27. Всеобщее управление качеством (tqm). Качество, виды качества и надежность как категории коммерческой логистики.

Модель Всеобщего контроля качества (Total Quality Control) была предложена Армандом Фейгенбаумом в начале 50х годов.

П од Всеобщим контролем качества Фейгенбаум понимал такую систему, которая позволяла решать проблему качества продукции, и ее цены в зависимости от выгоды потребителей, производителей и дистрибьютеров. Фейгенбаум предложил рассматривать качество не как конечный результат производства изделия, а на каждом этапе его создания. Согласно данной концепции, модель Всеобщего контроля качества выглядела следующим образом:

Созданная Фейгенбаумом система Всеобщего контроля качества была внедрена в практику работы японских предприятий Э. Демингом.

Всеобщее управление качеством (Total Quality Management) — это философия организации, которая основана на стремлении к качеству и практике управления, приводящей к всеобщему качеству. Отсюда качество — это не то, что Вам приходится отслеживать или добавлять на каком-то этапе производственного процесса, это сама сущность организации.

В чем заключается основной смысл концепции Всеобщего управления качеством, и насколько эта концепция применима для малых предприятий?

Всеобщее управление качеством — это принципиально новый подход к управлению любой организацией, нацеленный на качество, основанный на участии всех ее членов (персонала во всех подразделениях и на всех уровнях организационной структуры) и направленный на достижение долгосрочного успеха посредством удовлетворения требований потребителя и выгоды как для сотрудников организации, так и для общества в целом.

В настоящее время Всеобщее управление качеством все в большей степени становится идеологией, охватывающей различные слои общества. TQM необходимо и нам, если мы хотим не только выйти из кризиса, но и начать конкурировать с экономически развитыми странами. Вот почему знание TQM и его применение на практике в ближайшем будущем станут необходимыми руководителям не только крупных, но и малых предприятий.

Какие цели преследует Всеобщее управление качеством?

Основными целями TQM являются:

• ориентация предпринимателя на удовлетворение текущих и потенциальных запросов потребителей

• возведение качества в ранг цели предпринимательства

• оптимальное использование всех ресурсов организации

27. Чугуны, их классификация, маркировка. Структура чугуна и форма графитных включений. Влияние примесей на процесс графитизации и свойства чугуна.

В соответствие с реальными условиями кристаллизации в структуре чугунов могут быть разные составляющие в зависимости от того какая часть углерода оказывается в структурно-свободном состоянии.

Это же определяет название чугунов: белый, серый, высокопрочный, ковкий, легированный, антифрикционный. Белыми чугуны называются потому, что практически весь углерод находится в них в связанном состоянии, т. е. в виде соединения Fe₃C и излом таких чугунов светлый блестящий (белый излом). Белый чугун для изготовления деталей машин не используют, поскольку он обладает высокой твердостью (НВ 450—550), хрупок и практически не поддается обработке режущим инструментом. Высокая твердость и хрупкость белого чугуна обусловлены наличием в нем ледебурита.

а) б) в)

а – доэвтектический; б – эвтектический; в - заэвтектический

Рисунок 10.1. Микроструктуры белых чугунов (х500)

Серые чугуны. Серый чугун тот, в котором большая часть углерода или почти весь углерод находится в свободном состоянии, а в связанном состоянии может быть до 0,8 % С. В структуре серого чугуна имеется графит, количество, форма и распределение которого могут изменяться в широких пределах. Может содержаться также цементит, но только не в структурно свободном состоянии, а в составе эвтектоида, т. е. перлита (ледебурита или цементита вторичного в структуре серого чугуна нет).

Название серый чугун получил по цвету излома — излом серого цвета. В микроструктуре такого чугуна следует различать металлическую основу и включения графита, которые эту основу пронизывают. Графит в сером чугуне может быть разным по форме включений: пластинчатым, хлопьевидным и шаровидным (рисунок 8.1). В обычном сером чугуне графит образуется в пластинчатой форме. Чугун, в котором графит имеет форму хлопьев, называют ковким чугуном. Название «ковкий» условное, он не обрабатывается давлением из-за низкой пластичности. Чугун с шаровидной формой графита называют высокопрочным чугуном.

Металлическая основа чугуна может состоять из перлита (если количество связанного углерода в чугуне составляет 0,8 %), или из феррита + перлита (если количество связанного углерода меньше 0,8 %), или только из феррита (С_связ < 0,03 %). В зависимости от структуры металлической основы различают: перлитный чугун, имеющий структуру П + Г, (рисунок ) (ферритно-перлитный чугун, структура которого состоит из Ф + П + + Г; ферритный чугун со структурой Ф + Г.

Серый, ковкий и высокопрочный чугуны являются широко распространенными и дешевыми литейными конструкционными материалами. Свойства таких чугунов зависят как от структуры металлической основы, так и от характера графитных включений (формы, размеров, количества этих включений).

