автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Система управления качеством производства сварочных электродов на основе статистического контроля разнотолщинности покрытия

Санкт-Петербургский Государственник Технический Университет

СШЭДЯЕВ Борис Васильевич

С 1С ТИПА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОИЗВОДСТВА СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ стдтастичаского КОНТРОЛЯ шнотолщшюсти ¡ШИТОЙ

Специальность 05.03.06 - Технология и машины

' сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискания ученой степени . кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1994 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете. > .

Научный руководитель - чл.корр. С.-Пб Инженерной Академии,

доктор технических наук, профессор В.В.БАИШКО

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.Л.РУССО

С.-Петербургский морской университет

кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Е.МАРЧЕПКО, 11£С им.Е.О.Патона Ведущее предприятие АО "Кировский завод"

Зашита состоится " У » исЦР?®' ¡99в часов на заседании специализированного Совета Л 063.38.1? Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета по адресу: С.«-Петербург, Политехническая ул., 29, химический корпус, ауд.51

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Университета.

Автореферат разослан

Отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 195251, С.-Петербург, Политехническая ул., 2Э, Кафедра "Оборудование и технология сварочного производства", т.552-63-55.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук, профессор

В.А.Кархий

Обшая характеристика работы

Актуальность рг.боты. Существенным недостатком сварочных электрода отечественного производства Является их низкое качество, в основ-юм, повышенная или сверхнормативная разнотолшнность покрытия.

Очень часто с этим дефектов связаны массовый брак электродов и »начительные материальные убытки. При производстве электродов устра-*ение или регулирование разномллшнности производится примитивными /¡етодаыи, основанными на практических напыках персонала без точного »нания причин ее.вызывающих в конкретных условиях. (

Экспериментально и теоретически причины и механизм формирования эазнотолшинности изучены недостаточно; это относится как к определении условиям, сложившимся на предприятии, так и при изготовлении конкретной партии электродов. Существенно затруднены анализ причин и механизм образования сверхнормативной разнотолшинности, разработка рекомендаций по еа предотвращению из-за широкой номенклатуры электро-;оизготавливашего оборудования, эксплуатирующегося на разных заво-;ах, несовершенства и нарушения нормативных требований при выполнении отдельных операций и т.д. Не установлено, в каких случаях ответственность за формирование сверхнормативной разнотолшинности может быть зозложена на персонал электродного производства.

Цель. работы. Исследование особенностей и механизма формирования разнотолшинности сварочных электродов, совершенствование технологии их изготовления и создание системы управления качеством электродов, збеспечиваших допускаемый уровень разнотолшинности.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучить причины и разработать методы количественного анализа формирования сверхнормативной разнотолшинности при разладке операций технологического процесса, изменении технического состояния оборудования и инструмента, нарушении порядка выполнения отдельных' операций;

- разработать количественные критерии качества обмазочной массы, з ргаНизационно-техничес ко го состояния технологического процесса изготовления электродов и качества выполнения отдельных операций, показатели уровня квалификации персонала электродного производства и уста-

^В дальнейшем по тексту из словосочетания "разнотолшинность покрытия" - слово "покрытие" исключается.

повить их взаимосвязь с формированием сверхнормативной разнотолшин-ности;

- изучить и сформулировать механизм формирования разнотолшиннос ти, в т.ч. сверхнормативной с математической интерпретацией физических процессов взаимодействия инструмента, стержня и обмазочной массы

" Т1/» пп ПИП и •

а 1 имиипь

-разработать правила экспертной оценки качества электродов, алго ритм и систему управления качествои электродов с пакетом документов программного и информационного обеспечения для компьютерной реализации программы.

Научная новизна- Впервые разработаны новые количественные показатели технологи ческого процесса изготовления электродов, качества обмазочной массы, распределения обмазочной кассы по длине электрода, физической однородности обмазочной массы и их связь с разно то лшинностью и механизмом ее формирования;

- впервые разработана система анализа организационно-техническо го состояния технологии производства электродов на основе методов статистического контроля разнотолшинности и ее производных;

- впервые предложен новый количественный критерий качества обмазочной массы, названный интегральным показателем качества, который определяется из следующего выражения:

де^ ШЯгт^пкй ч (1)

где втах и £ „¿г, - максимальная и минимальная величина разнотолшинности соответственно в пределах одного электрода п - количество электродов в выборке;

- изучены значения интегрального показателя качества и разграни чены их пределы, которыми характеризуются качество обмазочной массы состояние технологического процесса, оборудования и инструмента, квв лификация персонала и установлена зависимость между значениями интег рального показателя и'качеством электродов;

