«А.Ф. Дресвянников, М.Е. Колпаков КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ МАТЕРИАЛОВ Учебное пособие Казань КГТУ 2007 УДК 658.562.4 + 620.18 + 620.19 ББК 22.344 Д73 Дресвянников, А. Ф. Контроль и управление качеством материалов ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

А.Ф. Дресвянников, М.Е. Колпаков

КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ

МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

Казань

КГТУ 2007 УДК 658.562.4 + 620.18 + 620.19 ББК 22.344 Д73 Дресвянников, А. Ф.

Контроль и управление качеством материалов : учебное пособие / А. Ф. Дресвянников, М. Е. Колпаков. – Казань : Изд-во Казан. гос.

технол. ун-та, 2007. – 389 с.

ISBN 978-5-7882-0255-0 В пособии рассмотрены современные проблемы качества промышленных материалов, основные показатели качества, принципы и методы контроля качества материалов, организационные и технические вопросы управления качеством материалов на стадиях их жизненного цикла с позиций стандартов ИСО серий 9000 и 14000, серии QS-9000. Оно также содержит краткие теоретические сведения об основных методах контроля твердофазных материалов и подходах к управлению качеством этих материалов.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Стандартизация и сертификация» и «Управление качеством».

Подготовлено на кафедре аналитической химии, стандартизации и менеджмента качества.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета по циклу естественнонаучных дисциплин.

Рецензенты: проф.Е.В. Никитин проф. И.Г. Хабибуллин А.Ф. Дресвянников, М.Е. Колпаков, 2007 г.

Казанский государственный технологический университет, 2007 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………...... ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………...... 1. ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ……………………... 1.1. Материалы и их классификация……………………………...... 1.2. Инженерно-технические проблемы качества материалов……. 1.3. Технико-экономическая оценка качества материалов…........... 1.4. Экологические требования к материалам…...………………… 1.5. Прогноз развития рынка материалов…………………..………. 2. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ…………………………… 2.1. Показатели качества материалов………………………………. 2.2. Расчет комплексных и обобщающих показателей…………… 2.3. Проблемы оценки показателей качества материалов………… 3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ…………………...……. 3.1. Классификация видов технического контроля……………....... 3.2. Методы контроля качества материалов……………………...... 3.2.1. Теоретические основы контроля структуры материалов.

Элементы кристаллографии……………………………… 3.2.2. Основные методы контроля структуры материалов…… 4. НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ…. 4.1. Неразрушающий контроль и классификация дефектов……… 4.2. Методы контроля качества дисперсных материалов…………. 4.2.1. Методы контроля дисперсного состава…………………. 4.2.2. Методы контроля морфологии………………………....... 4.2.3. Методы контроля технологических характеристик……. 4.2.4. Методы контроля поверхности материалов…………….. 5. МЕТОДЫ РАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ…... 5.1. Контроль механических свойств. Пластическая деформация кристаллических материалов…………..………… 5.2. Методы определения твердости……………………………....... 5.3. Методы определения эффективной толщины упрочненного слоя………………………………………...……..

6. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ПРИ

ХРАНЕНИИ, ТРАНСПОРТИРОВКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.......... 6.1. Единая система защиты от коррозии и старения……………... 6.2. Классификация коррозионных процессов…………………...... 6.3. Пассивность металлов и сплавов………………………………. 6.4. Коррозионно-механическое разрушение……………………… 6.5. Коррозия металлов в различных условиях.…………………… 6.6. Диагностика коррозии………………………………………...... 6.7. Методы защиты от коррозии…………………………………… 6.8. Прогнозирование процессов коррозии и старения…………… 6.9. Выбор конструкционных материалов…………………………. 6.10. Экономическая оценка коррозии.…………………………...... 7. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ МАТЕРИАЛОВ………………...... 7.1. Организационно-технические основы управления качеством………………………………………………………... 7.2. Стратегия управления качеством материалов………………… 7.3. Управление качеством материалов на стадии производства…………………………………………………...... 7.4. Метрологическое обеспечение качества………………………. 7.5. Роль стандартизации в управлении качеством материалов….. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………… СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………….......

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данное издание предназначено для специалистов в области менеджмента качества и стадартизации и рекомендуется в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям «Управление качеством», «Стандартизация и сертификация». II часть курса «Материаловедение» появилась в связи с потребностями в управлении качеством современных материалов. Предлагаемое пособие основывается на базовых разделах материаловедения, технологии материалов, физико-химических методов исследования.

В последние несколько десятков лет появились новые материалы – полимеры, керамика, волокнистые, наполненные композиционные материалы, а также материалы с поверхностными покрытиями. За истекшее десятилетие сложилось новое направление, связанное с получением микро- и наноматериалов, свойства которых кардинально отличаются от свойств известных материалов. Важным аспектом определения свойств наноматериалов и работы с ними являются новейшие методы исследования структуры и поверхности. Поэтому в результате промышленной революции возникла необходимость развертывания методов контроля, что в первую очередь касается структуры материалов.

Для потребителя качество материала определяется прежде всего его эксплуатационными и технологическими свойствами. Все эти свойства связаны с химическим составом и структурой материала. С другой стороны возможность получения требуемой структуры и свойств зависит от технологии производства материалов и сопутствующих ей критических факторов.

