火花放電原子發(fā)射光譜法測定低合金鋼過程研究

王涵煦

（大慶油田物資公司檢測中心，黑龍江 大慶 163000）

穩(wěn)態(tài)又稱控制統(tǒng)計的狀態(tài)，作為統(tǒng)計流程對SPC 理論進行控制的主要概論。尋找穩(wěn)態(tài)就是為分析控制圖所制定的目標。通過對具體流程的逐漸調(diào)整，再依據(jù)八項原則對某流程處在穩(wěn)態(tài)進行判定，還要判斷該流程技術(shù)的穩(wěn)態(tài)。技術(shù)的穩(wěn)態(tài)指的是某流程可以符合技術(shù)要求與標準的技能，需獨自進行處理，簡單來講，通常控制過程需要將兩方面問題進行處理。其一，過程情況穩(wěn)定與否，就是過程是否處在受控的統(tǒng)計狀態(tài)；其二，這一過程的輸出能否確保合格品的能力。

1 分析過程能力

過程能力（PC）作為對已經(jīng)被認證處在受控制統(tǒng)計狀態(tài)過程統(tǒng)計其特性輸出結(jié)果的度量，其敘述了過程特性應符合要需求的技能。過程能力作為一種固有過程變異的度量，指的是過程在質(zhì)量方面的加工能力，此種能力體現(xiàn)為過程穩(wěn)定度。過程在穩(wěn)定的時候，質(zhì)量也正X 需順從正態(tài)分布N（μ，σ2），其中的標準差異σ 的大小顯示過程穩(wěn)定度，若是σ較小說明過程具有較強的穩(wěn)定度。

分析過程的能力是指服過程固有的分布與變異情況進行檢查，進而估量其的形成能否滿足規(guī)范許可變差范疇的輸出力。基于實驗室來講。通過分析過程能力，能夠?qū)嶒炇揖哂性鯓拥臋z測能力加以度量。待數(shù)據(jù)屬于能夠度量的變量，并處在控制統(tǒng)計狀態(tài)的同時，一般以六倍肺部過程標準差（6σ）進行測量。若是過程數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布變量，基于理論角度而言，此種散布度涵蓋整體的99.8%。

2 過程能力的指數(shù)分析

過程能力使用指數(shù)表示會顯得更加便利。指數(shù)能夠?qū)⒕唧w過程變異和規(guī)范許可的容差進行聯(lián)系。在計量數(shù)據(jù)中應用的能力指數(shù)為Cp，就是整體容差和6σ 比值，其屬于規(guī)范過程上下限度區(qū)間能否具備較好的中心定位測度理論能力。另一個應用能力指數(shù)為Cpk，其敘述了可能核心定位或是未能核心定位具體的過程能力。Cpk適合在涵蓋單側(cè)規(guī)范限制的狀況。為了更好地表征短期與長期變異或預期過程標準差的變差，還研發(fā)出其他的能力指數(shù)。

2.1 過程能力指數(shù)Cp

過程能力指數(shù)Cp 作為對過程能力相對容差指數(shù)的描述，指的是規(guī)范容差規(guī)范限/規(guī)格限/公差÷過程能力=商。過程能力的指數(shù)作用于對一個過程符合用戶需求程度的度量。

過程能力與過程能力指數(shù)屬于不相同的兩個概念，區(qū)別有過程能力作為過程的加工能力，而過程能力的指數(shù)作為過程能力滿足客戶的需求度；就算過程能力不強，也并不說明客戶要求的滿意度不高。過程指數(shù)大僅僅說明儲備了充足的過程能力，保證質(zhì)量的能力也就越強，并具有較大的潛力。

基于雙側(cè)計量型的規(guī)格限而言，當產(chǎn)品的質(zhì)量中心M 和分布中心的μ重合時候，計量過程能力的指數(shù)公式為：

式中，T 代表公差范圍；Cp代表過程能力；USL（Tu）代表公差上限；LSL（TL）代表公差下限；σ 代表整體標準差的估計值；S 代表樣本的標準差。

2.2 具體過程能力的指數(shù)Cpk

在具體生產(chǎn)中，普遍存在著分布中心μ 與產(chǎn)品質(zhì)量中心M 出現(xiàn)偏離現(xiàn)象。在此種狀況下，Cp可被稱作為潛在的過程能力指數(shù)，作為潛在能力的表征，待分布中心μ 慢慢貼近產(chǎn)品質(zhì)量中心M 的同時，能夠?qū)撛诘哪芰w現(xiàn)出來。

在一般的狀況下，分布中心μ 與產(chǎn)品質(zhì)量中心M 偏離的同時，分布中心μ 處在（USL，LSL）規(guī)格限之間，將規(guī)格限分成（LSL，μ）與（μ，USL）兩者中間。區(qū)別界定為CPL與CPU現(xiàn)實在過程左右端滿足客戶要求的程度。

