Явные дефекты выявляют внешним осмотром, а скрытые - методами неразрушающего контроля.

по возможности устранения: исправимые; неисправимые.

Дефекты типа сквозных трещин и прожогов являются, как правило, неисправимыми и изделия с такими дефектами подлежат бракованию, т.е. доработка их не допускается.

по протяжённости: одиночные (отдельные);непротяжённые (расположены компактно);протяжённые (вытянутые в линию).

Примером одиночных дефектов является отдельная пора или включение. К компактно расположенным дефектам относят группу из нескольких пор, расстояние между которыми не более 2-3 их диаметров. Примером протяженных дефектов является цепочка пор образующаяся например, при дуговой сварке алюминиевых сплавов и располагающаяся вдоль линии сплавления.

по форме: плоскостные (трещины, непровары);объёмные (поры, включения).

Плоскостные дефекты являются самыми опасными дефектами в связи с концентрацией напряжения в их зоне.

по месту расположения

наружные (поверхностные);

внутренние (подповерхностные и глубинные);

сквозные.

Дефекты могут располагаться и в различных зонах сварного соединения, т.е. в шве по границе сплавления или в околошовной зоне.

Приведенная классификация дефектов позволяет оптимизировать выбор методов неразрушающего контроля.

При оценке качества продукции по её дефектности необходимо нормировать характеристики допустимых дефектов. Эти характеристики классифицируют на:

? абсолютные;

? относительные;

? статистические.

К абсолютным характеристикам относят линейные размеры дефектов (длина, высота, глубина), их количество в сварном шве и расстояние между ними (для единичных дефектов). Для компактно расположенных дефектов определяют площадь дефектного участка, а для протяжённых дефектов определяют их суммарную длину.

Относительные характеристики дефектности используют для сравнительной оценки различных технологических решений, например, при выборе метода и режимов обработки.

К относительным характеристикам относят такие величины, как отношение линейных размеров дефектов, или суммарную их длину, или число дефектов, к единичной длине или толщине сварного шва.

Под единичной длиной сварного шва понимают или один погонный его метр, или - 100 мм (для коротких швов).

Относительной характеристикой является также площадь дефектного участка, отнесённая к площади поперечного сечения шва для компактно расположенных дефектов.

К статистическим показателям дефектности относят, например, суммарную длину дефектов по длине шва, отнесённую к общему числу дефектов. Статистические показатели используют при анализе большого числа сварных соединений (100 - 1000) в крупносерийном и массовом производстве.

Нормы допустимых дефектов устанавливают в нормативно-технической документации.

При производстве каркаса кабины применяются два вида сварки: контактная точечная сварка и дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа. Рассмотрим основные дефекты, возникающие при производстве сварных работ каркаса кабины.

При выполнении дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов, каркаса кабины в ходе исследования были выявлены следующие дефекты сварки: непровары в корне шва, подрезы, наплывы, кратеры, брызги металла, прожоги.

Помимо дефектов - несплошностей к дефектам дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов относят: искажение формы соединения, связанное с деформацией, и несоответствие геометрических размеров сварного шва или точек, регламентированным значениям, установленным НТД (нормативно-технической документацией).

Сведения о дефектах дуговой сварки плавлением в среде защитных газов при производстве каркаса кабины автомобиля приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Дефекты сварки плавлением каркаса кабины автомобиля МАЗ

Основным методом контроля сварных соединений в цеху кабин автомобиля МАЗ является визуальный метод.

Дефекты КТС классифицируют на поверхностные и внутренние.

К поверхностным дефектам относят:

а) смещение центров сварных точек или сварного шва от оси разметки;

б) глубокие вмятины;

в) большой диаметр вмятины;

г) потемнение поверхности;

д) наружные трещины;

е) наружный выплеск.

К внутренним дефектам - непровар; внутренний выплеск; усадочные дефекты.

При КТС может в некоторых случаях образоваться прожог.

Общие сведения о дефектах контактной сварки приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Дефекты контактной точечной сварки при производстве каркаса кабины автомобиля МАЗ

3.2 Организация контроля производственного процесса сборки и сварки каркаса кабины автомобиля МАЗ

Для регистрации данных визуального контроля в цеху кабин предусмотрен пост (рис 3.3). В представленных на рисунке 3.3 журналах контролер отмечает: в первом (желтый цвет) журнале приемки узлов каркаса кабины количество проверенных узлов каркаса кабины за одну смену. Во втором (синем) журнале приемки кабин (количество кабин проверенных за смену). Контролер, отыскав на узлах кабины какое-либо несоответствие, отмечает данное место мелом, с пометкой такого характера как: “доварить”, “зачистить”, “равнять” и т.д. Данных о количестве несоответствий по сварке в цехе не ведут.

