Kvalitetssäkring av stordimensionella gjutgods : Produktion och kontroll av formgjutna komponenter

• Main Authors: Einarsson, Johanna, Save, Axel
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Industriell produktion 2014
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-159556

Abstract A continuous improvement of products and production is an important goal for a modern industrial company. A small engineering group located in Sweden came in touch with the authors of this report during the spring semester of 2014. The aim of this report is, as part of the group´s ambition of improvement, to analyse ways in which the quality of component casted parts can be verified. Non-destructive testing (NDT), and methods to use it for quality control, is the main focus of this report. However, fields such as material standards, component casting and quality engineering are analysed as well. Together, these fields act as the baseline of the conducted work. This thesis consists of two major parts; a theoretical, based on scientific literature, and an empiric, based on field studies and interviews conducted in cooperation with three Swedish foundries. The scientific literature that has been analysed does not correspond entirely with the practical reality of the foundries. The different opinion considering ultrasonic testing (UT) is an example of this minor disagreement between theory and pragmatic engineering. While several books and articles regard UT as efficient and reliable, the foundries consider UT a flawed and problematic testing method. The foundries are mainly troubled about the required level of education necessary for operating UT, which is way too high and thereby expansive for UT to be an affordable option. Cast iron materials are, as noted by the foundries, as well not an optimal environment for UT. The high amount of graphite in the cast iron interferes with the ultrasonic waves, resulting in non-accurate results of the ultrasonic testing. It can be concluded that NDT-method cannot compete with destructive testing, neither in performance nor cost, when used as a tool of quality verification of a component casted part. However, if it despite this is necessary to use NDT-methods, some conclusions can be drawn. Radiografic testing, magnet particle testing and penetrant testing can be considered the most suitable choice of NDT-methods when quality checking cast iron goods. Some relationships between the part’s size and the component casting process can as well be determined. The dimensions and mass of the component does not seem to have anything but a minor effect on the casting process. However, the complexity of the produced part’s geometry does have a major, negative, impact on more or less every step of the production. The analysed literature does seem to approve the foundries point of view considering the use and appliance of material standards. There is a noticeable trend throughout the industrial world, where old, national standard systems are replaced with international and global standardisation systems. However, continuous use of older designs without up-to-date standards does slow the progress down. While general systems of quality management may be applied within the component casting industry with decent results, the most important aspect of quality control is concluded to be a healthy and trustful business relationship between foundry and customer. Together, they are able to optimize products and production, and thereby guarantee a satisfying quality. === Sammanfattning Kommersiella företag har ett ständigt behov av förbättring utav såväl produkter som produktion. Rapportens författare kom vårterminen 2014 i kontakt med en mindre verkstadskoncern med bas i Sverige. Som ett led i företagets kontinuerliga förbättringsarbete efterfrågades fördjupad förståelse kring kvalitetssäkring utav stordimensionella, formgjutna komponenter. Detta blev utgångspunkten för det arbete som den här rapporten avhandlar. Särskilt fokus har legat på hur olika varianter av oförstörande provning (OFP) kan användas som verktyg för kvalitetskontroll, men även områden som materialstandarder, allmän kvalitetslära och formgjutningens grundläggande principer bygger upp rapportens fundament. Rapporten består av en teoretisk del, med material inhämtad från vetenskaplig litteratur, och en empirisk del baserad på studiebesök och intervjuer på tre svenska gjuterier. En konflikt mellan den analyserade litteraturen och de besökta gjuteriernas verklighet kan till viss del konstateras. Ett exempel på detta ses angående användandet av ultraljudsprovning. Den litteratur som studerats menar att ultraljud är en lämplig undersökningsmetod, såväl ofarlig som högkvalitativ. De intervjuade gjutarna hävdar dock att ultraljud kräver så pass högt utbildad, och därmed dyr, personal att det inte är en ekonomiskt hållbar provningsmetod i Sverige. Dessutom påpekar gjutarna att gjutjärns höga grafithalt stör ultraljudsundersökningen, vilket drar ner kvalitén på de analyser som utförs. Det kan fastslås att OFP-metoder generellt inte är särskilt effektiva vid kvalitetskontroller av gjutgods. Förstörande provning är såväl billigare som mer pålitlig, vilket är avgörande för många industriella aktörer. Om OFP-metoder trots allt ska användas på gjutgods så indikeras att radiografisk, magnetpulver- och penetrantprovning är de metoder som ger bäst resultat. Vidare kan det fastslås att gjutgodsets dimensioner i sig varken påverkar tillverkningen eller kvalitetskontrollen nämnvärt. Däremot spelar komplexiteten av den inre geometrin stor roll, där en avancerad produkt är avsevärt svårare att producera och kontrollera än en komponent med enklare konstruktion. Litteraturen och de besökta gjuterierna är överens om synen på standarder i dagens industri. Det finns en tydlig trend att överge nationella standarder till förmån för stora, globala diton. Ett problem som poängteras är att äldre ritningar med gamla standarder fortfarande används i stor utsträckning, vilket bromsar utvecklingen. Även om generella kvalitetssystem så som stickprovskontroller går att applicera på formgjutningsindustrin med goda resultat, finns det starka indikationer på att det i slutändan är en god relation mellan gjuteri och kund som är avgörande för kvalitetssäkringen. Genom att samarbeta längs hela produktionskedjan kan den aktuella produkten och produktionen kvalitetsoptimeras. Detta är särskilt viktigt då varje enskilt gjuteri har unika förutsättningar och utmaningar, varpå en öppen affärsrelation är nödvändig för tillfredsställande resultat.