Stoll Krisztián Témavezető: Dr. Kovács Károly A termékek minősítésénél általában nem lehetséges, de nem is célszerű minden darabos ellenőrzést végezni, hanem a vizsgálatokat egy a tételből származó mintán végzik el. A minta a vizsgált sokaság, meghatározott módon elkülönített része, amelytől azt várjuk, hogy reprezentálja az egész tételt. A minta vizsgálata irányulhat a tétel jelenlegi állapotának megfelelőségére, vagy arra hogy a későbbiekben elérni kívánt minőség feltételei adottak e a jelenlegi állapotban. Ilyenkor szükséges a végtermék és a minta megfelelősége közötti kapcsolat vizsgálata. KUTATÁSI TERÜLET Kutatási területem kohászati termékek minőségével, megfelelőségével, minősítésével, megfelelőségi követelményének vizsgálatával van kapcsolatban. Mivel kohászati termékről van szó nem közvetlenül kerül elfogyasztásra, hanem általában több feldolgozási fázison keresztül lesz belőle fogyasztási termék. Az igénykielégítési folyamat termelői része többlépcsős, vagyis több vállalkozás közötti adás-vételi akciót tartalmaz. Megkülönböztetünk alapanyag előállítási folyamatot valamint a használati termék előállítási folyamatát. Ezt a használati terméket fogja “elfogyasztani” a tényleges fogyasztó.
Ennek a terméknek a minősítésnél mintavételezési probléma, hogy nem alkot hagyományos értelemben statisztikailag sokaságot, mivel egy adag szélső esetben lehet egyetlen szál is, de a tömegéhez képest mindenképpen csak néhány és nem statisztikai sokaság. Az előállítás során lejátszódó fémtani és technológiai folyamatok következtében a termék egyes pontjaihoz köthető tulajdonságok nem egyenletesek, nem is csak véletlen ingadozást mutatnak, hanem tendencia fedezhető fel, így eloszlása van az összetételnek, a szövetszerkezetnek és minden ehhez köthető tulajdonságnak. A statisztikai
sokaság ezek alapján akkor értelmezhető, ha ennek
egysége egy keresztmetszethez tartozó A kohászati tevékenység terméke öntvény, kovácsolt-, hengerelt-, vagy húzott áru. Az öntött és kovácsolt termék feltételezi a végtermék ismeretét; alakja, mérete, anyagának képességei a végtermék ismeretében lettek meghatározva. A hengerelt illetve húzott termékek folyamatosak, így egy – egy szálból több végtermék készülhet. Két eset lehetséges:
Első esetben az igénykielégítés egyszerű, hiszen ha a megfelelőségi kritériumokat kielégíti a termék, áruvá válhat és a piacra kerülhet. A megfelelőségi kritériumok elsődleges forrásai a szabványok, amelyek az anyag típusától függően konkrét megkívánt tulajdonságokat írnak elő és a nemkívánatos tulajdonságokra (inhomogenitás, szennyezettség, stb.) határértékeket javasolnak. Ezen felül kívánatos lehet a feldolgozó technológia sajátságai miatt egyéb tulajdonság előírása is. Második esetben, mikor ismert az alapanyagból készülő végtermék, célszerű a vevővel egyeztetni a követelményrendszert, és megállapodás szerint a szabvány előírások kiegészíthetők különböző specifikus vizsgálatokkal. Ezek a specifikus vizsgálatok általában a végtermék funkcionális tulajdonságait célozzák meg, melyeket a megfelelőség vizsgálathoz olyan leíró tulajdonságokra kell lefordítani, melyek mérhetőek. A TERMÉK ÉS A MINTA KAPCSOLATA Az átvételi ellenőrzés - és így a mintavétel - alapvető szabálya, hogy a már teljesen elkészült terméktételből kell származniuk a vizsgálandó mintadaraboknak. Kohászati termékeknél azonban gyakran fordul az elő, hogy nem a szállítási állapotban mérhető, vizsgálható tulajdonságokat kell igazolni, hanem valamilyen olyan képességét, amely a felhasználás során például egy hőkezelés után jellemzi a majdani terméket. Ilyen esetben gyakran fordul elő, hogy a minta és a termék útvonala szétválik és még a továbbfeldolgozás előtt kell véleményt nyilvánítanuk a minta alapján az adag megfelelőségéről, valamint arról, hogy a vizsgált anyag végtermékként is kielégíti-e majd a követelményeket. Ezzel újabb kérdés merül fel:
