CQI-27 – ocena procesu odlewania w branży automotive

CQI-27 2. Edycja – struktura i zastosowanie standardu

CQI-27 to opracowany przez organizację AIAG (Automotive Industry Action Group) standard definiujący wymagania dla procesów odlewniczych w branży automotive. Obecnie obowiązuje edycja 2, wydana w marcu 2018 roku.

Głównym celem CQI-27 jest stworzenie systemu nadzoru nad procesami odlewniczymi, który pozwoli na eliminację przyczyn źródłowych powszechnie występujących wad. Standard ma zastosowanie w całym łańcuchu dostaw, wliczając w to zarówno organizacje produkcyjne, jak i serwisowe z branży motoryzacyjnej.

Struktura CSA (Casting System Assessment) według CQI-27:

• Karta informacyjna oceny systemu odlewania (Casting System Assessment Cover Sheet)
• Ocena systemu odlewania na podstawie tabel procesowych

Warto wiedzieć! Stosowana w branży lotniczej akredytacja Nadcap może być traktowana jako odpowiednik dla CQI-27. Odlewanie klasyfikowane jest jako grupa procesów pod nazwą: Produkcja materiałów metalicznych, zaś szczegółowe wymagania znajdziemy w listach kontrolnych AC7141 (odlewanie precyzyjne) oraz AC7142 (odlewanie piaskowe). Jednak mimo że Nadcap jest dość powszechnym środkiem nadzoru nad dostawcami, to wymóg akredytowania procesów odlewniczych nie jest często spotykany.

Jakie procesy objęte są oceną według CQI-27?

CQI-27 oparte jest o dziesięć tabel, które porządkują procesy odlewnicze według typów. Każda z nich zawiera szczegółowe wymagania związane z daną dziedziną:

• Tabela A: Odlewanie piaskowe – żeliwo / staliwo (Sand Casting – Iron / Steel)
• Tabela B: Odlewanie odśrodkowe (Centrifugal Castings)
• Tabela C: Tuleje cylindrowe odlewane odśrodkowo (Centrifugal Liners)
• Tabela D: Odlewanie precyzyjne – żeliwo / staliwo (Investment Castings – Iron / Steel)
• Tabela E: Aluminiowe głowice cylindrów odlewane w formach półtrwałych – SPM (Aluminum SPM Cylinder Heads)
• Tabela F: Odlewanie piaskowe – aluminium (Aluminum Sand Casting)
• Tabela G: Odlewanie aluminium w metalowych formach (Aluminum Metal Mold)
• Tabela H: Wysokociśnieniowe odlewanie aluminium (Aluminum High Pressure Die Cast)
• Tabela I: Wysokociśnieniowe odlewanie magnezu (Magnesium High Pressure Die Cast)
• Tabela J: Wysokociśnieniowe odlewanie cynku (Zinc High Pressure Die Cast)

Warto wiedzieć! SPM to akronim od Semi-Permanent Mold, czyli formy półtrwałej. Najczęściej stanowi ona połączenie kokili oraz rdzeni piaskowych.

Jakościowiec teraz także na LinkedIn!

Czy odlewnictwo to proces specjalny?

Odlewnictwo często jest traktowane jako proces specjalny, bowiem spełnia założenia wymagań zdefiniowanych przez ISO 9001 oraz IATF 16949. Dotyczą one procesów produkcyjnych, które po ich zakończeniu nie pozwalają na weryfikację wyników za pomocą monitorowania jak i pomiarów. Analogiczne podejście stosuje AIAG, które również zalicza odlewnictwo do grona procesów specjalnych.

Warto jednak wiedzieć, że nie w każdym przypadku tak jest. Ostateczne podejście zależy często od konkretnego standardu, branży, a nawet organizacji. Wynika to z faktu, że procesy specjalne powszechnie traktowane są jako forma obróbki zmieniająca właściwości danego wyrobu. Natomiast sam proces odlewniczy nie modyfikuje konkretnych cech produktu, ale go w całości tworzy.

Natomiast powszechną kwestią jest wykorzystywanie procesów specjalnych na dalszych etapach obróbki odlewów. Najczęściej są to:

• badania nieniszczące (NDT) – głównie w postaci kontroli penetracyjnej i radiograficznej
• obróbka cieplna – zwłaszcza wysokotemperaturowe prasowanie izostatyczne (HIP – Hot Isostatic Pressing), którego celem jest redukcja porowatości
• aplikacja powłok

Co prawda same badania nieniszczące również nie zmieniają właściwości wyrobu, ale przez wiele organizacji wymagają odpowiedniego nadzoru i dlatego zaliczane są do tego grona.

