CC BY
20
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 62.412
О технологической наследственности
Г. Н. Кулик
Существует несколько видов технологической наследственности, важнейшими из которых является наследственность происхождения и наследственность, зависящая от типа производства. Наследственность происхождения выражается в том, что практически все компоненты, входящие в тот или иной материал, могут с большей или меньшей вероятностью повлиять на свойства получаемого материала в дальнейшем. В такой же степени отражается на свойствах материала то или иное «действие» в процессе ведения какого-либо процесса, входящего в полный технологический цикл производства. В конечном итоге и то и другое суммарно составляют наследственность изделия.
Приведем пример влияния компонентов. При выплавке алюминиевого сплава (раскис-лителя) марки АВ-87 в шихтовку плавки около 60 % была записана загрузка в виде корабельного лома. При производстве плавок выяснилось повышение концентрации свинца в сплаве выше допустимых пределов, которого там не может быть более 0,3 %. Уменьшение ее путем добавления в плавку компонентов шихты гарантировано не содержащих свинец происходит очень медленно и находится на грани возможного. Проводили исследования его происхождения, пока не додумались, что корабельный лом по своему химическому составу является сплавом АМг61, но поверхность его кусков покрыта толстым слоем краски, а на флоте для этой цели используется свинцовый сурик. Жидкий горячий алюминий является сильным восстановителем, и становится понятным происхождение свинца в сплаве. Также следует учесть, что до этого момента свинец очень редко встречался в химическом составе сплавов алюминиевых.
Полученный сплав отгрузили на металлургический завод. Там решили раскислять им сталь какой-нибудь плавки, требующей глубокого раскисления, вплоть до обозначения алюминия в марочном составе, например 18Ю, которая в дальнейшем должна подвергаться глубокой вытяжке. При штамповке пошел брак, начали искать причину в качестве поверхности, уклонах, радиусах и т. д.
А «виновницей» оказалась всего лишь шихтовка плавки одного из компонентов.
Примером влияния «действия» на дальнейшее производство может служить следующая история. В прошлом веке в Швеции решили поднять производительность доменной печи при выплавке чугуна за счет увеличения дутья. Вроде бы удалось справиться с этой задачей, и, казалось, качество чугуна не изменилось. Однако потом, существенно позже, при эксплуатации изделий из такой стали обнаружилось ухудшение ее качества. Вернулись к старой технологии — качество восстановилось.
Наследственность, зависящая от типа производства, характеризуется тем, что в условиях производств разных типов на одно и тоже изделие расходуется разное количество различных ресурсов. Например, для изготовления замка буровой колоны может быть израсходовано от 800 до 200 кг ударностойкой высокопрочной стали, и, соответственно, варьирует трудоемкость изготовления, оказывается разным расход дорогостоящего инструмента и т. д.
А вот еще пример, который имеет отношение к обоим обсуждаемым типам наследственности. Было четыре слитка стали 09Х17Н-ВД. Один треснул при ковке. Переплавили шлаковым переплавом, проковали. После обточки обнаружена какая-то пятнистость при косом освещении. Проверили химический состав, он оказался в норме, то же самое — с механическими свойствами и результатами ультразвукового контроля, то есть никаких обоснованных претензий заказчик выставить не мог. Он и не сделал этого, но и заказов больше не давал.
В чем же проявилась здесь наследственность происхождения? В том, что при производстве данных слитков где-то произошел сбой в ходе технологического процесса. Наследственность, зависящая от типа производства, сказалась следующим образом: если бы данного металла требовалось много и постоянно, то имелась бы отработанная технология выплавки, переплава, ковки и т. д. и никто не купил бы слитки такого редкого сплава, вдруг появившегося в свободной продаже на рынке.
ЛЕТДАБРА™
МЕ1
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Уважаемая Ольга Сергеевна, прошу указать на рисунках от каких именно элементов должны начинаться выносные размерные линии!
УДК 62.412
Пример выбора заготовки с учетом влияния технологической наследственности
Г. Н. Кулик
Выбор заготовки для изготовления некоторых деталей ответственного назначения необходимо производить, обязательно учитывая влияние технологической наследственности на их качество. К числу таких деталей принадлежит тройник высокого давления (рис. 1), работающий также при высокой температуре.
Данная деталь может быть изготовлена несколькими способами.
Способ 1. Выбрать заготовку, прошедшую ультразвуковой контроль и обладающую определенными механическими свойствами, определить форму, в которую вписывается контур этой детали. Далее выполнить фрезерование, сверление и другую механическую обработку.
Способ 2. Расковать слиток в пластину, разрезать ее на фрагменты, приближенные к контуру детали. Провести их чистовую фрезеровку, ультразвуковой контроль и термообработку для достижения требуемых механических свойств. Далее следует выполнить фрезеровку, сверление, другую механическую обработку, а также гидронагружение.
Рассмотрим предлагаемые сценарии с точки зрения влияния технологической наслед-
Рис. 1. Тройник высокого давления: — диаметр условного прохода: йу = 70 х 70; = 90 х 90
ственности на качество детали. На рис. 2 и 3 показано расположение дефектной зоны в заготовках и в изготавливаемых деталях. Видно, что при любых обстоятельствах она расположена невыгодно.
Как уже было сказано, заготовка подвергнется ультразвуковому контролю, а деталь — проверке гидравлическим давлением.
Тем не менее не все дефекты можно обнаружить ультразвуковым контролем, немало и таких недостатков и потенциальных дефектов, которые не удается найти с помощью данного вида контроля. Следовательно, эти дефекты могут остаться невыявленными и при нагружении пробным давлением.
