1. Технологические и организационные методы управления качеством отливок

Качество продукции, как поясняет ГОСТ 15467-79, это совокупность свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением. Качество отливок, в частном случае, определяется совокупностью параметров, отвечающих условиям эксплуатации и техническим требованиям к отливкам.

К техническим требованиям относятся такие показатели качества отливок как: точность геометрических параметров отливки, состояние поверхности, химический состав сплава, физико-механические свойства сплава. Номенклатура показателей качества зависит от назначения детали.

В соответствии с ГОСТ 15467-79 показатели качества могут быть единичными, комплексными, определяющими и интегральными.

Единичный показатель характеризует одно из её свойств, например, предел прочности на растяжение.

Комплексный показатель включает несколько свойств отливок, например, коэффициент использования металла, который отражает суммарное влияние точности геометрических параметров отливки на её металлоёмкость. Коэффициент использования металла (КИМ) характеризует величину припусков на механическую обработку, отклонения по размерам и массе отливок от оптимальных величин, технический уровень процесса плавки и характеризует прогрессивность технологического процесса изготовления отливки в отношении объёма механической обработки и металлоёмкости отливки.

Определяющий показатель качества – это показатель, по которому принимается решение для оценки её качества.

Интегральным показателем качества является отношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации отливки к суммарным затратам на её создание:

И = Э/З,

Где Э – суммарный экономический эффект при эксплуатации отливки;

З – суммарные затраты на производство этой отливки.

Следует отметить несколько других определений по ГОСТ 15467-9, касающихся качества продукции.

Базовое значение показателя качества продукции – значение показателя качества продукции, принятое за основу при сравнительной оценке её качества.

Относительное значение показателя качества продукции – отношение значения показателя качества оцениваемой продукции к базовому значению этого показателя.

Регламентируемое значение показателя качества продукции – значение показателя качества продукции, установленное нормативной документацией.

Номинальное значение показателя качества продукции – регламентируемое значение показателя качества продукции, от которого отсчитывается допускаемое отклонение.

Предельное значение показателя качества продукции – Наибольшее или наименьшее регламентированное значение показателя качества продукции.

Оптимальное значение показателя качества продукции – значение показателя качества продукции, при котором достигается либо наибольший эффект при эксплуатации.

Допускаемое отклонение показателя качества продукции – отклонение фактического значения показателя качества продукции от номинального значения, находящееся пределах, установленных нормативами.

Уровень качества продукции – относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении значений показателя качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей.

Технический уровень показателей – относительная характеристика качества продукции, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей.

Годная продукция --

И.т.д.

Эти показатели зависят от принятого материала отливки, от конструкции детали, выбранного технологического процесса изготовления отливки и соблюдения технологических параметров процесса на всех этапах изготовления отливки. От качества литых заготовок зависит надёжность и долговечность большинства механических агрегатов в промышленности и быту. Поэтому вопросам управления качеством отливок в процессе производства следует уделять особое внимание.

Точность геометрических параметров отливки и состояние её поверхности определяются выбором способа литья (песчано-глинистая форма, кокиль, литьё под давлением и др.), конструкцией и состоянием литейной формы. Разработку конструкции (технологии) литейной формы следует вести с учётом физических свойств сплава и конструкции литой детали. При этом необходимо обращать особое внимание на конструкцию литниковой системы (место подвода металла, схему простановки прибылей и холодильников), чтобы обеспечить плавное заполнение полости формы жидким металлом с определённой скоростью и направленное затвердевание отливки.

Следует обращать внимание также на то, что после затвердевания отливки за счёт затруднённой линейной усадки в теле отливки могут возникать остаточные напряжения, которые можно уменьшить путём правильного выбора режима литья и своевременного извлечения отливки из формы.

Физико-механические свойства сплава в отливках определяются техническим уровнем и исполнением технологического процесса плавки металла (загрязнением расплава газами и неметаллическими включениями, оптимальным химическим составом сплава и содержанием вредных примесей).

