close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000100817

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Х Ю М О В А ЛЮДМИЛА ПОТАПОВНА
ПОВЫШЕНИЕ К А Ч Е С Т В А ИЗДЕЛИЙ ТОЧНОГО МАЦШНОСТРОЕНИЯ НА
ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ ИНВАРНОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА
Специальность: 05.02.23 - «Стандартизация и
управление качеством продукции»
05.16.01 - «Металловедение и
термообработка металлов»
Авт(фвфс^>ат
Диссертация на соискание ученой степени
кандидагга технических наук.
Москва 2005
Работа выполнена в Научно - щюизводственном центре «ИНОР» и во
Всероссийском научно - исследовательском инсппуге сертификации.
Научный руководитель; доктор технических наук профессор Федоренко Г.И.
■ -УЩГГГ' ywiyt^EMrn ЦТ»-!* *^ЛЛЛЛ\^ЛЛ%^ЛЛШ.М£Л»
Доктор технических наук профессор Васильев В. А.
Канщидат технических наук Федорович В.А.
Ведущая организация: Владимирский Государственный Университет
Защита состоится
октября 2005 т.% 0
час.
На заседании диссертационного Совета Д 30800202 при Всероссийском научноисследовательском институте сертификата! по адресу: 123557, г. Москва,
Электрический пер., дом 3/10.
С диссертацией можно ознакомиться в библиопгеке ВНИИС.
Авт(феффат разослан /fCMT/Jfje^Ji-
2005г.
Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенных печатью, просим
направить по вышеуказанному адресу.
Ученый секрет^)ь диссертационного Совета:
Кандидат экономических наук с.н.с.
^^4^^
И.И.Чайка
^^^^ "У
'Tf^W
^1^66sz
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Сущность нового подхода к решеншо проблемы качества
состоит в единении всех мероприятий^ направленных на получение
конкурентоспособной продукции, главными из которых являются управление
качеством на всех стадиях жизненного цикла продукции и разработка новых
видов продукции с освоением новых технологий.
Таким образом, применение новых материалов с уникальными
свойствами позволяют
эффективно повысить
конкурентоспособность
Tm^TfTrni«rTTxtt 3а C4ST соз"ання качественно новых изделий точного
машиностроения.
Уникальные свойства сплавов инв^)ного класса (сплавов, которые не
изменяют своих размеров при повышении температуры), обладающих
высокими механическими свойствами при низком значении температурного
коэффициента линейного расширения (ТКЛР) позволяют использовать их в
качестве конструкционных материалов для ряда изделий точного
машиностроения, в которых применяются 1радиционные инв^ные сплавы, а
также в конструкциях, в которых традиционные ранее не использовались.
Инварные сплавы на основе железа с минимальным температурным
коэффициентом линейного расширения
и высокими механическими
свойствами являются перспективными конструкционными материаломи для
использования их в качестве прецизионных в различных областях
машиностроения и в частности в ракетостроении при создании космического
аппарата. Однако ферромагнетизм классических инваров на железной основе
типа 36Н не позволяет использовать их в устройствах, где магнитное поле,
наводимое
остаточным
ферромагнетизмом,
является недопустимым.
Существующие немагнитные инварные сплавы на основе, с низким значением
ТКЛР, имеют тепловое расширение на уровне классического инвара 36Н
только до +40''С. Большинство сплавов на основе хрома, являются хрупкими
материалами и имеют низкую технологическую пластичность, что не позволяет
их использовать в качестве конструкционных материалов. Помимо указанных
недостатков, дашпле сплавы имеют высокую плотность на уровне 8-7 г/см^, что
увеличивает массу изделия и противоречит тенденции, направленной на
уменьшение веса космического алп^ата в целом. Известно, что каждый
килограмм космического аппарата увеличивает его стоимость на 20-30 тыс.
доллгфов
Поэтому актуальным является проведение комплексного исследования
для создания
инварных сплавов
на основе титана, не обладающего
ферромагнитизмом и имеющего низкую плотность на уровне 4,5 г/см . Работы
по исследованию и разработке сплава проводилось в рамках малого
предприятия НПЦ «ИНОР» и потребовало разработки методов управления
качеством, которые позволили бы оперативно управлять процессом создания
т^\
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ|
БИБЛИОТЕКА
|
СПетс|
сплава и обеспечить ему стабильно высокое качество. Таким образом создание
системы
качества
для
малого
предгфиятия
как
основы
его
конкурентоспособности в современных условиях рыночной экономики России
является актуальным. Для малого предприятия система качества должна быть
более гибкой, индивидуально зависима от его положения на рынке, снижения
издержек производства и создания технического задела, рассчитанного на
будущий прорыв на рынке.
Среди моделей менеджмента качества главное место огводится модели
щ)едставленной в сгаидарте ИСО 9000:2000, а возможность построения
CHCTSiAii качества предприятия в сфере мяпого бизнеса в области точного
мапганостроения становится актуальной задачей на современном этапе.
Разработка сплава и создание высокотехнологичной и экологически
чистой технологии получения полуфабрикатов данного сплава, с
использованием методов управления качеством, является научно практической проблемой, решению которой и посвящены теоретические и
экспериментальные работы автора.
Целью диссертационной работы является обеспечение высококачественного
производства имварного титанового сплава, как основы нововведения и
конкуренгоспособносги малого предприятия на основе проведения
теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих получить
требуемое сочетание физико-механических свойств сплава, методов оценки его
качества, а также оценке путей совершенствования управления качеством на
основе принципов TQM, ИСО 9000:2000.
В соответствии с поставленной целью, в работе необходимо было решить
следующие задачи:
- определить методы и пути управле1шя качеством продукции в процессе ее
изготовления в условиях малого предприятия;
- решить вопрос нормативного обеспечения организации производства,
проведения технологического процесса и контроля выпускаемой продукции,
согласно национальным международным стандартам,
-создать систему технологической документации,
согласующуюся с
жизненным циклом производства новой продукции, определить и
систематизировать критические кошрольные точки, организовать их
мониторинг;
- исследовать и выбрать 1фитерии оценки результативности технологической
системы (ТС) на основе комплексного исследования показателей качества
изделий точного машиностроения;
- проанализировать современное состояние вопроса, касающегося возможности
разработки неферромагнитного, легкого, высокотехнологичного сплава
инварного класса;
- принять участие в создании и совершенствовании методики измерения ТКЛР,
имеющего значение меньше З-Ю"* К"';
- экспериментально исследовать физико-механические свойства сплавов
систем: титан-ванадий, титан - ниобий, титан - молибден, с целью выбора
состава сплава, обладающего свойствами наиболее близкими к требуемым.
- изучить влияние различных режимов термодеформационных обработок на
физико-механические свойства сплаву
- изучить влияние структурных изменений в сплавах и установить взаимосвязь
с физико-механическими свойствами, которые могут позволить огфеделшъ
общие закономерности в формировании структур сплавов приводящих к
тепловым аномалиям;
_ г-лоттотп-
Tv^-va/yrrnr^inn Tff\mrat*xTtsa
nnQduuuLTV
ттлттжлАаЛпт^гичгрлп
(тлс^
•mл7fiя^
используемых для изготовления изделий точного машиностроения;
- провести оценку экономической эффективности внедрения разрабатываемого
сплава в изделиях.
Реализация указанной цели и решение поставленных задач имеет
следующее обоснование.
1. Проектирование конкурентоспособных видов продукции, ее широкое
внедрение
в
производство
требует
постоянного
композиционного
совершенствования всех составляющих Технологической системы: управления
качеством, организации производства и 1фоведения технологических
процессов, с использованием новой информационно-организационной базы
обеспечения, направленные на выпуск высококачественной продукции точного
машиностроения необходимого объема и в заданные сроки, на основе
эффективных нововведений.
