книги / 635

Опыт исследования вторично-эмиссионных процессов показывает возможность разработки методов оперативного контроля и управления формированием сварного шва при электронно-лучевой сварке. Наиболее предпочтительным, по мнению авторов, является использование сигнала вторичного тока в плазме. Параметры процессов, протекающих в плазме, тесно связаны с процессами взаимодействия электронного пучка с металлом в канале проплавления, что открывает возможности изучения этих процессов. Также становится возможным оперативный контроль процесса электронно-лучевой сварки (контроль удельной мощности, контроль формирования шва при сквозном проплавлении).

Проведенные исследования показывают наличие в сигнале вторичного тока в плазме высокочастотной составляющей (10–50 кГц). Эта составляющая не связана с колебаниями параметров энергетических агрегатов элек- тронно-лучевых установок и отражает высокочастотные процессы в системе электронный пучок – канал проплавления – плазма. Параметры сигнала именно в этом частотном диапазоне (амплитуда, модальное значение плотности распределения сигнала и т.д.) зачастую несут наиболее полную информацию о процессе.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований № 11-08-96016 и Министерства образования Пермского края.

Список литературы

1.Krinberg I., Mladenov G. Formation and expansion of the plasma column under electron beam-metal interaction Original Research Article // Vacuum. – 2005. – № 77. – Р. 407–411.

2.Беленький В.Я., Язовских В.М., Журавлев А.П. О природе вторичного тока в плазме, образующейся в зоне взаимодействия электронного луча при сварке // Физика и химия обработки материалов. – 1983. – № 6. – С. 128–129.

3.Беленький В.Я., Язовских В.М. О некоторых условиях прохождения вторичного тока электронно-лучевой сварки // Физика и химия обработки ма-

териалов. – 1984. – № 4. – С. 56–59.

4.Беленький В.Я. О стохастическом характере колебательных процессов при электронно-лучевой сварке // Физика и химия обработки материа-

лов. – 1986. – № 5. – С. 115–118.

5.Беленький В.Я., Язовских В.М. О прохождении вторичного тока при электронно-лучевой сварке // Электронная обработка материалов. – 1996. –

№1. – С. 34–36.

91

6.Mladenov G., Sabehevski S. Potential distribution and space-charge neutralization in technological intense electron beams // Vacuum. – 2001. – № 62. – Р. 113.

7.Беленький В.Я. Прибор для развертки электронного луча и контроля его фокусировки при ЭЛС // Сварочное производство. – 1988. – № 1. –

С. 19.

8. Trushnikov D.N. The use of secondary emission signal for control at EBW // ELECTROTECHNIKA&ELECTRONIKA, Special issue: Papers from 10-th International Conference on Electron Beam Technologies – EBT-2012. – 2012. – № 5–6. – С. 103–108.

9.Laptenov V.D., Murygin A.V., Tikhonenko D.V. X-ray sensor for guiding the electron beam on the joint in electron-beam welding // Welding International. – 2006. –№ 20 (11). – Р. 894.

10.Устройство управления фокусировкой и глубиной проплавления по собственному рентгеновскому излучению при ЭЛС с модуляцией уровня фокусировки / В.Я. Браверман, Д.А. Скурихин, С.Г. Баякин, В.Ф. Шабанов, В.В. Башенко // Сварочное производство. – 1997. – № 1. – С. 16–19.

11.Механизм вторично-эмиссионных процессов при электроннолучевой сварке с модуляцией электронного пучка / В.М. Язовских, Д.Н. Трушников, В.Я. Беленький, Л.Н. Кротов // Сварочное производство. – 2004. –

№4. – С. 21.

12.Yazovskikh V.M., Trushnikov D.N., Belenkiy V.Ya. The mechanism of secondary emission processes in electron beam welding with the modulation of the electron beam // Welding International. – 2004. – Vol. 18, № 9. – Р. 724–727.

13.Формирование вторично-эмиссионного сигнала при ЭЛС со сквозным проплавлением / Д.Н. Тpушников, В.М. Язовских, Л.Н. Кpотов, В.Я. Беленький // Сварочное производство. – 2006. – № 11. – С. 22–24.