- исследован и разработан количественный ыетод анализа причин формирования сверхнормативной разнотолшинности по ее локальным значе нияц в одном, двух и трех сечениях электрода;

- разработаны новые методы для оценки поведения оператора-опрес соьпшка электродов с учетом качества обмазочной массы и относительно

) положения втулок в процессе опрессовки электродов;

- впервые исследован механизм формирования разнотолшинности по ззультатам измерения мгновенных изменений ее значений и установлено тсперикентально-расчетшм методом поведение стеркня в зоне между по-ютей и калибрушей втулками при воздействии обмазочной массы с раз-1чной степенью неоднородности;

- впервые предложены количественные показатели для оценки физи-гской неоднородности обмазочной кассы и ее доли в обшем объеме комканой партии (замеса).

Практическап^ценность работы. Создана комплексная система мето-¡в анализа организационно-технического состояния технологического юцесса электродного производства, по результатам которого независи-) от эксплуатируемого оборудования можно достаточно оперативно осу-■ствить корректировку операций процесса, определить причины и опера-ш разладки, глубину операций, морально-психологическое состояние ответственность персонала, улучшить качество электродов. При анали-! статистически достоверной информации система обеспечивает возмож-сть корректировки внутризаводской нормативно-технической докумен-|Ции, уточнения режимов выполнения отдельных операций.

Разработаны и проверены в производственных условиях рекомендации повышению пластичности обмазочных масс за счет повышения удельной верхности известного алюмосиликатного пластификатора. Повышение астичности обмазочной массы, проявляющееся в виде зсЬфекта супер-астифицирования, может быть реализовано в промышленном масштабе любом электродном производстве.

' Разработан алгоритм программы и программа управления качеством ектродов для персонального компьютера I В'л PC в ОС KS DOS.

Апробация, работы. Основные результаты работы докладывались на: учно-т<?хнической конференции "Достижения инженеров и учены;: Ленин-ада в области сварочного производства за 1990 год" (1991 г. - Ле-нград); на научно-техническом семинаре "Новые сварочные и наплавоч-е материалы и гас применение в промышленности" (1992 г. - Санкт-Пе-рбург) ;■ Международной научно-технической конференции "Металлургия арки и сварочные материалы", посвященной памяти Г.Л.Петрова (1993г. Санкт-Петербург). , -

Разработанная программа управления качеством электродов внедрена "Электродный завод", отдельные ее фрагменты проверены и внедрены Московском Опытном сварочном заводе, .Днепропетровском заводе сва-

рочных материалов, НПО "Уралхимкаа" и др.

Методы, исследования• При выполнении данной работы результаты из. мерения раз но то шинное т к обрабатывали методами математической статна тики с построением контрольных карт, усовершенствованными зарубежными специалистами для анализа нестабилкэпро ванных процессов. Измерена разнотолшинност',: производили электромагнитными приборами отечественными (марки КРП-12 и др.) и зарубежными (марки ZTS0C2). Удельную по верхность частиц определяли методом воздухопроницаемости прибором ПСХ-2, а вязкость жадного стекла - ь.етодом падаюшего шара посредством прибора В-3 поставки ГДР. Распределение частиц различного размера в порошке определяли оптическим методом, а их, размеры и форму посредством оптической и электронной микроскопии. Алгоритм программы управления качеством электродов разработан на основе эвристических методов экспертной оценки качества. Программное и информационное обе печение осуществлено в рамках системы Clipper для персонального компьютера I&U РС ХГ под управление« системы MS DOS.

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, получено два авторских свидетельства на изобретения.

Объем, и структура, диссертации. Диссертация состоит из введения пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 98 наименов; ниЯ и приложения. Обший объем работы составляет 310 страниц машинописного текста, включающего 34 рисунка и 26 таблиц.

Первая глава содержит, преимущественно, по литературным данным анализ влияния основных факторов и параметров технологического процесса изготовления электродов на разнотолшинность. Анализ показал, что одним из наиболее ванных параметров при изготовлении электродов прессовым методом являются технологические свойства обмазочных масс которыми качественно оценивав? их истечение из головки пресса, плес тичность, способность концентрично обволакивать металлический стержень при опрессовке..