Kto może zostać audytorem CQI-27?

Ocena systemu odlewania może być przeprowadzana wyłącznie przez wykwalifikowanych audytorów. Standard CQI-27 określa trzy podstawowe wymagania, jakie powinien spełniać każdy kandydat. Są to:

• doświadczenie w przeprowadzaniu audytów wewnętrznych Systemu Zarządzania Jakością, przykładowo według ISO 9001 lub IATF 16949
• wiedza oraz minimum 5 lat praktycznego doświadczenia związanego z procesami odlewniczymi
• wiedza oraz doświadczenie w stosowaniu narzędzi Core Tools obejmujących SPC, MSA, PPAP, FMEA oraz APQP

Jak często należy przeprowadzać ocenę systemu odlewania według CQI-27?

Zgodnie z zapisami CQI-27 każdy dostawca procesu odlewania powinien przeprowadzić coroczną ocenę systemu. Warto jednak pamiętać, że kluczowe w tym przypadku będą również wymagania klienta, które są nadrzędne w stosunku do tego standardu i mogą narzucić większą częstotliwość.

Przeprowadzenie dodatkowej oceny może być również konieczne w przypadku:

• instalacji nowych procesów
• wdrażania produktów
• znaczącej zmiany w funkcjonowaniu organizacji, która może również wpływać na system odlewania

Zapisy stanowiące dowód obiektywny z przeprowadzonej oceny systemu odlewania wraz z podjętymi działaniami naprawczymi powinny być przechowywane oraz udostępniane klientowi na każdą prośbę.

Jakościowiec to blog non-profit. Jeśli podobają Ci się moje treści, wesprzyj rozwój portalu.

5 zł 10 zł 15 zł

CSA – ocena systemowych ram nadzoru nad procesami odlewniczymi

Ocena procesów odlewniczych oparta jest o dziesięć tabel procesowych. W trakcie audytu dokonujemy weryfikacji zgodności wyłącznie dla tych tabel, które mają zastosowanie.

Warto wiedzieć! Niektóre pytania pozwalają na odstępstwo od wymagań, ale warunkiem koniecznym będzie uzyskanie odpowiedniego zatwierdzenia od klienta.

Tabela A: Odlewanie piaskowe – żeliwo / staliwo

Formy piaskowe stanowią najbardziej znaną i jednocześnie najstarszą metodę odlewnictwa. Podstawą realizacji procesu mogą być:

• masy bentonitowe (green sand), czyli mieszanina piasku kwarcowego, wody oraz bentonitu
• masy samoutwardzalne (air set bonded sands) oparte na wiązanie chemiczne w temperaturze otoczenia
• formy skorupowe (shell molding), znane jako metoda Croninga
• formy pakietowe (stacking molding) pozwalają na łączenie kilku form jedna na drugiej w celu jednoczesnego zalania
• precyzyjne pakiety rdzeniowe (precision sand core packages)

Tabela A ma zastosowanie jeśli materiałem odlewu jest:

• żeliwo szare
• żeliwo sferoidalne
• żeliwo wermikularne (CGI – compacted graphite iron)
• staliwo

Tabela B: Odlewanie odśrodkowe

Tabela B ma zastosowanie do elementów odlewanych metodą odśrodkową. Proces polega na wlewaniu ciekłego metalu do szybko wirującej formy. W efekcie otrzymujemy produkt o osiowej symetrii obrotowej.

Stosowane materiały obejmują:

• żeliwo szare
• żeliwo sferoidalne
• staliwo

Tabela C: Tuleje cylindrowe odlewane odśrodkowo

Jest to analogiczna metoda jak w przypadku Tabeli B, z tą różnicą jednak, że ma zastosowanie wyłącznie dla wykonywanych z żeliwa szarego tulei cylindrowych stosowanych w blokach silników.

Tabela C wyróżnia dwie metody produkcji tulei:

• PIP – montowane na wcisk (Pressed-in-place) – tuleja jest mechanicznie wtłaczana w precyzyjnie obrobiony otwór w gotowym bloku silnika
• CIP – zalewane w bloku (Cast-in-place) – gotowa tuleja pełni funkcję wkładki i jest umieszczana wewnątrz formy odlewniczej

Tabela D: Odlewanie precyzyjne – żeliwo / staliwo

Metoda znana jako odlewanie precyzyjne lub wosku traconego. Dla każdego elementu tworzony jest model woskowy, na bazie którego powstaje forma ceramiczna. Po jej wykonaniu wosk jest wytapiany, a sama forma gotowa do zalania płynnym metalem.