14. Formation of a secondary-emission signal electron beam welding with continuous penetration / D.N. Trushnikov, V.M. Yazovskikh, L.N. Krotov, V.Ya. Belenkiy // Welding International. – 2007. – Vol. 21, № 5. – Р. 384–386.

15.Трушников Д.Н. Применение вейвлет-анализа сигналов вторичного тока для исследования и контроля электронно-лучевой сварки // Сварочное производство. – 2012. – № 4. – С. 15–21.

16.Беленький В.Я., Язовских В.М. О прохождении вторичного тока при электронно-лучевой сварке // Электронная обработка материалов. – 1986. –

№1. – С. 34–36.

17.Использование параметров вторично-эмиссионного сигнала для управления проплавления при электронно-лучевой сварке / Д.Н. Трушников, В.Я. Беленький, В.Е. Щавлев, А.Л. Пискунов, А.Н. Лялин // Интеллектуальные системы в производстве. – 2012. – № 1. – С. 175–181.

92

18.Динамическая модель электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением / В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников, А.Л. Пискунов, А.Н. Лялин // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. – Пермь, 2011. – Т. 13,

№3. – С. 72–84.

19.Язовских В.М., Беленький В.Я., Трушников Д.Н. Построение математических моделей сварки цилиндрических тел // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – Пермь, 2012. – Т. 14, № 1. – С. 5–17.

20.Математическое моделирование сварочных процессов в пакете FEMLAB 3.0 / Р.А. Мусин, Д.Н. Трушников, В.А. Шкурихин, Ю.А. Путин // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. – Пермь, 2010. – Т. 12,

№4. – С. 7–16.

21.Зуев И.В., Рыкалин Н.Н., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1978. – С. 239.

22.Зуев И.В., Рыкалин Н.Н., Углов А.А. Оценка критической удельной мощности электронно-лучевой сварки металлов с кинжальным проплавлением // Физика и химия обработки материалов. – 1970. – № 3. – С. 3–7.

23.А. с. № 2024372 МКИ В 23 К 15/00. Способ электронно-лучевой сварки и устройство для его осуществления / В.М. Язовских, В.Я. Беленький, Н.В. Кабаев, А.А. Углов, И.В. Зуев. – 15.12.1994.

24.Язовских В.М., Беленький В.Я. Влияние тока луча на его фокусировку при электронно-лучевой сварке // Сварочное производство. – № 10. –

С. 34–35.

25.Belenkiy V.Ya., Yazovskikh V.M. Control of electron beam welding using plasma phenomena in the molten pool region // Welding International. – 1997. – Vol. 11, № 7. – С. 554–556.

26.Ланкин Ю.Н. Экспериментальное исследование эмиссии заряженных частиц и теплового излучения как параметров автоматического регулирования процесса электронно-лучевой сварки. – Киев: ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР, 1982. – С. 32.

27.Амплитуда колебаний вторичного тока при электронно-лучевой сварке / В.В. Степанов, В.Я. Беленький, В.М. Язовских, А.П. Журавлев // Сварочное производство. – 1982. – № 4. – С. 8–11.

28.Структура вторично-эмиссионного сигнала при электронно-лучевой сварке с глубоким проплавлением / Д.Н. Трушников, В.М. Язовских, В.Я. Беленький, Л.Н. Кротов // Сварка и диагностика. – 2008. – № 4. – С. 22–24.

29.Беленький В.Я. Об эмиссии из области соударения концентрированного электронного пучка с металлом при сварке // Физика и химия обра-

ботки материалов. – 1986. – № 3. – С. 14–17.

30.Некоторые аспекты реализации вторично-эмиссионного контроля при электронно-лучевой сварке / В.Я. Беленький, В.М. Язовских, В.А. Смирнов, А.П. Журавлев // Электронная обработка материалов. – 1985. – № 8. – С. 48–51.