A kérdésre a legtöbb esetben sajnos a válasz “nem”, hiszen a terméktétel tulajdonképpen a minősítésre vár, hogy továbbfeldolgozható-e vagy sem. Ilyenkor olyan más technológiát kell alkalmazni ami gyors, de lényegében kevéssé tér el az eredeti technológiától. Ha megterveztük a “kerülő útvonalat”, akkor kísérletekkel bizonyosságot kell szerezni arról, hogy felfedezhető-e szignifikáns eltérés a két technológiai úton készített anyag között, és ha igen akkor a minősítés folyamán ez milyen korrekciókat von maga után. Estünkben bórral mikroötvözött hengerelt termék megfelelőségértékelő folyamatának vizsgálatával és bizonytalanságaival foglalkozunk. A bórral mikroötvözött acélok egy bizonyos csoportja a ZF acélok, mely nevét a német Zahnrad Fabrik cégről kapta, ahol hajtóműveket gyártanak különböző járművekhez. A ZF acél a fogaskerekek alapanyagául szolgál, melynek megkövetelt megfelelőségi kritériumait a német cég írja elő (összetétel, edzhetőség, fogtőszilárdság). A DAM Rt. -nél a bóros acél gyártása során, a folyamatosan öntött bugából (FAM) vagy az előhengerelt termékből kell kivenni a mintát, vagyis a termék és a minta technológiai útja szétválik (1. ábra). Az öntött terméken ezután több lépcsőben történő hengerlést végeznek, melynek eredménye a végtermék. A mintából kovácsolás útján állítják elő a megfelelőségi vizsgálatokhoz szükséges próbatesteket. Ezek a megfelelőségi vizsgálatok vonatkoznak az: összetételre, metalográfiai tulajdonságokra, edzhetőségre, fogtőszilárdságra.
1. ábra A termék és a próbatest különböző útvonala A kétféle alakítási útvonal általában nem vezet azonos fémtani állapotra, mivel az alakváltozáson túl a bórvegyületek oldódása és kiválása, újrakristályosodás valamint fázisátalakulások mennek végbe, amelyek még kölcsönhatásban is vannak, így csak véletlen lehet a végállapotok egyezése. Felmerülő kérdések a minősítéssel kapcsolatban, hogy:
Az a probléma, hogy milyen mértékben modellezi a próbatest a végtermék funkcionális tulajdonságait, sok esetben könnyen megvizsgálható. Például egy csavarorsó húzásbeli igénybevétele, szakító vizsgálattal modellezhető. Ez a modell a lehető leghelyesebben jellemzi a végtermékre ható erőket, feszültségeket. Esetünkben a bóros acélnál ez sokkal komplikáltabb, hiszen itt egy fogaskerék fogtőszilárdságára kell következtetnünk, egy módosított ütővizsgálattal, az úgynevezett Brugger - féle törőerő vizsgálattal, mely egy próbatest speciális módon való elütésével történik. A próbatestet a leöntött vagy az előhengerelt termékből kovácsolással készítik el a megadott méretűre, majd cementálást és közvetlen edzést végeznek rajta, a megfelelő szövetszerkezet elérése érdekében. A próbatest kialakítását (2. ábra), méreteit, hőkezelésre vonatkozó előírásait, valamint a vizsgálat elvégzésének lépéseit már korábban szabványosították, melyet egyaránt alkalmaz mind a Metalcontrol 7Kft., mind pedig a Friedrichshafenben lévő megrendelő cég, a ZF acélok minősítésénél.
