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中國核動力研究設計院
qc小組成果報告
小組名稱： 滄海一粟
課題名稱： 熱室內金相製樣工藝改進
編寫王斐
校對溫榜
審批劉榮
二oo九年十二月
一、簡介
滄海一粟qc小組於2023年7月30日成立，由中國核動力研究設計院一所熱室的六名人員組成，本qc小組的型別屬於「現場型」。由熱室物性組組長王斐擔任小組組長，由熱室副主任溫榜擔任技術指導，其成員有周雲、姚亮、彭艷華和冷茂林，均為物性組成員。
表1 滄海一粟qc小組成員表
熱室（hot cell）是進行高放射性試驗和操作的遮蔽試驗室，如圖1a所示。它和周圍環境隔絕，以防止射線輻射和放射性汙染。前牆上裝有鉛玻璃或高密度液體的窺視窗，裝有機械手可進行遠距離操作，見圖1b。
熱室後牆裝有鑄鐵門，必要時可以進入，清洗、安裝和拆卸裝置。此外熱室還配備有照明系統、運輸系統、排風系統、排水系統等。運輸系統用於運送物品進出熱室，排風系統使熱室在使用時內部保持負壓，防止放射性氣溶膠和塵埃逸出造成操作前區沾汙。
熱室常用於反應堆燃料元件輻照後檢驗與處理，材料的物理效能測試、機械效能測試及微觀分析，同位素分裝和放射化學實驗等。
熱室物性組主要承擔核燃料及材料輻照後微觀分析、密度測量、輻照腫脹測量等工作，其中金相檢查是微觀分析中非常重要的手段之一。
二、課題選擇
金相檢查是核燃料及材料輻照後效能檢驗的主要方法，製備合格的樣品是金相檢查的關鍵環節，為提高金相製樣的效率，加強小組成員對於過程控制和資料分析的理解，增強質量意識，保質保量完成各項科研任務，結合實際製樣過程中存在的問題，選擇了《熱室內金相製樣工藝改進》作為qc小組活動的課題。
三、現狀調查
金相樣品的製備流程如圖2所示，金相樣品製備首先用220#、600#金剛石磨盤依次磨光、再用9μm、3μm、1μm的拋光碟拋光，在試樣的磨光過程中，需加水冷卻，拋光過程中需用相應粒度的金剛石懸浮液和潤滑液冷卻，在樣品製備完成後，用金相顯微鏡進行金相檢查，若製備合格即完成了該樣品的製備工作，若製備不合格則重新進行製備。在樣品製備過程中，需要用機械手裝夾樣品，在磨拋熱室、金相檢查熱室之間反覆轉運，操作難度大，勞動強度高，需要消耗大量的時間；同時，核燃料及材料的輻照費用相當高，輻照後樣品顯得尤為珍貴，反覆磨製、拋光有可能會造成樣品消耗殆盡，造成不可挽回的損失。
圖3為合格樣品和不合格樣品的**，其中圖3a為合格樣品的**，在製備完成後，樣品表面無大的劃痕，滿足金相檢查要求，而圖3b為不合格樣品的**，樣品表面劃痕較大，不滿足金相檢查要求。
熱室司特爾磨拋機於2023年3月安裝在10#熱室，控制系統安裝在金相前區，如圖4所示。磨拋機可同時對3個樣品進行磨光和拋光，樣品製備的工藝引數如表2所示。司特爾磨拋機的磨光碟和拋光碟與驅動盤的連線方式為磁力吸附，經過長時間的使用發現，在拋光過程中拋光碟經常打滑，不能實現對3個樣品同時進行3μm和1μm的拋光，製備3個樣品的時間需要240分鐘。
通過對以往製備樣品的記錄進行統計，製備樣品的合格率約為66%，也就是每製備3個樣品時，有乙個樣品不合格，因此，製備3個合格樣品需要的時間為320分鐘，試樣製備效率低，金相耗材消耗大，影響了專案實施的進度，同時也加大了成本。
表2 樣品製備工藝引數
四、目標設定
針對熱室金相製樣工藝現狀，製備3個合格樣品的時間為320分鐘，平均每製備3個合格樣品時，因不合格樣品的返工而造成的無效工作時間約為80分鐘，如果消除或減少返工現象，製樣效率便可大幅度提高，另外通過改進，若能實現3個樣品同時拋光，可使樣品製備時間提高至180分鐘製備3個合格樣品。因此，設定目標為由原來240分鐘製備3個樣品（320分鐘製備3個合格樣品）提高至180分鐘製備3個合格樣品，使金相製樣效率提高30%以上。
五、原因分析
目前，熱室內金相樣品的製備還存在一些問題，主要是製樣效率較低，金相耗材消耗大，主要從「法」、「環」、「 機」、「人」四個方面進行了分析：
1、「法」：工藝引數制定不合理，使樣品製備時間長，效率低。
2、「環」：由於熱室內特殊的操作環境，試樣製備需要用機械手操作，製備過程只能從窺視窗進行觀察，因此，在製備過程中由於清洗不徹底造成粗砂粒帶到粒度較小的磨光/拋光碟上，造成試樣劃痕太深，延長了後續工作的時間。
