Основными показателями качества металла являются: химический состав; микро- и макроструктура; основные и технологические свойства; размеры, геометрия и качество поверхности металлопродукции. Требования к качеству металла и продукции из него оговорены в национальных стандартах, технических условиях фирм (предприятий) или отдельных соглашениях между потребителем и поставщиком. Качество металла и надежные методы определения его основных показателей являются главными в технологической цепи производства. Качество металлопродукции, поступающей на предприятие, определяется при входном контроле (ВК).
Входной контроль металлопродукции является обязательным на фирмах (предприятиях), разрабатывающих или изготовляющих промышленную продукцию, а также осуществляющих ее ремонт. Этот контроль организуется и проводится в соответствии с ГОСТ 24297-87, а также со стандартами и другой нормативно-технической документацией (НТД) предприятия.
Организация входного контроля качества металлопродукции:
В соответствии с ГОСТ 24297-87 входной контроль проводит подразделение входного контроля - бюро входного контроля (БВК), входящее в состав службы технического контроля качества предприятия (ОТК).
Основными задачами входного контроля являются:
проведение контроля наличия сопроводительной документации на продукцию;
контроль соответствия качества и комплектности продукции требованиям конструкторской и нормативно-технической документации;
накопление статистических данных о фактическом уровне качества получаемой продукции и разработка на этой основе предложений по повышению качества и, при необходимости, пересмотру требований НТД на продукцию;
периодический контроль за соблюдением правил и сроков хранения продукции поставщиков.
Входной контроль необходимо проводить в специально отведенном помещении (участке), оборудованном необходимыми средствами контроля, испытаний и оргтехники, а также отвечающим требованиям безопасности труда. Средства измерений и испытательное оборудование, используемые при входном контроле, выбирают в соответствии с требованиями НТД на контролируемую продукцию и ГОСТ 8.002-86. Если метрологические средства и методы контроля отличаются от указанных в НТД, то потребитель согласовывает технические характеристики используемых средств и методы контроля с поставщиком.
На предприятии для обеспечения выполнения требований ГОСТ 24297, а также стандартов серии ГОСТ Р ИСО 9000 с учетом профиля и особенностей выпускаемой продукции разрабатывается собственная НТД. Например, на крупных предприятиях разрабатываются стандарты предприятия (СТП) «Входной контроль металлических материалов», «Технологическая инструкция (ТИ) входного контроля металлических материалов» и др.
СТП устанавливает порядок организации, проведение и оформление результатов входного контроля металлопродукции, применяемой на предприятии. ТИ определяет объем и виды входного контроля в соответствии с перечнем металлов и полуфабрикатов, подлежащих ВК. Объем и виды входного контроля устанавливаются в соответствии с НТД и техническими условиями на выпускаемую продукцию.
Проведение ВК возлагается на БВК. Во входном контроле участвуют: склад покупной металлопродукции или цех-потребитель (далее склад) и центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ).
Входной контроль металлопродукции предусматривает следующие проверки:
сопроводительной документации, удостоверяющей качество (сертификата, паспорта);
маркировки, тары, упаковки;
геометрических размеров;
состояния поверхности;
специальных свойств;
марки материала (химического состава), механических свойств, структуры.
Типовая схема организации ВК (рис. 3.1) заключается в следующем. Поступившая на склад металлопродукция принимается с сопроводительной документацией по номенклатуре, ассортименту и количеству и не позднее 10 дней передается на входной контроль. На входном контроле выполняются проверки по первым четырем пунктам (см. выше) и производится отбор проб для подтверждения марки металла, структуры, механических и специальных свойств. Отбор проб проводится под контролем БВК. Отобранные пробы передаются в ЦЗЛ. На основании данных входного контроля, включая заключения ЦЗЛ, делается вывод о соответствии качества металлопродукции установленным требованиям.
При положительных результатах контроля в сопроводительной документации (сертификате, паспорте) делается отметка «Входной контроль проведен, соответствует ТИ»
При несоответствии какого-либо показателя установленным требованиям контролю подвергается удвоенное количество образцов от данной партии металла. При повторном получении неудовлетворительных результатов склад, БВК и отдел снабжения составляют акт на брак.
Забракованный металл маркируется красной краской «Брак» и хранится в изоляторе брака до принятия решения об утилизации или возврате.
Контроль геометрических размеров. В ТИ регламентируется объем контроля размеров сортамента металлопродукции, который составляет, как правило, 5 % от одной партии. Контроль размеров производится измерительными инструментами, обеспечивающими погрешность измерения, равную ½ допуска на измеряемый параметр.