93

31.Получение бездефектных швов при электронно-лучевой сварке / В.Я. Беленький, В.М. Язовских, Л.Н. Кротов, Д.Н. Трушников // Наука – про-

изводству. – 2000. – № 5. – С. 42.

32.Беленький В.Я., Трушников Д.Н., Шварев А.В. Некоторые аспекты контроля процесса формирования сварного шва электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением // Сварка и диагностика. – 2010. – № 1. – С. 41–43.

33.Трушников Д.Н., Беленький В.Я., Зыков В.В. Вторично-эмиссион- ный сигнал из зоны электронно-лучевой сварки и его связь с геометрическими параметрами сварного шва // Интеллектуальные системы в производст-

ве. – 2011. – № 2. – С. 214–221.

34.Пат. 2148484 Российская Федерация. Способ электронно-лучевой сварки / Язовских В.М., Беленький В.Я., Кротов Л.Н. – 10.05.2000.

35.Пат. 2183153 Российская Федерация. Способ электронно-лучевой сварки / Язовских В.М., Беленький В.Я., Кротов Л.Н., Трушников Д.Н. – 10.06.2002.

36.Пат. 2237557 Российская Федерация. Способ электронно-лучевой сварки / Язовских В.М., Трушников Д.Н., Беленький В.Я., Аржакин А.Н., Столяров И.И., Кротов Л.Н. – 10.06.2004.

37. Model-based approach for investigation of electron beam welding of hight-strength steel / Е. Koleva, G. Mladenov, D.N. Trushnikov, V.Ya. Belenkiy // ELECTROTECHNIKA&ELECTRONIKA, Special issue: Papers from 10-th International Conference on Electron Beam Technologies – EBT-2012. – 2012. –

№5–6. – С. 115–118.

38.Experimantal investigation of the weld cross section at electron beam welding of hight-strength steel / D.N. Trushnikov, E. Koleva, V.Ya. Belenkiy, G. Mladenov // ELECTROTECHNIKA&ELECTRONIKA, Special issue: Papers from 10-th International Conference on Electron Beam Technologies – EBT-2012. – 2012. – № 5–6. – С. 108–115.

39.Trushnikov D.N., Belenkiy V.Ya. Development of a non-defect technology at electron beam welding // ELECTROTECHNIKA&ELECTRONIKA, Special issue: Papers from 10-th International Conference on Electron Beam Technologies – EBT-2012. – 2012. – № 5–6. – С. 99–103.

40.Беленький В.Я. Развертка электронного пучка по Х-образной траектории как средство уменьшения дефектов в корне шва при электроннолучевой сварке // Автоматическая сварка. – 1986. – № 9. – С. 35–37.

41.Особенности получения качественных сварных швов при электрон- но-лучевой сварке высокопрочных сталей большой толщины / В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников, Г.М. Младенов, Т.В. Ольшанская // Автоматическая сварка. – 2012. – № 2. – С. 47–50.

Получено 3.09.2012

94

Пискунов Анатолий Леонидович – аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29, е-mail: pal-2010@yandex.ru).

Лялин Алексей Николаевич – аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29, е-mail: ale86403793@yandex.ru).

Щавлев Валерий Евгеньевич – аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29, е-mail: valscv@gmail.com).

Абдуллин Александр Альбертович – аспирант, Пермский националь-

ный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29, е-mail: aaa130988@mail.ru).

Piskunov Anatoly Leonidovich – Postgraduate Student, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: pal-2010@yandex.ru).

Lyalin Alexey Nikolaevich – Postgraduate Student, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: ale86403793@yandex.ru).

Shyavlev Valeriy Evgenyevich – Postgraduate Student, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: valscv@gmail.com).

Abdullin Alexandr Albertovich – Postgraduate Student, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: aaa130988@mail.ru).

