Основы управления качеством металлопродукции

Качество промышленных материалов

Промышленным материалом называют исходный, необработанный на данном предприятии предмет труда, используемый для производства средств производства и предметов потребления (т.е. товарной продукции). Материаловедение определяет исходные положения для правильного выбора и использования материалов не только, но структуре и свойствам, но и по экономическим и экологическим показателям, согласно ГОСТ Р ИСО 9000—2001 «Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь».

Валидация — подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что требования, предназначенные для конкретного использования или применения, выполнены.

Верификация — подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что установленные требования были выполнены. Деятельность по подтверждению может включать: осуществление альтернативных расчетов; сравнение научной и технической документации по новому проекту с аналогичной документацией по апробированному проекту; проведение испытаний и демонстраций; анализ документов до их выпуска.

Испытание — определение одной или нескольких характеристик согласно установленной процедуре.

Качество — степень соответствия присущих характеристик требованиям.

Контроль качества продукции — проверка соответствия показателей качества продукции установленным требованиям. Этот контроль может включать проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки одной или нескольких характеристик.

Менеджмент качества — скоординированная деятельность по руководству и управлению организацией применительно к качеству. При этом отдельные обязанности по менеджменту качества лежат на руководителях всех структурных подразделений, но общее руководство деятельностью этих должностных лиц возлагается на первое лицо предприятия.

Надзор за качеством продукции — это контроль качества продукции, осуществляемый специальными органами.

Обеспечение качества — часть менеджмента качества, направленная на создание уверенности в том, что требования к качеству будут выполнены.

Оценка уровня качества продукции — это совокупность операций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми. При этом под показателем качества продукции понимают количественную характеристику одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рассматриваемую применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Планирование качества — часть менеджмента качества, направленная на установление целей в области качества и определяющая необходимые операционные процессы жизненного цикла продукции и соответствующие ресурсы для достижения целей в области качества.

Процесс квалификации — процесс демонстрации способности выполнять установленные требования. Квалификация может распространяться на работников, продукцию, процессы или системы, например квалификация аудиторов (экспертов по квалификации систем качества), квалификация материалов и т. п.

Система менеджмента качества — система менеджмента для руководства и управления организацией применительно к качеству.

Улучшение качества — часть менеджмента качества, направленная на увеличение способности выполнить требования к качеству.

Управление качеством — часть менеджмента качества, направленная на выполнение требований к качеству. Управление качеством заключается в постоянном, планомерном и целеустремленном процессе воздействия на факторы и условия, обеспечивающие создание продукции оптимального качества с целью ее максимально эффективного использования.

Экспертиза качества товаров — самостоятельное исследование, проводимое компетентным специалистом (экспертом) на основании объективных фактов с целью получения достоверного решения поставленной задачи. Цель экспертизы — на основе тщательного анализа качества товара определить его потребительскую стоимость.

По функциональному назначению промышленные материалы подразделяются на две группы — основные и вспомогательные:

• • основные материалы обеспечивают заданные технические характеристики изделий (машин, механизмов, сооружений и т. п.) — прочность, теплостойкость, электропроводность и т. д.;
• • вспомогательные материалы обеспечивают параметры сооружений и агрегатов в процессе их эксплуатации (материалы для смазки узлов трения, для охлаждения, для защиты от коррозии и других видов химического и физического воздействия, для декоративной отделки и обеспечения эстетических параметров и т. д.).

Другие классификационные признаки группируются:

• • но назначению (но промышленным секторам, объектам производства и т. п.);
• • по технологичности обработки (материалы для обработки давлением, литья, резания и т. п.);
• • по степени готовности к использованию (сырье, полуфабрикаты и т. д.);
• • по уровню эффективности применения (технологичность, серийность выпуска, оптовая цена и т. д.);
• • по дефицитности, по возможности замены на другие материалы и т. п.;
• • по степени безопасности использования;
• • по экологическим параметрам.

Инженерно-технические свойства материалов определяются требованиями технической задачи и организации производства. Из практики использования металлов и сплавов в промышленности известно, что основное значение придается механическим (прочность, упругость, деформируемость, жесткость) и термическим свойствам, плотности (удельная масса), коррозионной стойкости и возможности формообразования.

Рис. 12.1. Зависимость нормализованной прочности (а_и/?) и модуля упругости (Е) от нормализованной вязкости (К_ХС/ЕЛ),.