Возникает вопрос: где же находится дефектная зона? Для понимания принципа образования дефекта необходимо четко представлять технологию производства стали от разливки слитка, его кристаллизации и до адьюстажа проката или поковки.
Кроме того, известен пример, когда из-за отсутствия листа требуемой толщины брали стальной лист большей толщины, с помощью фрезеровки производили заготовку необходи-
Слиток Пластина Заготовка
Дефектная зона
Рис. 2. Изготовление заготовки (в) тройника высокого давления из слитка (а), преобразованного в пластину (б): 1 — дефектная зона
Рис. 3. Расположение детали в заготовке тройника высокого давления из проката: 1 — дефектная зона
мого размера, а затем штамповкой изготавливали какую-то деталь парового котла. Получилось красиво, но не надолго, потому что в процессе эксплуатации все недостатки производства стали очевидны, и котел вышел из строя со всеми «вытекающими» последствиями.
Другой пример — обнаружение остатков осевой структуры слитка в производимых швейных иглах, на их остриях. Пока их делают прокаткой и волочением, металл подвергается громадной деформации. Направление приложения основной технологической силы во время всего процесса деформации одно и то же.
Нагружение гидравлическим давлением -хороший способ проверки, особенно в сочетании с другими способами, но стоит помнить, что проверяемые данные детали будут работать в условиях многократно (циклически) повторяющихся температурных и механических (посредством воздействия внутреннего давления) нагружений, в неблагоприятной среде, когда вероятность формирования и увеличения не замеченных ранее дефектов становится несоизмеримо выше.
Какие же могут быть еще способы?
Способ 3. Заготовку тройника высокого давления можно выполнить из соответствующего проката с разгонкой средней части (рис. 4). Однако значительный объем работ по разгонке вряд ли кто-то будет выполнять.
(в, г)
Рис. 5. Получение равномерных свойств в объеме заготовки с помощью пятикратной смены оси направления вытяжки. Перекрещивающиеся стрелки показывают изменение оси приложения основной технологической силы (горизонтальная стрелка)
Способ 4. С помощью пятикратной смены оси при ковке можно добиться стандартных свойств по объему металла, данная технология ковки представлена на рис. 5.
Способ 5. Схема ковки через прошивку, обечайку, пластину предполагает удаление всей дефектной зоны при прошивке пустотелым прошивнем (рис. 6). Данный способ отличается трудоемкостью, поэтому его применение представляется нецелесообразным.
Способ 7. Заготовку данной детали можно также выполнить штамповкой. Если предполагается выпустить детали малой серией,
б)
ЕЗ
г)
Рис. 6. Изготовление заготовки тройника высокого давления из слитка (а) путем прошивки пустотелым прошивнем (б), раскатки обечайки (в) и получения пластины (г)
(Р
Рис. 7. Тройник высокого давления с пристыковоч-ной поверхностью
а) I I
то сделать под нее штамп будет невозможно по экономическим причинам.
Способ 8. Существует еще один путь — это изменение конструкции. Вместо тройника данного типа допустимо выбрать тройник с при-стыковочной поверхностью (рис. 7), который легко выполнить с учетом вышеприведенных соображений как из поковки, так и проката.
При проектировании систем, которые будут эксплуатироваться в сложных условиях, необходимо проявлять осмотрительность при назначении тех или иных изделий в проект и делать это только после того, как будет получено подтверждение, что они будут изготовлены по технологиям, учитывающим все аспекты их производства.
УДК 621.9:658.012.011.56
Принцип построения имитационных моделей технологических систем сборочного участка
Р. Р. Магдиев
Автоматизация процессов получения, передачи и обработки информации — это первый этап обеспечения гибкости управления в условиях сборочного производства. Второй этап, не менее важный момент в решении данной проблемы, — это разработка новых или применение известных принципов управления, отражающих особенности функционирования производственных систем, в которых методы организационного управления являются преобладающими в силу специфики производственных отношений. При создании системы оперативного управления (СОУ) сборочным участком на основе имитационных моделей можно использовать различные принципы управления. Наиболее простой — принцип обратной связи с диагностикой состояния объекта управления. Модель представляет собой алгоритм диагностики состояния оперативного управления (распознавания возникшей производственной ситуации), анализа возможных решений путем оценки будущих состояний в управлении принятия решения по расходованию ресурсов. На рис. 1 представлена функциональная схема автоматизированной СОУ гибким производственным участком сборки, учитывающей данные обратной связи в результате диагностики состояния сборочного производственного процесса. Система имеет два контура управления: контур оперативного слежения за протеканием производственного процесса и контур оперативного слежения за состоянием его компонент. Производственный процесс
как объект управления имеет координаты управления и координаты состояния. В качестве управляемых координат рассматриваются объем М^) и темп выпуска №(£) продукции, определяемые как функции многих переменных. Состояние производства определяется составляющими его элементами: состоянием 5 обрабатывающего оборудования (показателями занятости и, исправности Н, загруженности И), изделий У (степенью готовности О), состоянием автоматизированного транспорта (в частном случае — исправностью транспортного робота Нд, где Я — управляющий сигнал расхода ресурса робота) и складов (наполненностью складских модулей Е).
Контроль за ходом производства в контуре I осуществляется путем определения значений
Рис. 1. Функциональная схема автоматизированной системы оперативного управления с обратными связями: ЛПР — лицо, принимающее решение; и(^) — управляющий сигнал; Я — управляющий сигнал роботу; УИР — устройство исполнения решения; ГАУ — гибкий автоматизированный участок; ) — функциональное воздействие на участок
