W ramach filozofii Total Quality Management (TQM) kluczowe jest nieustanne monitorowanie parametrów procesów produkcyjnych i wczesne wykrywanie odchyleń, zanim doprowadzą one do wadliwych wyrobów i reklamacji . Pomiar twardości materiałów stanowi jedno z najskuteczniejszych narzędzi do oceny właściwości mechanicznych wyrobów i prognozowania ich trwałości – twardościomierze (Rockwell, Vickers, Leeb, Shore) pozwalają na szybkie, powtarzalne pomiary, a integracja wyników z systemem QMS umożliwia analizę statystyczną i podejmowanie działań korygujących w cyklu PDCA W artykule przedstawiamy:
- podstawy pomiaru twardości i rolę testów twardości w zapobieganiu reklamacji
- krótki przegląd metod (Rockwell, Vickers, Leeb, Shore) z uwzględnieniem norm ISO
- sposób integracji twardościomierzy w systemie QMS z wykorzystaniem oprogramowania pomiarowego Oberon https://www.oberon.com.pl/cyfrowy-twardosciomierz-shore-a-kern-he
- studium przypadku: wdrożenie cyfrowego durometru Shore KERN HE do wczesnej detekcji odchyleń i ograniczenia reklamacji .
Znaczenie pomiaru twardości w TQM
W ramach filozofii TQM pomiar twardości pełni kluczową rolę jako źródło szybkich, ilościowych danych o właściwościach materiałów, które zasilają cykle ciągłego doskonalenia. Testy twardości stanowią wrażliwy wskaźnik integralności mikrostruktury i przewidywanej trwałości, co idealnie wpisuje się w nacisk TQM na oparte na faktach zarządzanie procesami.
Total Quality Management to wysiłek całej organizacji zmierzający do nieustannego doskonalenia produktów i procesów poprzez systematyczną analizę działania procesów .
Jakość poprawia się dzięki stałej, opartej na danych analizie oraz usprawnianiu procesów, a pomiar twardości dostarcza tych danych, kwantyfikując odporność materiału na odkształcenie .
Twardość materiału to pojęcie semi-ilościowe określające odporność na plastyczne odkształcenie, co bezpośrednio odzwierciedla jego mikrostrukturę i potencjalne zachowanie w warunkach eksploatacji .
Poprzez korelację wartości twardości z właściwościami wytrzymałościowymi, takimi jak granica plastyczności, organizacje uzyskują pośrednią, lecz wiarygodną ocenę trwałości produktu .
Jako metoda nie- lub mało-niszcząca, pomiar twardości może być często wykonywany bez konieczności wyłączania linii czy uszkadzania części, co ułatwia częste próbkowanie .
Wczesne wykrywanie odchyleń
Procedury twardościowe pozwalają na identyfikację defektów niewidocznych gołym okiem – na przykład wad obróbki cieplnej czy formowania – poprzez wykrycie nieoczekiwanej miękkości lub niejednorodności struktury materiału .
Wczesne ujawnienie takich odchyleń umożliwia podjęcie działań korygujących zanim przełożą się one na kosztowne naprawy, przestoje czy reklamacje .
Przenośne twardościomierze, wykorzystujące metody odbicia (Leeb) lub ultradźwiękowego pomiaru impedancji (UCI), umożliwiają ocenę na miejscu bez opóźnień związanych z transportem próbek do laboratorium .
Dzięki temu zespoły jakości mogą natychmiast otrzymać informację zwrotną i błyskawicznie wprowadzić korekty, skracając czas reakcji na odchylenia .
Włączenie wyników pomiaru twardości do wykresów kontrolnych SPC i cykli PDCA wzmacnia kulturę ciągłego doskonalenia, gwarantując, że każde odchylenie jest analizowane i eliminowane z procesu
Przegląd metod testów twardości
W praktyce przemysłowej stosuje się kilka podstawowych metod pomiaru twardości:
Rockwell
Test Rockwella mierzy głębokość wgniecenia po nałożeniu obciążenia wstępnego i głównego; skale (HRA, HRB, HRC, itd.) są znormalizowane przez ISO 6508 i ASTM E18 . Ze względu na szybkość i niską niszczącość jest szeroko stosowany w produkcji elementów stalowych.