где К_С — вязкость разрушения, Л — атомный радиус для конструкционных материалов различных типов:

1 — металлы и сплавы; 2 — полимеры; 3 — композиты; 4 — керамика Анализ свойств разных групп материалов (рис. 12.1) показывает, что материалы отличаются прежде всего по прочности, упругости и вязкости.

Металлы, обладающие высокой вязкостью разрушения, уступают керамике по нормативной прочности, что затрудняет замену металла другим материалом, например полимером.

Значение конструкционного материала можно определить и по его положению во всем диапазоне свойств материала (табл. 12.1). При достаточно высокой прочности сталь имеет широкий диапазон ее варьирования, высокую температуру плавления, низкую теплопроводность, высокую вязкость разрушения. Но особенно важным преимуществом стали является возможность расширения диапазона нужных свойств изменением ее химического состава, термической обработкой (определенной структурой), возможностью формообразования изделия в жидком и твердом состояниях и соединения сваркой.

Сравнение конструкционных материалов показывает также, что принципиальное различие свойств, определяемых физической природой каждого материала, делает его замену другим материалом во многих случаях невозможной. Использовать материал целесообразно только в той области, где наиболее полно проявляются его инженерно-технические свойства.

Например, по расчетам замена стали алюминием снижает массу детали на 63%, а необходимость сохранения допустимых ударной нагрузки и жесткости — только до 50%. ИсТаблица 12.1

Механические и термические свойства материалов

Примечание.'. 1 — древесина; 2 — сталь; 3 — осмий; 4 — свинец; 5 — стекловолокно; б — цемент; 7 — никель; 8 — стекло; 9 — полиэтилен; 10 — медь; 11 — поливинилхлорид; 12 — графит.

пользование стеклопластиков должно снизить массу изделия на 81%, но при сохранении жесткости позволяет снизить ее только на 25%. Кроме того, пластмассы теряют необходимые служебные свойства в процессе эксплуатации («стареют»).

Оценка использования конструкционных материалов показывает, что масштабы и объемы производства конкретного материала определяются и технико-экономической эффективностью его применения.

Рассмотрим экономическую целесообразность замены, например, стали альтернативными материалами. Для сохранения стоимости изделия из нового материала должна соблюдаться зависимость:

где Ц_с и Ц₃ — цены материалов: основного (сталь) и заменяющего (заменитель) соответственно; М — масса изделия из заменителя, выраженная в долях единицы от массы изделия из исходного материала, для которого М = 1.

Зависимости отношений цен материалов от массы изделия (1/М = Ц₃/Ц_с) показывает, что при снижении массы изделия на 50% цена заменителя должна не более чем вдвое превышать цену стали (рис. 12.2). При уменьшении веса изделия на 90% (М = 0,1) цена заменителя может превышать цену стали в 10 раз. Помимо экономичности использования конструкционного материала важнейшими его характернотиками являются цена исходного сырья и энергоемкость производства.

Потребление энергии для производства материалов,.

Рис. 12.2. Показатели экономичности замены стали альтернативными материалами в машиностроении РФ в 80−90 гг. XX в. (Л — линия равной стоимости материалов по ценам 1995 г.):

1 — углеродное волокно по сравнению со сталью; 2 — кованый алюминий по сравнению с мягкой сталью; 3 — кованый алюминий по сравнению с высокопрочной сталыо; 4 — алюминий по сравнению с чугуном; 5 — углеродное волокно по сравнению со сталью; 6 — магний по сравнению с алюминием; 7 — высокопрочная сталь в сравнении с мягкой сталью; 8 — алюминий, но соотношению мировых цен; 9 — алюминий, Россия; 10 — алюминий, Украина

МДж/кг:

первичный алюминий (из бокситов) … 160—240.

вторичный алюминий (переплав лома) … 12—20.

пластмассы (гранулы, поливинилхлорид, полиэтилен)… 45—70.

сталь кислородно-конверторная (на базе руды) 16—27 электросталь (на базе скрапа)… 10—18.

На основании этих данных можно рассчитать во сколько раз удельные (масс.) затраты энергии для производства разных групп материалов превышают этот показатель для стали:

Например, использование вторичного алюминия делает эти затраты почти одинаковыми, но резкое снижение качества ограничивает его применение. Полное сравнение материалов требует составления удельных показателей не только по массе, но и по объему.

Удельные показатели по объему также показывают преимущество стали перед другими материалами. И только низкая плотность пластмасс делает их менее энергоемкими, чем сталь (табл. 12.2). Это, однако, может иметь лишь формальное значение ввиду полной несопоставимости свойств.

Таблица 12.2

Преимущество углеродистой стали по энергоемкости производства