2. Обеспечение предприятий точного машиностроения и других отраслей
промышленности отечественным высококачественным инварным сплавам на
основе титана, позволяющим создать принципиально новые изделия,
конкурентоспособные на внутреннем и зарубежном рынках.
3. Внедре1ше в производство новых видов продукции должно быть
стратегическим направлением повышения результативности ТС.
Научная новизна заключается в том, что для решения поставленных задач
проведено комплексное исследование, на1фавленное на улучшение качества
изделий точного машиностроения, путем внедрения методов управления
качеством, с целью создания системы качества на малом предщ)иятии, а также
на внедрение в производство неферромагнитного инварного титанового сплава
с минимальным значением ТКЛР.
1. Впервые, при производстве изделий точного машиностроения в условиях
малого предприятия решен вопрос создания системы качества на основе
постоянного
совершенствования
системы
менеджмента
качества,
объединяющей
различные
подсистемы
менеджмента
првд1фиятия,
обеспечивающие организацию производства и проведение технологического
процесса
2. На внутри производственном уровне разработан комплект технологической
документации в соответствиями с требованиями TQM, ИСО 9000:2000,
который позволил документировать технологический процесс изготовления
изделия в целом, используя принцип сквозного интегрирования управления
качеством продукции в тесной взаимосвязи звеньев цепи «Заказчик —»
Разработчик —► Изютовитель —♦ Заказчик», что
существенно повысило
результативность ТС на основе нововведения.
3. На основе научных закономерностей и эксперимецгалъных исследований,
разработан инварный сплав на основе системы титан-ниобий - марки ТВ36,
который в отличие от ранее известных инваров, является, немагнитным,
обладает высокой коррозионной стойкостью на уровне нержавеющей стали,
меньшей плотностью, равной 5,4 г/см^ (вместо 8 г/см^ для инваров на основе
железа и 7 г/см^ для инваров на основе хрома), высокими механическими
свойствами с временным сопротивлением 700-800 Н/мм^ (вместо 400-500 Н/мм^
для
инваров на основе железа), сохраняет инварносгь в широком
температурном диапазоне от -150 до + 200 °С,
4. Созданы научные основы технологии изготовления листового и трубного
полуфабрикатов сплава ТВ36, включающие выплавку, ковку, прокат, термо­
деформационную обработку.
Полуфабрикаты
обладают
высокими
технологическими свойствами, позволяющими изготовлять различные изделия
с применением резки, гибки, отбортовки, вытяжки, штамповки, шлифования,
клепки и сварки.
5 Усовершенствована методика определения ТКЛР сплавов с минимально
низким значением ТКЛР (< 3 -Ю"* К''), а также разработана методика и
аппаратура для определения ТКЛР крупногаб^итных конструкций.
Практическая ценность работы.
1. Построена модель управления качеством по принципу разработки и
реализации комплекса программ, которые составили основу системы качества
предприятия и проведена оцетша ее эффективности, с учетом современных
тенденций развития системы качества, требований национального и
международного стандартов, а также требований, предъявляемых к
предприятиям точного машиностроения, в рамках малого предприятия.
2. Разработаны внутренние стандарты предприятия в виде технических
условий на листовой, трубный и др. полуфабрикаты сплава ТВ36, на основе
работы проектных команд
в системе «Заказчик —» Разработчик —»
Изготовитель —» Заказчик», что позволило создать высоко результативную
технологическую систему на малом предприятии, направленную на создание
конкурентоспособных изделий точного машиностроения.
3. Разработаны предпосылки создания
электронной документации в
соответствии с CALS стандартами, которые позволили осуществить
информационную поддержку в процессе жизненного цикла нововведения с
учетом интересов всех звеньев цепи «Заказчик -+ Разработчик -♦ Изготовитель
—♦Заказчик».
4. Разработан и внедрен метод измерения ТКЛР в области малых величин на
образцах и изделиях на предприятиях точного машиностроения, которые
применяют в изделиях сплавы инварного класса.
5. Результаты проведенных исследований позволили расширить диапазон
инвгфных сплавов, гфименяемых в изделиях точного машиностроения, в том
числе для изделий, используемых в космических аппаратах, и создана научная
основа для проведения разработок по созданию сплавов данного класса с
задшшым сочетанием Аизико-мсхзнических сппйств
6. На основе полученных результатов разработан высокопрочный
неферромагнитный илварный сплав ТВ36, получен патент Р Ф № 2095455 от
16.07.1996 г, а само изобретение удостоено золотой медали на международной
выставке в Брюсселе «Е1Л1ЕКА'98»
7. На основе полученных результатов предложен ряд принципиально новых
технологических решений получения сплава в различных полуфабрикатах,
методом кристаллизации под давлением. Разработанная технология для
производства изделий получила золотую медаль на III Московском
международном салоне инноваций и инвестиций в феврале 2003 года
Личный вклад автора. Руководство и организация работ по управлению
качеством на гфедприятии, участие в разработке и создании технологии
производства неферромагнитного иывщнюго сплава на основе титана,
проведение экспериментов, обработка, анализ, научное обобщение результатов
исследований, разработка новых технологических решений, разработка
предложений по повышению эффективности управления качеством,
результативностью ТС, выводы.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на
междунгфоднБ1Х конференциях, научных совещаниях и семинарах, в том числе
на международных конференциях по мфтенсигным превращениям 1995 и
1998г.,
первой
Всероссийской
научно-технической
конференции
«МЕХАТРОНИКА. АВТОМАТИЗАЦИЯ. УПРАВЛЕНИЕ», 2004г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 статей (в том числе в
соавторстве), получено 2 патента Р Ф на изобретения, Диплом и Золотая медаль
на выставке изобретений в Брюсселе, а так же Диплом и золотая медаль
третьего Московского междунщ)одного салона инноваций и инвестиций.
Структура и объем днссертацнв. Диссертация состоит из введения, 3 глав,
общих выводов, списка лигературы и приложений. Объем диссертации
составляет 186 страниц машинописного текста и 11 страниц приложений.
Работа включает 50 рисунков, 20 таблиц, список литературы из
164
наименований.
ОСНОВНОЕ С О Д Е Р Ж А Н И Е Р А Б О Т Ы .
Во
введении
обоснована
актуальность
выбранной
темы,
сформулирована цель исследования, ее задачи, научная 1ювизна и практическая
значимость работы.
Первая глава
посвящена обзору литературы. Обзор источников
(Азгальдов Г.Г., Борисов Л.К., Версан В.Г., Гличев А.В., Зах^)ов А.И, Коллинз
Е.В., Федоренко Г.И. и др.) позволил проанализировать возможные пути
повышения качества изделий точного машиностроения на основе
совершенствования систем управления качеством продукции и на основе
использования нововведения - сплавов инварного класса (рис 1) Рассмотрены
возможные области применения и преимущества от использования ршвефов в
точном машиностроении. Рассмотрены
металлофизические предпосылки
разработки немагнитных сплавов с минимальным и низким значением
термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР) на основе титана.
Проведена оценка имеющихся материалов по исследованию диаграмм
состояния систем на основе титана, а также свойств титановых сплавов в
зависимости от концешрации легирующего элемента.
Обоснована научная и практическая значимость исследования свойств
сплавов на основе титана.
