CC BY
78
Zherebtsov Maxim Sergeyevich, postgraduate, chair of machine-building and metallurgical technologies, koptsev2002@mail. ru, Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk Nosov State Technical University,
Stallions Maxim Sergeyevich, postgraduate, chair of machine-building and metallurgical technologies, koptsev2002@mail. ru, Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk Nosov State Technical University
УДК 006.012
СТАНДАРТИЗАЦИЯ МЕТИЗНОЙ ПРОДУКЦИИ: ОСОБЕННОСТИ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Г.Ш. Рубин, Г.С. Гун, М.А. Полякова
Рассмотрены основные особенности современного этапа развития стандартизации. Проанализированы существующие проблемы стандартизации и определены пути их решения. На примере разработанных методов получения углеродистой проволоки с ультрамелкозернистой структурой показана необходимость развития научных основ стандартизации.
Ключевые слова: стандартизация, метизная продукция, комплексная стандартизация, параметрическое согласование, структурное согласование, опережающая стандартизация, углеродистая проволока.
В настоящее время управление качеством продукции связано, прежде всего, с определением ее соответствия определенным нормам, в частности действующим стандартам. За время своего исторического развития стандартизация превратилась в стройную систему теоретических и практических действий, направленных на установление норм и правил на продукцию и услуги. Однако к настоящему времени в данной сфере деятельности накопилось большое количество проблем, являющихся в определенной степени барьерами на пути взаимодействия производителей и потребителей.
Метизные изделия являются одним из востребованных видов продукции. Номенклатура производимых метизов насчитывает десятки наименований. Однако существующее положение дел в системе стандартизации метизной продукции сдерживает внедрение передовых технологий в производство. Многие действующие в настоящее время стандарты не пе-
ресматривались несколько десятилетий, система государственного контроля не обеспечивает соответствие существующих стандартов мировому уровню качества. С другой стороны, на один и тот же вид метизной продукции действует большое количество стандартов и технических условий. Причем во многих случаях регламентируемые требования дублируются в различных нормативных документах [1, 2]. Кроме того, требования, содержащиеся в стандартах на один и тот же вид продукции, не соответствуют современному уровню развития техники и технологий. Одним из важных составляющих при решении этой проблемы является совершенствование системы стандартизации метизов промышленного назначения [3].
Одной из актуальных задач, решение которой позволит обеспечить метизами технологические процессы нового технологического уклада, является определение процесса комплексной стандартизации для метизов. Комплексная стандартизация - это стандартизация, при которой осуществляется целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных требований как к самому объекту стандартизации и его основным элементам, так и к материальным и нематериальным факторам, влияющим на объект в целях обеспечения оптимального решения конкретной проблемы [4].
Другой проблемой, стоящей на пути развития научных основ стандартизации, является разработка методов трансформации потребительских свойств изделия в нормируемые показатели изготовителя. Данный процесс состоит из двух стадий: определение структуры связей потребительских функций и свойств изделий (структурное согласование) и выбор уровня количественных параметров, обеспечивающих согласованную позицию сторон (параметрическое согласование). Параметрическое согласование может быть достигнуто при помощи максимизации комплексной оценки свойств изделия как функции свёртки оценок свойств [5]. Такой подход позволяет создать математическую модель разработки стандарта как задачу оптимизации с целевой функцией комплексной оценки качества. Чёткое разделение позиций потребителя и изготовителя позволяет обозначить и пути продвижения новой прогрессивной продукции. Так, прочностные свойства метизов могут быть обеспечены химическим составом стали, но могут быть достигнуты и, например, использованием наноструктуриро-ванной стали [6, 7].
Сформированные выше принципы комплексности, структурного и параметрического согласования являются основой и всех известных методов и принципов стандартизации - унификации, баланса интересов, системности и др. В рамки этих постулатов укладывается и понятие опережающей стандартизации [8]. Однако это определение подразумевает только параметрические изменения. Структурное развитие стандартов - ещё один перспективный путь опережающей стандартизации.
С другой стороны, переход к шестому технологическому укладу в экономике требует оперативного внедрения результатов научной деятельности в действующее промышленное производство. В ряде случаев отсутствие стандартов является барьером на пути принятия соответствующих решений. Вполне очевидно, что стандартизация не может опережать научные и технические открытия, но она должна базироваться на них, ускоряя процесс их широкого внедрения в промышленность. С этой точки зрения существующие стандарты должны адаптироваться к происходящим переменам.