Рисунок 3.3 - Пост для оформления информации по результатам визуального контроля

Для осуществления контроля качества сварки, узлов каркаса кабины МАЗ, а также кабины в целом применяют инструмент, по виду напоминающий отвертку. Данный инструмент контролер изготавливает самостоятельно и приспосабливает его для контроля качества сварной точки на разрыв. Суть контроля заключается в следующем: контролер выборочно определяет сварной узел, где используется контактная точечная сварка. Место, где есть возможность контроля на разрыв точки, при помощи отвертки (рис 3.4) проверяется, есть ли образование литого ядра. Если сварная точка не разрушается, контроль прекращает.

Рисунок 3.4 - Приспособление для визуального контроля сварных соединений каркаса кабины автомобиля МАЗ

Техническую документацию контроля разделяют на три вида:

Технологическая документация;

Сопроводительная документация;

Накопительная документация.

Под технологической документацией понимают операционные карты и ведомости операций.

Операционные карты (ОК) и ведомости операций (ВОП) используют для описания технологических операций и технологических процессов технического контроля. В составе комплекса ЕСТД разработан ГОСТ 3.1502-85 « ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технический контроль».

Выбор технологического документа определяет технолог производства, согласовывая его с ОТК и метрологической службы.

Операционные карты предназначены для описания технологических операций технического контроля с указанием содержания и последовательности переходов. Под переходом понимают элементарную часть технологической операции. Операционные карты, как правило, разрабатывают для сложных операций с большим числом переходов. Они используются в крупносерийном и массовом производстве. В их указывают контролируемые параметры, данные о применяемых средствах технологического оснащения и норм времени.

Ведомости операций предназначены для операционного описания технологических операций технического контроля в технологической последовательности с указанием переходов. Их разрабатывают в том случае, если технологический процесс содержит большое число операций технического контроля, а сами операции состоят из двух - трёх несложных переходов.

Ведомости операций и операционные карты должны применяться совместно с маршрутной картой (МК) или заменяющими ее картами технологического процесса (КТП) или картой типового (группового) технологического процесса (КТТП) в зависимости от того, разрабатывается комплект документов на единичный или типовой (групповой) технологический процесс.

В зависимости от сложности изделия и объема контролируемых параметров операции технического контроля могут входить в самостоятельный технологический процесс технического контроля, так и быть составными частями технологических процессов, специализированных по методам обработки, оформления и сборки.

Наименование операций технического контроля следует применять по классификатору технологических операций машиностроения и приборостроения.

Операции технического контроля могут быть описаны в маршрутном или маршрутно-операционном описании (в единичном и мелкосерийном производстве) либо в операционном описании (в крупносерийном и массовом производстве).

Для разработки технологической документации на испытания в составе ЕСТД разработан ГОСТ 3.1507- 84 «ЕСТД. Правила оформления документов на испытания». Их разрабатывают в форме маршрутных карт (МК).

Совместно с ОК, ВОП и МК могут применяться карты эскизов (КЭ), на которых помещаются графическое изображение зоны изделия, подлежащие контроля или испытаниям, таблицы контролируемых параметров, схемы и т.п.

При разработке технологических документов используют унифицированные и машинно-ориентированные формы, обеспечивающие возможность обработки содержащейся в них информации с применением средств вычислительной техники.

Сопроводительная документация сопровождает каждое изделие или партию изделий на протяжении всего технологического процесса. К сопроводительным документам относят технологический паспорт, технологическую бирку и сопроводительный ярлык.

Технологический паспорт предназначен для указания содержания выполняемых при изготовлении изделия операций и проставления подписей исполнителей и контролирующих лиц. Документ используется для учёта и анализа результатов контроля при изготовлении особо ответственных изделий.

Технологический паспорт оформляется также на специфические технологические процессы, например, когда время выполнения отдельных операций или между их выполнением регламентировано. Этот документ после приемки и сдачи изделия хранится в ОТК весь период, рассчитанный на эксплуатацию изделия. В технологический паспорт могут входить вспомогательные документы: карты измерений и испытаний. Их используют для регистрации результатов измерения контролируемых параметров при изготовлении изделий и регистрации условий, режимов и контролируемых параметров при проведении испытаний. На картах проставляются даты выполнения и подписи исполнителей.

Технологическая бирка является разновидностью паспорта и оформляется на несколько изделий одного типа.

Сопроводительный ярлык является разновидностью технологической бирки при изготовлении большой партии.

На ряде предприятий к сопроводительным документам относят рабочие карты (рабочие наряды, сменные задания). В этих документах оформляются сведения, указывающие общее количество контролируемых объектов и результаты проверки их качества.

Накопительные документы используются для дальнейшего анализа и обобщения результатов контроля и получения сводных карт (отчётов) по контролю. К таким документам относятся: акты (извещения) о браке, рекламационные карточки и журналы контроля технологического процесса и др.

