Моделирование трансформации показателей качества металлических изделий в процессах обработки Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

5. Продольная резка дрессированной холоднокатаной ленты размерами 0,8x210 мм на заказанную ширину 18 мм произведена на агрегате НА-403 на 11 полос.

По результатам прокатки было принято решение о возможности получения требуемой толщины ленты 0,8 мм только на четырехклетевом стане без использования двадцативалкового стана. При этом установку толщины в четвертой клети стана задали величиной 0,78 мм. По измененной технологии прокатано три рулона ленты из стали мерки 65Г общим весом около 16 т.

Список литературы

1. Версан В.Г. Сильные и слабые стороны стандартов ИСО серии 9000 новой версии: стратегия введения в действие // Стандарты и качество. 2001. № 12.

2. Лапидус В.А. Доктор Дж. Джуран критикует стандарты ИСО серии 9000 // Стандарты и качество. 1999. № 11. С. 71-75.

3. Седдон Дж. Стандарты ИСО серии 9000: болезнь экономики? // Деловое совершенство. 2005. № 4. С. 8-13.

4. Свиткин М.З. Интегрированные системы менеджмента // Стандарты и качество. 2004. № 2. С. 56-61.

5. Кабаков Ю.Б. Построение системы менеджмента организации: 1 система, 2 слоя, 3 шага, 5 граней, 8 принципов... // Стандарты и качество. 2006. № 4. С. 70-75.

Установлено, что качество ленты из стали марки 65Г размером 0,8x18 мм соответствует ГОСТ 2283-79 «Лента жло дно катаная из инструментальной и пружинной стали».

Таким образом, подобная система дает четкий механизм выбора приоритетности мероприятий в области качества, что позволит добиться оправданного с экономической точки зрения качества за счет эффективного распределения имеющихся в наличии у предприятия ресурсов.

List of literature

1. Versan V.G. Advantages and disadvantages of ISO standards 9000 series of new edition: introduction strategy // Standards and quality. 2001. № 12.

2. Lapidus V.A.Dr. G. Juran criticizes ISO standards 9000 series// Standards and quality. 1999. № 11. P. 71-75.

3. Seddon G. ISO standards 9000 series: economical disease? Business perfection. 2005. № 4. P. 8-13.

4. Svitkin M.Z. Integrated management system // Standards and quality. 2004. № 2, P. 56-61.

5. Kabanov Y.B. Management system of the organization: 1 system, 2 layers, 3 steps, 5 sides, 8 principles. // Standards and quality. 2006. № 4. P. 70-75.

УДК 621.778 Корчунов А.Г.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ

Подавляющее большинство технологических процессов производства металлических изделий (метизов) базируется на взаимодействии методов различной физической природы: пластической деформации, термической обработки, обработки резанием, химической обработки и других [1, 2]. Последовательность включения тех или иных методов обработки в технологическую цепочку определяется на основе знаний о качественном и количественном их влиянии на свойства металла при решении конкретной технологической задачи. При проектировании маршрутной технологии обработки первоначально решается задача по оценке характера трансформации показателей качества металла в соответствии с назначением технологическою метода. Последующий этап базируется на определении необходимой степени количественной трансформации показателей качества и построении на этой основе результативных режимов обработки, обеспечивающих заданный уровень экс-плуатационныхсвойств готовой продукции.

Специфической особенностью технологических процессов метизного производства, реализующих методы различной физической природы, является существенная немонотонность изменения значений показателей качества обрабатываемого металла. В свою очередь, это затрудняет создание сквозных математических мо-

делей описания характера их трансформации, позволяющих прогнозировать и направленно формировать требуемые свойства изделий в ходе обработки.

В данной работе предложено выполнять описание трансформации показателей качества металла в процессах обработки различной физической природы через коэффициент оперативного наследования, количественно отражающий «копирование», увеличение, уменьшение или «ликвидацию» значения /'-го показателя качества в ходе выполнения j-й технологической операции:

K

K,

--1,

(j -1)

(1)

где K — значение показателя качества металла после j-й и (j'— 1)-й операции.

Характер трансформации показателей качества металла в ходе какой-либо операции технологического процесса по выражению (1) можно представить в графическом виде (рис. 1).

Видно, что описание характера трансформации показателей качества получает ясный физический смысл: при Р//=0 значение /'-го показателя качества после выполнения технологической операции соответствует ис-

76

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

Моделирование трансформации показателей качества металлических изделий...

Корчунов А.Г.

Рис. 1. Описание характера трансформации показателей качества через коэффициент оперативного наследования

p2,= £ps- <3>

^ j=i

Для описания пооперационной трансформации показателей качества металлических изделий в технологических процессах обработки использовали математический аппарат, предложенный в работе [3]. Множество значений показателей качества металла после выполнения j-й технологической операции представили в виде

[*, ], =[<1 +Р, >],\Kj W

где [ к, ],, [ к ], t - вектор-столбец значений показателей качества металла к, после j-й и (/-1)-й технологической операции; [а+р, )], - матрица коэффициентов

т.е. имеет место полное < 0 наблюдается

ходному значению K = К.(.

«копирование» свойства. При уменьшение числовою значения показателя качества Kj > к,(j_D , а при Ру > 0 - увеличение К„ < Ki(,_Г). При Pj= -1 происходит ликвидациясвойства к,. = 0.

Таким образом, коэффициент оперативного наследования количественно отражает степень трансформации показателя качества, направление его изменения и чувствительность к технологическим воздействиям различной физической природы.

С учетом (1) суммарный коэффициент оперативного наследования свойств по /'-му показателю качества после реализации всего технологического процесса обработки определяется по выражению

Р,

m

П (р f+•)

,j =1

-1,

(2)

трансформации показателей качества металла технологическими методами j-й операции.