На прочностные свойства существенно влияет структура металлической основы. Чугун с перлитной структурой обладает наибольшей твердостью, прочностью и износостойкостью. Наличие феррита в структуре металлической основы вызывает снижение прочностных характеристик и износостойкости. Наименьшую прочность имеет ферритный чугун. Твердость чугуна (МПа) с различной структурой металлической основы имеет следующие значения:

Чугун ..... Ферритный Ферритно- Перлнтный

перлитный

Твердость, НВ, МПа 1500 2000 2500

Пластичность чугунов мало зависит от структуры металлической основы. Форма графитных включений мало влияет на твердость чугуна, однако на прочность и пластические свойства она оказывает значительное влияние; наиболее благоприятной формой графита является шаровидная, а пластинчатый графит снижает прочность и пластичность чугуна.

Графит обладает низкими механическими свойствами и включения графита действуют так, как будто бы в металлической основе имеются пустоты, внутренние надрезы, которые разобщают и ослабляют эту основу. Включения графита пластинчатой формы действуют как острые внутренние надрезы или трещины, ослабляющие металлическую основу и уменьшающие прочность и пластичность чугуна. Чем крупнее пластинки графита и менее равномерно распределены по объему, тем меньше прочность чугуна при растяжении.

а — пластинчатая; 6 — шаровидная: в — хлопьевидная

Рисунок 10.2. Форма включений графита в чугуне

Пластичность чугуна очень заметно зависит от формы включений графита:

Графит . . Пластинчатый Хлопьевидный Шаровидный

d, % ... 0,2—0,5 5—10 10—15

Кроме снижения прочности и пластичности включения графита заметно понижают также модуль упругости чугуна, значения которого оказываются значительно ниже, чем у стали. Следует отметить, что в определенных случаях наличие графита в структуре полезно и дает чугуну преимущества перед сталью: включения графита облегчают обрабатываемость чугуна резанием (стружка делается ломкой); благодаря смазывающему действию графита чугун обладает хорошими антифрикционными свойствами, т. е. хорошо работает на трение; чугун с включениями графита обладает способностью быстро гасить вибрации, колебания; графит делает чугун практически нечувствительным к поверхностным надрезам и другим дополнительным дефектам на поверхности. Следует также отметить хорошие литейные свойства чугуна, дающие ему преимущество по сравнению со сталью.

Серые чугуны обозначают (маркируют) буквами С (серый), Ч (чугун) и цифрами, указывающими минимальное значение временного сопротивления при растяжении в МПа ^.10^-1. Стандартные марки чугунов (ГОСТ 1412—85): СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧЗО, СЧ35. Допускаются также по требованию потребителя чугуны марок СЧ18, СЧ21, СЧ24. Примерный химический состав чугунов стандартных марок: 2,9—3,7 % С, 1,2—2,6 % Sі, 0,5—1,1 % Мn, не более 0,2—0,3 % Р и не более 0,12—0,15 % S. Отливки из серых чугунов широко применяют в машиностроении. Чугуны марок СЧ20 и СЧ25 с временным сопротивлением при растяжении 200 и 250 МПа и твердостью НВ 170—250 применяют для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках (блоки цилиндров, картеры двигателя, поршни цилиндров, станины различных станков и др.). Перлитные чугуны марок СЧЗО и СЧ35 (s_в не менее 300 и 350 МПа, НВ 180—269) обладают наиболее высокими механическими свойствами. Их применяют для работы при высоких нагрузках или в тяжелых условиях износа (зубчатые колеса, гильзы блоков цилиндров, распределительные валы и др.)

Высокопрочный чугун. В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную форму. Такой чугун получают модифицированием расплава магнием. Магний вводят в жидкий чугун перед разливкой в количестве 0,03—0,07 %. Под воздействием магния при кристаллизации чугуна графит приобретает шаровидную форму. Шаровидная форма графита наиболее благоприятна и обеспечивает высокие механические свойства чугуна (прочность при растяжении и пластичность). Высокопрочные чугуны маркируют буквами ВЧ (В — высокопрочный, Ч — чугун) и цифрами, обозначающими минимальное значение временного сопротивления при растяжении, МПа-10^-1. Стандартные марки высокопрочных чугунов и их механические свойства (ГОСТ 7293—85) приведены в таблице 10.1.

Чугуны с шаровидным графитом по механическим свойствам приближаются к сталям, сохраняя при этом хорошие литейные свойства, способность легко обрабатываться резанием, гасить вибрации, обеспечиватъ высокую износостойкость.По структуре металлической основы высокопрочные чугуны могут быть ферритными или перлитными Ферритный чугун имеет металлическую основу, в основном, феррит, в ней допускается до 20 % перлита. Перлитный чугун имеет металлическую основу перлит, в ней допускается до 20 % феррита. К перлитным чугунам относятся чугуны марок ВЧ50, ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80. Чугуны марок ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45 являются ферритными. Высокопрочные чугуны применяют в авто, тракторо-и дизелестроении, их используют для изготовления коленчатых валов, поршней и многих других ответственных деталей, работающих при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания. В тяжелом машиностроении из них изготовляют оборудование прокатных станов (прокатные валки массой до 12 т), детали кузнечно-прессового оборудования, в турбостроении — корпусы паровых турбин, лопатки направляющего аппарата. Во многих изделиях детали из высокопрочных чугунов успешно заменяют детали из стали.Для высокопрочных чугунов весьма эффективной является термическая обработка. В некоторых случаях отливки для повышения прочности подвергают закалке и отпуску при 500—600 °С, для увеличения пластичности — отжигу, который обеспечивает сфероидизацию цементита в перлите.