Акты о браке оформляются контролерами БТК. Он является основным первичным документом для учета и анализа брака. Браком считается продукция, которая по своему качеству не соответствует НТД. На основании актов составляются сменные или ежедневные сводки по браку. Они позволяют более углубленно изучать причины брака с целью разработки эффективных мероприятий по его устранению.

3.3 Возможности статистических методов контроля и управления при производстве сварочных работ каркаса кабины автомобиля МАЗ

3.3.1 Определение объема репрезентативной выборки для контроля качества кабины

Статистические методы контроля относятся к методам активного контроля, использующимся в крупносерийном и массовом производствах и обеспечивающим управление качеством продукции. В условиях крупносерийного и массового производства сплошной контроль, применяемый для особо ответственных изделий, не возможен. К тому же сплошной контроль еще не гарантирует сплошное качество, т.к. при сплошном контроле контролер быстро устает, его внимание ослабевает и в результате он может пропустить дефектное изделие и забраковать годное изделие. Кроме того, при сплошном контроле требуется увеличение численности контролирующего персонала учитывая, что трудоемкость контроля нередко превышает трудоемкость самих технологических операций. В этих условиях выход может быть найден в использовании статистических методов контроля. Статистические методы контроля основаны на использовании методов теории вероятности и математической статистики при выборочном контроле небольшой по количеству изделий выборке (части партии)и оценивании по ее результатам качества всей партии.

Статистические методы контроля можно разделить на две группы:

Статистический приёмочный контроль готовой продукции;

Статистическое регулирование качества технологических процессов.

Для организации статистического приёмочного контроля готовой продукции разрабатывают систему правил - план контроля. План контроля включает такие вопросы, как: объём контролируемой выборки, процедуру отбора изделий в выборку, процедуру принятия решений о приёмке партии или дальнейшем продолжении контроля, методику получения обобщённых статистических характеристик и т.д.

Различают приёмочный контроль по количественному и качественному показателям. К количественным показателям относят:

* среднее число дефектов на сварной шов;

* среднюю длину дефектов на стык или погонный метр шва и др.

К качественным показателям относят:

долю дефектных изделий в партии;

долю бракованных изделий в партии.

При принятии решения о приёмке партии или продолжении контроля могут быть предусмотрены две схемы.

Одноступенчатый контроль. Решение принимается по результатам контроля только одной выборки.

Двухступенчатый контроль. Решение принимается на основании контроля двух последовательных выборок.

Рисунок 3.5 - Форма В.1 по ГОСТ ИСО 11543-2005

В цеху кабин статистические методы контроля не применяются. В технологическом процессе по каждому узлу определена репрезентативная выборка, которая отвечает за всю генеральную совокупность. Выборка определена в карте технологического процесса (приложение 2). Как правило, эта цифра приводится в процентах от выпускаемой за смену партии. Так, для основания кабины выборка составляет 30% от произведенных за смену, боковина правая-40%, боковина левая - 40%, панель задка - 30%, крыша - 10%, панель передка: правильность сборки внешним осмотром - 10%, а качество сварки внешним осмотром - 100%.

Для определения репрезентативной выборки основания каркаса кабины воспользуемся рекомендациями ГОСТ ИСО 11543- 2005 «Статистическое представление данных». Алгоритм расчета выборки в соответствии с ГОСТ представлен в формах В.1, В.2.(рис 3.6), (Приложение 4)

Репрезентативность выборок в цеху кабин не подтверждена математически, основывается на интуиции и практическом опыте ОТК. В работе предпринята попытка определить репрезентативную выборку в соответствии с ГОСТ ИСО 11453-2005, выдвинув и проверив гипотезу.

Установлено, что для узла каркаса кабины «основание кабины 6430» контролируется 30% генеральной совокупности. Выдвинем гипотезу Н₀: процент контролируемых оснований кабин отвечает за репрезентативность выборки.

Таблица 3.7 - Исходные данные по предприятию для проверки гипотезы

Вычислим расчетное значение в соответствии с ГОСТ ИСО 11453-2005.

Результаты проверки гипотезы:

Н₀ отклонена т.к., p _l,0> p₀

Так как гипотеза отклонена, произведем последующие расчеты (табл. 3.8)

Таблица3.8 - Среднее и накопленное число дефекта «прожог»

Произведем графическую интерпретацию полученных результатов определения накопленных средних количеств дефекта (рис. 3.9)

Рисунок 3.9 - Зависимость выявленных дефектов сварки каркаса кабины от объёма репрезентативной выборки

Выдвинем альтернативную гипотезу, полученную в результате наблюдения. Н_а: процент контролируемых оснований кабин должен составлять 25 %.

Таблица 3.10 - Данные по результатам наблюдения для проверки альтернативной гипотезы

Согласно ГОСТ ИСО 11453-2005 рассчитаем критические значения. C_l,t =12 C_u,t=13. Это такие значения, для которых проверка гипотезы не ведет к её отклонению.