Проанализированы методы исследования и по результатам анализа
сделан вывод, что при оценке экономической целесообразности проведения
исследований и разработок качественной продукции в качестве выходных
п^аметров рекомендуется использовать семь показателей (Д - действенность,
П - прибыльность, 3-экономичность, я -производительность, К качество, Ж
-качество трудовой жизни, I - внедрение новшеств) результативности:
К = Г(Д,П.Э,я,К,Ж,1),
(1)
По составляющим результативности формсфуются целевые функции системы
Ui=K-V/3 и
Ц2 = Ц/3',
И общую целевую функцию представляем в вцде уравнения:
Ц = Ц1-Ц2 = К У - ц/3^
Показано, что для поддержания режима конкурентоспособности
необходимо, чтобы Ц—» шах и Ци > Ци)>, т.е. целевая функция изготовителя Ц„
должна бьггь больше или равной целевой функции конкурирующей фирмы Ц^.
Так как основной вклад в результативность технологической системы
(ТС) внесут новые элементы управления качеством продукции и нововведение,
то проведен выбор рациональной системы интегрировашюго управления
качеством продукции в
условиях
изготовления
изделий точного
машиностроения на основе внедрения сплава ТВ36, а также и выбран метод
оценки ее качества
Вторая глава посвящена созданию инварного сплава на основе титана.
Разработка нового инвгфного сплава проводилась на основе выявлешм общих
Совершенствование
систем управления
качеспом
К = £(П,П.З,я,К,Ж,1)
- Прнмененне npoermoro управлекю
- Инфорыацюнное абеепв<1екне Ж Ц
изцпдий
- Опрсоелеаие ходовых позиций
хонтрольиых точек
- Внедрение АСУ
- Вне1фенне CALS ставдарпов
- Повшсение роли руководящего соспва
- Оргаягаация взанмовыгодных
отяатенив между сотрудниками
- Создание модели требований на изделие
- Соадвши мпериааов с ловышенныыи
харопершлмоми фнзмхо-неханичесхнх
свЫклв
- Соивние тешояниЯ изготовденш
полуфабрикатов
- Моаелироваш1е динамики изненення
фиэнхо-медошических свойств
- Разработка нормативной
техноаогичесхой и конструкторской
документации
- Обеспечение патенгоспособиости,
паспощпзации. севтибикаини
Целевые функции
KV
" текнодогнчесхое,
обеспечивающее рост
прсюводпельносп! труда
и улучшение его условий
-функциональное,
обеспечивающее рост
эффепивноств управления
- продуктовое, улучшение
качества и рост товарного
обооота
Внеярение новых
>|атеряалоа и
технологий
Рис 1 Пути повышения качества иэаелий точного машкностроевия
D
структурных закономерностей щютекающих в сплавах. Показано, что, в
сплавах с термоупругим мартенсигным превращением наблюдается
определенная общность, приводящая к проявлению аномалии тепловых
эффектов. Описаны
технология изготовления образцов сплавов для
исследования и методика экспериментов. Приведены составы исследованных
сплавов.
Основным 1фигерием выбора сплавов для размерно - стабильной
конструкции является величина ТКЛР, при прочих других характеристиках.
Поэтому основное внимание при исследованиях было обращено на
опредепечне значений ТКЛР и их зависимостей от CCCTSBS сплавов и
термодеформационной обработки.
Изучение ТКЛР сплавов системы титан-ниобий позволило построить
зависимость ТКЛР от содержания ниобия для закаленных и деформированных
образцов (рис.2).
Изучение влияния степени деформации на величршу ТКЛР сплавов тргганниобий показало, что с повышением степени обжатия от 5 до 80 % величина
ТКЛР повышается от минус 6-10"* до минус 2-10"* К''.
Влияние температуры отжига (рис. 3) на изменение ТКЛР сготава Ti - 36
% Nb после различного ввда деформации и последующего отжига сведены в
таблицу 1.
Величина ТКЛР повышае1ся по мере увеличения температуры нагрева.
Температура нагрева, отвечающая нулевому значению ТКЛР, определяется,
главным образом, coci-авом сплава. Для сплава с 36 % Nb температура,
отвечающая близкому к нулю значению ТКЛР составляет 310-320°С (рис. 2).
Все кривые изменения ТКЛР проходят через нулевое значение ТКЛР при одной
и той же температуре и при дальнейшем повышении температуры они слабо
отличаются друг от друга. Этот результат является важным при разработке
режимов деформационно-термической обработки, обеспечивающей придание
сплавам Ti - Nb близких к нулю значений ТКЛР.
С целью выяснения механизма аномального изменения ТКЛР, проведены
исследования фазовых превращений в закаленных и деформированных
сплавах Ti-Nb с 20 и 24 атом. % (32 и 38 мае. % ) Nb и определены параметры
решетки а"- фазы в интервале температур от 80К до 373К, методами
рентгеноструктурного анализа на рентгеновском дифрактометре Geigerflex
фирмы Rigaku с монохроматизированным СиКа - излучением. Установлено,
что изменение фазового состава при охлаждении закаленных сплавов титан ниобий (20 - 24 атом.% Nb) незначительны. При охлаждении закаленных
сплавов на их дифракгограммах усиливаются отражения от о - фазы. В
частности, интенсивность линии (001) а - фазы при охлаждении до 80К
образца Ti-24 атом.% (38 мае. % ) Nb возрастает в 2 раза, при этом ее ширина
несколько уменьшается (в 1,1 раза). Изменения объемной доли ^ - фазы в
пределах точности измерений в этих образцах не обнаружено.
10
Таблица 1
Значения ТКЛР х lO'lC' сплава Ti - 36 % Nb после деформации и последующего
отжига.
Вил
деформации
Прокатка,
40%
Прокатка,
85%
"О Q И Л f^fk СХТТ^
'■75%
X
зг
Т К Л Р X 10*К"' при температуре отжига, " С
25
-10
100
-9
-8 5
120
150
-8
200
-6
280
-2
+0 2
+1.2
320
350
-14
-13
-12
-10
-8
-4
-0.3
+1.5
+2.2
-16
-15
-14
-12
-10
-6
■0.1
+1.3
+2.6
3t
31
я
«
42
300
1-2.4
г°с
Р и с 2. Зависимость TKJIPzo-ioo ОТ
Рис 3. Изменение ТКЛРм-юо
содержания ниобия в сплаве для
деформированного на 40 %
закаленного отЗДО'С(1) и
сплава Ti - 36 % Nb в зависимости от
деформированного со степенью 40 % (2)
температуры отжига.
образцов.
Результаты
рентгеновских
исследований
деформированных
и
закаленных сплавов титан-ниобий позволили объяснить наблюдаемые
изменения тепловых свойств.
В результате деформации закаленных сплавов титан-ниобий, содержащих
32-40 % N b происходит р-мх" мч)тенситное гфевращение с образованием
текстурированной ромбоэдрической а"- мартенситной фазы.
Таким образом, вблизи температур и конценграций, при которых
наблюдаются аномальные зависимости линейного расширения от температуры,
происходит следующие:
- образованием орторомбического мартенсита при закалке и деформащш
и, возможно, изменение его объемной доли при нагреве;
- обратимое увеличение объемной доли атермической со-фазы при
охлаждении до комнатной температуры;
Nb, (%ж)Л1аса)
обратимым изменение степени орторомбического искажения
мартенсита с температурой, в частности увеличение п^аметра b решетки а"фазы при понижении температуры.
