 0,48 0,27 26.1. 0,3 0,31 0,45 0,25 27.5. 0,3 0,36 0,47 0,25 27.1. 0,36 0,35 0,5 0,25 31.5. 0,2. 0,37 0,48 0,25 28.1 0,4 0,34 0,45 0,25 1.6. 0,24 0,37 0,48 0,25 31.1. 0,44 0,34 0,49 0,25 2.6. O, l 0,36 0,49 0,24 1.2. 0,36 0,36 0,5 0,22 7.6. 0,44 0,36 0,48 0,25 2.2. 0,42 0,31 0,57 0,26 8.6. 0,64 0,36 0,48 0,25 3.2. 0,36 0,37 0,48 0,25 9.6. 0,24 0,37 0,49 0,25 3.5 0,42 0,38 0,48 0,25 10.6. 0,4 0,37 0,49 0,25 4.5. 0,4 0,36 0,5 0,25 13.6. 0,3 0,37 0,48 0,25 5.5. 0,36 0,38 0,48 0,25 14.6. 0,24 0,36 0,48 0,25 6.5. 0,4 0,36 0,58 0,22 24.6. 0,32 0,37 0,49 0,24 9.5. 0,3 0,38 0,58 0,22 29.6. 0,24 0,37 0,52 0,25 10.5. 0,36 0,37 0,48 0,27 30.6. 0,3 0,38 0,48 0,25 12.5. 0,2 0,38 0,49 0,26 30.6. 0,32 0,36 0,48 0,25 12.5.. 0,3 0,36 0,45 0,26 1.6. 0,2 0,36 0,59 0,29 5.9. 0,36 0,35 0,45 0,25 Vypocet ukazatełii zpiisobilosti pro znak jakosti - velikost stfedniho zrna Jednotlive dodavky pisku były rozdeleny do skupin po ti'ech. U kaicte skupiny dodavek se vypocte sti'edni bodnota (pnimer) a rozpeti velikosti sti'edniho zma. Z jednotlirych skupin dodavek muzeme urcit prumetnou hodnotu dodavek pro velikost sti'edniho zma : - l L: x =- x =O 359 m a prlimernou hodnotu rozpeti uvniti' skupin dodavek : - l L: l ' R =- R =O 0209 l ' m. R Vypoćet smerodatne odchylky procesu pi'ipravy pisku je potom dan vztahem. sp = d 2 kde R... je prlimema bodnota rozpeti stanovena z jednotlirych skupin dodavek R;... je rozpeti jednotliv}'ch skupin dodavek d2... je statisticka konstanta zavisla na velikosti skupiny dodavek, pro n=3 je cb = 1,693 [3]. Dosazenim do vztahu (l) pro rypocet ukazatele zpusobilosti procesu clostaneme hodnotu Cp pro velikost sti'edniho zrna :
72 Hodnota Cp=0,95 ukazuje, ze v)rrobni proces pi'ipravy pisku je pro znak jakosti velikost stfedniho zrna nezpusobily (C p <l,33). (2.2) : Kriticka hodnota ukazatele zpusobilosti dosahuje hodnoty podle vztahu (2.1) a r. -x cpk =~ = I,3s 3 sp a x-tv c =--=051 p< 3*s p Pro hodnoceni se uvaiuje nizsi hodnota Cpk, tj. Cpk = 0,51. Vypoćtene hodnoty ukazatelu zpusobilosti C 11 = 0,95 a C~ = 0,51 ukazuj!, ze vyrobni proces pfipravy pisku ve znaku jakosti - velikost stredniho una - je nezpusobilf. Nizka hodnota Cpk = 0,51 ukazuje nejen, ze dodavky pisku nejsou schopny trvale zabezpecovat specifikovany pozadavek, ale i skutecnost, ze prfunema hodnota velikosti sti'edniho zma se naclul.zi u spodni specifikacni meze. 0,41 mm 0,07 mm _Jr--- --------- -------1----- ------- -- 0 3959 mm F 0,0369 mm - - -- - - - - - - QJ_59._:rn.!l) 0,34 mm l ~ 0,0369 mm 0,0738 mm _{ 0,3221 mm Obdobnym zpusobem stanovime bodnoty Cp a Cpk pro dalsi znaky jakosti vyrobn.iho procesu pfipravy pisku - vyplavitelne latky a ćis/o s!ejnomernosti. Vypocet ukazatele zpusobilosti pro znak jakosti - vvplavitelne /dud!_ Pro tento znak jakosti je stanovemi pouze hom.i specifikacni mez T H ~ l %, pro to pocitam e jen kritickou hodnotu ukazatele zpusobilosti podle vztahu (2.1) : T -x c =!!_ = 2 25. pk 3 *s, p Vypocet ukazatele zpusobilosti pro znak jakosti - cis/o stejnomemosti Pro tento znak jakosti je stanoven{t pouze dolni specifikacni mez T 0 ~ 0,45 %, proto pocitame jen kritickou hodnotu ukazatele zpusobilosti podle vztahu (2.2) : x-r C =---D = 046 pk 3 *s, p
73 Zjistene bodnoty ukazatelu zpusobilosti ukazuji, ze pouze pro vyplavitelne latky je proces v)rroby pisku zpusobily. Celkove je vsak proces pfipravy ostfiva pro formovaci smes nezpusobily. To znamena, ze dodavky pisku nejso u trvale (dlouhodobe) zabezpecovany v pozadovanych mezich a do procesu ryroby fonnovacich smesi vstupuji nekvalitrti vstupru materialy. Zaver Strategie zvysovani kvality odlitku, ma-li byt dlouhodobe uspesna, musi se zamei'it na zlepseni slevarenskych procesu. Analyza zpusobilosti procesu poskytuje metodu, ktera urnoiiiuje analyzovat vyrobni procesy a moznosti dodavateh1 pomoci ukazatelu Cp a Cpk Aplikuje-li se analyza zpusobilosti na cely vyrobni proces slevfuny, je mozne ziskat pro proces u dodavatele ucinnou zpetnou vazbu (viz obr. l ). VSTUPY obr. l Aplikace metody analyzy zpusobilosti procesu vyzaduje (tzkou spolupraci mezi dodavatelem a slevfunou. Zpusobile proces na strane dodavatele, ale i na strane s\evamy zabezpecuji jednodusili planovani a zabezpećovani vzajemnych dodavek Pouzita literatura : [l] Majtanikova, E. : Analyza zpusobilosti fmmovacich smesi pouzivanych ve slevame Knilovopolska a. s., DP, VUT FS UM\ - odbor slevarenstvi, 1995 (2) VDA 2, Vydala Ceska spolećnost pro jakost, Praha, 1995 (3] CSN ISO 8258 Shewmtovy regułacni diagramy, CNI Praha, 1994