Процесс плазменной наплавки как объект для системы управления качеством Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.791; 65.0

В.А. Чуркин, асп., у^ррг 1105@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.И. Вальтер, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-17-85, valter. alex@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

ПРОЦЕСС ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ КАК ОБЪЕКТ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ

Рассмотрены показатели качества процесса плазменной наплавки и перспективы их применения, для системы управления качеством данного процесса.

Ключевые слова: качество, показатели качества, процесс, плазменная наплавка.

Среди прогрессивных технологий, эффективность которых основана на многократном повышении надежности и долговечности деталей машин, механизмов и оборудования с покрытиями, где металл рабочих поверхностей изделий должен отличаться от металла самой детали (например, зубья ковшей экскаваторов, вкладыши подпятников крупных турбогенераторов и др.), одно из главных мест занимает плазменная (плазменно-дуговая) наплавка.

Сущность данного процесса состоит в нанесении покрытия из расплавленного присадочного порошкового или проволочного материала на металлическую поверхность с использованием в качестве источника нагрева сжатой дуги, горящей между электродом плазмотрона и изделием. Основной целью плазменной наплавки является изготовление новых деталей и изделий со специальными износо- и коррозионно-стойкими свойствами поверхности, а также восстановление размеров изношенных и бракованных деталей за счет нанесения покрытий, обладающих высокой плотностью и прочностью сцепления с изделием, работающих в условиях высоких динамических, знакопеременных нагрузок, подверженных абразивному, коррозионному, высокотемпературному или иному воздействию. Широкие возможности плазменной наплавки обеспечиваются разнообразием вариантов, каждый из которых имеет свои особенности, практически все они могут выполняться на однотипном оборудовании. Типичные схемы процессов плазменной наплавки приведены на рисунке.

Универсальность процессов плазменной наплавки обеспечивается большим количеством регулируемых параметров [1].

Основные параметры режима: полярность дуги, величина тока, диаметр плазмообразующего сопла, скорость перемещения (в том числе скорость и вид поперечных колебаний), расход плазмообразующего газа, расстояние от среза сопла до изделия.

325

Схемы процессов плазменной наплавки: а - с присадочной проволокой; б - с токоведущей проволокой; в - с внешней подачей порошка; г - с внутренней подачей порошка; д - с пилотной дуго; ПГ - плазмообразующий газ; ЗГ - защитный газ; ТГ - транспортирующий газ; ПП - присадочная проволока;

П - порошок

Дополнительные параметры: расход защитного газа, расход транспортирующего газа, скорость подачи или расход присадочного материала, геометрические размеры и расположение рабочих элементов плазмотрона (электрода, плазмообразующего и защитного сопла и д.р.), состояние обрабатываемого изделия (температура, состояние поверхности, положение в пространстве, точность и жесткость закрепления), взаимное расположение плазмотрона, изделия и устройства подачи материала, точность сохранения всех установленных параметров, включая точность позиционирования плазмотрона в пространстве [1].

Процесс плазменной наплавки, как и любой другой процесс, служит для выпуска определённой продукции, параметры качества которой и являются основными объектами исследования процесса формирования управляемой системы качества процесса [2].

Суть контроля качества заключается в получении информации о состоянии объекта контроля, о признаках и показателях его свойств и сопоставлении полученных результатов с установленными требованиями [3].

Процесс плазменной наплавки относится к сложным многопараметрическим системам, т.к. свойства большинства показателей качества зависят от множества различных параметров режима плазменной наплавки, а также и от применяемого оборудования, сварочных и свариваемых материалов. Наибольшую значимость влияния на качество плазменной наплавки имеют следующие факторы [1]:

- среди энергетических: ток основной дуги, скорость наплавки,

температура подогрева и интенсивность теплоотвода, полярность дуги;

- среди металлургических: содержание флюсующих элементов в

наплавляемом материале, наличие окислительных примесей (загрязнений) в газовой среде, качество подготовки наплавляемого материала и содержание углерода в основном металле;

- среди конструктивных: заданная толщина наплавки и

заглубленность разделки;

- среди технологических: расход наплавляемого материала и

количество наплавляемых слоев.

Можно выделить 9 основных показателей качества наплавки:

- высота валика (толщина одного слоя при однослойной или многослойной наплавке);

- ширина валика (ширина единичного валика (прохода) при наличии поперечных колебаний;

- глубина проплавления основного металла;

- твёрдость наплавленного металла;

- трещины в наплавленном металле;

- несплавление металлов;

- коэффициент использования наплавляемого материала;

- напряжения и деформации конструкции.

На основе данных, полученных в ходе предварительных экспериментов, можно выделить пять основных показателей качества: твёрдость наплавленного металла; несплавление металлов; коэффициент использования наплавляемого материала; трещины в наплавленном металле; напряжения и деформации конструкции, на основе которых будет производиться управление качеством процесса плазменной наплавки.

Разработка системы управления качеством процесса плазменной наплавки является актуальной задачей, решение которой способно привести к повышению качества продукции.

Работа представлена на Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной ТулГУ 1 - 30 июня 2011 г.

Список литературы

1. Соснин Н.А., Ермаков С.А., Тополянский П.А. Плазменные технологии. Сварка, нанесение покрытий, упрочнение. М.: Машиностроение,

2008. 406 с.

2. Аристов О.В. Управление качеством: учебник. М.: ИНФРА-М,

2009. 240 с.

3. Корольков В.Ф, Брагин В.В. Процессы управления организацией. Ярославль: Изд-во «Центр Яртелекома», 2001. 416 с.

V.A. Churkin, A.I. Valter

PROCESS OF PLASMA MELTING AS AN OBJECT FOR QUALITY MANAGEMENT SYSTEM

The indicators of the quality of the plasma deposition and the prospects of theirapplication for quality management systems in the processare considered.

Key words: quality, quality indicators, process, plasma deposition.

Получено 26.12.11

УДК 621.791; 65.0

В.А. Чуркин, асп., у^ррг 1105@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.И. Вальтер, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-17-85, valter. alex@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ

Рассмотрены ключевые моменты создания системы управления качеством процесса плазменной наплавки.

Ключевые слова: качество, управление качеством, плазменная наплавка.

Экономическая ситуация в России и складывающиеся рыночные отношения требуют очень серьезного пересмотра принципов и механизмов управления как на государственном уровне, так и на уровне каждого предприятия.

В рыночных условиях, где постоянными являются перемены, происходящие не линейно, а нарастающие по экспоненте, существует острая необходимость в новых инструментах и методах управления, способных помочь предприятиям стать более эффективными.

В целях решения обозначенных проблем предприятия проводят реструктуризацию, однако и здесь существуют определённые трудности как практического, так и теоретико-методического характера, в частности, недостаточно широко используются методы проектного менеджмента, отсутствуют методология и детально проработанный план реализации проекта реструктуризации, недостаточно уделено внимания переходу от функционально ориентированного управления к управлению процессами [1].

Начиная с 80-х гг. XX века применение статистических методов позволило осуществлять управление качеством, да и вообще производством,