Таким образом, в деформированных образцах сплавов Ti - Nb
аномальных изменений линейного расширения вдоль направления деформации
проявляется, во-первых, за счет превращения р—*а" и, во вторых, за счет
аномальной температурной зависимости параметра b решетки а"- фазы
Используя полученные результаты, проведена оценка влияния этих двух
факторов на ТКЛР. При температурах ниже комнатной основной вклад в ТКЛР
Ti-36%Nb дает аномальное изменение параметра ревгетки а"- фазы При
температурах выше и ниже комнатной примерно на 150°С, при которых вклад
диффузионных фазовых превраш;ений с образованием ю и а"- фаз еще
незначителен, ТКЛР определяется изменением параметров решетки, текстурой
и превращением а" —► р. В этом интервале iCMneparyp изменения объемной
доли а"- фазы могут приводить к ТКЛР порядка мш1ус 1,5-10"' К ' .
В результате проводимых термо-деформационных обработок не удалось
достичь протекания 3 ^ а" в полном объеме. Превращение при нагреве
деформированного образца за счет протекания а"—+р превращения
сопровождается сжатием, и возможно компенсирует термическое расширение
остаточной Р-фазы. В сплаве Ti-36%Nb, очевидно, создается оптимальное
соотношение фаз, которое приводит к низкому значению ТКЛР в достаточно
широком температурном интервале.
Анализ полученных результатов измерения ТКЛР, реттеноструктурных
исследований а также оценка механических и магнитных свойств позволили
сделать выбор состава сплава, обеспечивающего высокие показатели качества
изделий. Состав сплава запщщен патентом. Сплав опробован в изделиях
точного машиностроения космического назначения.
Pa3pa6oTaHHbrii сплав получил марку ТВ36 и
имеет следующие
технические хщ)актеристики.
- температурный коэффициент линейного расширения
(в одном или двух направлениях) ТКЛР 20-100 10 ^К''
-5...О +5;
- временное сопротивление, Н/мм^
700-800;
- предел текучести, Н/мм^
600-700;
- относительное удлинение, %
12-20;
- температурный диапазон с низким ТКЛР, "с
-150 0.4-200;
-магннгнаявостиимчивость Х'Ю*, см'/моль
2,
- плотность, г/см
5,45;
- собственный коэффициент зеркального отражения, %
80,
- коэффициенг поглощения солнечного излучения. As
0,12;
- коррозионная стойкость
- уровень титановых сплавов.
Исследования
способности
к
механической
обработке,
формообразованию, св^иваемости, клепки, а также влияния технологических
процессов на BejfflHHHy ТКЛР показало его высокую технологичность.
В результате анализа обширного опыта, накопленного при производстве
полуфабрикатов
сплава ТВ36, отработана и
освоена технология
rqpoMHnuieHHoro получения листовых и трубных полуфабрикатов и
разработаны технические условия, а также паспорт на сплав.
В третьей главе тфиведены результаты поиска совершенствования
методов и путей управления качеством продукции, путей повышения
результативности
трхнологической
системы
за
счет
организации
высококачественного производства сплава ТВ36 и проведена оценка
эффешивности результатов работы.
Изучение совершенствования методов и путей управления качеством
продукции проводилось в научно-производственном центре «Инновации
наукоемких опытных разработою) (НПЦ «ИНОР»), где велась разработка
сплава ТВ 36, являющегося в исследовании нововведением. Предприятие
постоянно занимается разработкой и внедрением нововведений на рынок и для
него является характерным быстрая смена ассортименга, выпуском
мелкосерийных или единичных образцов. Анализ работы такого предп;)иятия и
его управление требуют специальных подходов Эффективность деятельности
при этом достигается не за счет масштаба и серийности, а обеспечивается
предварительными заказами, возможным устранением риска, минимизацией
потерь 1февышения 6лагощ)иятных результатов над затратами.
Так как в исследованиях, проведенных в данной работе, функции
Разработчика и Изготовителя были совмещены в рамках одного предприятия,
то рассматривалась такая модель утфавления, которая учитывала бы еще и
связи в схеме взаимодействия Разработчик —* Изготовитель. В рамках малого
предприятия (каким является НПЦ «ИНОР») взаимодействия в этой схеме
настолько тесно связаны, что без четкой регламентации проводимых работ,
обеспечение качества может принять хаотический характер.
Средс1вом реализации поставленной задачи стало совершенствование
увравления Системой Качества (СК) на новом этапе развития организации. При
этом эффекшвность СК рассматривалась на основе данных, котс^ые
показывают ее способность сберегать количество труда, времени, ресурсов и
денег на единицу создаваемого продукта. Особое внимание уделялось
мобильности ТС, так как СК постоянно приходится реагировать на изменения,
которые возникают при производстве и разработке нововведения.
По;шгика в области качества была сформулирована на основе требований
междушфодных и национальных станд^ггов, преимущественно ИСО серии
9000 и 14000, а также ИСО/ПК 20/ПК11. Главной задачей введения этой С К
было направление на улучшение деятельности щ)едприятия по следующим
направлевийм:
13
* технологическим, который обеспечивает рост производительности труда и
улучшение его условий;
* функциональным, который обеспечивает рост эффективности управления;
* продуктовым, который приводит к улучшению качества и росту товЕфного
ассортимента.
Так как работа проводилась на малом предприятии научнопроизводстветшого профиля, то требовалось найти научно - обоснованный
подход к разработке самостоятельного документа, являющегося планом
повьипения качества продукции.
Разработка этого документа имеет свои
особенности, так как в структуре управления НПЦ «ИНОР» нет специальных
технических и экономических служб, что затрудняет строгое построение
управления
качеством
продукции
по
функциональному
признаку.
Подразделения предприятия выполняют несколько функций и отвечают за
управление качеством, по его профилям и задачам В этой связи было
определено, что большая роль будет отводиться руководящему персоналу
подразделений и его способности привлечь подчиненных ему работников в
решении вопросов повышения качества выпускаемого продукта. Это означает,
что для снижения изменчивости результатов технологического процесса
необходимы особые требования к организации мотивации персонала. Поэтому
на предприятии была разработана и внедрена методика оцетпси качества
выполнения работ, качества труда, состояхшя культуры производства и охраны
труда.
Разработанный и описанный, во второй главе, технологический процесс
в данном разделе рассматривался с точки зрения обеспечения качества
выпускаемых полуфабрикатов и изделий, свойства которых должны иметь
гарантированные
значения.
Согласно
требованиям
технологических
регламентов были определены контрольные точки по различным показателям
качества. Произведено описание каждой контрольной точки, которое включает
место (кодовая позиция), наименование объекта контроля и определяемых
параметров, их регламентировант.1е нормативы, порядок отбора проб, методы
контроля; с указанием кто проводит контроль, его периодичность, кто и в каком
документе регистрирует результаты контроля
Объектами контроля данного технологического процесса, являются'
сырье и вспомогательные материалы, производственные помещения,
оборудование, полуфабрикаты, готовые продукты на момент изготовления и
при хранении, технологические операции и их отдельные элементы, а также
отходы производства. Все показатели качества были зафиксированы в
технологической документации, образующей стандарт предприятия.
Так как доведение всех составляющих ТС до уровня требований,
гфедьявляемых МС ИСО серии 9000 и системы TQM, является гарантией
коммерческого успеха и экономической эффективности работы предприятия, то
важность данной работы становится определяющей. А с принятием
14
Федерального Закона «О техническом регулировании» (ФЗ ОТР), который
определяет взаимоотношения, возникающие при разработке, изготовлении,
применении и исполнении обязательных требований к продукции, работа
приобретает большое практическое значение Модель формирования
требований при создании конкретных изделий, рассматриваемых в данной
работе, позволило составить алгоритм, представленный на рис. 4 Надежность
изделия, которая определялась количественными характеристиками отказов
работы изделия в условиях эксплуатации, в нашем случае включает в себя
понятия и численные значения критической величины неоднородности
структуры и свойств сплава При проектировании сплава, изделия и технологии
необходимо было уделить внимание системе мероприятий обеспечивающих
надежность производства, заключающихся в сохранности
требуемьк
характеристик на всех этапах производства и отработки
Систематические исследования, направленные на создание сплава ТВ36,
показали, что при управлении качеством при создании нововведения можно
сформулировать правила, выполнение которых позволяет получить требуемый
результат.