單側(cè)下限的過程能力指數(shù)為：

圖1 過程能力指數(shù)示意圖

具體過程的能力指數(shù)為：

通過過程能力指數(shù)的示意圖顯示，需要改進質(zhì)量注意集中在（LSL，μ）與（μ，USL）兩個區(qū)間最小者，詳見圖1。

2.3 過程性能指數(shù)的PP與PPK

過程能力指數(shù)（CPL與CPK）和過程性能指數(shù)（PP與PPK）皆是反應過程的滿足標準與規(guī)范度。但二者存在的不同如下：（1）過程能力指數(shù)所給的就是固有的過程能力，將固有的過程可以符合的標準與規(guī)范能力反應出來；而過程性能指數(shù)所給的則是依據(jù)收集的數(shù)據(jù)估計目前的過程性能；（2）過程能力指數(shù)使用的參數(shù)為整體參數(shù)，而過程性能指數(shù)所應用的則是樣本標準差與樣本均值；（3）過程能力指數(shù)僅在已判定的過程處在穩(wěn)態(tài)后才能經(jīng)過計算取得，而過程性能指數(shù)并無此類要求；（4）過程能力指數(shù)僅是對組內(nèi)變異情況深入考慮，而過程性能指數(shù)不僅要對組內(nèi)的變異情況深入考慮，還要對組件存在的變異深入考慮。

3 低合金鋼過程的測定能力步驟

依據(jù)上述分析與闡述過程能力以及過程能力指數(shù)，針對使用火花放電原子發(fā)射光譜法分析測定低合金鋼過程能力使用的步驟有以下幾點：（1）明確質(zhì)量也正，對相關數(shù)據(jù)進行收集；（2）統(tǒng)計過程判斷穩(wěn)態(tài)；（3）對實驗數(shù)據(jù)正態(tài)性的檢測，確立數(shù)據(jù)能否滿足正態(tài)的分布規(guī)律；（4）對過程參數(shù)加以明確，應用Minitab 軟件分析過程能力。

4 分析測定金鋼過程能力

4.1 實驗數(shù)據(jù)的收集

本文將Cr-Mo 鋼有證指標的物質(zhì)（B.S.46A）為實例，選用ARL4460 型號的火花放電原子發(fā)射光譜儀器對其中Cr含量進行測定，獲取Cr 測定結(jié)果（詳見表1）。每天的測定時間為8:00～8:30，激發(fā)3 次取平均值當成一次測定結(jié)果，每天獲得兩個平行的測定結(jié)果，持續(xù)進行30 天測定，獲得30 個子組。

4.2 分析過程能力

Cr-Mo 鋼有證指標物質(zhì)B.S.46A 當中的Cr 元素參考值約為2.4%。依據(jù)鋼成品化學成分許可的偏差相關規(guī)范提出，確立T=0.1%，USL=2.41%，LSL=2.32%。將圖1 上的數(shù)據(jù)與上述的公差數(shù)據(jù)在Minitab 軟件中輸入分析過程能力。

經(jīng)過分析后獲得Cr 元素分析測定過程能力的相關報告（詳見圖2），獲得過程能力的指數(shù)Cp 與具體過程能力的指數(shù)CPK。同時鑒于已有的數(shù)據(jù)來講，運用此種軟件還會獲得過程性能的指數(shù)PP與PPK。

圖2 Cr 元素測定過程能力的分析報告

通過分析報告可獲得以下結(jié)果：（1）火花放電原子光譜法對此種低合金鋼當中的Cr 元素進行測定，該流程的過程能力指數(shù)為CP=3.7，指數(shù)越高說明在鋼成品化學成分許可偏差規(guī)范中基于不同的含量界限范疇元素應做出許可的偏差規(guī)范，但因為不同的檢測方式，性能參數(shù)也會存在一定的差異。基于某種元素來講，針對不一樣的檢測方式，需采用相應的規(guī)格限實施考察。而本文中公差的范疇為Y=0.1%，致使過程能力的指數(shù)CP過大。

此外，圖4 中所呈現(xiàn)的過程數(shù)據(jù)當中標準的差距是0.005。這是因為在進行實驗數(shù)據(jù)收集的過程中，獲取標準的物質(zhì)做實驗，而相較實驗室樣品的檢驗，標準物質(zhì)更具勻稱性，加之通過激發(fā)3 次取平均值之后，造成標準的偏差不大，數(shù)據(jù)較為集中，這也是造成過程能力指數(shù)CP 過大的主要因素。

通過圖4 所示可見，具體過程能力的指數(shù)CPK=2.24 ＜CP=3.7。這是因為分布過程的中心μ=2.3917 和產(chǎn)品質(zhì)量中心的2.4 出現(xiàn)偏離，造成具體過程能力的指數(shù)不高。

分析整體能力，就是PP與PPK，又稱過程能力的長期指數(shù)。圖4 當中分析整體能力的數(shù)據(jù)作為在分析組內(nèi)過程能力的基礎上經(jīng)過評估所得。評估過程性能選用百萬次不合格機會格數(shù)（DMO）：DPMO=P×106（其中P 屬于通過正態(tài)性分布率密度利用函數(shù)進行計算得到的＞USL，＜LSL 的概率值）。通過圖4 了解到DPMO=0.01。

5 結(jié)語

總之，過程作為一組轉(zhuǎn)化輸入為輸出相互作用或是相互聯(lián)系的一個活動。過程受諸多因素的影響，需要利用相應的控制才能產(chǎn)出品質(zhì)較高的產(chǎn)品。在實驗室內(nèi)進行檢測的同時，各項檢測環(huán)境即獨立又簡單，影響因素也很容易被發(fā)現(xiàn)并有效地控制。基于質(zhì)量管理快速發(fā)展如今，唯有采取科學性手段與管理模式，才能為企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)量方針與質(zhì)量目標提供保障。