Влияние зернового состава порошков материалов электродных noiq тий проявляется через размеры, форму частиц и.удельную поверхность, от которых зависят степень наполненности обмазочной массы твердой ( зой и связушим, а также толшина пленки связушего между частицами порошка и подвижность массы при опрессовке. Показано, что от соот» шения размеров частиц и величины зазора между подавшей и кьлибруш втулками зависит характер истечения обмазочных масс из головки пре са, их сопротивление деформировании под воздействием давления,

■ Рассмотрена необходимость варьирования характеристик жидкого текла и возможность получения оптимальной пластичности обмазочных зсс, обеспечивавшей их опрессовываемость. С технологической точки рения калиевое яидное стекло предпочтительнее: оно более полимери-эвано, быстрее набирает вязкость при концентрировании, лучше сочетайся с органическими гидроколлоидами и т.д. По некоторым данным, ком-инированные стекла намного технологичнее ыоносиликатных.

Рассмотрены физико-химические свойства органических и минераль-ых пластификаторов, их взаимодействие с жидким стеклом, механизм лияния на технологические свойства и пластичность обмазйчных масс.

По литературным данным не удалось однако выявить количественную орреляциа между разнотолшинностьга и технологическими свойствами об-¡азочных масс. Приведена информация о влиянии разнотолшинности на варочно-технологические свойства электродов и качество наплапленно-'0 металла.

Проведенный в главе анализ позволил сделать следушие обобщения:

1. Один из основных показателей качества электродов - разнотол-шнность - не удалось использовать для анализа процессов, происходя-тих при изготовлении электродов в различных производственных услови-IX;

2. Чтобы повысить уровень информативности получаемых при измере-1ии разнотолшинности данных необходимо проведение специальных иссле-;ований, устанавливавших причины ее изменения и механизм формирована, учитывавших сложность и особенности технологического процесса;

3. Для анализа этих процессов и состояния оборудования необходимо создать новые методы и разработать количественные показатели, эбеспечиваюшие четкое описание технологии изготовления электродов.

С учетом Обобщений, сделанных в диссертации, основные задачи работы заключаются в следующем:

1. Изучить закономерности формирования качества электродов по показателю разнотолшинности на основе потока статистических данных, обеспечиеаших их'надлежащую информативность;

2. Определить в количественной форме влияние основных факторов технологии изготовления электродов на уровень их качества по показателю разнотолшинности и ее производных;

3. Разработать методики анализа причин и условий формирования разнотолшинности, достаточно определенно выявляющих значение основных факторов технологии изготовления электродов;

4. Разработать правила экспертной оценки качества электродов, алгоритм и компьютерную программу управления качеством электродов по показателю раэнотолшинности.

Во второй главе приведены результаты исследования качества элект родов по показателю раэнотолшинности. Измерения раэнотолшинности выполнены в ссответстпии с рекомендация«« ГОСТ 94СС-75 ь тр«х сечениях каждого электрода представительной выборки из 50-100 электродов от какдого замеса (или партии). При этом, для каждого электрода в протоколе специальной формы фиксировали разнотолшинность в трех сечениях, а гаме разность между максимальной и минимальной величиной раз» нотолшннности: деСр= &тох'етСп ' Установлено, что величина разнотол-шинности в пределах одного электрода может существенно (на порядок) отличаться в различных сечениях или быть одинаковой независимо от места измерения (как в пределах одного электрода, так и для всех электродов выборки). Выполненные исследования и анализ показали, что неравномерное распределение раэнотолшинности в различных сечениях одного электрода - следствие неоднородности обмазочной массы. Для характеристики среднестатистической неоднородности и оценки качества обмазочной массы (конкретной партии, замеса) принят количественный показатель, определяемый из выражения (I).

На основании анализа результатов исследования качества нескольких.тысяч замесов и партий электродов (сотни тысяч измерений раэнотолшинности), изготовленных разными заводами, установлено:

- значениям й(?ср4- 0,045 соответствует достаточно высокий уровень технологического процесса и организации труда электродного производства, обеспечиваний высокое качество обмазочной массы;

- значения леср от 0,05 до 0,075 свидетельствуют о разладке одной-двух операций в технологическом процессе изготовления электродов, обусловливающей некоторую неоднородность обмазочной массы, например, вследствие недостаточной длительности перемешивания сухой шихты

с жидким стеклом, неправильного соотношения сухой шихты и жидкого стекла в обмазочной массе и др.;

- значения &вср > 0,08 указывают на существенную нестабильность или значительную разладку отдельной или нескольких операций, что приводи.? к образованию неоднородности различной степени и ее неупорядоченному распределению в обшем объеме обмазочной пассы.

