В.Н. Протасов. Выбор материалов требуемого качества для
advertisement
1 (70) 2011 Выбор материалов требуемого качества для производства машиностроительной продукции конкретного назначения В.Н. Протасов, проф., Кафедра «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина Р ассмотреть основные принципы выбора материалов для производства машиностроительной продукции конкретного назначения побудила автора данной статьи программа второй международной научно-практической конференции «Современные материалы и технологии в машиностроении», сроки проведения которой 2-4 февраля 2011 г. Заинтересовали первые два пункта программы: требуемые свойства и выбор материалов для произ­водства машиностроительной продукции; новые материалы с улучшенными потребительскими свойствами. Формулировка этих вопросов хорошо согласуется с публикациями автора данной статьи, касающимися понятий «качество объекта», «категории качества объекта», «структурная схема описания потребительского качества объекта» [1-4]. Качество любого объекта, в том числе машиностроительной продукции, ее отдельных элементов, материалов элементов, процесса производства продукции – сущность объекта, выражаемая совокупностью его свойств, показателей свойств и значений показателей, определяющих эту сущность. Сущность объекта – это то, что делает его определенным и отличает от других объектов. Следует различать фактическое качество и потребительское (требуемое) качество объекта. Фактическое качество объекта – фактическая сущность объекта, выражаемая совокупностью присущих ему свойств, показателей свойств и значений показателей. Потребительское (требуемое) качество объекта – потребительская сущность объекта, обусловливаемая его назначением и выражаемая комплексом требуемых свойств объекта, показателей этих свойств и норм на показатели, обеспечивающих способность объекта выполнять свое назначение. Назначение объекта – это функции, выполняемые объектом, показатели выполнения этих функций, условия применения объекта и его регламентированный ресурс или срок службы. Из приведенного определения понятия «качество объекта» следует, что свойство объекта – это только одна из составляющих сущности объекта, обусловливающая его различие или общность с другими объектами. Поэто- 26 му комплекс требуемых свойств объекта является необходимым, но недостаточным условием определения потребительского качества этого объекта. На рис. 1 приведен комплекс требуемых свойств машиностроительной продукции, определяющий ее потребительское качество. Каждое из этих свойств является сложным свойством, обусловливаемым комплексом простых свойств. Свойства машиностроительной продукции, определяющие ее потребительское (требуемое) качество Способность выполнять свое назначение Требуемая надежность Требуемая безопасность Рис. 1. Комплекс свойств машиностроительной продукции, определяющий ее потребительское качество В большинстве случаев машиностроительная продукция представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов различной степени сложности: агрегаты, сборочные единицы и детали. Назначение и обусловленное им потребительское качество конкретной машиностроительной продукции определяет назначение и соответствующее ему потребительское качество ее отдельных элементов в последовательности, задаваемой их соподчиненностью и взаимосвязью. Технические требования к конкретной машиностроительной продукции и к ее отдельным элементам являются нормативным документом, определяющим потребительское качество рассматриваемого объекта в соответствии с его назначением и выражающим это качество в виде совокупности требуемых свойств объекта, обусловленных его назначением, показателей этих свойств в исходном состоянии и при различных видах внешнего воздействия на объект на разных стадиях его жизненного цикла, норм на показатели и методов контроля соответствия фактических значений показателей требуемых свойств объекта этим нормам. На рис. 2, 3 и 4 представлены структурные схемы последовательности разработки технических требований к объекту машиностроительного производства, обусловливающих его потребительское качество. Разработка технических требований к машиностроительной продукции в целом и к ее отдельным элемен- вопросы качества 1 (70) 2011 Способность объекта выполнять свое назначение Виды внешних воздействий на объект – ВВ Функции (Ф), выполняемые объектом Ф2 Фn Виды ВВ на стадиях хранения, транспортирования, СМР и др. Свойства (СВ) объекта, обеспечивающие выполнение функции Ф СВ1 СВ2 Виды ВВ на стадиях эксплуатации Регламентированный срок службы - СВn Метод контроля А1 Норма Н1 Показатель свойства в исходном состоянии – П1 Метод контроля А2 Норма Н1 Показатель свойства после воздействий – П1 Метод контроля А3 Норма Н1() Показатель свойства после воздействий – П1() Рис. 2. Последовательность разработки технических требований к машиностроительной продукции, обусловливающих ее способность выполнять свое назначение в заданных условиях применения в течение регламентированного срока службы там в соответствии с их назначением в большинстве случаев является достаточно сложной многофакторной задачей, требующей высокой квалификации разработчика этих требований, логического мышления и системного подхода. Разработкой технических требований к конкретной машиностроительной продукции в целом и к ее отдельным элементам должна заниматься служба качества разработчика на основании технического задания потребителя. Технические требования, определяющие потребительское качество отдельных элементов (деталей) машиностроительной продукции, обусловливают потребительское качество материалов этих элементов. Потребительское качество материала, применяемого для производства элемента машиностроительной продукции, обусловливается тремя сложными свойствами этого материала: способностью материала выполнять свое назначение в данном элементе, которое, в свою очередь, опреде- ляется назначением этого элемента в конкретной машиностроительной продукции; требуемой обрабатываемостью материала, обусловливаемой требуемой технологичностью элемента машиностроительной продукции в заданных условиях производства; требуемой безопасностью материала в заданных условиях производства и применения машиностроительной продукции. Каждое