การรับประกันความสม่ำเสมอของแบทช์ตั้งแต่วัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

โลหะผสมไนโอเบียมแฮฟเนียม C103(ปกติเรียกว่า Nb-10Hf-1Ti) เป็น "วัสดุดาว" ในสาขาการบินและอวกาศ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบหลักที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ห้องขับดันของเครื่องยนต์จรวดและหัวฉีด ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการคืบคลาน และความสามารถในการเชื่อมเป็นเลิศนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีที่แม่นยำและโครงสร้างจุลภาคที่เสถียร ดังนั้น การรับรองว่าองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกลของโลหะผสม C103 แต่ละชุดมีความสอดคล้องกันสูง จึงเป็นหัวใจสำคัญในการรับรองความน่าเชื่อถือของภารกิจในอวกาศ เบื้องหลังคือระบบควบคุมที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากซึ่งทำงานผ่านกระบวนการหลอม การประมวลผล การอบชุบด้วยความร้อน และการทดสอบทั้งหมด

ความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอของวัตถุดิบเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นเบื้องต้นสำหรับความเสถียรของแบทช์ และต้องใช้กลยุทธ์ "การควบคุมสามเท่า":
1. มาตรฐานการเลือกวัตถุดิบ: วัตถุดิบหลักคือฟองน้ำไนโอเบียมที่มีความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99.95% ผงแฮฟเนียมที่มีความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99.9% และแผ่นไทเทเนียมด้วยไฟฟ้า สิ่งเจือปนของก๊าซ (C น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03%, O น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.12%) และสิ่งสกปรกที่เป็นโลหะ (Fe น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01%, Si น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005%) จะถูกจำกัดอย่างเคร่งครัด ดำเนินการตรวจจับองค์ประกอบทั้งหมดบนวัตถุดิบแต่ละชุดผ่านการวิเคราะห์ ICP-MS spectroscopic และยอมรับเฉพาะวัตถุดิบที่ตรงตามมาตรฐาน AMS 7912 เท่านั้น
2. การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการแบทช์: การใช้เทคโนโลยี "โลหะผสมสำเร็จรูประดับกลาง" แฮฟเนียม ไทเทเนียม และไนโอเบียมบางชนิดถูกสร้างเป็นโลหะผสมระดับกลาง Nb Hf Ti ก่อน จากนั้นจึงผสมกับผงไนโอเบียมหลักเพื่อแก้ปัญหาการแยกตัวที่เกิดจากความแตกต่างของความหนาแน่น (ความหนาแน่นของแฮฟเนียม 13.31g/cm ³ ไนโอเบียม 8.57g/cm ³) ในระหว่างทางตรง การผสม ควบคุมความเร็วการผสมที่ 30r/min เป็นเวลา 4 ชั่วโมง และใช้การทำให้แห้งแบบสุญญากาศ (120 องศา /2h) เพื่อขจัดความชื้นที่ถูกดูดซับ
3. การจัดการการทำงานร่วมกันของซัพพลายเออร์: ดำเนินการตรวจสอบระบบ AS9100 กับซัพพลายเออร์วัตถุดิบหลัก โดยกำหนดให้ซัพพลายเออร์ต้องจัดทำใบรับรองวัสดุ (MTC) และรายงานความสามารถของกระบวนการ (Cpk มากกว่าหรือเท่ากับ 1.67) สำหรับวัตถุดิบแต่ละชุด สร้างดัชนีชี้วัดประสิทธิภาพของซัพพลายเออร์ที่เชื่อมโยงอัตราการรับรองแบทช์กับการจัดสรรคำสั่งซื้อโดยตรง