Установлена корреляция между значениями Авер и количеством электродов с.о сверхнормативной разнотолшинностью, в контролируемой

зыборке (замесе).*^

В соответствии с методами математической статистики обработки экспериментальных данных, результаты измерений разнотолшинности некоторой выборки собирали в интервальные группы в установленных пределах: например, 0,04; 0,041-0,06; 0,061-0.08 и т.д. Далее определяли долю каждой интервальной группы разнотолпинности в анализируемой выборке и производили построение гистограмм и кумулятивных выборочных функций распределения. На рис. 1а приведена гистограша распределения интервальных групп разнотолшинности рутилфлюоритового покрытия электродов диаметром 4 км для СЕарки высоколегированных сталей. Из рисЛа видно, что калибрующая втулка была точно устаноьлена относительно по-дашей. При достаточно точно установленных втулках и высоком качестве обмазочной массы ( ДвСр = 0,035) получили электроды только с допускаемой разнотолшинностью. На рис.16 приведена гистограмма распределения интервальных групп разнотолшинности электродов с основным покрытием. Из рис.16 следует, что калибрушая втулка была установлена со значительным смешением относительно подашей. Из-за сравнительно низкого качества обмазочной массы ( ДВср = 0,072) и большого износа подашей втулки в этой выборке большая часть электродов чмеет сверхнормативную разнотолшинность (брак). Широкий диапазон интервальных групп разнотолшинности от 0 до 0,42 мм и более указывает, что брак электродов в этом случае связан не только с неудовлетворительным качеством обмазочной массы и неудачным положением втулок, но также и невнимательностью оператора пресса.

Изложенный графостатистический метод анализа качества электродов по гистограммам и кумулятивным кривым позволяет определить в качественной форме причины разладки технологического процесса при оп-рессовке конкретной партии электродов с учетом качества обыаэочной массы. .

Был разработан и исследован новый метод анализа причин образова-

у)

. ■ В 1985-1991 гг. было проведено обширное исследование качества электродов, изготавливаемых заводами республик, входивших в СССР, а также ряда зарубежных фирм.

Из более 30 обследованных заводов и цехов РФ и других республик 90 % выпускают электроды очень низкого качества: Дбср в пределах 0,06-0,14. В то же время все электроды 12 инофирм имеют высокое или очень высокое качество по показателю разнотолшинности: ДвСр составляет не более 0,045. ' у

ИР

г1 «и ММ '¿РГЛ 1

Ч" 1" ог он ои>цит Группы 1 /V»

Рис. I* Распределение интервальных групп раэнотолцинности: а - электродов с суткл-фюиоритоеьм лояЕитиеы, £еср«и,Ш&(бра>а нет;

С - электродов с основным иокцлиеы.Й ес[» 0,072

¡"'УЖУ,'/ ¡С «/"■>-"> [* !»<"->

ЮО' I

ш

т

С/

Г „

¿ГШГ

м

.1

I

_______Ё1

ь-Я 1

I

Тис« 2..Варианты рвсполомння понютия относителш? стержня: а - с допустимой гаэиомлоинноегм. » трех сечения»; в - со сверх/югыптигиой сяэноивликнмости. р одном сечен*** 1 . тд и ■ дв,х сеченные; г •* те «с ■ трех сечениях

1ия сверхнормативной разно то лшинности по совокупности ее локальных значений. Принципиально возможны четыре варианта расположения покрытия относительно стержня при измерении в трех сечениях электрода: разнотолшинность не превышает допускаемую стандартом'величину 6д [рис.2а), сверхнормативная разнотолшинность имеется только в одном течении (рис.26) или в двух сечениях (рис.2в), в трех измеренных сечениях разнотолшинность покрытия превышает (рис.2г).

При анализе результатов измерений значения величин в конкретной выборке распределяют в четыре "указанные выше группы, а параметры процесса опрессовки по результатам измерений разнотолшинности определяют из приводимых выражений 2, и 4:

^tmax (2)

max. rig

„ер

где: "max сРеДнев максимальное значение разнотошинности электродов со сверхнормативной разнотолшинностью в одном, двух или трех сечениях; ng - количество электродов со сверхнормативной разнотолшинностью в одной, двух или трех сечениях.

п / I

т £■> ' * (3)

у 2п/

к r/fif /пах* &max)

= Zns <4)

где: букВу- смешение ос и калибру шей втулки относительно подающей при сверхнормативной разнотолшинности в одном или двух сечениях соответственно;

б. ив - одно из значений разнотолшинности при ее измерении

1У1Ы} ПОйС

согласно рис.2.

На основе этих количественных показателей процесса опрессовки интерпретировали причины и условия получения электродов в пределах одной выборки с допускаемой и свер!хнормативной разнотолшинностью в одном, двух и трех сечениях (т.е. четыре группы), доли электродов в каждой группе с учётом качества обмазочной массы при изготовлении.