3、「機」：在試樣的製備過程中，拋光碟容易打滑，這是由於拋光碟底面為不鏽鋼表面，摩擦力不夠，在3μm拋光時每次只能拋光2個樣品，1μm拋光時每次只能拋光乙個樣品，浪費了金剛石懸浮液也消耗了時間；600#磨盤和9μm拋光碟之間的跨度太大，造成較大的劃痕，延長了後續工作的時間。
4、「人」：人員操作時間長，使樣品清洗、更換磨/拋光碟的操作時間過長。
圖5 金相樣品製備效率低原因分析
六、要因分析
根據圖5中的原因進行分析，針對每乙個原因進行了試驗，確定影響熱室金相製樣效率的要因，具體確定過程如下：
1、工藝引數的調整
在2023年8月18日針對原來的樣品製備工藝，進行了第一次引數的調整，由於設定不合理，樣品製備未完成。在2023年8月27日進行了第二次工藝引數的調整，樣品製備完成後，用金相顯微鏡進行檢查，檢查結果如圖6所示，從圖中可以看出仍有較大的劃痕出現，說明工藝引數設定不合理不是樣品製備質量差、效率低的主要原因。
2、磨/拋光碟清洗不徹底
由於磨/拋光碟清洗不徹底，有時砂粒會粘在拋光碟的絨毛內，在樣品表面產生較大、較深的劃痕，經過試驗，在每道磨/拋工序的最後1分鐘，用水沖洗磨/拋光碟，製備完成後經顯微鏡檢查，樣品表面較大的劃痕減少如圖7所示，說明用流動的水沖洗磨拋盤，能有效的減少了砂粒粘在磨拋盤上，因此磨/拋盤清洗不徹底是造成樣品製備效率低的主要原因之一。
3、磨光/拋光碟的跨度太大
在徹底清洗磨/拋光碟後樣品表面依然有劃痕，經課題組成員分析，可能是由於磨光和拋光之間的粒度相差較大，因此增加了1200#金剛石磨盤，有效的減少了試樣拋光的時間和金剛石懸浮液的使用量，製備完成後經顯微鏡檢查，滿足金相檢查的需要（如圖8所示），說明磨/拋光碟的跨度大也是造成樣品製備效率低的乙個主要原因。但金相製樣的效率還是比較低，製備3個合格樣品需要210分鐘。
4、拋光碟底面太光滑
針對拋光碟太光滑的原因，經過反覆試驗得出在安裝3μm拋光碟時，先將驅動盤空轉1分鐘，放上拋光碟，然後裝上2個樣品，拋光1分鐘後再裝上第3個樣品，對於1μm的拋光碟操作步驟相同，但每次只裝1個樣品，用這樣的方法製備3個合格樣品的累計時間為180分鐘，大大提高了樣品製備的效率，說明拋光碟底面太光滑是造成樣品製備效率低的主要原因。
5、人員操作時間長
操作人員嚴格按照操作規程進行，操作時間與機械手操作熟練程度有關，可以通過培訓提高操作技能，不是造成不合格樣品和製樣效應低的主要原因。
經過以上分析，得出造成樣品製備效率低的主要原因為表3所示。
表3 要因分析表
七、對策制定
針對導致製樣效率低的主要原因進行分析，提出了能夠實施的對策，能提高工作效率。制訂的對策表如表4。
表4 對策表
八、實施對策
2023年8月1日，在磨光工序的最後1分鐘，調大冷卻水的流量，用水沖洗拋光碟，很大程度的避免了粗的砂粒帶到粒度較小的磨/拋光碟上，製備完成的樣品表面較深、較大的劃痕消失。
2023年9月14日，磨光/拋光碟的跨度太大，在磨光碟和拋光碟之間增加1200#磨盤，製備完成後，樣品表面劃痕消失，滿足金相檢查要求。
2023年9月25日，更換3μm和1μm拋光碟前，對驅動盤進行空轉甩乾，然後再安裝拋光碟，實現了3個樣品同時拋光，有效的減少了樣品製備的時間，提高了工作效率。
九、效果檢查
1、操作時間
對工藝引數進行了更改，更改後的工藝引數如表5所示，從表中資料可以看出，改進後製備3個合格的金相樣品需要180分鐘，比改進前減少了１４０分鐘，使製樣效率提高了43%，完成了制定的目標。
表5 改進後製樣工藝
2、對人員和機器的影響
QC小組成果報告書
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QC小組成果報告編寫七巧
公文易文秘資源網 sherry曲本站原創 2007 11 22 7 55 35 我要投稿新增到搜藏 qc小組活動取得了成果，就要認真總結 整理出成果報告。成果報告是qc小組活動全過程的書面表現形式，是活動的真實寫照。是在小組活動的原始記錄的基礎上，經過小組成員共同討論 總結 整理出來的。成果報告既有...
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