из перечисленных сложных свойств материала элемента машиностроительной продукции определяется совокупностью его простых свойств. Совокупность простых свойств материала конкретного элемента машиностроительной продукции, обусловливающую способность материала выполнять свое назначение в данном элементе, следует разделить на две группы: свойства материала, определяющие потребительское качество поверхностей рассматриваемого элемента; свойства материала, определяющие потребительское качество тела этого элемента под поверхностным слоем. Бизнес Ф1 Требуемая надежность объекта при эксплуатации СВ1 (Безотказность) СВ2 (Долговечность) СВ3 (Ремонтопригодность) СВ4 (Сохраняемость) Показатель Показатель Показатель Показатель Норма Норма Норма Норма Метод контроля Метод контроля Метод контроля Метод контроля Рис. 3. Последовательность разработки технических требований к машиностроительной продукции, определяющих ее требуемую надежность в заданных условиях применения в течение регламентированного срока службы 27 вопросы качества 1 (70) 2011 Требуемая безопасность объекта СВ1 (Противопожарная безопасность) СВ2 (Экологическая безопасность) СВ3 (Химическая безопасность) Показатель Показатель Показатель Норма Норма Норма Рис. 4. Последовательность разработки технических требований к машиностроительной продукции, определяющих ее требуемую безопасность в заданных условиях производства и применения Подобное разбиение потребительских свойств материала элемента на две группы позволяет оценить экономическую целесообразность и техническую возможность производства конкретного элемента машиностроительной продукции из одного материала или совокупности материалов, определяющих требуемый градиент свойств этого элемента по заданным координатам. Последовательность разработки технических требований к материалу элемента машиностроительной продукции, определяющих способность материала выполнять свое назначение в данном элементе, аналогична приведенной на рис. 1. Обрабатываемость материала, используемого для изготовления конкретного элемента машиностроительной продукции, обусловливает техническую возможность обеспечения потребительского качества этого элемента в заданных условиях производства. На рис. 5 приведена схема разработки технических требований к материалу элемента машиностроительной продукции, определяющих его требуемую обрабатываемость в заданных условиях производства. Последовательность разработки технических требований к материалу элемента машиностроительной продукции, определяющих требуемую безопасность этого материала в заданных условиях производства и применения машиностроительной продукции, аналогична приведенной на рис. 3. Формулирование в соответствии с вышерассмотренными принципами потребительского качества материала элемента машиностроительной продукции является только первым этапом процесса выбора материала для Требуемая обрабатываемость материала список литературы СВ1 (Обрабатываемость давлением) СВ2 (Обрабатываемость резанием) СВ3 (Свариваемость) Показатель Показатель Показатель Норма Норма Норма Рис. 5. Последовательность разработки технических требований к материалу машиностроительной продукции, определяющих его требуемую обрабатываемость в заданных условиях производства 28 этого элемента. Не менее сложной задачей является второй этап – выбор конкретного материала, фактическое качество которого соответствует сформулированному в технических требованиях потребительскому качеству. В существующих справочниках отсутствуют показатели большинства потребительских свойств материалов машиностроительной продукции различного назначения и значения этих показателей у конкретных материалов в исходном состоянии и при различных внешних воздействиях на материал на разных стадиях жизненного цикла машиностроительной продукции (хранение, транспортирование, монтаж, демонтаж, использование по назначению). Отсутствие подобной информации во многих случаях влечет несоответствие фактического качества выбранных материалов их потребительскому качеству и, как следствие этого, несоответствие фактического качества машиностроительной продукции ее назначению. Для устранения подобной ситуации предприятиямразработчикам материалов для машиностроительной продукции необходимо создать информационные базы следующих данных: потребительские свойства материалов, используемых для производства машиностроительной продукции; виды внешних воздействий на материалы на разных стадиях жизненного цикла машиностроительной продукции, способные вызвать изменение потребительских свойств этих материалов, моделирующие воздействия на материалы при испытаниях в лабораторных условиях и свойства материалов, контролируемые при этих воздействиях; показатели потребительских свойств материалов в исходном состоянии и при различных видах внешних воздействий, методы контроля этих показателей и их фактические значения у испытанных материалов. Объединение подобных информационных баз предприятий-разработчиков машиностроительной продукции позволит создать единое информационное пространство для машиностроительного производства, что является необходимым условием обеспечения потребительского качества как самой машиностроительной продукции, так и материалов, используемых для ее производства. 1. Протасов В.Н. Еще раз к сущности понятия «качество и к вопросу: «чем и как мы управляем?», говоря об управлении качеством // ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ, №12, 2005, стр. 22-27. 2. Протасов В.Н., Макаренко А.В. О процессах, вызывающих повреждения и отказы насосно-компрессорных труб при эксплуатации, и соответствии нормативной документации, определяющей качество этих труб, их назначению // ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ, №6, 2007, стр. 138-141. 3. Протасов В.Н. Основные принципы разработки нормативной документации, определяющей требуемое качество внутреннего полимерного покрытия нефтегазопроводных труб // КОРРОЗИЯ ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕГАЗ, №3, 2009, стр. 10-13. 4. Протасов В.Н., Мурадов А.В., Макаренко А.В. Технические требования к полимерным покрытиям различных объектов нефтегазовой отрасли. Состояние и перспективы // ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕ­ГАЗ, №9, 2010, стр. 26-28.