การหลอมเป็นขั้นตอนสำคัญในการควบคุมความสอดคล้องของส่วนประกอบ โดยใช้เทคโนโลยี "การหลอมหลายรอบแบบสุญญากาศ+พารามิเตอร์ปิด-การควบคุมลูป":
1. อุปกรณ์และการควบคุมสิ่งแวดล้อม: เลือกเตาหลอมเย็นเบดลำแสงอิเล็กตรอน (EBCHR) และดำเนินการเปลี่ยนอาร์กอนสุญญากาศสามครั้งก่อนที่จะหลอม ระดับสุญญากาศสุดท้ายคือน้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 × 10 ⁻⁴ Pa และความบริสุทธิ์ของอาร์กอนมากกว่าหรือเท่ากับ 99.999% (จุดน้ำค้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ -70 องศา ) เบ้าหลอมทำจากวัสดุกราไฟท์ความหนาแน่นสูงและผ่านการบำบัดการแยกคาร์บอนที่อุณหภูมิ 1950 องศาก่อนใช้งานเพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษที่เกิดจากคาร์บูไรซิ่ง
2. การควบคุมพารามิเตอร์การหลอมที่แม่นยำ: การใช้ "วิธีการหลอมสาม-ขั้นตอน": 1 ขั้นตอนการเริ่มต้นอาร์ค (กำลังลำแสงอิเล็กตรอน 30kW อุ่นเครื่องเป็นเวลา 20 นาที); 2 ขั้นตอนการหลอมหลัก (กำลัง 80-100kW อุณหภูมิของสระละลายที่เสถียรที่ 2,200 ± 50 องศา) 3 ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ (กำลังลดลงเหลือ 50kW, ฉนวนเป็นเวลา 15 นาทีเพื่อส่งเสริมการแพร่กระจายของส่วนประกอบ) ดำเนินการกระบวนการหลอม 3 ครั้งติดต่อกัน และหลังจากแต่ละกระบวนการ ให้เก็บตัวอย่างและทดสอบแท่งโลหะเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนเบี่ยงเบนของธาตุฮาฟเนียมและไทเทเนียมน้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 0.2%
3. เทคโนโลยีหลักสำหรับการกำจัดออกซิเดชันและการกำจัดคาร์บอน: ด้วยการปรับอัตราส่วน O/C (1.6-1.9) และเติม NbC เป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์ ปฏิกิริยาและการกำจัดออกไซด์และคาร์ไบด์ที่เพียงพอสามารถทำได้ที่อุณหภูมิการเผาผนึกที่ 1950 ± 50 องศา หลังจากการหลอมละลาย แท่งโลหะจะถูกทำให้เย็นลงในเตาเผา (อัตราการทำความเย็น 5 องศา/นาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการแยกองค์ประกอบที่เกิดจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว

ด้วยการกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการให้เป็นมาตรฐานและการตรวจสอบออนไลน์ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงชุดประสิทธิภาพทางกลที่สม่ำเสมอ:
1. หน้าต่างกระบวนการแปรรูปแบบร้อน: อุณหภูมิการตีจะถูกควบคุมอย่างเข้มงวดที่ 750-875 องศา และใช้กระบวนการ "การเปลี่ยนรูปเล็ก ๆ แบบหลายรอบ" (ปริมาณการเปลี่ยนรูปครั้งเดียว 15-20%) โดยมีจำนวนการเปลี่ยนรูปสะสมมากกว่าหรือเท่ากับ 60% เพื่อให้แน่ใจว่าขนาดเมล็ดข้าวมีความสม่ำเสมอ (ขนาดเมล็ดพืชเฉลี่ย 5-7 ระดับ) ในระหว่างการประมวลผล เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดจะใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิของบิลเล็ตแบบเรียลไทม์ หากเบี่ยงเบนเกิน ± 20 องศา เครื่องจะหยุดทันทีเพื่อทำการปรับ
2. การควบคุมการรักษาความร้อนที่แม่นยำ: ใช้การรักษาความร้อนที่ได้มาตรฐานตามความต้องการของผลิตภัณฑ์: ①สถานะการหลอม (สถานะ M): ฉนวน 375- 650 องศาเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็ง HBS35-45 และการยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 35%; 2 สถานะแข็ง (สถานะ Y): โดยการรีดเย็นและการหลอมที่อุณหภูมิต่ำ ความแข็ง HBS85-95 และความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 650MPa จะถูกควบคุม การอบชุบด้วยความร้อนจะดำเนินการในเตาสุญญากาศเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของการทดสอบประสิทธิภาพ
3. การตรวจสอบความเสถียรของกระบวนการ: ใช้การควบคุมกระบวนการทางสถิติของ SPC บนอุปกรณ์การประมวลผลที่ร้อนและการรักษาความร้อน วาดแผนภูมิควบคุม X-บาร์/R ติดตามความผันผวนของพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น อุณหภูมิและความดันแบบเรียลไทม์ และทริกเกอร์คำเตือนและการแก้ไขที่ผิดปกติเมื่อ Cpk<1.33.