Из рис.За следует, что при сравнительно низком качестве обмазочной массы '=* 0,076), оператор правильно установил положение

втулок ( Ву = 0,09), при котором было получено 79 % электродов рассматриваемой выборки с допускаемой разнотолшинностью. _. -

Учитывая большую скорость опрессовки (400-600 стержней в минуту) можно признать высокую квалификацию оператора, допустившего суммарно 21 % электродов со сверхнормативной разнотолшинностью при явно неудовлетворительном качестве обмазочной массы.

Основной причиной сверхнормативной разно то шинное ти электродов ШУ-2ЕУ диаметром 3 мм (рис.36) при сравнительно высоком качестве обмазочной массы {Дб^, = 0,039) является неблагоприятная установка втулок (44 % электродов). Когда оператор нашел нужное их положение ( Ву = 0,073 при бд* 0,15), то получил 5й % электродов с допускаемой разнотолшинностью. Небрежность или низкая квалификация оператора - основная причина брака в рассмотренном случае.

Вялой реакцией оператора пресса при опрессовке электродов ТЫЛ-3} диаметром 5 мм объясняется их большая доля со сверхнормативной разнотолшинностью. в выборке, графически представленной на рис.Зв. Некоторым оправданием брака следует однако признать недостаточно высокое качество обмазочной массы - дВер « 0,07.

Исследования показали, что даже при неудовлетворительном качестве обмазочной массы (рис.Зг, Ь&ср * 0,077 ср. с рис.За,в), но при. правильно установленных втулках можно получить 100 % электродов с разнотолшинностью, не превышашей нормативных требований. Совпадение большого количества результатов испытаний позволило разработать и реализовать новую конструкцию головки пресса с жестко и соосно установленными втулками, гарантируюшими концентричность -покрытия практкческ» Независимо от качества обмазочной массы.

В третьей главе детально рассмотрены события в головке пресса при опрессовке электродов с большой скоростью по "мгновенным" изменениям разнотолшинности. Чтобы зафиксировать эти изменения, измеряли разнотолшинность через каждые 30 им вдоль электрода и определяли объе мы массы, выносимые вместе с участком стержня соответствующей длины. На рис.4а,б графически представлено, изменение разнотолшинности по длине электрода. Из рис.46, в частности, видно, что происходит "самопроизвольное" изменение разнотолшинности - увеличение в течение 0,01-0,03 сек или уменьшение - в пределах одного электрода или даже часи электрода. При этом скорость изменения разнотолшинности также может существенно изменяться.

Скорость изменения разнотолшинности определяли как отношение из-

о.ч

* 0,2 1

I, §' ■

1«,

I

I и я К

/у;/;/;;/////////////////"//// ■ еР « о <87 чт ¿тех ел е" ^ та х ая 0,36

ъя е

вц-0,09____^____________ ч 13 . г

а

У7777777777777777777777Ш

е„- 0.073

л

018

(0

11

о,)$е

. п .

В

0,22

го

о

I.

'О

ол

и///;;/;//// С»' °-г(} о.гэ ёГ" -о.зз тех 38

23 ТггТ 10

еу~ о.т___ 29

__а______

0.13

е„= 0,017

Колич(ст1о )лектродо& 6 8ы1ор«е, шт. №0 .

Рис.3. Графическая интерпретация распределения разНотолщинности

в сечениях электродов:

. а - диаметром 4мм,Десс=0,07(3;

б - ТМУ-21У диаметром Змм,Деср=0,ОЗУ;

в - ТМЛ-ЗУ диаметром 5мм, Д еср=0,07; .

! Г - диаметром 4мм,Де., =0,077.

СР II

¡3

7

6

ыенения разнотолшинности на некотором локальном участке Авл (рис. 46) к соответствушей длительности опрессовки Ьл ,.т.е.

^ (5)

г с л

СкСрОСТЬ ¡«ЗтбИЗНсиЯ раз КС ТО ЯЗ/КНСС ТИ МО риС С«*» Тр!»в £ТЬ К£»К р2*? зультирушее воздействие неоднородной среды ка стержень, перемешаю-шийся во втулках головки пресса. Если при опрессовке стержень обволакивается достаточно однородной обмазочной массой, то он испытывает одинаковые давления со всех сторон и траектория его движения должна быть прямолинейной без каких-либо поперечных колебаний. Наличие в обмазочной массе некоторых неупорядоченно распределенных объемов с разной пластичностью рг другими свойствами изменяет прямолинейность траектории движения стержня, что в свою очередь вызывает "мгновенное" изменение разнотолшинности (см.рис.4а,б). В зависимости от степени неоднородности среды на стержень действуют различные усилия, отклонявшие его из положения, задаваемого подакшей втулкой, с различной скоростью. Для количественной оценки этого воздействия введен критерий приведенной разнотолшинности бВпр , представлявший собой отношение изменения разнотолшинности на локальном участке стеркня де^, к его длине Вл :

ь^пр- е„ (б)

Посредством этого выражения количественно определяется величиа разнотолшинности, приходящаяся на I мм длины участка стержня, на котором сформирована локальная разнотолшинность, которую можно рассматривать как результат разности свойств обмазочной массы, взаимодействующей со стержнем.

