17.1 Kvalitetsstyrning i processen

17.1.1.1 Översikt

Gjutgodsets kvalitet har stor betydelse för gjuterierna, men förstås i ännu högre grad för deras kunder. Ett målmedvetet kvalitetsarbete gör det möjligt att tillverka gjutgods med hjälp av stabila processer. En bra början är att se till att alltid ha rätt kemisk analys på materialet och att formmassan har samma egenskaper över tid. Förutom det behövs tillräcklig kunskap för att gå i mål med att skapa en Teknisk Bestämmelse gällande inköp av gjutgods för ett företag. Kvalitetskraven varierar på olika typer av gjutna produkter.  Därför är det viktigt att gjuteriet och kunden kommer överens om kvalitetskraven innan gjutning påbörjas.

Tidigare komplicerades inköpsprocessen av onödigt omfattande företagsstandarder. Lyckligtvis har industrin valt att integrera sina kvalitetskrav i sina inköpsavtal för gjutgodset med nationella och internationella standarder från ISO, ASTM, DIN, etcetera. I stället för att själva bedriva standardiseringsarbete har det blivit vanligare att industrin deltar i till exempel SIS standardiseringskommittéer i högre utsträckning. Endast om det föreligger speciella krav behövs företagsunika anspråk i inköpsavtalet.

Dagens inköpsavtal präglas nu allt oftare av att de hänvisar till huvudstandarden för materialtypen till exempel EN-ISO-1563 för gjutjärn, samt relevanta tilläggsstandarder. Det kan innefatta:

• Kontrolldokument EN 10204
• Tekniska leveransbestämmelser EN 1559-1 och -3
• Dragprovstandard EN ISO 6892-1
• Slagprovstandard EN ISO 148-1
• Hårdhetsstandard EN ISO 6506-1
• Grafitklassificering EN ISO 945-1

För att lyckas med kvalitetsstyrning hos gjuteriet fordras att man har full kontroll på de delar som ingår i processen. Exempelvis finns olika typer av kontrolldokumentet såsom SS-EN 10204. Till exempel kontrollintyg 3.1, gällande specifik provning (att dragprover etc. gjuts upp från samma smälta/charge som själva gjutgodset och att resultat från dessa redovisas). Eller till exempel kvalitetsintyg 2.2 gällande icke specifik provning (att gjuteriet visar resultat från dragprover gällande den aktuella materialvarianten men att dessa prover inte är framtagna ihop med själva gjutgodset utan är mer ett statistiskt utfall). Blir billigare att begära ett 2.2 intyg jämfört med ett 3.1 intyg.

För att ha den kontrollen behöver man kontinuerligt genomföra kapabilitets- och produktrevisioner. För varje gjutning behöver man därför mäta och dokumentera de olika stegen. Med hjälp av de värden man då får fram kan man minska variationerna och därmed få resultatet bättre och bättre för att slutligen kunna producera godset helt utan fel. I närtid har flera aktörer på marknaden börjat erbjuda sammankoppling av utrustningars PLC till en central databas. Detta medför möjlighet att läsa av och analysera olika processbeting i realtid. Den största vinsten är att se komplexa samband, som sedan kan korrigeras.

För att hålla ihop arbetssättet i kvalitetsarbetet bör man använda sig av ett kvalitetssystem, till exempel ISO 9000 & ISO 9001. För fordonsindustrin gäller då ISO TS 16949.

Det finns naturligtvis flera kvalitetssystem på marknaden än de ovan nämnda. Till exempel finns särskilda system för miljö respektive energi. Det nya systemet för miljö är ISO-45000.

17.1.1.2 Kvalitetsstyrning i processen

Syftet med kvalitetsstyrning är att åstadkomma en samordning av alla kvalitetspåverkande faktorer i gjuteriet. Kvalitetsstyrning syftar till att hjälpa gjuteriet att tillverka gjutgods som uppfyller kundens krav och förväntningar avseende kvalitet, leverans i rätt tid och rätt pris. Anställda i gjuteriet och verksamheten har gemensamt ansvar för att detta sker dagligen.

Nedan beskrivs vanliga kvalitetsstyrningsrutiner hos gjuterierna. Övriga rutiner återfinns i andra delar av handboken.