Одним из индикаторов, определяющих распространение нанотех-нологий в экономике, является число действующих стандартов [9]. Научно-практические разработки последних лет доказывают перспективность и возможность внедрения нанотехнологий в действующее промышленное производство. Проведенные комплексные исследования позволили разработать непрерывные методы деформационного наноструктурирова-ния для углеродистой проволоки с различным содержанием углерода: метод РКУ протяжки [10] и непрерывный метод деформационного наност-руктурирования «волочение - кручение» [11]. Суть РКУ протяжки заключается в многократном протягивании стальной проволоки через сборную волоку специального профиля, что вызывает одноосное растяжение и изгиб проволоки одновременно в двух очагах деформации. Способ реализуется при неполном заполнении инструмента проволокой, которая в процессе обработки сохраняет неизменной площадь поперечного сечения (рис. 1).
Рис. 1. Принципиальная схема равноканальной угловой протяжки
Сущность метода, основанного на комбинировании различных схем пластической деформации, состоит в одновременном наложении на непрерывно движущуюся проволоку деформации растяжения волочением, деформации изгиба при прохождении через систему роликов и деформации кручения, действующих одновременно (рис. 2). Основными технологическими факторами данного процесса являются обжатия в первой и второй волоках, а также количество оборотов скручивания.
Рис. 2. Принципиальная схема непрерывного метода деформационного наноструктурирования проволоки, основанного на комбинировании различных схем пластической деформации
На рис. 3 и 4 представлены результаты сравнения временного сопротивления разрыву и предела текучести углеродистой стали после различных методов деформационного наноструктурирования. В качестве эталона был выбран метод равноканального углового прессования (РКУП).
а
б
в
Рис. 3. Влияние методов обработки на временное сопротивление разрыву углеродистой стали: а - РКУП, б - РКУ-протяжка, в - комбинированный метод (цифрами указаны диаметры первой и второй волок)
в
а б
Рис. 4. Влияние методов обработки на предел текучести углеродистой стали: а - РКУП, б - РКУ протяжка, в - комбинированный метод (цифрами указаны диаметры первой и второй волок)
Из полученных данных видно, что разработанные методы позволяют получать углеродистую проволоку с различным уровнем механических свойств. Поэтому следующим этапом исследования было установление соответствия уровня механических свойств проволоки с ультрамелкозернистой структурой после РКУ протяжки и комбинированного метода деформационного наноструктурирования с требованиями действующих стандартов.
Поскольку регламентируемые показатели механических свойств углеродистой проволоки имеют широкий диапазон варьирования, то проволока после различных видов обработки может быть произведена по нескольким стандартам: ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Термически необработанная без покрытия; ГОСТ 5663-79 Проволока стальная углеродистая для холодной высадки; ГОСТ 792-67 Проволока низкоуглеродистая качественная.
Данный анализ показал возможные области применения проволоки, полученной после разработанного метода комбинированной деформационной обработки. С другой стороны, перед производителем встает проблема: каким стандартом руководствоваться в случае промышленного внедрения разработанных видов деформационного наноструктурирования проволоки.
Таким образом, внедрение разработанных инновационных процессов с использованием методов деформационного наноструктурирования углеродистых сталей в промышленности открывает перспективы создания
новых наукоемких технологий и их применения в условиях поточного производства. Однако данный процесс в значительной степени сдерживается отсутствием нормативных документов, в частности стандартов, согласно которым будут производиться данные виды продукции в промышленных масштабах [12, 13].
Работа выполнена в соответствии с госзаданием Министерства образования и науки Российской Федерации Магнитогорскому государственному техническому университету им. Г.И. Носова по теме «Разработка технологии получения высокопрочных длинномерных профилей из материалов с ультрамелкозернистой структурой в условиях комбинирования процессов интенсивного пластического деформирования».
Список литературы
1. Анализ требований стандартов на низкоуглеродистую проволоку / М.А. Полякова [и др.] // Обработка сплошных и слоистых материалов: межвуз. сб. науч. тр. под ред. М.В. Чукина. Вып. 38. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. С. 75 - 80.
2. Особенности регламентации назначения стальных канатов в стандартах / М.А. Полякова [и др.] // Сборник докладов международного научно-технического конгресса «ОМД 2014. Фундаментальные проблемы. Инновационные материалы и технологии». Москва, 14-17 апреля 2014 г. Ч 1. 2014. С. 399-402.
3. Концепция системы технического регулирования в металлургии // http://www.amror.ru/gen_dir/koncepciya.htm. Дата обращения 26.07.2014.
4. Рубин Г.Ш., Полякова М.А., Смирнова Е.В. Актуальные проблемы стандартизации металлопродукции на современном этапе // Пластическая деформация металлов: материалы международной конференции. Днепропетровск, 19-23 мая, 2014. Т. 2. Днепропетровск: Акцент ПП, 2014. С. 258 - 262.