Gotowy produkt charakteryzuje się wysoką dokładnością wymiarową, która poza obszarami montażowymi nie wymaga dalszej obróbki.

Tabela E: Aluminiowe głowice cylindrów odlewane w formach półtrwałych (SPM)

Tabela E dedykowana jest jednemu, niezwykle strategicznemu dla motoryzacji komponentowi: głowicy cylindrów. Technologia form półtrwałych (SPM) to proces odlewania w trwałej formie metalowej (kokili) przy użyciu jednorazowych rdzeni piaskowych.

Tabela F: Odlewanie piaskowe – aluminium

Jest to analogiczna metoda jak w przypadku Tabeli A. Formy piaskowe mogą być wykonywane również za pomocą tych samych technologii. Jedyną różnicą jest materiał odlewu, czyli stopy aluminium.

Metoda ta jest powszechnie stosowana w produkcji niskoseryjnej, prototypowej oraz przy wykonywaniu wielkogabarytowych elementów.

Tabela G: Odlewanie aluminium w metalowych formach

Tabela G ma zastosowanie dla metalowych form półtrwałych (SPM) oraz trwałych, czyli kokili. Wśród odlewanych produktów znajdziemy wykonane ze stopów aluminium tłoki oraz felgi.

Tabela H: Wysokociśnieniowe odlewanie aluminium

W przypadku tabeli H mamy do czynienia z różnymi odmianami odlewania ciśnieniowego. Wśród nich wyróżnia się:

• konwencjonalne odlewanie wysokociśnieniowe (conventional high pressure casting) – ciekły metal jest wtłaczany do formy z dużą prędkością i pod bardzo wysokim ciśnieniem
• poziome i pionowe prasowanie w stanie ciekłym (horizontal and vertical squeeze casting) – metal jest wprowadzany do formy dużo wolniej niż przy odlewaniu konwencjonalnym, ale jednocześnie podczas krzepnięcia wywierane jest na niego bardzo duże ciśnienie
• odlewanie w stanie półciekłym (semi-solid) – proces odbywa się poprzez wprowadzenie materiału w formie gęstej pasty, czyli nie do końca stopionego metalu.

Tabela H ma zastosowanie wyłącznie dla elementów wykonanych ze stopów aluminium.

Tabela I: Wysokociśnieniowe odlewanie magnezu

CQI-27 w przypadku tabeli I definiuje analogiczne metody odlewania wysokociśnieniowego jak w przypadku stopów aluminium. Z tą różnicą, że nie ma tutaj zastosowania proces odlewania w stanie półciekłym.

Tabela I ma zastosowanie dla wyrobów wykonanych ze stopu magnezu.

Tabela J: Wysokociśnieniowe odlewanie cynku

Ostatnia z tabel definiuje metody przeznaczone do odlewania części na bazie stopów cynku. Wśród wyróżnia się procesy oparte o:

• maszyny gorącokomorowe (hot chamber)
• maszyny zimnokomorowe (cold chamber)

Podsumowanie

CQI-27 to standard określający szczegółowe wymagania dla odlewnictwa stosowanych w branży motoryzacyjnej. Dzieli on procesy odlewnicze na dziesięć różnych kategorii, które poddawane są oddzielnej ocenie:

• Odlewanie piaskowe produktów z żeliwa oraz staliwa
• Odlewanie odśrodkowe
• Tuleje cylindrowe odlewane odśrodkowo
• Odlewanie precyzyjne wyrobów żeliwnych i staliwnych
• Odlewanie aluminiowych głowic cylindrów z wykorzystaniem form półtrwałych
• Odlewanie aluminium w formach piaskowych
• Odlewanie aluminium w metalowych formach
• Wysokociśnieniowe odlewanie aluminium
• Wysokociśnieniowe odlewanie magnezu
• Wysokociśnieniowe odlewanie cynku

Mam nadzieję, że artykuł ten przybliżył Wam nieco zasady prowadzenia oceny procesów odlewniczych. Zapraszam do podzielenia się własnymi doświadczeniami w sekcji komentarzy pod artykułem. Do zobaczenia następnym razem!

FAQ, czyli najczęściej zadawane pytania