Таким образом, при производстве отливок для получения требуемого качества необходимо обеспечить управление параметрами технологического процесса, а именно:

- согласовать конструкцию литой детали, технические требования с принятым технологическим процессом. При этом необходимо обращать внимание на технический уровень технологического процесса изготовления отливок, сопоставить технический уровень действующего производства с уровнем передового предприятия, приняв его за базовый вариант;

- обеспечить конструирование и изготовление литейной формы;

- определить место подвода металла в форму, температуру металла при заливке, размеры элементов литниковой системы, обеспечивающие оптимальную скорость заполнения полости литейной формы, схему расположения и размеры прибылей и, при необходимости, холодильников;

- выбрать состав стержневых и формовочных смесей и красок, обеспечивающий необходимое качество отливок;

- предусмотреть соответствующий режим сушки форм и стержней для исключения дефектов;

- предусмотреть необходимую систему вентиляции форм и стержней, а также податливость стержней для обеспечения свободной усадки металла в отливках при охлаждении;

- обеспечить подготовку шихтовых материалов и плавильных печей к плавке;

- подготовить расплав к заливке литейных форм с заданным химическим составом и температурой;

- предусмотреть рафинирование расплава от газов и неметаллических включений, модифицирование

или другую обработку расплава, необходимую для получения качественного металла;

- разработать технологию разливки металла по литейным формам;

- указать в технологии необходимые режимы затвердевания и охлаждения отливок в формах;

- предусмотреть необходимую термическую обработку отливок.

Кроме того, необходимо обеспечить:

- применение соответствующих исходных материалов;

- неукоснительное исполнение технологии на всех этапах изготовления отливок;

- исправное оборудование и оснастку;

- соответствующую квалификацию исполнителей на всех этапах.

При этом следует учитывать, что каждый сплав требует своей специфики подготовки литейных форм и жидкого расплава. Общим для всех сплавов является комплексная подготовка технологического процесса изготовления отливок. Только комплексные технологические приёмы с рациональными параметрами на всех этапах технологического процесса получения отливок позволяют получить отливки высокого качества, обеспечивающие требуемые свойства готовых изделий при одновременном снижении потерь металла, снижении трудовых и энергетических затрат и улучшения экологии.

Для соблюдения технологичности литых деталей к ним предъявляются определённые требования по толщине стенок и рёбер, например, внутренние стенки детали должны быть тоньше внешних примерно на 20% и т. п.

Для сравнительной оценки качества отливок используют базовые показатели качества.

В качестве базовых показателей принимают показатели качества лучших образцов отливок , производимых в стране или за рубежом.

Технический уровень продукции оценивается на сопоставлении значений показателей качества продукции с базовыми значениями подобных показателей на прогрессивных предприятиях с помощью специальных карт с показателями соответствующего технического уровня. Уровень качества отливок определяется на основе совокупности относительных показателей качества.

При аттестации продукции устанавливаются высшая, первая и вторая категории качества. Продукция высшей категории обозначается государственным Знаком качества.

Отнесение продукции к определённой категории качества производится путём сравнения значений показателей качества со значениями, принятыми за базовые.

Обобщёнными показателями качества продукции называются показатели его технического уровня, т.е. показатели, характеризующие техническое совершенство продукции, в том числе стабильность технологического процесса производства продукции.

Наряду с техническим совершенством продукции учитываются условия её реализации, т.е. соответствие объёма выпущенной продукции спросу на неё, а также её себестоимость (или цену).

Обобщённые товарные показатели обуславливают конкурентоспособность и экономичность продукции.

При изготовлении отливок в них могут возникать различного рода дефекты, характер которых зависит от вида применяемого сплава, от принятого технологического процесса плавки и производства отливок, конструкции детали и от исполнения технологии.

Дефекты отливок, как правило, являются следствием неудовлетворительной организации производства и технического контроля, низкой технологической дисциплины.

Дефекты отливок удорожают продукцию, вызывают нерациональный расход материалов и труда. Особенно убыточным является брак, выявляемый на конечных стадиях обработки. В этой связи особенно важными являются меры по предотвращению появления дефектов: согласование технических требований, правильный выбор технологического процесса, подготовка оборудования, оснастки, материалов, контроль технологической дисциплины.