В зависимости от вида сортамента (пруток, лента, лист и т. д.) контролю подлежат размеры, указанные в сертификате, при этом в ТИ оговорено, как и в каких местах проводятся измерения.
Например, измерение толщины полос и лент должно проводиться на расстоянии не менее 50 мм от конца и не менее 10 мм от кромки. Ленты шириной 20 мм и менее измеряются посредине. Измерения производятся микрометром по ГОСТ 6507-90 или ГОСТ 4381-87.
Измерение толщины листов и плит производят на расстоянии не менее 115 мм от углов и не менее 25 мм от кромок листа штангенциркулем (ГОСТ 166-89).
Измерение диаметров прутков, проволоки производят не менее чем в двух местах в двух взаимно перпендикулярных направлениях одного и того же сечения микрометром (проволока) или штангенциркулем (пруток). Ширину и длину измеряют металлической рулеткой по ГОСТ 7502-89 или металлической линейкой по ГОСТ 427-75.
Контроль поверхности. Качество поверхности металла проверяют на соответствие требованиям НТД на поставку визуально без применения увеличительных приборов (кроме случаев, оговоренных особо). Рекомендованный объем контроля составляет 5 % от партии. В некоторых случаях (поковки, отливки и др.) контролю поверхности подвергают 100 % продукции.
Наиболее общие характерные дефекты поверхности металлопродукции приведены в табл. 3.1 и на рис. 3.2.
Таблица 3.1 Дефекты поверхности металлопродукции
| Наименование дефекта | Виды, происхождение и краткая характеристика дефекта | Влияние дефекта на качество полуфабриката или готового изделия |
| Металлургические дефекты | ||
| Плены (рис. 3.2, а) | При обработке давлением стенки пузырей и раковин слитков сжимаются, вытягиваются и частично уширяются. Наружные стенки камер при возрастании обжатия металла делаются тонкими и прорываются. Образующееся таким образом расслоение металла, более или менее параллельное поверхности и выходящее на нее, называется пленой | Удаление плены на полуфабрикатах, если глубина их не выходит за пределы допусков по размерам, не оказывает влияния на качество продукции. Плены на поверхности трубок приводят к забраковке изделий |
| Трещины (рис. 3.2, в, г, е, ж) | Трещины на поверхности, равно как и внутренние трещины, являются результатом возникших напряжений при неравномерном нагреве, сильном наклепе, прижогов при шлифовании и тому подобных причин | Трещины, не выводящие полуфабрикат за пределы допусков по размерам, относятся к исправимому браку. В готовом изделии трещины служат причиной забраковки |
| Пузыри (рис. 3.2, б) | Если наружная стенка готового пузыря очень тонка, то при нагреве металла находящиеся внутри пузыря газы расширяются, выпучивают наружную стенку и образуют пузырь на поверхности | |
| Раковины | Раковины на поверхности отливок являются результатом неудовлетворительной формовки, вырубки дефектов, а в изделиях, полученных обработкой давлением, следствием раскрывшихся пузырей и др. | Если раковина не выводит размер изделия за пределы установленных допусков, полуфабрикаты с поверхностными раковинами считаются исправимым браком. В готовых изделиях раковины приводят к забраковке |
| Заусенцы и закаты | Заусенцем называется выпуклость вдоль прокатного профиля, получившаяся в результате выдавливания металла из ручья в зазор между валками. Закатом называется заусенец, закатанный в металл при отделочной прокатке. Заусенцы встречаются также на штампованных заготовках при смещении половинок обрезного штампа | Готовые штанги и прутки профильного металла при наличии заусенца или заката забраковываются |
| Кольцеватость | Кольцеватость - елочноподобные вмятины и следы на трубках, иногда свободно прощупываемые рукой, являются следствием большой силы трения, возникающей в процессе волочения, сопровождаемом сильной вибрацией | Кольцеватость на готовых трубках приводит к забраковке их |
| Белые пятна и полосы | Белые пятна и полосы - пороки, встречающиеся в основном на изделиях из алюминия. Они являются следствием загрязнения металла электролитом, наличия неметаллических включений и примесей натрия и кальция | Дефект резко понижает коррозионную устойчивость алюминия и алюминиевых изделий, а также портит их внешний вид |
| Натровая болезнь | Натровая болезнь - включения натровых соединений в алюминии | Дефект переводит алюминиевые изделия в брак |
| Рябь | Рябь - точечные отпечатки вдавленности на поверхности алюминиевых изделий, вызываемые налипанием на прокатные валки алюминия | |
| Химические пороки | ||