Результаты проверки гипотезы:

Н₀ не отклонена, т.к., u₁ < u_1-б/2 и u₂ < u_1-б/2.

Таким образом, можно сделать предположение о снижении объёма выборки на 5 %. На рисунке 3.3.4 видно что зависимость выявленных дефектов от объёма генеральной совокупности имеет «тенденцию». Исходя из этого, нет необходимости увеличивать объём контролируемых узлов кабины более 5 единиц, что составляет 25% вместо определенных технологической картой 30 %. Такое изменение не повлияет на результативность контроля, но сократит затраты на него.

3.4 Процедура выбора контрольных карт, их построение и анализ при производстве каркаса кабины автомобиля МАЗ

Статистическое управление процессами состоит в выявлении неслучайных нарушений процесса. При этом управляющее воздействие (регулирование) применяется тогда, когда выпускаемая продукция или услуга еще удовлетворяет заданным требованиям, но некоторые статистические показатели дают основание предполагать наличие неслучайной причины, которая приведет к нарушению процесса [3].

Совершенствование процесса с помощью контрольных карт есть итерационная процедура, в которой повторяются основные фазы сбора данных, управление и анализа. Данные собирают согласно плану (приложение 3), затем эти данные используют для расчета контрольных границ, которые дают основу для интерпретации данных на статистическую управляемость. В случае управляемости процесса, оно могут использоваться для оценки его воспроизводимости. Чтобы усовершенствовать управление и воспроизводимость, должны быть идентифицированы обычные и особые причины, и процесс соответственно модифицирован. Затем цикл начинается снова, и собираются новые данные, которые интерпретируются и используются как основа действия.

В статистическом смысле карты регулирования качества - графическая интерпретация случайных событий в системе координат. До тех пор, пока отклонения не выходят за грани дозволенного, процесс считается управляемым.

Процедура выбора контрольных карт для управления качеством сварочных работ при производстве каркаса кабины автомобиля МАЗ представлена на рис.3.11.

Рис.3.11 - Процедура выбора контрольных карт для каркаса кабины

Для исследования вариации результатов процессов сварки каркаса кабины автомобиля МАЗ в работе применялись карты двух групп: по качественным и количественным признакам.

По количественным признакам: X-R карта для контроля вариации отклонения длины шва основания кабины от технологического значения 50 мм и X-R карта для контроля вариации отклонения шага сварки основания кабины от технологического значения 120мм.

По качественным признакам: Р - карты числа дефектов в партии узлов кабины (непровары от контактной точечной сварки), С- карта числа дефектов в партии узлов кабины (вмятины от контактной точечной сварки более 2 мм с прорывом металла), С - карта числа дефектов сварки в генеральной совокупности основания кабины (количество прожогов, наплывов, подрезов), Р - карта по количеству непроваренных точек.

Статистическое регулирование качества технологического процесса сборки и сварки каркаса кабины автомобиля МАЗ сможет являться методом предупредительного контроля в цеху кабин, и будет заключаться в том, что в определённые моменты времени контролер будет замерять определенные в ходе исследования параметры, такие как в данном случае шаг сварки и длина шва. В отделе управления качеством данные необходимо будет обрабатывать с целью получения результатов по управляемости данного процесса. В случае его выхода за предельные границы необходимо проводить корректирующие и предупреждающие действия Попадание контролируемого показателя в интервал между границами технического и предупредительного допусков является сигналом об отклонении от стабильности технологического процесса и возможном в дальнейшем появлении брака при контроле другой выборки. В этом случае необходимо принимать мероприятия по корректировке технологического процесса. Если все точки, соответствующие выборочным средним значениям контролируемого параметра изделия из выборки, оказываются внутри верхней или нижней границы предупредительного допуска, то технологический процесс считается как находящийся в контролируемом и стабильном состоянии. Процесс считается контролируемым, если систематические отклонения регулярно выявляются и устраняются, а остаются только случайные отклонения, которые, как правило, распределяются в соответствии с нормальным законом распределения.

Если же по результатам контроля выборки наблюдается тенденция выхода контролируемого параметра за предупредительные границы, то за процессом следует наблюдать более внимательно. Это позволяет предвидеть возможности появления недопустимых отклонений в будущем и рассмотреть необходимость подналадки оборудования на конкретной операции или же подрегулирования хода технологического процесса.

В целях управления качеством продукции кроме контрольных карт используют гистограммы, диаграммы и другие инструменты управления.

В дипломном проекте предпринята попытка применить контрольные карты для анализа и управления процессами контактной и сварки плавлением. Контрольные карты выполнялись с помощью программного пакета Statistica 6.0. Использование этой программы позволяет оперативно производить анализ и накапливать информацию с целью дальнейшего мониторинга.