1 Не следует стремиться к сведению к нулю всех возможных отклонений по
характеристикам сплава и годелия.
2 Необходимо точно знать и моделировать динамику изменения характеристик
от передела к переделу, от операции к операции.
3. Необходимо разрабатывать нормативы технологической и конструкторской
документации, а также методическое и математическое обеспечение
продукции с учетом технического регламента.
4. Мегоды обнаружения и конгроля свойств должны быгь по своей
чувствительности и точности адекватны допустимым отклонениям от
регламентируемых величин.
Решение задач, направленных на разработку СК потребовало провести
работы, в результате которых был составлен каталог продукции, в котором
продукция,
представляющая
собой
полуфабрикаты
сплавов
была
сгруппирована по классам, маркам, свойствам, сорту, объемам производства и
трудоемкости. Отдельно
был составлен каталог деталей и изделий
изготавливаемых го этих сплавов. На каиущй конечный продукт была
составлена технологическая схема производства, а также общая схема
производства и проведен анализ, который показал общие элементы в схемах и
позволил выделтъ операции, выполнение которых обязательно
дом
определенных групп продуктов.
Составлен
список
оборудования,
включающий
технические
характеристики и составлена аппаратурная схема производства По результатам
анализа изготовления большого количества марок сплавов был определен
список сырья, материалов и полуфабрикатов, которые использовались при
изготовлении. Проведена выбраковка сырья, качество которого отрицательно
I
ТЗ на деталь
(элеменг
конструкции)
1. Эксплуатационные характеристики; геометрия
(типоразмеры, качество поверхности); комплекс
механических свойств; показатели надежности
Оценка эффективности и щжгодности.
-Нет.
2. основных процессов
прв;шолагавмых технологий
i
4 Н д й н м й ппптьрг^^ й-пмплрктного
I
проектирования детали технологии
7 Контроль
качества:
технологических
процессов,
точности
изготовления
Л
'> IfoHTnom* юччрствя
химического состава, физикомеханических свойств
6 Опытное производство
7. Контроль
качества'
физикомехавических
свойств
Нет Да
I
■ Нет-
3. материалов
I
Нет Да
I
8. Натурные испытания
9. Оценка эффективности технологического
обеспечения надежности
I
I
Нет
i.
10 Технологическая подготовка производства
11. Организация производства
13. Контроль и управление качеством
12. Производство
14. Оценка эффективности
технологического обеспечения надежности
15 Статические данные по
надежности детали (элемента
конструкции) в условиях
эксплуатации
16. Анализ и обобшенве для подготовки
ТЗ на новое изделие
Рис.4. Общая схема обобщенного алгоритма создания изделий с показателями качества,
гараитарующими его конкурентоспособность
16
сказывалось на свойствах сплава. Кроме того, был сделан анализ поставщиков
сырья. На основании проведенной работы было сделано заключение, что все
сырье и вспомогательные материалы должны подлежать входному контролю
Это
обусловлено
появлением
на рынке
бесконтрольного
сырья
неопределенного происхождения Причем входной контроль, помимо
применения традиционных методов исследования, необходимо было дополнить
радиационным контролем.
На каждый конечный продукт был разработан технологический процесс,
который был задокументирован как технологические инструкции изготовления
и дополнен технологической кфтой изготовления Отфеделегго, что вся
выпускаемая продукция должна проходить через паспортизацию, т. е на
каждую марку сплава составляется паспорт. В паспорт заносятся данные,
которые определяют свойства сплава (химические, физические, механические,
технологические и т.п.). Паспорт сплава постоянно пополняется новыми
данными, если требуются дополнительные сведения Заказчику.
Определение
х^актеристик
сплавов
осуществляется
согласно
существую1цим ГОСТов, технических условий и методик измерения. Методы
измерения,
при необходимости, разрабатываются в соответствии с
требованиями органом госудч>ственной
сертификации металлов и
промышленной продукции Ф Г У П «УНИИМ», который аккредитован в Системе
сертификации ГОСТ Р. В область аккредитации данного органа входит
металлопродукция, не подлежащая обязательной сертификации и который
вьшолняет роль третей стороны - добровольной сертификации, согласно ФЗ «О
техническом регулировании».
При внедрении и исследовании сплава ТВ36 были разработаны две
методики определения ТКЛР. Аттестация методик и измерительных средств
проводилась по образцовым мерам, выпускаемых НПО
«Научно
исследовательского института метрологии им. Д.И.Менделеева».
На каждую новую продукцию составляется стандарт предприятия,
представляющий собой технические условия и содержащий требования по его
изготовлению.
Проведение всех мероприятий рассмотренных выше,
позволило обеспечить паспортизацию сплава ТВ 36, вьтустить и позволило
обеспечить паспортизацию сплава ТВ 36, выпустить и з^)егистрировать ТУ.
1. «Листы горячекатаные, лента холодаюкатаная из сплава ТВ36 (36БТ)» ТУ
№1825-001-23435137-2005.
2. «Трубы бесшовные холоднодеформированые и теплодеформированые из
сплава ТВ 36 (36БТ)» ТУ №1240-002-23435137-2005.
3. «Прутки из сплава ТВ36 (36БТ)» ТУ №1825-003-23435137-2005.
4. «Заготовка сварная прямошовная трубная из сплава ТВ36 (36БТ)» ТУ
№1825-004-23435137-2005.
Подготовка вьппеуказанных документов показала, что создание
наукоемкой, высокотехнологичной продукции невозможно без электронной
17
документации, выполненной в соответствии с CALS стандартами. Наличие
единообразных описаний и структур проектной, технологической и
эксплуатационной документации о^печивает эффективную схему управления
проектными коллективами, работающшли в нескольких перекрещивающихся
плоскостях, обусловленных наличием большого ассортимента продукции.
Таким образом, было показано, что в случае наукоемкого нововведения
необходимо создавать автоматизированное информационное сопровождение
всех этапов жизненного цикла продукта. На первом этапе контролируются:
химический состяв, структура, механические свойства, твердость, величина
зерна, геометрические ПЕфаметры, включая шероховатость поверхности.
Завершается первый этап визуальным осмотром и замером геометрических
размеров. Второй этап заключается в изготовлении контрольных образцов и
измерение ТКЛР, после уточнения режима термической обработки. Уточняется
режим термообработки. Фиксируется значение ТКЛР, и определяются
механические свойства на термообработанных образцах. Завершается второй
этап контроля выпуском сертификата на листовую продукцию. Анализ
исследований проведенных в этом направлении на основе работ проводимых по
разработке и изготовлению полуфабрикатов сплава ТВ36 позволил
сформулировать задачи, решению которых необходимо уделить внимание в
дальнейшей работе по совершенствованию методов и путей усфавления
качеством на предприятии. Задачи имеют следующее содержание:
-создание автоматизированных технологических комплексов для обработки и
от'иг1газации технологических процессов производства полуфабрикатов и
изделий из прецизионных сплавов;
-разработка
управляющих
программ
для
автоматизированных
производственных процессов;
-разработка электронных версий унифицированных форм технологического
nacnopia изделия, карт эксплуатационных сбоев и отказов, восстановительных
операций;
-создание общей структуры системного автоматизированного проектирования;
-разработка принципа использования информации современных наукоемких
изделий и повышения их качества.