| Перетрав | Перетрав характеризуется шероховатой поверхностью, выявляющей кристаллическую структуру металла. Сильный перетрав в тонкостенных изделиях приводит к значительному уменьшению сечения стенок. Перетрав является следствием высокой концентрации травящих веществ, а также длительной выдержки изделий в них | |
| Недотрав | Недотрав - темные пятна или неоднородный оттенок поверхности. Недотрав является следствием травления растворами слабых кислот и щелочей или же истощения ванны, малой выдержки в ванне, а также соприкосновения изделий друг с другом при травлении | |
| Матовость | Является результатом неравномерного травления, вызванного загрязнением маслом при штамповке, ликвационной неоднородностью и т. п. | |
| Шероховатые пятна | Шероховатые темные и белые пятна на изделиях из легких металлов свидетельствуют о коррозии | |
| Механические дефекты | ||
| Риски и задиры | Риски (продольные царапины) возникают на внутренних и наружных поверхностях в результате плохой полировки штампов, попадания в них твердых частиц (песок, окалина, металлическая стружка), попадания таких же частиц в волочильное очко при протяжке, при негладких поверхностях профилей, матриц и т. п. Задиры получаются в результате прессовки при высоких температурах или при большой скорости прессования | Дефекты портят внешний вид, уменьшают точность размеров изготовленных изделий, а иногда приводят к браку |
| Рванины и надрывы | Рванины и надрывы являются результатом жесткости металла, дефектов штампового инструмента (острые углы) и неправильной установки штампов | Приводит изделие к браку |
| Морщины и складки | Чаще всего встречаются на корпусах тянутых изделий и представляют собой вертикально расположенные утолщения от сжатия металла. Эти пороки возникают в результате неравномерной толщины заготовки или зазора между штампами и недостаточного предварительного нагрева заготовки | Портят внешний вид и приводят к браку готового изделия |
| Черновины | Непрошлифованные участки изделий, на дне которых осталась окалина | Дефект способствует быстрому износу изделия, портит внешний вид и мешает работе с определенной точностью |
| Выхваты | Углубления, полученные при обработке абразивным инструментом | Сокращают срок службы изделия и портят вид поверхности. Выхваты на режущей части инструмента понижают качество его работы |
| Бороздки | Бороздки - линии, видимые невооруженным глазом и идущие в направлении грубой шлифовки на готовых изделиях (инструмент) | Бороздки портят внешний вид, понижают сопротивление коррозии, а в некоторых приборах и инструментах отражаются на правильной работе |
| Отслаивание металлических или неметаллических покрытий | Отслаивание металлических и неметаллических покрытий является результатом плохой адгезии их с основным металлом | |
| Забоины (рис. 3.2, д) |
Рис. 3.2. Дефекты поверхности металлопродукции: а) плены; б) пузыри на поверхности; в) трещины при сильном наклепе; г) трещина, вызванная шлифовальным прижогом; д) забоины; е) закалочные трещины; ж) шлифовочные трещины; (е и ж - выявлены магнитным порошком)
При необходимости контроля внутренней поверхности труб от них отрезают образцы, разрезают их по образующей и контролируют наличие дефектов. Во всех случаях при обнаружении дефектов (в том числе следов коррозии) из мест расположения этих дефектов отбираются пробы и отправляются в ЦЗЛ для определения характера дефекта и глубины его залегания. По заключению ЦЗЛ принимается решение о годности данной партии металла.
Контроль химического состава и механических свойств. Этот контроль проводится в ЦЗЛ на специально отобранных пробах от каждой партии металла с оформлением заключения по установленной форме.
Контроль химического состава. Данный вид контроля проводится с целью установления соответствия качественного и количественного химического состава металлопродукции нормам, заявленным в сертификате.
Норма отбора проб для контроля химического состава устанавливается в ТИ и составляет, как правило:
для листов и плит - от одного контрольного листа, плиты партии;
для лент, полос, проволоки - от одного контрольного рулона партии;
для прутков и профилей, имеющих поштучное клеймение завода-поставщика - от одного прутка, профиля, партии;
для прутков и профилей, имеющих маркировку на бирке - от 2-х, 3-х и 5-ти прутков, профилей для партий в количестве менее 30 шт., от 30 до 50 шт. и свыше 50 штук соответственно.
Отобранные пробы направляются в ЦЗЛ, где проводится контроль химического состава с использованием химических и/или спектральных методов анализа.
Химические методы анализа, в основе которых лежат химические реакции определяемых веществ в растворах, включают, главным образом, гравиметрический, титриметрический и колориметрический анализы. Эти методы описаны в соответствующих ГОСТ. Необходимо отметить, что химиический анализ трудоемок, не является универсальным и не обладает высокой чувствительностью (особенно при малых концентрациях определяемых элементов).
Спектральный анализ - физический метод качественного и количественного определения состава вещества по его спектрам.
Для экспрессного и маркировочного анализа химического состава сталей, чугунов и цветных сплавов широко применяются спектрографы (ИСП-30, ДФС-13, ДФС-8) и квантометры (ДФС-41, ДФС-51, МФС-4, «Папуас-4»), в основу работы которых положена общепринятая схема эмиссионного спектрального анализа. При проведении анализа между двумя электродами, одним из которых является анализируемая проба, возбуждается импульсный электрический разряд. Излучение возбужденных в разряде атомов элементов, входящих в состав пробы, проходит через полихроматор с вогнутой дифракционной решеткой и разлагается в спектр. Каждому химическому элементу соответствует своя совокупность спектральных линий, интенсивность которых зависит от концентрации элемента в пробе.
При качественном анализе полученный спектр интерпретируют с помощью таблиц и атласов спектров элементов. Для количественного анализа пробы из спектра выбирают одну или несколько аналитических линий каждого анализируемого элемента.
Интенсивность (J) спектральной линии длиной l связана с концентрацией (с) элемента в пробе зависимостью:
(l) = а × сb,
где а и b - величины, зависящие от условий анализа.
Современные приборы для спектрального анализа, как правило, совмещены с ЭВМ, позволяющими полностью автоматизировать анализ спектров. Кроме указанных приборов на предприятиях находят применение стилоскопы (рис. 3.3) типа «Спектр» для быстрого визуального качественного и сравнительного количественного анализа черных и цветных сплавов в видимой области спектра. Переносной вариант стилоскопа (СЛУ) позволяет проводить такой анализ в цехах, на складах, на крупногабаритных деталях без разрушения поверхности.
Спектральный анализ металлов проводят по ГОСТам, а именно:
сталей - ГОСТ 18895-81;
титановых сплавов - ГОСТ 23902-79;
алюминиевых сплавов - ГОСТ 7727-75;
магниевых сплавов - ГОСТ 7728-79;
меди - ГОСТ 9717.1-82, ГОСТ 9717.2-82, ГОСТ 9717.2-83;
медно-цинковых сплавов - ГОСТ 9716.0-79, ГОСТ 9716.1-79, ГОСТ 9716.2-79, ГОСТ 9716.3-79;
безоловянных бронз - ГОСТ 20068.0-79, ГОСТ 20068.1-79, ГОСТ 20068.2-79, ГОСТ 20068.3-79.
Рентгеноспектральный анализ. По сравнению с оптическими спектрами рентгеновские характеристические спектры содержат меньшее число линий, что упрощает их расшифровку. Это преимущество обусловливает все более широкое применение рентгеновского анализа в заводских лабораториях.
Характеристический рентгеновский спектр пробы можно получить, либо поместив ее на анод рентгеновской трубки и облучая пучком электронов с энергией 3-50 КэВ (эмиссионный метод), либо расположив пробу вне трубки и облучая ее исходящими из трубки достаточно жесткими рентгеновскими лучами (флуоресцентный метод).
Флуоресцентный метод более предпочтителен т. к.:
имеет более высокую чувствительность (до 0,0005 %);
более оперативен и технологичен (нет необходимости делать трубку разборной и откачивать ее для поддержания вакуума);
проба не подвергается нагреву.
Применяемые в промышленности для контроля химического состава сталей и сплавов флуоресцентные рентгеноспектрометры (Спарк-1-2М, Lab-Х3000, ED 2000, MDX 1000) оснащены ЭВМ, что позволяет автоматизировать процесс обработки спектров и повысить оперативность (рис. 3.4).
Результаты контроля химического состава металла оформляются в сопроводительной документации и регистрируются в паспорте входного контроля.
Рис. 3.3. Оптическая схема стилоскопа: 1 - источник света (электрическая дуга между электродами, которыми служат исследуемые образцы); 2 - конденсатор; 3 - щель; 4 - поворотная призма; 5 - объектив; 6 и 7 - призмы, разлагающие свет в спектр; 8 - окуляр
Рис. 3.4. Функциональная схема флуоресцентного рентгеновского спектрометра: РТ - рентгеновская трубка; А - анализатор; Д - детектор
При входном контроле импортных материалов производится определение марки материала в соответствии с сертификатом по химическому составу.
Контроль механических свойств. Данный вид контроля проводится в ЦЗЛ в соответствии с требованиями СТП и ТИ. Содержание и объем контроля механических свойств поступающей на предприятие металлопродукции определяется маркой металла, состоянием поставки и назначением в соответствии с НТД.
Как правило, механические свойства контролируются при испытаниях: на одноосное растяжение, на твердость, на ударную вязкость (см. гл. 2). Форма и размеры образцов для испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 9454-78.
Для испытаний на растяжение металла круглого, квадратного и шестигранного сечения от каждой партии отбирают 2 пробы, длиной 60 мм от любого конца проката.
Для испытаний на растяжение проволоки, поступающей в бухтах для изготовления пружин, от одной бухты каждой партии отбирается проба длиной 600 мм, а для проволоки диаметром 
0,9 мм одна проба длиной 1500 мм на расстоянии не менее 1 м от конца бухты.
Для испытаний на растяжение листового проката от одного листа отбирают две пробы длиной 250 мм и шириной 50 мм вдоль направления прокатки, а от листов из алюминиевых и магниевых сплавов - поперек прокатки. Для лент и полос от одного рулона каждой партии отбирается проба длиной 400 мм на расстоянии не менее 1 м от конца рулона.
Для испытания на ударную вязкость от листов, полос толщиной не менее 11 мм, от труб с толщиной стенки не менее 14 мм, прутков диаметром не менее 16 мм от любого конца рядом с пробой для испытаний на растяжение отбирают 2 пробы размером 11×11×60 мм для изготовления образцов размером 10×10×55 мм. От проката толщиной до 10 мм отбирают 2 пробы для изготовления образцов размером 5×10×55 мм. Для испытаний на ударную вязкость при минусовых температурах отбирают 3 пробы.
При получении результатов, несоответствующих сертификату, испытание повторяют на удвоенном количестве образцов. Если при повторных испытаниях получены отрицательные результаты хотя бы на одном образце, то вся партия металла бракуется. Результаты механических свойств металла отражают в паспорте входного контроля с приложением таблиц испытаний.
Заключение
В условиях глобального рынка, в который интегрируется экономика России, для предприятий необходим менеджмент, обеспечивающий преимущества перед конкурентами по критериям качества. Постепенно приходит понимание, что для выпуска продукции необходимого качества уже не достаточно наличия отдела технического контроля.
Все большее число предприятий в целях повышения своей конкурентоспособности осознает необходимость создать у себя систему менеджмента качества и провести ее сертификацию на соответствие требованиям международных стандартов.
Изучив тему "Управление качеством", выяснили, что непосредственное руководство системой менеджмента качества осуществляет уполномоченный, что в его обязанности входят:
обеспечение разработки, внедрения и поддержания в рабочем состоянии системы менеджмента качества;
контроль за проведением внутренних аудитов системы менеджмента качества, анализ ее эффективности;
представление отчетов директору о функционировании системы менеджмента качества, анализ ее эффективности.
Также выяснили, что оперативную деятельность, связанную с функционированием системы менеджмента качества, осуществляет специально созданная служба качества, в задачи которого входят:
координация работ и непосредственное участие в разработке, внедрении и эксплуатации системы менеджмента качества;
создание базы данных по системе менеджмента качества;
организация учета и контроль за выполнением мероприятий и документов системы менеджмента качества, проведение внутренних проверок;
совершенствование системы менеджмента качества.
В соответствии с новыми требованиями организация должна установить и подробно определить требования к измерению продуктов / услуг, включая критерии приемки. Измерение должно быть спланировано для того, чтобы подтвердить их соответствие подробно установленным требованиям. Организация должна планировать использование статистических методов для анализа данных. При анализе проблем причины должны быть определены до начала планирования корректирующих или предупреждающих действий. Информация и данные из всех частей организации должны быть интегрированы и проанализированы, чтобы оценить общее состояние выполнения работ в организации. На основе объективной информации определяются методы и средства для непрерывного улучшения процессов.
Эффективное функционирование системы качества предполагает создание и эксплуатацию информационно-поисковой системы, корректирующих действиях и полученных результатах в области качества.
Наличие сертифицированной системы качества на предприятии не является самоцелью. Во-первых, в ряде отраслей существуют свои специфические системы сертификации. Во-вторых, сертификация по ИСО 9000 является необходимым, но недостаточным элементом конкурентоспособности. И, в-третьих, признанные лидеры рыночной экономики создают собственные, более развитые и совершенные системы управления качеством. Но, несомненно то, что отсутствие соответствующей системы качества лишает предприятия перспективы выжить в условиях жесткой конкуренции.