Обработкой результатов измерения мгновенных изменений разнотолшинности и последуюшими расчетами установлено, что локальная.скорость изменения разнотолшинности изменяется от нуля (однородная обмазочная масса) до 20 мм/с, а Приведенная разнотолшинность - от нуля до 0,6 х х 10"'* мм/мм, т.е. чем больше неоднородность обмазочной массы, тем больше де«/> •

Расчетными методами на основе теории прочности металла, в которых стержень рассматривается как балка, защемленная одним концом (в подавшей втулке) показана возможные изменения положения стержня под

Рис.4. Мгновенные изменения рванотолдииНости а- электсод Mi б- электрод Ï2

ÛTK-GET

Ьвэ§ данных

Ьвоо _ ьанны» »иборки

UIK-M'iri

ceepïHiP-ивтиено!» рвзнзгоя-аакност*

f змстолшинноет* покрытия

^еэультатош аиалиэа * tjíhk*

Чтение awOopKM "-H из архива

База эианай )

i Коррекция нормативе!

ОТК-STAT DTK-EXP ОГК-CïîN DTK-DUMP

Адопкз i/исмка печать ГОЭГ£УЭЯв

OU - SET

Нсхэаиде a«wv* аиЗгркм

Idtk-HUPI

Г

экрлма

Путей fictTjn»

— Пеиоп

тьL-r-l faîMSTr-: I I I ■ .....

L Лтг»»*^

групп

KiueçT**

.оррскияя прав« экспертиз« оиекки

^ /каэстсл» сграео* j

I П;иять првУйз г*гУ?гт*э'н "] {П»ч»т> реэу.тьтетаг ейс.узп и оиемки

««спи» яx^fttfo»Л-итгйп»

воздействием неоднородности обмазоч::ой массы и возможность формирования разнотолшинности, величина которой сопоставима с получаемой в производственных условиях при изготовлении электродов. Показана роль износа подашей втулки, ди&метра электродного стержня и давления обмазочной массы, а также положения фильеры относительно подаюшей втулки б формировании разнотолшинности покрытия.

В четвертой главе изложены результаты исследования размеров- частиц, их удельной поверхности, распределения по размерам частиц пластификатора (слюды - мусковита) различной дисперсности, влияние дисперсности частиц на плотность и вязкость жидкого стекла.

Исследованиями установлено, что при Обычном измельчении слюды для нужд современного электродного, производства примерно 85 % частиц имеют размер-120-140 мкм, а при более глубоком измельчении размер 100 % частиц составляет 100 мкм и менее, причем 90 % частиц имеют размер 50 мкм и менее. Соответственно размерам частиц удельная поверхность грубо измельченной слюды составляет 4528 см /г, а тонко измельченной - 6134 см^/г, т.е. на 35,5 % больше грубоизмельченной. Частицы грубоизмельченной слюды имеют более округлые очертания, а тонкоизмельченной - более угловатую форму. Исследования на электронном микроскопе показали, что частицы грубоизмельченной слюды имеют вед "толстых" плотных пакетов, а частицы тонкоизмельченной - растепленных,на тончайшие пластинки.

Небольшие добавки слюды до I % независимо от фракционного соста ве, практически не изменяют плотности жидкого стекла, но тонкозернистая слюда повышает его вязкость на 16-17 %, что вероятно объясняется ■частичным структурированием такой слюды с ионами жидкого стекла.

Экспериментально изучали влияние слюды различной дисперсности н разнотолшинность покрытия, для чего в кассу вводили 0,8 % слюды.

В одном опыте (грубоизмельченная слвда) было получено 12 % элеи родов со сверхнормативной разнотолшинностьо при &вСр .= 0,062, во втс ром - все 100 % электродов соответствовали требованиями стандарта пс разнотолшинности при &&ср = 0»028. Обнаруженный эффект был условно назван суперпластифицированием обмазочной массы, который обусловлен увеличением удельной поверхности тонкоизмельченных частиц слюды, сш собствуших скольжению частиц и слоев массы относительно друг друга в ее микро- и макрообъемах, более легкому скольжению частиц при контакте со втулками и неподвижными элементами поверхностей головки пресса, более плавному прохождению стержня в средах с различной пло'

иостью (степенью неоднородности).

