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2020/2/26上海通用汽车有限公司1CQI-9特殊过程热处理系统审核(HTSA)2020/2/26上海通用汽车有限公司2CQI-9特殊过程：热处理系统审核（HTSA）一、CQI-9的背景和目标二、常见失效模式和案例分析三、如何建立有效的热处理过程控制四、CQI-9评审的要求和正确的做法五、压铸模具钢及其热处理2020/2/26上海通用汽车有限公司3一、CQI-9的背景热处理系统评估程序CQI-9是AIAG（美国汽车工业行动集团）于2006年开发的，是AIAG发布的一个关于热处理体系的定位和规定的共识。热处理系统审核（HTSA）是客户和产品标准的补充，用来衡量供应商是否有能力满足审核要求。•证明有能力始终提供能够满足客户和应用要求的产品，•通过有效的应用该审核系统提高客户满意度，包括系统的持续改进。2020/2/26上海通用汽车有限公司4热处理系统审核目标•HTSA的目标是发展一个能提供持续改进、强调缺陷预防、减少供应链差异和浪费的热处理管理体系。•HTSA与国际公认的质量管理体系和适用于客户的特定要求一起规定了热处理工艺管理体系的基本要求。•HTSA的目的是为汽车生产和服务机构提供一个热处理管理体系普遍方法。•我们的目标是帮助供应商建立有效的热处理过程控制和体系，减少供应商在客户处发生批量性的质量事故。2020/2/26上海通用汽车有限公司5热处理系统审核的程序1.取得CQI－9特殊过程的副本：AIAG热处理系统审核指南。2.根据CQI－9特殊过程查明所有热处理工序：热处理系统审核指南运用。在HTSA第一页记录这些工序。3.确定符合程度，完成HTSA。1-3部分应首先完成并独立于其它工作审核。每次审核需要进行一项工作审核（第4部分）。4.针对每个“不满意”项目确定整改方案，包括根本原因分析和相应的行动计划。行动计划的记录包括确认均要保留。5.审核应每年进行一次，除非客户有其它特别的规定。2020/2/26上海通用汽车有限公司6常见热处理工艺和过程表•过程表1－钢的热处理•渗碳淬火•气体碳氮共渗•碳矫正•等温淬火•淬火•回火•沉淀硬化－时效•过程表2－钢的热处理•渗氮（气体）•铁素体碳氮共渗（气体或盐浴）•过程表3－铝的热处理•过程表4－感应热处理•钎焊和烧结也可作参考2020/2/26上海通用汽车有限公司7一般热处理工艺路线安排1、落料→锻造→正火→机加工→渗碳淬火+低温回火→磨削2、落料→锻造→正火→机加工→感应淬火+低温回火→磨削3、落料→锻造→球化退火→机加工→淬火+中温回火/低温回火→磨削2020/2/26上海通用汽车有限公司8二、常见热处理失效模式•温度过高•温度过低•淬火不足•回火不当•回火延时过长•漏热处理•不合格品控制不当•原材料使用不当•氢脆•未满炉试制•热处理设备不当•感应淬火参数不当•感应线圈设计不当2020/2/26上海通用汽车有限公司9热处理为什么是特殊过程？热处理不同于尺寸不合格，如果•一个螺栓太长，不能装配；•一个螺栓太短，也不能装配；•一个零件漏冲孔，也不能装配；•一个零件孔太小，也不能装配；•一个螺栓漏热处理或者热处理不当，装配时不一定能发现；不能在其预期寿命内实现其功能；导致早期疲劳失效；反复热处理其疲劳寿命会缩短。2020/2/26上海通用汽车有限公司10热处理失效案例分析传动轴三销轴失效失效模式：道路试验中三销轴断裂失效的根本原因：热处理温度失控措施和经验教训：热处理过程中增加超温保护和报警，控制面板或程序需要锁定2020/2/26上海通用汽车有限公司11轮毂螺母断裂失效模式：返修线上发现轮毂螺母有裂纹失效的根本原因：回火温度过低或未回火，螺母硬度偏高措施和经验教训：严格控制回火温度，调质是淬火加高温回火，回火后硬度要和淬火后硬度比较，回火硬度必须比淬火低1-3HRC。降低温度可以控制热变形，但必须能保证达到零件应有的性能和强度。热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司12螺栓断裂失效模式：装配过程中螺栓断裂失效的根本原因：a.