5. Рубин Г.Ш., Полякова М.А., Каткова В.С. Развитие научных основ стандартизации метизной продукции на современном этапе // Пластическая деформация металлов: материалы международной конференции. Днепропетровск, 19-23 мая, 2014. Т. 2. Днепропетровск: Акцент ПП, 2014. С. 254 - 257.
6. Инновационный потенциал новых технологий производства метизных изделий из наноструктурных сталей / М.В. Чукин [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2009. № 2. С. 64-68.
7. Исследование структуры и свойств болтов, изготовленных из на-ноструктурированных углеродистых сталей / Ю.Ю. Ефимова [и др.] // Обработка сплошных и слоистых материалов межвуз. сб. науч. тр. под ред.
М.В. Чукина. Магнитогорск: ГОУ ВПО «Магнитогорский государтсвен-ный технический университет им. Г.И. Носова», 2008. С. 144-150.
8. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для вузов. СПб Изд-во «Питер», 2013. 476 с.
9. Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада в экономике / под ред. акад. РАН Глазьева С.Ю. и проф. Харитонова В.В. М.: Тровант, 2009. 304 с.
10. Патент РФ 2446027. МПК8 В21 С 1/00, В21 J 5/06, C21D 7/00. Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой / М.В. Чукин, Д.Г. Емалеева, М.П. Барышников, М.А. Полякова. Опубл. 27.03.2012. Бюл. № 9.
11. Патент РФ 2467816. МПК8 В21 С 1/04, В21 С 1/00. Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением с кручением / М.В. Чукин, М.А. Полякова, Э.М. Голубчик, В.П. Рудаков, С.Е. Носков, А.Е. Гулин. Опубл. 27.11.2012. Бюл. № 33.
12. Протипология - новый этап развития стандартизации метизного производства / ГШ. Рубин [и др.] // Сталь. 2013. № 10. С. 84 - 87.
13. Полякова М.А., Рубин ГШ. Современное направление развития стандартизации как науки // Черные металлы. 2014. № 6. С. 32-37.
Рубин Геннадий Шмульевич, канд. техн. наук, доц., rubingsh@,gmail.com, Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,
Гун Геннадий Семенович, д-р техн. наук, проф., советник ректора, [email protected], Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова,
Полякова Марина Андреевна, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова
STANDARDIZATION OF METAL WARE PRODUCTS: PECULIARITIES, PROBLEMS, PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT
G.Sh. Rubin, G.S. Gun, M.A. Polyakova
The main peculiarities of the standardization at present time are discussed. Existing problems of standardization and the ways to solve them are analyzed. On the example of created wire deformation nanostructuring methods it is shown the necessity of standardization scientific basis development.
Key words: standardization, metal ware products, complex standardization, parametric harmonization, structural harmonization, advanced standardization, carbon wire.
Rubin Gennadiy Shmul'evich, сandidate of technical sciences, docent, ru-hingsh a gmail. com, Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk Nosov State Technical University,
Gun Gennadiy Semenovich, doctor of technical sciences, professor, rector adviser, mgtua magtu. ru, Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk Nosov State Technical University,
Polyakova Marina Andreevna, сandidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Magnitogorsk, Magnitogorsk Nosov State Technical University
УДК 621.774.6
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ГИБКИ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ИЗГИБАЕМУЮ ТРУБУ ВРАЩАЮЩИМСЯ ДЕФОРМИРУЮЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ
А.В. Козлов, В.Г. Шеркунов
Рассмотрены основные механизмы, приводящие к снижению изгибающих усилий при холодной гибке труб с раскатыванием. Выполнена их экспериментальная проверка
Ключевые слова: гибка труб, раскатывание, механизмы снижения усилий, экспериментальная проверка, оборудование для гибки.
Для рациональной компоновки трубопроводов и других изделий, изготавливаемых из труб, требуется большое количество их криволинейных участков. Гибка труб является основной операцией технологического процесса изготовления криволинейных деталей трубопроводов. Она широко применяется в коммунальном хозяйстве, различных отраслях общего и специального машиностроения: автостроении, самолетостроении, нефтяной и газовой промышленности и т.д. В то же время качественная гибка тонкостенных труб диаметром более 40...50 мм в холодном состоянии затруднена или практически невозможна, поскольку она сопровождается такими нежелательными для последующей эксплуатации явлениями как сплющивание поперечного сечения, образование гофр и изломов на внутренней части трубы, что обусловлено значительными усилиями изгибания, поэтому не удается получить радиусы гиба менее 3,5-4,5 диаметра трубы [1].
Гибка труб диаметром 100.200 мм и выше на такие радиусы гиба