สร้างระบบ "การตรวจสอบกระบวนการทั้งหมด+การตรวจสอบย้อนกลับแบบดิจิทัล" เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดจะมีการไหลออก-เป็นศูนย์:
1. ระบบตรวจจับหลายมิติ:

• การทดสอบองค์ประกอบ: นำตัวอย่างสามตัวอย่างจากส่วนต่างๆ ของแต่ละชุดมาทดสอบโดยใช้รังสีเอกซ์ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโทรสโกปี (XRF) และแมสสเปกโตรเมทรีการปล่อยแสง (GDMS) เพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทางเคมีเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM B393
• สมบัติทางกล: ทำการทดสอบแรงดึงและความแข็งที่อุณหภูมิห้อง/สูง (1000 องศา ) ตามแผนการสุ่มตัวอย่าง MIL-STD-105E โดยมีข้อกำหนดความผันผวนของความต้านทานแรงดึงน้อยกว่าหรือเท่ากับ ± 30MPa ภายในแบทช์
• คุณภาพภายใน: มีการใช้การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) และการทดสอบด้วยภาพรังสี (RT) และใช้มาตรฐานการยอมรับระดับ A- โดยไม่มีรูพรุนหรือสิ่งเจือปนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มม.

2. ระบบตรวจสอบย้อนกลับแบบดิจิทัล: กำหนดรหัสตรวจสอบย้อนกลับที่ไม่ซ้ำกันให้กับแท่งโลหะแต่ละชุด โดยเชื่อมโยงข้อมูล 18 ชิ้น เช่น ชุดวัตถุดิบ พารามิเตอร์การหลอมละลาย บันทึกการประมวลผล และข้อมูลการทดสอบ ผ่านระบบ MES สามารถตรวจสอบห่วงโซ่ทั้งหมดของ "วัตถุดิบที่แปรรูปผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป" ได้ และสามารถตรวจสอบสาเหตุที่แท้จริงได้ภายใน 4 ชั่วโมงในกรณีที่มีความผิดปกติใดๆ

รับประกันระบบ
1. ระบบการจัดการคุณภาพ: ใช้งานระบบคู่ ISO 9001 และ AS9100 จัดทำ "ข้อกำหนดการควบคุมความสม่ำเสมอของชุดโลหะผสม C103" ชี้แจงมาตรฐานการปฏิบัติงานและผู้รับผิดชอบสำหรับแต่ละลิงก์ ดำเนินการตรวจสอบภายในและการตรวจสอบกระบวนการอย่างสม่ำเสมอ (มาตรฐาน VDA 6.3) เพื่อระบุจุดอ่อนในการควบคุม
2. กลไกการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง: ดำเนินการวิเคราะห์ทางสถิติรายไตรมาสเกี่ยวกับข้อมูลแบทช์ และดำเนินการวิเคราะห์สาเหตุหลัก 8D สำหรับแบทช์ที่มีความผันผวนของประสิทธิภาพเกิน 5% ตัวอย่างเช่น โดยการปรับเวลาการหลอมละลายและฉนวนให้เหมาะสม การเบี่ยงเบนแบทช์ขององค์ประกอบแฮฟเนียมสามารถลดลงจาก ± 0.3% เป็น ± 0.15%

การรับประกันความสม่ำเสมอของแบตช์ของโลหะผสม C103 นั้นเป็นวิศวกรรมที่เป็นระบบของ "วัตถุดิบที่แม่นยำ การควบคุมกระบวนการที่แม่นยำ การทดสอบที่แม่นยำ และระบบที่ผ่านการขัดเกลา" ตั้งแต่การผลิตโลหะผสมขั้นกลาง Nb Hf สำเร็จรูปไปจนถึงพารามิเตอร์-ลูปของการหลอมลำอิเล็กตรอนแบบปิด ตั้งแต่การตรวจสอบอุณหภูมิของการประมวลผลที่ร้อนไปจนถึงการตรวจสอบย้อนกลับแบบดิจิทัล การควบคุมที่เข้มงวดของแต่ละลิงก์ได้ร่วมกันสร้างรากฐานการใช้งานที่เชื่อถือได้ในฟิลด์ระดับสูง- ตรรกะการควบคุมนี้ยังให้กระบวนทัศน์อุตสาหกรรมอ้างอิงเพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอในโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงอื่นๆ-