3 пятой главе рассмотрены основные этапы создания автоматизированной систем-j контроля качества электродов и управления этой системой.

На основе новых количественных показателей разнотолшинности покрытия и ее производных была разработана информационная модель и алгоритм поиска ее решения.

В результате экспериментального изучения разнотолшинности покрытия многих заводов РЗ и зарубежных фирм, была сформулТфОЕана задача а символьной форме на базе понятия, сложившихся в электродном произ-юдстве. Такой тип задач относится к классу интеллектуальных или эв-жстических.

Разработанная программа контроля и регулирования качества элект-гадов по показателю разнотолшинности и ее производным создана в рам-:ах системы программирования Clipper , а комплекс ее управления пред-означен для работы на персональном компьютере Iblu РСХТ под управле-[ием операционной системы MS SOS . Программа выполнена на трансляторе CStppen 1 а графическая часть программы выполнена с помошью языков Си и Assem&ten .

На, рис.5 приведена функциональная блок-схема программы контроля [ регулирования качества электродов. В первый модуль этого комплекса водятся результаты измерений разнотолшинности представительной вы-орки из 50 электродов. В этом модуле рассчитывается интегральный по-азатель качества электродов (обмазочной массы), доля электродов в ыборке, а, следовательно, в партии со сверхнормативной разнотолшин-остыо, стабильность технологического процесса во времени, оценива-тся поведение и профессиональная подготовка оператора пресса.

В следушем модуле построением гистограмм и кумулятивных кривых графической форме производится анализ распределения интервальных рупп разнотолшинности. При этом определяются примерное положение, по-аюшей втулки относительно калибрушей, уровень износа подашей втул-л или зазора между втулками, поведение оператора пресса при различим качестве обмазочной массы,

В третьем модуле в графическом виде производится количественный чализ причин образования сверхнормативной разнотолшинности по ее ло-1льным значениям в одном, двух или трех сечениях электрода. Анализ )зволяет с высокой степенью достоверности определить причины того 1И иного распределения разнотолшинности в разных сечениях электрода,

а также меру ответственности в-этом событии качества обмазочной массы или оператора. В результате такого анализа очень точно определяется положение втулок (подаюшей и калибрушей) в процессе опрессовки и доля электродов, опрессовнваемых при различном положении втулок. Разработанная система управления качеством электродов внедрена в АО "Электродный завод".

общие вывода

1. Разнотолшинность покрытия является одним из основных количественных показателей качества электродов. Предложена систематизация причин и основных факторов технологического процесса изготовления электродов, определяющих формирование сверхнормативной разнотолшин-ности. Эти причины и факторы сгруппированы по определенным признакам: качество подготовки материалов, качество обмазочной массы, качество выполнения отдельных операций, состояние электродообмазочного пресса и т.д. Предложенная систематизация позволяет, в условиях каждого конкретного производства определить долевой вклад фактора или группы факторов в формирование разнотолшинносги, а также определить направо ление поиска причин и операции разладки в технологическом процессе изготовления электродов.

2. Разработана система методов количественного анализа состояния технологического процесса производства электродов, обеспечивающая возможность контролировать и корректировать качество отдельных операций, определять с высокой степенью достоверности причины возникновения сверхнормативной разнотожинности.''

3. Для количественной оценки качества и технологических свойств обмазочной массы, стабильности отдельных операций и всего технологического процесса, состояния организации труда и подготовки персонала особенно операторов пресса, предложен интегральный показатель качест ва АВсо > определяемый из выражения:

" п ■

Асср" п

Экспериментально установлено, что достаточно высокое качество обмазочной массы характеризуется значениями 0,045. Наличие

в выборке контролируемой партии большой доли электродов со сверхнормативной разно толшииностью при указанных значениях Абср сведетель-

ствует о неудовлетворительной подготовке или невнимательности оператора.

Значении Двср в пределах 0,05-0,075 свидетельствуют о неудовлетворительном качестве обмазочной массы, вследствие разладки одной-двух операций технологического процесса. Чем больше значение й&ср в указанном интервале, тем больше вероятность получения большой доли электродов со сверхнормативной разнотолпинностью.

Значения дЁд, > 0,08 указывают на глубокую разладку одной или нескольких операций технологического процесса и при таком качестве обмазочной массы практически невозможно получать электроды с заданной стандартом разнотолщинностью.