2. ábra A Brugger próba kialakítása Időközben megváltozott az acél gyártás módja, vagyis áttértek a hagyományos tuskó öntésről a folyamatos öntésre, a mintavétel és próbakészítés módjának változtatása nélkül. A gyártástechnológiában bekövetkezett változás azonban nem megfelelőnek minősített adagokat is eredményezett, melynek oka a folyamatos öntés jellegzetességeiben keresendő. A folyamatos öntés során ugyanis a dúsulás kevésbé lokalizálható, az erre hajlamos ötvözők és szennyezők esetén (C,Cr,S), melyet a technológia sajátosságai befolyásolnak (pl. a szál húzási sebessége, a tócsa mélysége). Ezen kívül az öntött szál közepén elhelyezkednek (nem folyamatosan) lunkerek és zárványok is. Az öntés után a buga hengerlésére kerül sor, itt négyzet keresztmetszetből, kör keresztmetszetet készítenek, a dúsult rész szintén középen helyezkedik el. Ez viszont a végtermékben, jelen esetben a fogaskerékben, nem fejti ki hatását, hiszen ez az anyagrész “kiesik” a darabból, mivel itt helyezkedik el az agyfurat (3. ábra).
3. ábra A hengerelt termék A hengerlt termék továbbfeldolgozása során fogaskereket gyártanak belőle. A Brugger vizsgálat a fogtő töréssel szembeni ellenállásának vizsgálatára irányul. Az előzőek szerint a próbatestet kovácsolással alakítják ki, a FAM bugából vett mintából. Ezt hosszirányban nyújtják tovább, míg megfelelő átmérőjű nem lesz. A kovácsolással, majd forgácsolással kialakított próbatest közepén megmaradt dúsulások, lunkerek, zárványok (4. ábra) befolyásolhatják a vizsgálat eredményét, hiszen a dúsult zónában mások a repedés terjedésének feltételei, mint az ettől távoli részeken.
4. ábra A kovácsolt Brugger próba KÍSÉRLETEK ÉS EREDMÉNYEK Kísérleteket végeztünk, mely alapját képzi egy hosszabb faktoriális kísérlet sorozatnak, annak megállapítása érdekében, hogy a hengerelt és a kovácsolt szerkezet, milyen különbözőségeket mutat, valamint hogy a próbavétel helye hogyan befolyásolja az eredményeket. A következőkben ezen vizsgálatok eredményeit mutatom be röviden: A kovácsolás hatásnak a kimutatására négy különböző próbatest sorozatot készítettünk, melyeken eltérő mértékű kovácsolást hajtottunk végre. A próbák állapota és mérete a következő képpen alakultak:
A vizsgálat eredményeit kiértékelve megállapítható, hogy a kovácsolás mértéke nem befolyásolta számottevően a törőerő értékeket az adott adagoknál. A próbavétel helyének hatását vizsgálandó, előhengerelt állapotú szálból vettük ki a próbatesteket, öt különböző helyről (5. ábra).
5. ábra A próbatestek kivételi helyei A kísérletek során megállapítottuk, hogy ha a középső szegmensből kivett próbatestben, a töret síkjában nem volt jelentős mértékű dúsulás, lunker vagy zárvány az eredmények a megengedett szórási értékeken belül maradtak, különbség nem mutatható ki. A továbbiakban kísérleteket végzünk annak megállapítására, hogy a próbavétel iránya hogyan befolyásolja a törőerő vizsgálat eredményeit. Irodalom:
Copyright © 2000 |
vastagságú elem. Ennek véletlen mintavételezése
egyetlen szál esetén lehetetlen, több szál esetén csak ezek végéről
lehetséges, mivel ha szétvágnánk a szálat, a hosszúságban
rejlő értékét, a felhasználhatóságot elvesztené.
