CC BY
2ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 621.793.019
АНАЛИЗ ВИДОВ И ПОСЛЕДСТВИЙ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
С ПОКРЫТИЯМИ
А.А. СИТНИКОВ, доктор техн. наук, профессор Е.Ю. ТАТАРКИН, доктор техн. наук, профессор В.Е. ТАТАРКИН, аспирант, АлтГТУ, Барнаул
Показаны возможности использования методики анализа потенциальных отказов для совершенствования технологических процессов изготовления деталей с покрытиями.
Possibilities are shown of the usage of methodies of analysis of potential refusals for the improvement of technological processes of producing details with coverings.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ДЕФЕКТЫ, ПОКРЫТИЯ.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Анализ видов и последствий потенциальных отказов (Failure Modes and Effects Analysis -FMEA) разработан в 60-е годы ХХ века и используется для определения приоритетности рисков и документирования рекомендуемых действий. Основной целью метода является предупреждение и ослабление влияния возможных дефектов (отказов) продукции.
Под дефектом понимается невыполнение требований, связанных с невыполнением операции ТП, невыполнением требований чертежа, люфты, зазоры и т.п. Отказ - это непредусмотренное для нормального функционирования явление, приводящее к негативным последствиям эксплуатации или изготовлении (шум, поломки, безопасность и т.д.).
В качестве дефектов при изготовлении деталей с покрытиями можно выделить, например, несоответствие полученных по регламенту ТП свойств покрытий требуемым. Свойства покрытий используемых для напыления, подразделяют на химические, физические, механические и геометрические. Химические свойства определяют коррозионно- и жаростойкость, характер износа поверхности изделия в паре трения.
При изготовлении деталей с износостойкими покрытиями объектами анализа должны быть такие физико-механические свойства, как прочность соединения покрытия с основой, твердость, когезионная прочность, пористость, коэффициент трения. К геометрическим свойствам, подлежащим анализу, относятся шероховатость, отклонения формы, толщина покрытия и другие.
Метод анализа видов и последствий потенциальных отказов, регламентированный ГОСТ Р 51814.2-2001, является одним из перспективных и эффективных инструментов совершенствования технических объектов и ТП изготовления деталей с покрытиями. Он позволяет на важнейших стадиях жизненного цикла продукции проанализировать потенциальные дефекты, их причины и последствия, оценить риски их появления и необнаружения и принять меры для устранения или снижения вероятности и ущерба от их появления.
Это достигается благодаря предвидению дефектов и (или) отказов и их анализу, проводимому на этапах проектирования (БМЕА конструкции) и производственных процессов (БМЕА
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
процессов). Метод может быть также использован для доработки и улучшения конструкций и процессов, запущенных в производство.
На этапе доработки конструкции методом БМЕА решают следующие задачи:
- определение «слабых» мест и принятие мер по их устранению;
- получение сведений о риске отказов предложенного и альтернативных вариантов конструкции;
- доработка конструкции по критериям технологичности, удобству обслуживания, надежности и т.д.;
- сокращение дорогостоящих экспериментов.
На этапе доработки технологического процесса (ТП) перед его запуском или при его улучшении методом БМЕА необходимы следующие условия:
- обнаружение «слабых» мест ТП и принятие мер по их устранению при планировании производственных процессов;
- принятие решений о пригодности предложенных и альтернативных процессов и оборудования при разработке ТП;
- доработка ТП до наиболее приемлемого по надежности, обнаружению потенциально дефектных технологических операций и т.д.;
- подготовка серийного производства.
Для ТП изготовления деталей с покрытиями принимают метод, включающий в себя выполнение следующих основных этапов.
1. Формирование БМЕА-команды.
2. Ознакомление с предложенными вариантами технологического процесса
3. Опредение всех возможных дефектов на основе имеющейся информации и предшествующего опыта для всех этапов жизненного цикла (подготовка подложки, нанесение покрытия, обработка, контроль, эксплуатация, ремонт и восстановление) и отдельных операций технологического процесса. Например таких, как неравномерность толщины покрытия, низкая ко-гезионная прочность, наличие на обработанной поверхности трещин, сколов и т.д. Описание каждого вида дефекта заносят в протокол анализа видов, причин и последствий потенциальных дефектов.