95

УДК 612.225

А.И. Зенков

A.I. Zenkov

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Perm National Research Polytechnic University

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ НЕСООТВЕТСТВИЙ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА И ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОБЛЕМНЫХ ВОПРОСОВ В РАБОТЕ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

И ТЕХНИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА

IDENTIFICATION OF POTENTIAL INCONSISTENCIES

IN THE PRODUCTION AND RELEASE IN THE PROBLEMATIC ISSUES OF QUALITY CONTROL WITH THE HELP

OF FUNCTIONAL MODELING METHODOLOGY AND TECHNIQUES OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT

Проведена оценка качества технологического процесса. На основании этой оценки был сделан анализ причин сбоев показателей качества. Результаты данного анализа можно направить не только на выработку мер коррекции и разработку планов улучшения качества, но и на выстраивание экономических отношений между участниками рынка на основе объективных данных о качестве.

Ключевые слова: процесс производства, окружающая среда, качество, методы менеджмента, важные аспекты.

The article presents the evaluation of the quality of the process. Based on this evaluation was analysis of the causes of quality failures. The results of this analysis can be directed not only to develop measures of correction and the development of plans to improve quality, but also on building economic relations between market participants on the basis of objective data about the quality.

Keywords: production process, environment, quality, management techniques, important aspects.

96

Международная организация по стандартизации определяет качество (стандарт ИСО 8402) как совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности. Этот стандарт ввел такие понятия, как «обеспечение качества», «управление качеством», «спираль качества». Требования к качеству на международном уровне определены стандартами ИСО серии 9000. Первая редакция международных стандартов ИСО серии 9000 вышла в конце 1980-х гг. и ознаменовала выход международной стандартизации на качественно новый уровень [1]. Эти стандарты вторглись непосредственно в производственные процессы, сферу управления и установили четкие требования к системам обеспечения качества. Они положили начало сертификации систем качества. Возникло самостоятельное направление менеджмента – менеджмент качества [2].

Определим измеряемые показатели качества процесса. В первую очередь это показатели результативности выполнения процесса. Оперативное управление процессом строится, как правило, на основе косвенных показателей, отражающих в основном техническую составляющую. Косвенными показателями качества процесса, которые можно отнести к показателям результативности выполнения процесса, могут служить, например, следующие обобщенные характеристики:

–точность процесса – характеризуется величиной отклонения параметров продукции на выходе процесса от номинальных значений, установленных

вдокументации (спецификации);

–возможности процесса (показатель стабильности) – характеризуются величиной разброса параметров продукции на выходе процесса в границах поля допуска, установленного в документации (спецификации) [3];

–надежность процесса – характеризуется частотой сбоев процесса, приводящих к изменению характеристик продукции, или временем работы процесса без сбоев;

–производительность процесса – может измеряться временем выполнения запроса потребителя процесса (время обслуживания);

–гармоничность процесса – характеризуется параметрами очередей продуктов на входе и выходе процесса (в качестве таких параметров очередей

можно использовать среднюю и максимальную длину очереди, среднее

имаксимальное время пребывания продукта в очереди);

–управляемость процесса – характеризуется величиной реакции процесса на управляющее воздействие;

–безопасность процесса – характеризуется частотой сбоев процесса, повлекших за собой причинение вреда здоровью работников;

–эргономичность процесса – характеризуется средним временем утомляемости работников при выполнении процесса;

97

– экологичность процесса – характеризуется частотой сбоев процесса, повлекших за собой причинение вреда окружающей среде.

Степень соответствия фактических показателей процесса плановым (установленным) с учетом фактора риска несоответствия может быть принята как оценка результативности выполнения процесса.

Вторая группа – показатели результативности управления процессом. Для процессов, находящихся под управлением системы менеджмента качества, должны быть сформулированы цели в области качества. Эти цели должны соотноситься с политикой в области качества и как минимум ставить задачи повышения результативности.

Третья группа – показатели эффективности процесса. Показатели эффективности процесса отражают его «коэффициент полезного действия». Именно прямые показатели эффективности процессов могут дать наиболее ценную фактическую основу для принятия управленческих решений высшим руководством.

Суть состоит в том, что мы строим систему на основе модели, где есть конкретные угрозы, нарушения, требующие детальной переработки всего производственного процесса.