Численные значения коэффициентов оперативного наследования свойств (р.) в (1) являются функцией технологических факторов (х1...xn), реализующих тот или иной метод обработки:

(рл = f (*... х).

(5)

где j=1...m, m - общее число технологических операций; /=1...и, n - количество показателей качества, принятых к моделированию.

При незначительных трансформациях показателей качества в процессе обработки, когда |Р,.| << 1, выражение (2) можно записать в упрощенной форме:

Значения коэффициентов оперативного наследования

Коэффициент оперативного наследования по выделенному свойству

Операция Временное сопротивление разрыву РПв Относительное удлинение Р5 Относительное сужение Р, Г лубина обезуглероженного слоя Р*

1. Отжиг подката -0,3>рпв >-0,2 0,57 >р5 > 0,19 0,2 >Р > 0,07 Р* < 0,5

2. Обточка 0,06 >Р„ >0,05 7 ' GB 7 -0,08 >р5 >-0,09 Р <-0,04 Р*= -10

3. Рекрисгал-лизационный отжиг -0,07 >Р„ >-0,04 7 ГСВ > 0,14 >р5> 0,02 0,03 >Р >0,02 Р* = 0

Каждому кортежу показателей качества, сформированному тем или иным технологическим методом, соответствует конкретное сочетание технологических факторов.

Предлагаемый поджд к моделированию трансформации показателей качества был реализован на примере технологического процесса производства проката-заготовки для изготовления железнодорожных пружинных клемм ОП105. Технология подготовки проката-заготовки к формообразующим операциям профиля клеммы включает: сфероидизирующий отжиг горячекатаного подката диаметром 14,0 мм из стали 40С2 на роликовой прохэдной печи с целью формирования структуры зернистого перлита, обточку на диаметр 12,9 мм на автоматической линии «Кизерлинг» для удаления с поверхности подката дефектов металлургического происхождения и обезуглероженного слоя и рекристаллизационный отжиг для повышения ресурса пластичности стали на операциях холодного формообразования профиля клеммы [4].

Применительно к процессу обработки металла за три технологических пережда модель (4) приобретает вид:

Таблица 1

[к],=Ю+р, ) И к! [к L =[о+Р )1 [к 1 [к],=[<1+Р) I [ к 1

(6)

где [к/], = [<:к,:к,;к]' - вектор столбец показателей качества исходного подката; кL -[к,], -

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

77

СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

0 12 3 4

Номер технологической операции

Номер технологической операции

Рис. 2. Тренды трансформации показателей качества стали 40С2 в процессе обработки:

1 - изменение показателя качества в экспериментах;

2 - результаты расчета по модели (7)

векторы столбцы показателей качества металла после сфероидизирующего отжига (индекс 1), обточки (индекс 2), рекристаллизационного отжига (индекс 3).

При моделировании в качестве основных показателей качества были выбраны: К1 - временное сопротивление разрыву ст , МПа; К2 - относительное удлинение 8, %; К3 - относительное сужение щ,%; К4 -глубина обезуглероженного слоя h, мм.

В жде выполненных лабораторных и промышленных исследований по каждому из принятых к моделированию свойству были установлены диапазоны значений коэффициентов оперативного наследования, на основе которых сформирована система технологических ограничений, обеспечивающих заданный уровень качества металла (табл. 1).

С учетом этого математическая модель трансформации показателей качества металла (6) окончательно записывается в виде

' К' "t1+р.) 0 -

К 2 (1+р5)

Кз (1+р,)

К 4 _ 1 _ 0 i1+Ph)_ 1

' К' "(1+рав) 0 -

К 2 (1+р5)

Кз (1+р¥)

К 4 _ 2 _ 0 l1+Ph)_ 2

' К' "(1+рав) 0 -

К2 (1+р5)

Кз (1+р„)

К4 з 0 (1 +Ph) з -

К

К

Кз

К

К

К2

Кз

К

К

К2

К

(7)

На рис. 2 представлены результаты расчета характера трансформации временного сопротивления разрыву и относительного удлинения стали 40С2 в процессе обработки.

Модель позволяет по заданным значениям показателей качества исходного подката направленно формировать рациональные режимы его обработки, обеспечивающие требуемый уровень качества проката-заготовки для формообразования профиля клеммы.

Список литературы

1. Шахпазов Х.С. и др. Производство метизов. М.: Металлургия, 1977. 150 с.

2. Производство сгальнойпроволоки: Монография / Х.Н. Бе-лалов, А.А. Кпековкин, Н.А. Клековкинаи др. Магнитогорск, 2005. 543 с.

3. Васильев А.С., Дальский А.М., Кондаков А.И. Направленное формирование свойств изделий машиностроения. М.: Машиностроение, 2005. 352 с.

4. Проектирование ресурсосберегающих режимов производства калиброванной стали для пружинных клемм / А.Г. Корчунов, В.В. Чукин, В.Н. Лебедев и др. // Вестник МГТУим.Г.И. Носова. 2007. № 1. С. 74-76.

List of literature

1. Shakhmazov K.S. and others. Hardware production. M.: Metallurgy, 1977. 150 p.

2. Steel wire production: monograph / K.N. Belalov,

A.A. Klekovkin, N.A. Klekovkina and others. Magnitogorsk, 2005. 543 p.

3. Vasilyev A.S., Dalsky A.M., Kondakov A.I. Directional property formation of engineering articles. M.: Mechanicla engineering, 2005. 352 p.

4. Resource saving modes of the calibrating steel for the spring clips/ A.G. Korchunov, V.V.Chukin, V.N. Lebedev and others // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2007. № 1. P. 74-76.

78

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.