Чем раньше отмечается нарушение технологии, тем раньше могут быть приняты меры по предотвращению дефектов, вок и отт принятого технологиченского процесса тем меньше вероятность их появления.

Дефекты отливок выявляются работниками отдела технического контроля в процессе приёмки готовой продукции. Однако задачей ОТК является не только выявление дефектов на конечной стадии производства, но и разработка мер по предупреждению появления дефектов.

Правильная организация производства предусматривает наличие на предприятии системы управления качеством продукции, которая включает в себя:

-контроль качества разработки технологии;

- контроль наличия в цехах технологической документации (чертежей отливок, карт технологических

процессов, инструкций, стандартов и ТУ);

- контроль качества исходных шихтовых и формовочных материалов. Качество всех исходных материалов должно соответствовать сертификатам качества;

- проверку состояния оборудования и оснастки;

- пооперационный контроль технологических процессов (приготовления формовочных и стержневых смесей, процессов формовки, плавки металла и заливки), который должен осуществляться работниками ОТК совместно с мастерами и технологами;

- периодический контроль;

- выборочный контроль;

- летучий контроль.

Завершающей стадией контроля является контроль готовой продукции.

Необходимо исключить отправку из цеха дефектной продукции. При выявлении брака необходимо проанализировать причины его появления, выявить виновников. Совместно с технологическими службами должны быть разработаны меры по его предотвращению. Постоянно должна совершенствоваться технология производства отливок, средства контроля и методы исправления дефектов.

Основными причинами образования дефектов являются:

- нетехнологичность конструкции литой детали;

- недоработки технологического процесса;

- нарушения технологии;

- недоброкачественность исходных материалов;

- неудовлетворительная работа оборудования и некачественная оснастка;

- низкая квалификация исполнителей;

- организационные причины.

Технологичность конструкции литой детали должна определяться особенностями материала, условиями эксплуатации и принятого технологического процесса.

Для отработки технологического процесса изготовления отливки перед запуском в производство предусматривается изготовление контрольных отливок. Качество полученных отливок подробно исследуется на геометрическую точность, наличие дефектов, соответствие механических и служебных свойств установленным требованиям. После доработки технологического процесса должна быть полная уверенность в получении годных отливок и, что дефектные отливки могут быть получены только в результате нарушения технологии. Причины этих нарушений должны выявляться на любой стадии процесса:

- подготовке исходных материалов;

- изготовлении литейных форм;

- приготовлении формовочных и стержневых смесей;

- плавке;

- заливке;

- термообработке и т.д.

Количество дефектных отливок неизбежно возрастает при неудовлетворительном состоянии технологического оборудования и оснастки и вследствие небрежной работы.

Руководить исполнением работ должен, прежде всего, мастер. Контролировать за соблюдением технологии должны работники ОТК. Вынужденное отступление от технологии возможно только при ЧП (аварии и т.п.). Каждый такой случай должен быть зафиксирован и проанализирован.

Основным документом, обеспечивающим управление качеством продукции в России является ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР, который так и называется

«УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТ 15467-79

(СТ СЭВ 3519-81)

(Переиздан в декабре 1990 г. НОВОГО ПОКА НЕТ)-, - проверить.!

2. Классификация дефектов

Для того чтобы грамотно принимать меры по предотвращению дефектов необходимо правильно классифицировать их по видам и выявлять причины их образования.

Дефекты классифицируют по нескольким системам:

- классификация дефектов по их внешнему виду, расположению на отливке;

- классификация дефектов по причинам их образования, по общности физико-химических явлений, в результате которых они образовались;

- в производственных условиях применяется также классификация дефектов по технологическим переделам, что облегчает выявление виновников дефектов.

По степени влияния дефекта на безопасность использования продукции дефекты подразделяются на: критический, значительный и малозначительный.

Критический – дефект, при наличии которого использование детали по назначению недопустимо.

Значительный – дефект, который существенно влияет на использование продукции, но не является критическим.

Малозначительный – дефект, который существенно не влияет на использование продукции по назначению и на её долговечность.