热处理温度不均匀，硬度低，抗拉强度低。b.螺栓装炉量过大，是部分螺栓达不到加热温度。措施和经验教训：a.加热到温后并使温度均匀化后再进行保温，每年进行温度均匀化测定b.控制装炉量，增加自动称重装置热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司13气门锁片失效失效模式：强化道路试验中气门锁片断裂失效的根本原因：气门锁片热处理不均匀，局部表面硬度低，心部硬度高，渗碳硬化层深度局部过深，过渡区的金相组织中碳马氏体中出现了使晶界弱化网状屈氏体和较粗大的铁素体，是造成断裂的主要原因措施和经验教训：渗碳过程中温度和碳势要充分均匀化热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司14油底壳螺栓断裂，扭矩未到失效模式：装配过程中10.9级油底壳螺栓断裂失效的根本原因：螺栓漏热处理，未调质措施和经验教训：识别可能卡料和滞料的风险点，散落件一律作不合格品报废，表面处理前增加对未热处理螺栓的筛选正常金相组织：回火索氏体500X未调质金相组织：铁素体+碳化物200X热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司15变速箱半轴齿轮失效失效模式：道路试验中半轴齿轮断裂失效的根本原因：热处理不满炉，硬度低措施和经验教训：严格按照满炉试验的程序设定过程参数。热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司16同步器齿壳表面出现氧化层失效模式：同步器齿壳表面出现氧化层失效的根本原因：采用井式炉软氮化处理，淬火前工件取出在空气中被氧化措施和经验教训：井式炉已基本淘汰，应采用多用炉，在炉子里面直接淬火热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司17变速箱驱动半轴失效失效模式：强化道路试验中半轴在花键处断裂失效的根本原因：感应淬火参数不当或线圈设计不当措施和经验教训：调整感应淬火参数或重新设计线圈，使花键键槽能部分淬硬AB热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司18垫圈氢脆失效模式：垫圈安装后发生断裂失效的根本原因：表面处理过程中酸洗不当，有氢元素进入措施和经验教训：严格控制回火过程，并采用恰当的表面处理工艺，控制清洗过程。热处理失效案例分析2020/2/26上海通用汽车有限公司19缺陷描述：GME在德国的一家紧固件供应商（二级）生产的座椅骨架螺栓，强度10.9级，硬度35HRC-45HRC，采用镀锌工艺，螺栓发生氢脆断裂。根本原因：1.螺栓在镀锌过程中经过两次酸洗，增加了双重风险；2.螺栓在镀锌后没有经过去氢处理的工序(强度10.9级以上螺栓必须有去氢处理的工序)；3.螺栓去氢处理后没有进行氢脆试验(强度10.9级以上螺栓去氢处理后必须进行氢脆试验)。经验教训：1.螺栓表面处理过程中最多只能进行一次酸洗，不允许进行两次以上的酸洗；2.强度10.9级以上或者硬度35HRC以上的螺栓必须进行去氢处理的工序，去氢处理过程可参照SAEAMS2759/9Section3.3.3.1；3.强度10.9级以上或者硬度35HRC以上的螺栓在去氢处理后必须进行氢脆试验，试验方法可参照GMW3044以及SAE/USCAR-7。GME热处理批量性质量事故的经验教训2020/2/26上海通用汽车有限公司20三、如何建立有效的热处理过程控制？A.CQI-9的1-3部分的评审要素规定了正确的热处理过程控制方法：1.管理职责和质量计划2.现场和材料处理责任3.设备2020/2/26上海通用汽车有限公司21B.CQI-9的4个过程表则结合1-3部分的评审要素规定了测试仪器设备以及频次：1.过程和测试设备2.高温测量仪器3.过程监控频次4.在制品和成品测试频次5.淬火和淬火油的测试频次同时，过程表为检查工艺控制参数和零件指定了工艺参数和测试频率的公差。三、如何建立有效的热处理过程控制？