Ковкий чугун. Ковкий чугун — это чугун с хлопьевидной формой графитных включений. По сравнению с пластинчатым графитом хлопьевидный графит располагается в металлической основе чугуна более компактно, включения графита не действуют как острые надрезы (что характерно для пластинчатого графита), и поэтому такие включения в меньшей степени ослабляют металлическую основу. Отсутствие линейных напряжений, которые полностью снимаются во время отжига, благоприятная форма и изолированность графитовых включений обуславливают высокие механические свойства ковких чугунов. Получают ковкий чугун путем специальной термической обработки белого доэвтектического чугуна примерно следующего состава: 2,5—3 % С; 0,7—1,5 % Sі; 0,2—1 % Мn; до 0,2 % S, до 0,18 % Р. Отливки из белого чугуна, подвергаемые отжигу на ковкий чугун, должны быть достаточно тонкостенными (сечением не более 50 мм).Отливки большей толщины охлаждаются недостаточно быстро и при кристаллизации в сердцевине образуется пластинчатый графит. Такой чугун становится непригодным для переработки на ковкий чугун, так как образующийся в процессе отжига графит присоединяется к имеющимся пластинам графита. По этой же причине белые чугуны, предназначенные для переработки на ковкий чугун, имеют пониженное содержание углерода и кремния (графитизирующих элементов). По структуре металлической основы, которая зависит от режима отжига, ковкие чугуны могут быть ферритными и перлитными.

Маркируют ковкие чугуны буквами КЧ (К — ковкий, Ч — чугун) и цифрами, обозначающими минимальные значения временного сопротивления при растяжении, МПа-10^-1, и относительного удлинения. Например, чугун марки КЧ35-10 — это ковкий чугун с временным сопротивлением при растяжении не менее 350 МПа и относительным удлинением не менее 10 %. Приведенные данные показывают, что ковкие чугуны обладают хорошим сочетанием прочности и пластичности. При этом ферритные ковкие чугуны имеют более высокую пластичность, а перлитные — более высокую прочность и твердость, обеспечивают лучшую износостойкость. Такие чугуны должны обеспечивать низкий коэффициент трения, а в связи с этим малые потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженной детали (стального вала). Антифрикционные свойства чугуна определяются перлитной структурой металлической основы, наличием фосфидной звтектики и большого количества крупных разрозненных включений графита.

При этом перлитная основа создает достаточную прочность детали, фосфидная эвтектика обеспечивает повышение износостойкости, а впитывание и удержание смазки происходят в местах расположения графита. Маркируют антифрикционные чугуны буквами АЧ (А — антифрикционный, Ч — чугун) и в зависимости от формы графитных включений буквами С (серый чугун с пластинчатым графитом), В (высокопрочный чугун с шаровидным графитом).

27. Усталостные испытания и кривые усталости. Характеристики усталости. Понятие усталостной долговечности и трещиностойкости. Природа и особенности усталостного разрушения. Строение усталостного излома.

Усталостью называется процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторных или повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. Важнейшей особенностью процесса является то обстоятельство, что он, как и ползучесть, развивается при напряжениях, значительно меньших (в несколько раз), чем временное сопротивление, которое служит критерием прочности при статическом нагружении. Способность материала сопротивляться действию знакопеременных (или циклических) нагрузок называется выносливостью. Выносливость существенно ниже статической прочности. Другой особенностью циклического нагружения является тот факт, что разрушение в результате усталости не сопровождается заметной пластической деформацией, поэтому его чрезвычайно трудно предупредить. Эти обстоятельства определяют огромную практическую значимость проблемы усталости и делают ее актуальной не только для материаловедения, но и для всего машиностроения.

Влияние различных факторов на прочность при усталости (выносливость). Усталостная прочность значительно резче, чем другие прочностные свойства. реагирует на условия и режимы эксплуатации. Сюда относятся:

- температура и скорость (частота) приложения нагрузки,

- характер напряженного состояниия,

- свойства окружающей среды.

Чрезвычайно важную роль играют характеристики самих объектов , их размеры, форма, состояние поверхности, конструктивные особенности (наличие концентраторов напряжений) и др. Критерием выносливости является предел выносливости σ_R – наибольшее значение максимального напряжения цикла, под действием которого не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов нагружения.

Как и большинство прочностных свойств выносливость является комплексным показателем прочности при циклическом нагружении, она определяется влиянием внешних и внутренних факторов. К важнейшим внешним факторам относятся напряжение цикла, частота его изменения и температура.