4. Выявление для всех описанных видов потенциальных дефектов их последствий на осно-
ТЕХНОЛОГИЯ
ве опыта и знаний БМЕА-команды. Для каждого вида дефекта может быть несколько потенциальных последствий. Например, неравномерность толщины покрытия после операции его нанесения может привести к колебаниям припусков на последующую обработку, нестабильной шероховатости, неравномерности износа в процессе эксплуатации детали в узле и т.д.
5. Определение экспертами для каждого последствия дефекта балла значимости S (он изменяется от 1 - для наименее значимых по ущербу дефектов до 10 - для наиболее значимых).
6. Составление для каждого дефекта перечня потенциальных причин. Примеры причин дефектов: использован другой материал порошка, перегрузка в паре трения, отсутствие смазки, нарушение инструкции по обслуживанию, низкая квалификация оператора и др.
7. Определение для каждой потенциальной причины дефекта балла возникновения О (оценивается частота данной причины, приводящей к рассматриваемому дефекту). Балл возникновения изменяется от 1 - для самых редко возникающих дефектов до 10 - для дефектов, возникающих почти всегда.
8. Определение для данного дефекта и каждой отдельной причины балла обнаружения D в процессе изготовления. Он изменяется от 10 -для практически не обнаруживаемых дефектов (причин) до 1 - для практически достоверно обнаруживаемых.
9. Вычисление приоритетного числа риска (ПЧР) на основе оценок S, О, D по формуле:
ПЧР = SOD.
Для дефектов, имеющих несколько причин, определяют соответственно несколько ПЧР. Каждое ПЧР может иметь значения от 1 до 1000. Его критическая граница (ПЧР^) рекомендована в пределах от 100 до 125. Значение ПЧРгр может быть установлено и менее 100. Снижение ПЧРгр соответствует созданию более высококачественных и надежных объектов и процессов.
10. Составление перечня дефектов/причин, для которых значение ПЧР превышает ПЧРгр (для них и следует далее вести доработку технологического процесса).
11. Определение корректирующих действий по доработке ранее предложенного варианта технологического процесса.
12 № 2 (43) 2009
ТЕХНОЛОГИЯ
12. Расчет ПЧР для нового технологического процесса с учетом разработанных корректирующих мероприятий.
При анализе возможных дефектов и причин следует применять методы обратной мозговой атаки, диверсионного анализа и диаграммы Иси-кавы.
Использование метода БМЕА для ТП изготовления деталей с покрытиями позволит: идентифицировать виды потенциальных дефектов, снизить вероятность их появления; составлять ранжированный список потенциальных дефектов процесса, устанавливая этим систему приоритетов для корректирующих действий; документировать результаты процесса изготовления.
Для совершенствования метода и его эффективной адаптации следует формировать информационную базу по дефектам и причинам. Использовать не только дискретные балльные оценки 8,0,0, но и непрерывные шкалы в виде графиков и формул, которые получены в результате теоретических и экспериментальных исследований процессов нанесения и обработки
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
покрытий. Необходимо обобщать и систематизировать знания о процессах изготовления и эксплуатации на всех этапах жизненного цикла. В соответствии с правилом «10-кратных затрат» («Затраты на корректировку продукта при переходе от одного этапа его жизненного цикла к последующему увеличиваются на порядок») такой подход позволит получить положительные результаты.
Метод БМЕА для ТП изготовления деталей с покрытиями в комбинации с методом функционально-стоимостного анализа (ФСА) [2] даст возможность повысить технико-экономические показатели разрабатываемых технологий.
Список литературы
1. ГОСТР 51814.2-2001 Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов.
2. Семь инструментов качества в японской экономике. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 88 с.
ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ ЖУРНАЛА
«ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ»
Подписка на журнал принимается по каталогу «Роспечать» - индекс 70590