Задачи менеджмента качества в цепи «Заказчик —* Разработчик —►
Исполнитель -+ Заказчик» заключается в контроле и изучении всех
составляющих передаточной функции, и оценке вероятности выполнения работ
по любому из контуров и всей технологической системы в целом. Устойчивость
системы, как известно, определяется отрицательными значениями действенных
частей корней хгфактеристичсского полинома А^з, или условием когда Д^ Да и
Оо положительны (рис. 5). Аналогично можно представить полином,
х^актеризующий динамику взаимодействия с рынком (рис. 5), которнгй может
расширяться за счет конверсии нововведения в народное хозяйство.
«Разпайотчик Р —► Изготовитель И —» Поставнгик По»
"ii-f
4
О'
10
01.<Г5-
РШ
2\}
/\ I .Д,
и ^--^^[J
^ ^ ^
2\
1(-1Г"-я,
NLK - число контуров во множестве LK;
NLO - число контуров во множестве Lo;
По - произведение не касающихся контуров
42з = 1Ь22-33-П-32-23-13-31-22-12-21-33 + 12-23-31 + 21-32-13
^с^В^^
y^L-'-^^^Y
^23
» , = « ■ ; ^2 =
ЬУ+Ь^р + Ь^
^ 1Н-{р^+24гУ^1Р + ^2)
«зР^+«2/'^+«1/' + «0
( Р + Я ) - ( У + 2 ^ I » p + W^)
7": ''г" -".
"i
«о
«3
«2
=.'".^:.:7':г':"i.->'^р*
),
«Изготовитель И - Рынок »
^4 = iP + d2iXp + d^)-'h*-da = P^-^P(da +d») + d^ -d^-a^ -а^
A^ = p^ + 24,w,p + w^ -^opt
Рис 5 Процессы технического регупирования в системе «Разработчик Р —» Изготовитель И
—► Поставщик По» и «Изготовитель И —»Рьгаок Р»
19
Проведение работ направленное на создание конкурентоспособных
изделий из сплава ТВ36 согласно требованиям Заказчика показало, <тго
эффективность достигается в том случае, когда цепь «Заказчик —♦
Разработчик—» Исполнитель -^ Заказчик» рассматривается как единое целое.
Строительство взаимоотношений на основе, когда грани между звеньями цепи
размываются, создают систему, учитывающую взаимный интерес. При таком
подходе стало обязательным участие всех звеньев цепи во внутренней
деятельности
каяздого звена, при этом учитывается их равноправие,
совместный риск и общие достиз^гния, ориентация на Бзанмовыгсдные цели,
что создает
универсальность в такой цепи. Формирование качества
обеспечивалось созданием проектной команды opi^amooBaHHofi у Заказчика и
Разработчика/Изготовителя. Такой подход позволил каждому участнику
вносить свой вклад в формирование качества одновременно. Таким образом.
Заказчик на каждом этапе имел возможность контролировать не только ход
выполнения работ, но и все мероприятия, направленные на управление
качеством и вносить свои коррективы. На рис. 6 представлена петля качества
жизни, построенная с учетом этапов развития работ по созданию нового
продукта на основе сплава Т В 36. Формирование качества по плану велось
поэтапно на всех стадиях ЖЦ.
Это позволило наладить свободный обмен информацией, а значит
возможность влияния на качество в любой момент 1фоизводства.
Часть разработанных и перенесенных на электронные носители
документов (совокутшость соглашений, технологические инструкции,
регламентируюпще документы, техпроцессы, методы и методики контроля и
дф.) составили основу информационного обеспечения жизненного цикла
продукции. Выбор же автоматических систем, которые могут использоваться в
процессе рассмотренного жизненного цикла изделия, очень сложен и введение
его возможно поэтапно. В данной работе анализировалось преимущества
автоматизированного измерения ТКЛР
с учетом влияния режима
термообработки на его параметры. Автоматизация на этой стадии позволила
сократить время подборов режима и оптимизировать процесс измерения ТКЛР.
Другим элементом автоматизации стала программа контролируемой
прокатки листового полуфа^иката, которая позволила удалить анизотропию
сплава в двух взаимно перпендикулярных натфавлениях.
Результатом таких направленных совместных действий Заказчика и
Разработчика/Изготовителя стало создание не имеющего мирового анадога
сплава ТВ36 в течение 2 лет Проведеггае его опытно-промышленного
опробования в последующие 2 года, сократило период жизненного цикла
разработки по сравнению с традиционным (до 10 лет) подходом к разработке.
Улучшенная связь в структуре созданных проектных команд показала
действенность технологии параллельных решений, так как весь процесс
оказался в руках множества экспертов, работающих в условиях
20
f
СРС
Тякяччик
Fa3|i«6oT4iu[
САЕ
CAD
CRM
Изготовитель
Проектная команда
Гистемя кячестяя
1 Паспортизации
технического оборудования
2 Аттестации тксничесюго
процесса
3 Аттестация
исследовательского
оборудования
4 Аттестации ра15очих мест,
участков произвадспа
5 Сястеиатюапня
технологического процесса
по выпускаемой продукции
Управление качеством
1 Программа единого
производственного котпроля
2 Программа разработки
сквозной технической
локумеягацви
1 Программа
метрологической аттестации
средств измерения
4 Анализ сушеспующей и
разработка нсяосгающей
докумешации
Улучшение качества
t Разработка методик ТКЛР
сплава Т В 36, изделия
2 Внедрение непщики
качества выполнения работ,
труда, состояния культуры и
охрани труда
3 Автоматюация
технологических процессов
4 Автоматизация складского
хозяйства
MRP-2
КПМ
Рис. б. Этапы жизненного цикла внедрения
сплава Т В 36 и системы их автоматизации *).
21
•)
KmHemw- ' P " " " t- требование заказчинц 2 - ра:фаботка продукции; 3 - истершшьвотехническое снабжение; 4 - |юдгатов|т, разработка прсжзводстяенных прооессов, Н Т А S - производство
металлургической продукции, б - контроль свойств ва соответсгеие ТУ, 7 - изготовление изделий, 8 контроль свойств изделия, 9 - стендовые испытания, 10 - подготовка проюводсгва к сериЙ1юму
изготовлению; 11 - техническое сопровояздение, 12 - эксплуатация, 13 - утилизация.
Системы аатрматязашш. СРС - совместный эле1ггрош1Ый бизнес, С А Е - автомгтоированные
расчеты и анализ, CAD - автоматизированное проекгарованне, C R M - управление взаимоотношениями
с заказчиками, P D M - управление проектными данными, MRP-2 - планирование производства, S C M —
управление цепочками поставок; С А М - автоматизированная подготовка 1фоизводства, M E S производственная исполнительная система, SCADA - диспетчерское управление производственными
процессами.
свободного обмена информацией. Данные собирались из всех подразделений
на каждом этапе жизненного цикла, с учетом мнения всех участвующих в
работе предприятий. Анализ и обобщение полученных результатов позволил
вовремя внести коррективы в управление процессом, улучшил процесс
производства и расширил полномочия сотрудников.
Анализ данных и результатов исследований приведенных в главах I и I I
показал, что главную роль в повышении результативности R, в нашем случае,
играют показатели качество К и нововведения I.