Основной целью являлась разработка комплекса научно обоснованных методических, технических мероприятий по усовершенствованию качества технологического процесса получения высокопористого проницаемого материала (высокопористого ячеистого материала – ВПЯМ) на основе хромаля.

Технологический процесс включает в себя прием в работу заготовок пенополиуретана (ППУ), порошков, химических реактивов и материалов; подготовку щелочного раствора и щелочную обработку пенополиуретана; приготовление раствора поливинилового спирта; размол лигатуры Х52А20 до необходимого размера и приготовление смеси металлических порошков лигатуры, железа и кобальта; приготовление суспензии смеси порошков лигатуры, железа и кобальта; нанесение шликерного покрытия на поверхность пенополиуретановой подложки; сушку и термообработку заготовки со шликерным покрытием; удаление структурообразующей пенополиуретановой подложки и ВМС-связки; окончательное спекание заготовки; деформацию спеченной заготовки; механическую обработку, калибровку ВПЯМ-пластин.

В результате функционального моделирования технологического процесса по методу IDEFO выделены возможные проблемы с качеством на стадии спекания: это усадка, искажение формы, растрескивание, пористость покрытия, перегрев, разрушение структуры материала [4].

При выполнении рекомендованных условий спекания, состав и свойства ВПЯМ полностью определяются составом использованного порошка или смеси порошков, поэтому более подробно была рассмотрена операция смешивания.

98

Для приготовления смеси использовали порошки карбонильного железа марки Р-20, кобальта и лигатуры окончательно размолотой на вибрационной мельнице до фракции 1,1–1,2 мкм. Порошки карбонильного железа марки Р-20, кобальта и лигатуры смешивались в процентном соотношении 68,5:1,5:30. Смешивание порошков производили в конусном смесителе с добавлением перемешивающих тел. Использовались перемешивающие тела в виде Г-об- разных пластин, изготовленных из нержавеющей стали, толщиной 1–2 мм с размерами заготовок 10–15 мм на 40–50 мм. Заполнение смесителя порошками осуществлялось на 1/4 его рабочего объема. Перемешивающие тела добавлялись до заполнения смесителя на 1/3 его объема.

Были проведены исследования по оптимизации времени смешивания в зависимости от плотности утряски, оно составило 26 часов, при этом достигается плотность утряски 4,4 г/см3. При меньшем времени смешивания не происходит выравнивания концентрации легирующих элементов по объему, а при увеличении времени смешивания происходит седригация с последующим уменьшением плотности утряски. После смешивания порошков отделяли мелющие тела, смесь просевали на сите 50 мкм. И контролировали плотность утряски (ГОСТ 25279–82). Равномерность смешивания контролировали на микроанализаторе МАР. Для этого определяли концентрацию хрома и кобальта у пяти проб, отобранных из различных объемов смесителя. В случае, отличия концентраций более чем на 5 %, смешивание повторяли.

Выяснив причины появления немногочисленных существенно важных дефектов, можно устранить почти все потери, сосредоточив все усилия на ликвидации именно этих причин и отложив временно рассмотрение причин, приводящих к остальным многочисленным несущественным дефектам. Эти проблемы успешно решаем с помощью диаграммы Парето [5].

Таким образом, выбираем операцию, на которую нужно обратить внимание в первую очередь – смешивание порошков. Теперь с помощью при- чинно-следственной диаграммы Ишикавы найдем причины данной проблемы – факторы, на нее влияющие (рисунок).

После построения диаграммы проведем ранжирование причин и определим причину, которая является наиболее важной в появлении брака в процессе смешивания.

Переменные значения процесса, которые могут повлиять на качество, попавшие в область 80 % – наличие инородных тел в порошке; порошок не заданного гранулометрического состава; недостаточно определены требования к порошкам по дисперсности и морфологии; недостаточно установлены режимы обработки порошков; нет обеспечения седиментационноустойчивой суспензии на стадии получения заготовки опыт и трезвость исполнителя; нарушение правил эксплуатации оборудования.

99