2020/2/26上海通用汽车有限公司22四、CQI-9的评审要求I、管理职责和质量计划1.现场要有全职的有资质的热处理人员，5年以上工作经验；2.热处理过程要实施APQP；3.PFMEA及时最新并反映当前过程；4.控制计划及时更新并反映当前状况；5.有热处理相关和参考的规范；6.所有过程都有书面工艺规范；7.设备开始使用，重新部署或大修后要有能力研究，包括产能分析和是否能满足客户的性能要求；8.随着时间的推移，热处理人员要进行数据收集和分析并对数据作出反应，防止产品缺陷的发生；2020/2/26上海通用汽车有限公司23四、CQI-9的评审要求I、管理职责和质量计划9.管理人员需要每24小时检查一次热处理监控系统并记录，努力发现失控情况或警报情况；10.最少每年用AIAGHTSA进行内部审核；11.要有适当的程序授权返工并有记录；12.质量部要评审和处理客户和内部的关注；13.在HTSA范围内确定的每一热处理工艺都应规定一个持续改进过程，该过程应包括质量和产量的持续改进；14.质量经理负责批准授权适当人员对隔离产品进行处置；15.热处理人员要有包括全部热处理工艺的操作说明书，说明书包括可能出现的紧急情况(如停电)，设备启动，设备关闭，产品隔离，产品检验以及通用操作程序等所有步骤；2020/2/26上海通用汽车有限公司24四、CQI-9的评审要求I、管理职责和质量计划16.应为员工提供所有的热处理操作培训，表示员工培训的证据必须保留并审核培训的成效。17.要有一个责任人来确保所有主要的管理和监督功能都是由有资格的人来执行；18.要有预防性维护计划以及使用维护资料来形成预防性维护计划；19.热处理人员要列出一份关键备件清单，并保证这些备件能最低限度地减小生产中断。2020/2/26上海通用汽车有限公司25四、CQI-9的评审要求II、现场和材料处理责任1.工厂能保证输入接收系统的数据与顾客货运单据上的信息相符合；2.产品需明确标识和隔离，严格划分热前和热后区域；3.过程需具备产品批次的可溯性；4.要有足够的程序防止不合格品流入生产系统；5.要对热处理过程中的卡料和滞料环节进行风险识别，减少混料的风险；6.容器或料箱中不能有异物，防止混料；7.规定装炉量，并记录和控制；8.操作工要接受设备紧急状况下(如停电)，材料的搬运，遏制措施和产品隔离方面的培训；2020/2/26上海通用汽车有限公司26热处理生产线热前为绿色料箱热后为淡红色料箱热前和热后区域的划分2020/2/26上海通用汽车有限公司27开放式的通道，容易滞料通道封闭，不会滞料识别卡料和滞料环节2020/2/26上海通用汽车有限公司28四、CQI-9的评审要求II、现场和材料处理责任9.搬运，储藏和包装中能保证不损害产品的质量，需评审热处理炉装卸系统、加工和搬运过程的产品损坏的风险；10.工厂的清洁、现场管理、环境和工作条件有益质量改进；11.零件表面无影响热处理的有害物质；12.对淬火系统(温度/液面高度/搅拌/淬火液浓度/冷却曲线)进行监测、记录和控制；13.可溶性油或其他防锈物质受监控；14.过程控制参数(温度/碳势/气体流量等)按照过程表中规定的频率监控；15.过程中和终检(硬度/硬化层深度/金相组织等)按照过程表中规定的频率监控；16.定期验证产品检测设备(布洛维硬度计/显微硬度计)2020/2/26上海通用汽车有限公司29四、CQI-9的评审要求III、设备1.热处理炉、发生器和淬火系统有合适的过程控制及设备，如，温度、碳势，气体流量(甲醇和丙烷以及氮气保护等)、淬火监控系统包括搅拌、温度控制和淬火油分析等；2.加工设备需要校验或验证，包括热电偶，红外测温仪，各种仪表，流量计和温度准确性(SAT)的校验；3.热电偶和保护管按照过程表规定检修或更换；4.每年或大修后进行温度均匀性(TUS)测定，参照AMS2750(AerospaceMaterialSpecification)；5.控制炉温的热电偶的检测值和设定值之间的差异需符合过程表中的要求，SAT允许的最大误差范围是+/-5℃；6.要有热处理过程和设备报警装置的清单，至少每季度一次、或者修理后对报警装置进行验证并有书面记录；2020/2/2