Для оценки качества нового сплава определялись значения показателей
Р ь Рз) Рз> Р* Ps, Р& оцениваемых экспертами при замене композиционного
«углерод - углеродного» материала на сплав ТВ36. Для комплексной оценки
качества продукции использовался алгоритм вида
5, = - | : « Д | 0 8 . « Д
i=l...n;j=l...f,
р
при 2-*- = 1 д: = 1й
X
где P,j -нормированные к единице показатели (О < Рц < 1), безразмерные
показатели качества;
1 - количество главных показателей качества принимаемых для оценки;
j - количество сравниваемых образцов 1фодукции, фигурирующих на
конкретном рынке;
а, - коэффициент весомости показателей качества.
Комплексный показатель качества Технологической системы (ТС) при
использовании в изделии различных материалов определялся соотношением:
Ki = Si / S пих = 1,62 /2,25 =0,72 - качество изделия при использовании «углеродуглеродного» материала,
К2= S i / S пах= 2,04 /2,25 =0,91 - качество изделия при использовании ТВ36.
Сравнивая значения Ki и Кг можно отметить, что применение сплавТВЗб
приводит к повышению энтропийной функции на 26%.
Отмечено, что помимо прямого влияния показателя нововведении на
качество, оценка которого проведена выше, наблюдается влияние
нововведения на другие показатели результативности. Применительно к
22
изделиям, изготавливаемым из сплава ТВ36, который заменил «углеродуглеродные» материалы это влияние заключается в следующем. Так как сплав
имеет более высокие механические свойства (™(Тод = 700Мпа > ^'^GQZ ~
200Мгга), то это позволило уменьшить толтцину стенок изделия почти в 3 раза,
что позволяет увеличить число изделий с меньшими затратами на его
производство Таким образом, нововведение приводит к повышению
показателя производительности (л = У^/31). Увеличение объема выпуска
изделий лучшего качества ведет к повышению действенности (D = Kf • Vf).
Производство сплава имеет экологически чистый хгфактер и не требует
специальных мер защиты рабочего места в процессе изготовления изделий.
Таким образом, улучшаются условия труда, т. е. повышается показатель
качества трудовой жизни (Ж). Кроме того, сокращаются расходы на
обеспечение безопасности труда связанные с использованием как
индивидуальных, так и общих средств защиты, а также средства на уборку и
утилизацию углеродной пыли. Таким образом, повьппается экономичность ТС
(3 = —<^j), при условии, что ресурсы, подлежащие потреблишю в обоих
^Фп-^
случаях равны. Значит, возрастает и прибыльность, так как увеличивается
валовый доход, за счет продажи продукции наивысшего качества при
уменьшении затрат, как было показано вьппе (П = ДТ/3|). Это доказывает, что
стабильное конкурентоспособное качество нововведения обеспечивает
конкурентоспособность изделия за счет улучшения всех показателей
результативности работы технологической системы предприятия изготовителя
(рис. 1.).
Чтобы оценить вклад нововведения необходимо проводили сравнение
целевой функции предприятия
при изготовлении конкурентоспособной
продукции с се аналогом. Оценка целевой функции проводилась при условии,
что Vi = V2 (что имеет место при использовании сплава ТВ36 вгоделиях,так
как из сплава изготавливаются изделия с меньшими толщина стенок) и 3i ~ 232
(что обусловлено сложностью, трудоемкостью и вредностью производства) В
расчете использовали данные, приведенные в таблице 3.
В результате подсчетов получим:
Ц Г ' = К, -Vi/S, = 0,72 ¥/24857 =28,96-10"^ V и
Ц1^"^ = Кг -Vi/h = 0,91 ¥/13385=67,98 -IQ-^-V.
Ш " ' = m/3'i= 1,4 и
Цз^"" = Ц2/3'2= 1,3
Учитывая, что Д = У ц ; 3=3' • V и П = Д - 3 получим целевую функцию
предприятия Цф = У- К- Д/3^ = D • Д/3^ -»max:
Ц„р,= V^ • 40,55 -IQ-* и Ц,,2= У^ • 88,38 -Ю"* и, следовагельно
т. е. целевая функция Ц" "^ при применении нового сплава более чем в два раза
больше Ц'' при использовании «углерод-углеродного» материала.
23
Наименование
Качество продукции
Цена
Затраты
Целевая функция
Целевая функция
Таблица 3
Условное
обозначение
К
ц
3
Ц1
Ц2
«С-С»
ТВ36
0,72
34800
24857
0,289
1,4
0,91
17400
13385
0,678
1,3
Упрощенный расчет показывает, что Ц"'
IT: т.е. условия
конкуретоспособности соблюдаются при замене «углерод-углфодного»
материала на ТВ 36.
В подтверждение правильности подхода направленного на получение
изделий высокого качества проводилась оценка экономической эффективности
Щ)и опробовании нового немагнитного инварного сплава мфки ТВ36.
Использование этого сплава опробовалось на двух изделиях с различными
техническими требованиями.
Критерием оценки производительности изделия был хфинят коэффициент
эквивалентности нового и базового изделия рассчитываемый по формуле:
а. = 1+14.^,
2/1,
где: А] и Аз- параметр свойства нового и базового сплава, который вносит
основной вклад в увеличение производительности прибора;
^ - относительный вклад сплава в повышение точности изделия.
Сплав ТВ36 применялся для изготовления высокоточных, размерно-стабильных
корпусов спец. аппаратуры, являющихся еще и арматурой для крепления
оптики, имеющей низкий термический коэффициент линейного расширения.
Обычно для конструкций такого типа применяется сплав 32НКД
Расчет показал, что в случае замены сплава 32НКД на ТВ36
экономический эффект от внедрения 1 кг. сплава составит 145 тыс. рублей.
Основной вклад в качество техтетеских характеристик изделия вносит
магнитная проницаемость (ц), которая и определяет коэффициент роста
производительности:
а„ = 1 + 0,5 (1300/1,003) • 0,007 = 5,5
Аналогичный расчет и в случае замены композиционного «углеродуглеродного» материала на ТВ36, применяемого для изготовления
кронштейнов специальных раскрываюпщхся антенн, приводит к тому, что
экономический эффект от внедрения 1 кг. сплава составит 130 тыс. р5^лей.
Основной вклад в качество технических характеристик изделия в данном
случае вносят температурный коэффициент линеЙ1юго расширения (а),
временное сопротивление (о,) и относительное удлинение (б):
a „ = l + 0,5[(l,7-10^/0,5-10-^-l)-0,4 + (70/20-l)-0,4 + (l2/0,25-l)-0,2] = 6,68
24
Таким образом, внедрение нового немагшггного инварного сплава ТВ36 в
обоих случаях приводит к значительному экономическому эффекту при
изготовлении ряда изделий, а, следовательно, может иметь хорошие
перспективы его использовании и в других изделиях.
Экспертная оценка разработки сплава ТВ 36 показала его высокое
качество и по результатам оценки разработка удостоена Диплома и золотой
медали на выставке изобретений «Эврика - 98» в Брюсселе, а технология
изготовления- Диплома и золотой медали на Ш Московском международном
салоне Инноваций и Инвестиций.
В настоящее время сплав ТВ 36 прошел опробование на ряде
предприятий Федерального Космического Агентства, и его технические
характеристики внесены в конструкторскую документацию.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Повышение качества изделий точного машиностроения возможно при
выполнении требований и рекомендаций ИСО 9000:20000 и 14000 , принципов
TQM в системе качества предприятия и позволяет решать проблемы
производства на основе созданных документированных технологических
процессов жизненного цикла нововведения, создания паспортов на изделие и
процессы (в том числе и электронных).
2 В рамках разработки технической документации проведена полная ревизия
технологического процесса производства инварных сплавов, определены и
систематизированы контрольные и критические точки качества и организован
их мониторинг.