Vickers
Metoda Vickersa wykorzystuje diamentowy stożek o kącie 136° i obciążenie dobierane do twardości materiału; twardość wyraża się liczbą HV (kgf/mm²) i jest stosunkowo niezależna od wielkości obciążenia, co ułatwia porównania pomiędzy materiałami .
Leeb i Shore
Durometry Leeba opierają się na wytrącaniu biaka i pomiarze odbicia (HL), przydatne w warunkach mobilnych i pomiarach grubszych elementów oberon.com.pl. Durometry Shore’a (analogowe i cyfrowe) mierzą opór próbek miękkich (guma, tworzywa) skali A i D, oferując prostotę i funkcję alarmu limitów w wersjach cyfrowych https://www.oberon.com.pl/cyfrowy-twardosciomierz-shore-a-kern-he.
Integracja twardościomierzy w systemie QMS
Zbieranie i centralizacja danych
Cyfrowe twardościomierze z interfejsem USB/Bluetooth (np. KERN HE) umożliwiają bezpośredni zapis wyników w oprogramowaniu pomiarowym Oberon (QM-SOFT lub SYLCOM Pro), co gwarantuje jednorodność i dostępność danych dla zespołów jakości https://www.oberon.com.pl/cyfrowy-twardosciomierz-shore-a-kern-he.
Statystyczna analiza pomiarów
Zgromadzone dane są podstawą do przeprowadzenia Measurement System Analysis (MSA) i wykresów SPC. Pozwala to na ocenę powtarzalności, odtwarzalności i biasu systemu pomiarowego oraz na wczesne wychwytywanie trendów odchyleń w cyklu PDCA .
Wdrożenie cyklu PDCA
- Plan: określenie tolerancji i procedur pomiarowych.
- Do: wykonanie pomiarów zgodnie z instrukcją.
- Check: analiza wyników za pomocą wykresów kontrolnych.
- Act: korekta parametrów procesu lub wzorcowanie przyrządu i powtórzenie pomiarów .
Studium przypadku: wdrożenie cyfrowego durometru Shore KERN HE
Kontekst produkcji
Zakład produkuje uszczelki gumowe do urządzeń spożywczych, dla których tolerancja twardości wynosi 60–65 HA. Wcześniej pomiary wykonywano analogowo, co powodowało opóźnienia i rekalkulacje procesu.
Implementacja i wyniki
- Urządzenie: cyfrowy durometr Shore KERN HE z wyjściem USB, alarmem limitów i wewnętrzną pamięcią do 500 pomiarów https://www.oberon.com.pl/cyfrowy-twardosciomierz-shore-a-kern-he.
- Proces: pomiary co zmianę, dane eksportowane do SYLCOM Pro, analiza w Excelu oraz Minitab.
- Rezultaty: skrócenie czasu pomiaru o 40% i redukcja reklamacji z 5% do poniżej 1% w ciągu kwartału .
Korzyści i wnioski
- Wczesna detekcja: szybkie reagowanie na odchylenia zapobiega wadom finalnym i reklamacji .
- Standaryzacja: cyfrowe rejestratory eliminują błędy ręcznego zapisu https://www.oberon.com.pl/cyfrowy-twardosciomierz-shore-a-kern-he.
- Dane do decyzji: statystyczna analiza wyników wspiera podejmowanie działań korygujących w ramach PDCA .
- Kultura ciągłego doskonalenia: integracja pomiarów twardości w QMS umacnia świadomość jakości na wszystkich poziomach organizacji.
Implementacja twardościomierzy zgodnie z założeniami TQM i wykorzystanie możliwości oprogramowania pomiarowego Oberon to sprawdzona droga do podniesienia trwałości produktów, ograniczenia reklamacji i wzrostu zadowolenia klientów.