Beredningsprocessen

Gjutprocessen börjar redan under utvecklingsarbetet, men absolut senast vid beredningen av gjutgodsdetaljen. Den största delen av gjutgodsköpare har kunskaper i att ta fram en komponentritning vars lastfall ofta har optimerats med FEM. Problemet är att geometrin ibland kan vara direkt olämplig att gjuta. Detta undviks genom tidig kontakt med gjuteriet, en beredare eller att ha gjutsimuleringsmjukvara med tillhörande kompetens under det initiala utvecklingsarbetet.

För att gjutgodsdetaljen ska bli rätt krävs ofta att en godsritning tas fram. Här gäller det att få alla uppgifter från kunden hur den vill ha gjutgodset. Man behöver t ex komma överens om släppningsvinkel, arbetsmån, partlinjer, ytjämnhetskrav, materialspecifikation etc. Sedan kan en formfyllnadssimulering utföras för att gjutsystemen ska få rätt utförande samt att samtidigt räkna ut den exakta mängden smälta som krävs för en felfri gjutgodsdetalj.

Formmassakontroll

Formmassan ska kontrolleras efter de parametrar man har bestämt under gjutningen, till exempel packningstal och råtryckshållfasthet.

Idag har flera gjuterier automatisk kontroll på samtliga blandningar (se kap 9).

Kemiskt bundna (självstelnande) formmassor bör kontrolleras avseende mängden syra och harts för aktuell sand och godsstorlek (se kap 9).

Formningskontroll

Formningens parametrar ska helst vara lika under hela den aktuella gjutningen, med reservation för föreliggande formtemperatur och fukthalt samt formningsmetod. Detta är en viktig detalj för att få ett bra gjutgods. Några exempel på vanligtvis viktiga parametrar är:

• Sandråge, det vill säga höjden på sanden vid påfyllning av flaska.
• Skaktid, det vill säga hur lång tid flaskan skakar vid packning av sanden.
• Presstryck, det vill säga hur hårt sanden packas i flaskan.
• Vid modelldragning är det viktigt att maskinen är rätt inställd så att dragningen sker vinkelrätt mot brättet.

Smält- och analyskontroll

Även mycket små avvikelser i sammansättning, temperatur samt avgjutning av smältan kan göra att materialegenskaperna – och därmed gjutgodsets kvalitet – försämras avsevärt.

Redan före smältningen bör de ingående materialen i chargen kontrolleras mot materialcertifikatet vad gäller olika legeringselement. Detta bör ske hos gjuteriet och av leverantören av råmaterial. För att underlätta chargehanteringen används ofta mjukvaror t.ex. Metalmaster.

Det är viktigt och vanligt att smältans innehåll analyseras före avgjutning. Detta görs genom att en provtagare fylls med smälta för att ge ett analysprov. Denna slipas för att ta bort dess oxidskikt. Därefter analyseras provet med en spektrometer för att få smältans sammansättning Analysresultatet erhålls efter endast några minuter. Därefter justeras smältan utifrån analysresultatet.

Med termisk analys görs en djupare analys av smältans stelningsbeteende. Denna teknik har successivt utvecklats och blivit alltmer avancerad. Med datorhjälp analyseras svalningskurvan och underlag erhålls för styrning av processen och för att önskad struktur skall erhållas i gjutgodset. Läs mer om detta i avsnittet om processtyrning.

Smältans temperatur är viktig för gjutresultatet. Därför kontrolleras temperaturen före avgjutningen med termoelement eller strålningsmätande instrument. Det kan t.ex. uppstå sugningar i gjutgodset om järnet är för värmt. Om järnet är för kallt kan det uppstå kallflytningar. Speciellt höga krav på styrning av smältans egenskaper föreligger vid framställning av segjärn och gjutstål.

Slaggning glöms ofta av vid kvalitetsstyrning. Bristen av slagning vid tappning, avgjutning samt innan coinprov gjuts kan komma att fördystra gjutprocessen och möjligheterna att kontrollera den. För att framkalla ett sammanhängande slaggtäcke, som är lättare att avlägsna, strör man ibland slaggbindemedel på smältan i skänken före slagningen.