3. Установлены структурные факторы, отвечающие за минимальное значение
ТКЛР сплавов системы Ti-Nb, и на их основе решена важная научнотехническая проблема - разработка немагнитного сплава инварного класса,
обладающего высокими механическими и технологическими свойствами,
низкой плотностью, коррозионной стойкостью, что позволяет применять этот
сплав для создания конкурентоспособных изделий точного машиностроения.
4 Создан принципиально новый, не имеющий мировых аналогов немагнитный,
деформртруемый, коррозионностойкий титановый сплав с минимальным
тепловым расширением (ТКЛР < 2(10-6К-1) в широком температурном
диапазоне (-150 +150(С), а также пониженной плотностью (<5.5 г/смЗ), на
который получен патент (№ 2095455 «Неферромагнитный инварный сплав и
изделие, выполненное из него (их варианты)».
5. Установлено, что в закаленных и деформированных титан - ниобиевых
сплавах, содержащих 32 ...40% ниобия, наблюдается аномальное понижение
величины темперэтурного коэффициента линейного расширения, с
минимальным значе1шем 1фи содержании 36 мае. % ниобия. Доказано, что в
результате отжига выше 200°С происходит повышение ТКЛР и при
огфеделенной температуре отжига величина ТКЛР принимает значения.
25
близкие к нулю. С повышением содержания ниобия в сплаве, температура
отжига, при которой имеет место нулевое значение ТКЛР, понижается и для
сплава с 36% ниобия она равна 310°С.
6. Созданы технические условия на различные полуфабрикаты сплава ТВ36
(листы, трубы, прутки, заготовки), являюыщеся стандартом предприятия, на
основе технологии изготовления, включающего выплавку, ковку, прокатку,
термодеформационную обработку, позволяющую получать качественные
Продукцию для изготовления различных изделий точного машиностроения с
применений операций гибки, резки, сварки, клепки и т.п.
7. При создании новых изделий из разработанного спязвя слс^^ст производись
расчет экономического эффекта от внедрения новшества на основе
коэффициента эквивалентности нового и базового изделия по введенному
показателю. Расчеты показали, что внедрение ТВ36 вместо сплава 321 ПС при
создании качественно новых изделий приводит к экономическому эффекту в
размере 460 тыс. руб. на 1 кг, а в случае замены композиционного «углеродуглеродного» материала-150, тыс. руб.
8. Доказана высокое качество сплава ТВ36, который удостоен Дипломом и
золотой медали на выставке изобретений «Эврика-98» в Брюсселе, а технология
изготовления - Дипломом и золотой медали на Ш Московском международном
салоне Инноваций и Инвестиций.
9. Изделия из сплава ТВ36 прошли опытно-промышленное опробование на
ряде предафиятий
Федерального Космического Лгентства, где было
подтверждено высокое качество и эффективность внедрения сплава ТВ 36 и
технические условия по его поставке внесены в конструкторскую
документацию.
Основные результаты, изложенные в диссертационной работе,
опубликованы в следующих печатных работах.
1. Коростылев В.Ф,, Щелоков М.Б, Игошин А.В., Хромова Л.П. Автоматизация
процесса гфоизводства заготовок из прецизионных сплавов. Сб.
Производственные технологии и качество продукции. - Владимир. 2003.
2. Родионов Ю.Л., Хромова Л.П. Неферромагнитный инварный сплав и изделие,
выполненное из него (их варианты). Патент № 2095455.
3. Родионов Ю.Л., Щербединский Г.В., Юдин Г.В., Хромова Л.П. и др.
«Высокопрочный инварный сплав» Патент на юобретение № 2154692, от
23.04.1999.
4. Хромова Л.П. Кириллов Ю.Г. Юдин Г.В и дф. Сплавы прецизионные с
заданным тепловым расширением. Свидетельство №162. Госстандарт России.
1993.
6. Хромова Л . П , Родионов Ю Л . , Дьяконова Н.Б., Юдин Г.В.Изготовление
опытной партии полуфабрикатов и изучение стабильности свойств ТКЛР,
механических свойств в исходном состоянии и после технологических и
26
термодеформационных обработок сплава ТВ 36. Ж. Оборонный комплекс научно техническому прогрессу России. № 1.- М.: Г У Л «ВИМИ» МЭС. 2005.
7. Хромова Л.П. Оценка экономической эффективности щюизводства
прецизионного инвщзного сплава ТВ 36. Сб. Мехатроника Автоматизация.
Управление. Труды П^юой всероссийской научно-технической конференции. Москва. 2004
9. Хромова Л.П., Родионов Ю.Л., Юдин Г.В. Влияние термоофаботки образцов
сплава Ti-36%Nb на температурный коэффициент линейного расширения и
механические свойства. - Ж. Оборонный комплекс -научно техническому
прогрессу Россиа № I.- М.: Г У Л «ВИМй» мЭС. 2005.
10. Хромова Л.П., Родионов Ю.Л., Юдин Г.В. Исследование влияния
технологических тфоцессов офаботки на ТКЛР инв^)ного сплава Ti- 36%Nb.
Ж. Обсфонный комплекс - научно техническому прогрессу России. № 1.- М.:
Г У Л «ВИМИ» МЭС. 2005.
11. Хромова Л.П. Совершенствование путей ущ)авления качеством продукции разработка технических регламентов. Сб. Новые материалы и технологии
НМИТ- 2004 Тезисы докладов Всероссийской научно-техническЫ}
конференции. Москва, 17-19 ноября 2004г. т 3. - М.: Издагсльско типографский центр «МАТИ» - РГТУ им. К.Э.Циолковского. 2004
12. Хромова Л.П. Оценка экономической эффективности производства
прецизио1шого инв^ного сплава ТВ 36. Сб. Мехатроника. Автоматизация.
Управление. Труды Первой всероссийской научно-технической конференции. Москва 2004.
13. Федоренко Г.И., ^фомова Л.П. Повышение качества изделий на основе
нового сплава ТВ36. Ж. Оборонный комплекс - научно-техническому тфогрессу
России. № 1.2005.
14. Chiomova L.P. Advanced conctpts for pyase transfonnation. Abstract of SolidSolid Phase Transformations '99. P T M '99.
15. Chrranova L.P., Dyakonova N.B., Rodi<mov Yu. L., Yudin G.V.
Reversible Martensitic Transfonnation and impact of Deformation on phase
Transformations, and diermal езфаш10п of Titanixmi - №оЫшп ( 30-50 % Niobium)
Titanimn - Vanadium (20-30% Vanadimn) alloys. Abstract of INTERNATIONAL
CONFERENCE ON MARTENSITIC TRANSFORMATIONS. ICOMAT 98.
16. Dyakonova N.B., Rodi<Miov Yu. L., Chromova L.P., Yudin G.V. Reversible
Martensitic Transformation and diermal expansion in titanium - niobium alloys.
Abstract of INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARTENSITIC
TRANSFORMATIONS. ICOMAT 95.
17. Rodionov Yu. L., Yudin G.V., Chromova L.P. New class of noaferromagnetic
Ti-based alloys with a controlled thermal coefficient of linear expansion. Abstract of
INTERNATIONAL CONFERENCE ON M A R T E N S m C TRANSFORMATIONS.
ICOMAT 95Подписано к печати 10. М.053ак£| Объем 1.0 п.л. Тир. 100
Типография МГТУ им. Н.Э.Баумана
Р16310
РНБ Русский фонд
2006-4
19676
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 405 Кб
Теги
bd000100817
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа