Файл: Ефимычев Ю.И. Экономические проблемы повышения качества, надежности и долговечности литых деталей.pdf

Впервую очередь это относится к процессам смесеприготовлеиия и изготовления форм и стержней, с которыми, как отме­ чалось на XXV Всесоюзной научно-технической конференции литейщиков, связано 80% брака в литейных цехах, и к процессам получения качественного металла, которые дают 10% брака.

Вкомплексе мер по снижению брака1и улучшению качества

отливок важное место отводится совершенствованию методов и средств контроля качества литейной продукции. Рассмотрим некоторые аспекты этой проблемы, имеющие, на наш взгляд, важ­ ное практическое значение. Это — создание технических средств контроля шероховатости литой поверхности, применение матема­ тических методов для косвенных методов контроля и, наконец, анализ эффективности и перспектив развития статистических ме­ тодов контроля в литейном производстве.

Одним из путей улучшения качества поверхности отливок является совершенствование методов контроля шероховатости литья. Как мы отмечали выше, из-за отсутствия специального стандарта для оценки микропрофиля литых поверхностей ис­ пользуют ГОСТ 2789—59, но в нем не учтены особенности литых поверхностей. Кроме того, оценка по данному стандарту является трудоемкой операцией, требующей наличия дорогостоящего обо­ рудования. Поэтому в большинстве литейных цехов контроль шероховатости литых поверхностей не производится. При этом неизбежно возникают разногласия между изготовителями и по­ требителями отливок, особенно при кооперированных поставках литейной продукции. Назрела необходимость в изыскании деше­ вого, доступного и достаточно точного метода контроля качества поверхности отливок.

Этим целям, как показывает зарубежная практика, в значи­ тельной мере отвечают эталоны шероховатости литых поверхно­ стей. Создание отечественных эталонов для оценки качества по­ верхностей литых заготовок, полученных различными способами, позволяет предприятиям объективно оценивать результаты своей работы и на этой основе разрабатывать мероприятия по дальней­ шему улучшению качества литых заготовок.

Решение этой сложной задачи осуществляется в несколько этапов.

1 По нашему мнению, комплекс организационных и экономических мер по снижению брака в литейном производстве должен предусматривать следую­ щее: тщательное изучение видов п причин пороков литья, строгий статистиче­ ский учет дефектов иа основе их классификации по наиболее ответственным « массовым отливкам; обеспечение литейных цехов высококачественными ис­ ходными материалами, своевременный и надежный ремонт оборудования, ор­ ганизацию профилактической работы по соблюдению геометрических размеров литейной оснастки; изыскание наиболее эффективных форм работы с исполни­ телями, в том числе развитие системы бездефектного труда; обеспечение мате­ риального стимулирования за выпуск высококачественной продукции; прове­ дение организационно-технических мероприятий по улучшению качества про­ дукции и ликвидации брака; совершенствование методов технического контроля.

87

На первом этапе исследования были разработаны характери­ стики эталонов шероховатости точнолитых заготовок для судо­ строительной промышленности1.

При практической реализации этих разработок на одном из предприятий отрасли были изготовлены отливки-эталоны из ста­ ли 40Х, по которым затем оценивалась шероховатость литых деталей. В результате осуществления технологических мероприя­ тий удалось получить детали сложного профиля без дополнитель­ ной механической обработки. Чистота литой поверхности полу­ ченного профиля вполне отвечала требованиям эксплуатации из­ делий. Экономический эффект отвнедрения 29 наименований деталей выразился в 17,5 тыс. руб.

Все контролируемые параметры продукции в технологиче­ ских процессах в литейном производстве могут быть разделены на объективно, субъективно и косвенно контролируемые. Число первых на современном этапе развития литейной технологии весьма ограниченно; субъективный контроль, к которому относит­ ся рассмотренный нами контроль шероховатости отливок по эталонированной поверхности, является в литейном производстве доминирующим и ведется исполнителями технологических опера?- ций или специальным контрольным персоналом; точность опре­ деления косвенно контролируемых параметров зависит от точ­ ности определения объективных параметров, функциями которых они являются. Необходимость в сокращении числа субъективно контролируемых факторов возникает в связи с тем, что причины образования брака в подавляющих случаях (если не изменяются исходные материалы и т. п.) связаны с их отклонениями от до­ пустимых пределов.

В настоящее время имеются два принципиально различных подхода к регулированию технологических процессов: первый основан на автоматических средствах контроля и второй — на статистическом анализе и регулировании текущего производства. В большинстве случаев автоматизация предполагает применениекосвенных методов контроля, например контроль влажности формовочной смеси по ее электроемкости, химического состава спектральными методами и т. п.

Для установления зависимости между определенным пара­ метром и тем параметром, который контролировать гораздо­ удобнее и дешевле, эффективно использовать математический аппарат корреляционного и регрессионного анализа. Эта идея реализована нами для исследования зависимости содержания остаточного от свободно выделившегося водорода в низколегиро­ ванной стали.

1 Отчет по научно-исследовательской работе «Проведение статистическогоанализа чистоты поверхности точнолитых заготовок по группе заводов отрас­ ли. Разработка характеристик эталонов шероховатости отливок точного литья»., ГГУ, 1971.

88

Как известно, общее содержание водорода в сталях опреде­ ляется по результатам трех проб с учетом свободно выделивше­ гося и остаточного. Остаточный водород определяется методом вакуум-нагрева.

Если определение водорода, выделившегося при нагревании пробы, не представляет затруднений, то выявление остаточного водорода — длительный и трудоемкий процесс. Между тем во многих случаях общее содержание водорода в сталях может быть установлено с определенным, практически удовлетворительным уровнем достоверности и точности с помощью корреляционных моделей. Корреляционному анализу подвергались данные про­ мышленных плавок низколегированной Сг—Ni—Mo—Cu стали в дуговой электропечи ДСВ-5 с основной футеровкой. Примене­ ние корреляционного анализа предполагает выполнение ряда предпосылок, главной из которых является нормальность рас­ пределения полученных экспериментальных данных.

Оценка распределения экспериментальных данных, проведен­ ная нами с помощью критерия Колмогорова X, показала, что отклонение наблюдаемого распределения от нормального закона носит, как правило, случайный характер.

Для проверки гипотезы о наличии связи между содержанием остаточного и свободно выделяющегося водорода в низколегиро­ ванной стали и оценки тесноты этой связи вычислялся сначала коэффициент корреляции гху, а затем корреляционное отноше­ ние

После расчета получаем значение гху— —0,21. При довери­ тельной вероятности а = 0,95 и 98 степенях свободы граница незначимости парных коэффициентов корреляции равна 0,197. Следовательно, связь между остаточным и свободно выделив­ шимся водородом существенна и аппроксимируется уравнением парной регрессии

Это уравнение для расчетов практически удобно, но не дает точных результатов. Поэтому нами на основании изучения рас­ пределения экспериментальных данных остаточного и свободно выделившегося водорода была выдвинута гипотеза о наличии между ними криволинейной связи. Для измерения тесноты кор­ реляционной криволинейной связи вычислили корреляционное отношение т]= 0,49, имеющее здесь тот же смысл, что и коэффи­ циент корреляции. Проверку правильности выдвинутой гипотезы производили по критерию К, величина которого должна быть более 2,5'. Следует заметить, что разработаны алгоритмы корре­ ляционного анализа, в которых не используется критерий К.1

1 См.: Розанов Г. В., Френкель А. А. Корреляционный и регрессионный анализ в экономических исследованиях.— «Экономика и математические мето­ ды», т. 3, вып. 3, 1967.

89

Упрощенная формула такого рода критерия имеет вид

1 у -ff - r°- = 3,1 > 2,5,

0,67449 2

гдет] = 98 — количество наблюдений.

В связи с тем что т) вычислялось для выборочной совокуп­ ности, корреляционное отношение генеральной совокупности на­ ходится в интервале

где tT— табличная величина, определяемая в зависимости от числа степенной свободы н заданного уровня значимос­ ти а.

Доверительные интервалы корреляционного отношения гене­ ральной совокупности 0,32^11^0,66. Для нашего примера rj зна­ чимо, так как /ф > /т (^ф=5,44> 1,98).

После соответствующих расчетов получаем уравнение зависи­ мости содержания остаточного водорода от свободно выделивше­ гося в низколегированной стали

Уравнение было статистически исследовано. Во-первых, опре­ деляли расчетное содержание остаточного водорода в стали для каждого экспериментального значения и сопоставляли его с фак­ тическим.

в ±0,45 сл£3/100 г.

Затем по /^-критерию проверили адекватность уравнения (3.9). Полученная зависимость дает существенное снижение оста­ точной дисперсии по сравнению с прямолинейной и такими ви­ дами зависимостей, как параболическая и степенная.

Пользуясь выведенным уравнением, можно определить содер­ жание остаточного водорода по свободно выделившемуся для каждой пробы. Для практической работы можно пользоваться таблицей, составленной на основании этого уравнения (табл. 3.7).

Практическое использование полученного уравнения в произ­ водственных условиях подтвердило, что оно достаточно на­ дежно. В то же время за пределами интервала, включающего полученные в эксперименте значения, данный вид связи может оказаться неудовлетворительным. Это соображение должно вы­ зывать весьма осторожный подход к экстраполяции с помощью уравнения, параметры которого получены на основе статистиче­

90