4. Качественная оценка относительного положения подавшей и ка-либрушей втулок в головке пресса, степени износа подаюшей втулки, поведения оператора в процессе опрессовки электродов конкретной партии (замеса) производится графостатистическими методами посредством построения гистограмм и кумулятивных кривых распределения. При этом методе анализа также учитывается интегральный показатель качества. Широкий набор интервальных групп разнотолшинности, особенно,при благоприятных значениях « указывает на повышенный износ подаюшей втулки или на большой зазор между втулками в головке пресса.

5. Метод количественного анализа причин сверхнормативной разнотолшинности по ее локальным значениям в одном, двух и трех сечениях и доли электродов со сверхнормативной разнотолшинностью в каждом сечении позволяет определить величину смешения подающей и калибруюшей втулок в процессе опрессовки конкретной партии электродов и поведение оператора при опрессовке электродов. При достаточно высоком качестве обмазочной массы и большой доли электродов со сверхнормативной разно-толшинностью в трех сечениях измеренных электродов причиной браке является низкая квалификация или невнимательность оператора. Примерно равные доли электродов со сверхнормативной разнотолшинностью в одном, двух и трех сечениях при значениях Л^ср в пределах 0,06-0,08 свидетельствуют о внимательности оператора в процессе выполнения операции опрессовки, а наличие брака объясняется недостаточно высоким качеством обмазочной массы.^

6. Установленные причины и закономерности формирования разнотол-шинности, предложенные'методы и количественные показатели для анализа качества электродов и состояния технологического процесса распространяются на все типы покрытий и любое электродоизготавливашее оборудование . 17

7. Установлен механизм формирования разно то шинное т и покрытия, который связан исключительно с неоднородностью обмазочной массы и выявлены количественные параметры ее неоднородности через понятия приведенной разнотолшинности и скорости изменения разнотолшинности. Установлена функциональная зависимость между этими параметрами обмазочной массы.

8. Разработан новый пластификатор и способ его введения в обмазочную массу (признанные изобретением), обеспечивающие суперпластифицирование обмазочных масс. Сравнительным исследованием нового пластификатора установлены: и

- зерновой и фракционный состав и удельная поверхность;

- особенности строения отдельных частиц этого материала;

- влияние доб&вок пластификатора на плотность и вязкость жидкого стекла.

Исследованиями установлено, что повышение пластичности обмазочных масс с новым пластификатором связано с особенностями строения и удельной поверхностью его частиц и особенностями его влияния на вязкость жадного стекла.

9. Разработан пакет документов, составлявших-программное и информационное обеспечение в рамках системы программирования ОИррег , версии 5.01. Комплекс контроля и управления качеством электродов предназначен для работы на персональном компьютере 1ВМ РС ХТ под управлением операционной системы М8 БОй , версии не ниже, чем 3.30

и внедрен в АО "Электродный завод".

Основное содержание диссертации опубликовано в работах;

1. Семендяев Б.В., Ворновицкий И.Н., Линк Л.С., Саленко М.А. Способ контроля качества при изготовлении штучных, металлических электродов. Авторское свадетельство СССР № 1470486, 1989.

2. Ворновицкий Й.Н., Семендяев Б.В., Троицкий В.И. Уменьшение разнотолшинности покрытия при изготовлении электродов для дуговой сварки. Автоматическая сварка. Ю90, № 8. С.63-65.

3. Ворновицкий И.Н., Гельперн С.А., Сеыеедяев Б.В. Влияние технологических условий производства на разнотолтинность покрытия. Ленинград, изд-во ДД11ТП, 1990, С.20.

4. Ворновицкий Й.Н., Сидлин З.А., Адлер Ю.П., Семендяев Б.В. Анализ технологической подготовки производства по показателю разнотол-

шинности электродного покрытия. Сварочное производство. 1991, № 7, С.22-26.

5. Ворновицкий И.Н., Семендяев Б.В. Методика анализа причин повышенной разнотолшинности покрытия сварочных электродов. Сб.Энергетическое строительство. 1991, № 10, С.40-44.

6. Семендяев Б.В. Алгоритм системы автоматизированного контроля качества электродов. Металлургия сварки и сварочные материалы. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции: С.-Пб: Изд-во СПбПУ, 1993. С.100-101.

7. Ворновицкий И.Н,, Семендяев Б.В. Механизм формирования разнотолшинности покрытия при опрессовке электродов. Там же. С.88-92.

8. Семендяев Б.В., Ворновицкий И.Н., Хлолченко А.И. и др. Способ изготовления покрытых электродов. Авторское свидетельство СССР № 1808594, 1991.

Р-Л1.С.П5 rrv -s.^O.r.ioo. li.oi.e^f.