По возможности устранения дефекты подразделяются на устранимый и неустранимый.

Устранимый – дефект, который экономически и технически устранить целесообразно.

Неустранимый – дефект, устранение которого технически невозможно или экономически нецелесообразно.

Брак – продукция, передача которой потребителю не допустима из-за наличия неисправимых дефектов.

Для правильного определения причин возникновения дефектов и принятия эффективных мер по их предупреждению и выявлению все дефекты должны быть классифицированы.

Определение типа и причин возникновения дефектов является сложной и важной задачей для разработки мер по предотвращению дефектов. В работе /16.1./ изложены принципы создания автоматизированной системы «Компьютерное определение причин возникновения дефектов». Система позволяет технологу, опираясь на признаки дефекта, быстро определить дефект отливки и причины его возникновения.

Наиболее полной и обоснованной классификацией дефектов по первой системе является классификация дефектов, приведенная в Атласе литейных пороков, т.11, одобренном Международным комитетом по литейным порокам на заседании Комитета 22.09.1954 г. во Флоренции.

Вторая система классификации в различных упрощённых вариантах более широко применяется на практике в связи с большей простотой обоснования причин возникновения дефектов (полезно для изучения причин и обучения).

Рассмотрим кратко 1-ю систему классификации дефектов.

Эта система поможет литейщикам в работе по снижению брака отливок, поскольку позволяет определить систематически повторяющиеся пороки отливок, установить причины их появления и принять меры по предотвращению их появления.

В Атласе принята десятичная система классификации дефектов, каждый из которых характеризуется рядом чисел.

В основной таблице Атласа представлены девять классов основных дефектов, определяемых по внешнему виду. Затем следует дальнейшая классификация пороков, более подробная, обозначаемая соответствующим номером и сопровождаемая иллюстрациями фотоснимками.

Рассмотрим общую таблицу классификации литейных пороков по их внешнему виду.

Таблица …

Общая классификация литейных пороков по внешнему виду /16.5./

№ п/п	Условное обозначение	Отличительные признаки	Схема дефекта
1	1000	Приливы неправильной геометрической формы Заметно выступающий прилив на поверхности отливки или тонкий наплыв (обвалы, заливы, местные утолщения). По поверхности отливки утолщение неравномерно; полость формы полностью или частично заполнена металлом.
2	2000	Раковины. Внутренние полости, полностью окружённые металлом или выходящие на поверхность, образуя местные углубления
3	3000	Трещины в отливках. Разрывы сплошности металла. Сплошность металла полностью или частично нарушена. Отдельные части отливки могут быть полностью разъединены.
4	4000	Дефекты поверхности. Поверхность отливки недостаточно гладкая (пригар, ужимины).
5	5000	Незаполнение формы металлом. Недолив, спай, нечёткий контур отливки.
6	6000	Неточность контура и размеров отливки Геометрическая форма сохранена, но имеются неточности контура или размеров.
7	7000	Неметаллические включения на поверхности или в объёме отливки или неоднородность. Неметаллические включения: песок, шлак и т. д. Неоднородность: наличие в отливке неоднородности по структуре или свойствам металла.
8	8000	Деформация отливок (коробление)
9	9000	Пороки, выявляемые специальными методами контроля (химический анализ, механические испытания, металлография, герметичность)

Энциклопедия «МАШИНОСТРОЕНИЕ» рекомендует упрощённую систему классификации дефектов.

1. Дефекты типа нарушения сплошности отливок (трещины, раковины, пористость, неметаллические включения и др.).

2. Дефекты поверхности отливок (пригар, неслитины, ужимины и т.п.).

3. Дефекты геометрии отливок (несоответствие фактических размеров).

4. Несоответствие химического состава, структуры, механических свойств отливок, заданных в технических условиях (дефекты, выявляемые специальными средствами контроля).

Данная классификация приведена в работе Юдкина В.С./16.2/.

(Юдкин /16.2/, стр. 397-407)

Рассмотрим классификацию дефектов по внешним признакам применительно к отливкам из сплавов цветных металлов.

Таблица …….