Обретая все более междисциплинарный характер материаловедение активно вовлекает в поиск и создание новых материалов знания, методы и опыт, накопленные исследователями в области физики, химии, биологии, математического моделирования, экологии и др. В данном интеграционном процессе методы контроля качества материалов оказались наиболее эффективными при решении задач прогнозирования свойств новых материалов.

Следует отметить, что механизм управления качеством материалов представляет собой совокупность взаимосвязанных объектов и субъектов управления, используемых принципов, систем, методов, моделей, функций управления на различных этапах жизненного цикла продукции и уровнях управления качеством. Под управлением качеством материалов обычно понимают действия, осуществляемые при их создании и потреблении в целях установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня качества. Структура и свойства материалов определяются фазовым составом, размером зерен и плотностью дефектов, поэтому управление этими параметрами наиболее эффективно обеспечивает заданное качество материала.

В связи с вышеизложенным структура данной книги такова: в первой главе рассмотрена классификация материалов, приведены инженерно-технические, экономические, экологические аспекты качества материалов. Во второй главе представлены виды показателей качества материалов. Третья глава посвящена основным аспектам современного контроля качества. В качества базисных рассмотрены теоретические и прикладные аспекты контроля структуры материалов.

Главы 4 и 5 содержат информацию о некоторых современных методах неразрушающего и разрушающего контроля материалов, в том числе и высокодисперсных.

Поскольку немаловажным является обеспечение качества при хранении, транспортировке и эксплуатации материалов, то методам решения этой проблемы посвящена шестая глава. Седьмая глава пособия содержит информацию об организационно-технических основах управления качеством материалов.

Все замечания, предложения и пожелания по содержанию данного пособия авторы – профессор Дресвянников Александр Федорович и доцент Колпаков Михаил Евгеньевич – просят направлять по адресу Кафедра аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского государственного технологического университета, ул. К.Маркса, 68, 420015 Казань, Россия, тел./факс (843) 231-42-89.

ВВЕДЕНИЕ

Мировой опыт управления качеством продукции показал, что обеспечение стабильного качества изделий невозможно без высококачественных материалов.

За последние десятилетия в мире созданы тысячи новых марок стали, цветных металлов, сплавов, пластмасс, керамики, силикатов, углеродных материалов, композитов и т.п. Перечень конструкционных и функциональных материалов может быть продолжен, если его дополнить материалами с особыми физическими свойствами, такими как полупроводники, диэлектрики, сверхпроводники, опто- и пьезоматериалы. В технической литературе последнего десятилетия XXI в.

именуют веком новых материалов. Одна из основных тенденций развития современного материаловедения заключается в максимальной миниатюризации объектов, на получение которых направлены те или иные физические, физико-химические и химические приемы воздействия на исходное сырье. Суть нового технологического направления заключается в разработке прецизионных приемов синтеза, позволяющих получать объекты в нанометровом диапазоне размеров (доли, единицы и десятки нанометров). Другой характерной особенностью разрабатываемых процессов является высокий удельный вес химических подходов при их реализации. Получение принципиально новых характеристик материалов и изделий, особенно при создании искусственных структур (основанных на квантовых эффектах), невозможно в перспективе без применения прецизионных химических синтезов. Нанотехнологии, позволяющие получать материалы с принципиально новыми свойствами, играют все большую роль в технологиях получения новых материалов.

Для наноразмерных структур характерно сочетание квантоворазмерных и макроэффектов. С развитием нанотехнологии общество вступило в период, когда можно задавать требуемые характеристики тех или иных материалов или даже изделий непосредственно в процессе их изготовления. Наиболее наглядно это направление проявляется в электронном материаловедении. Получила уверенное развитие новая область электроники – наноэлектроника. В то же время отмеченные тенденции к настоящему времени затрагивают практически все области твердофазного материаловедения, появился термин «наноматериалы» (нанокерамика, нанокомпозиты, нанопорошки, нанотрубки и др.). К наноматериалам обычно относят объекты с размерами элементов в диапазоне от 1 до 100 нм.

1. ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

Понятия химического индивида, вещества и материала не тождественны. По определению академика И.В. Тананаева: «Материал – это вещество, обладающее свойствами, которые предопределяют то или иное его практическое применение, т.е. это химический индивид или их совокупность, находящиеся в состоянии, характеризуемом комплексом необходимых для практики свойств». Следовательно, любой материал является химическим индивидом, но не всякий химический индивид является материалом.

Свойства твердых тел, в отличие от свойств жидкостей и газов, определяются не только химическим составом, но и особенностями структуры, обусловленными способом приготовления. Поэтому новые твердофазные материалы создают двумя путями: за счет использования новых химических композиций и разработки новых процессов получения.

Из курса материаловедения известно, что самым общим признаком классификации является химический состав материалов. Простые материалы представляют собой вещество, образованное атомами одного элемента. Сложные по химическому составу материалы делятся на органические и неорганические. К органическим относятся все материалы на основе углерода и его соединений, к неорганическим – все остальные.

На основе классификации химических связей материалы подразделяют на металлы и их сплавы, материалы органического и минерального происхождения, композиты и биоматериалы.

Твердофазные материалы можно классифицировать по разным признакам, включая состав, структуру, свойства и область применения.

Классификация материалов по составу. Современные твердофазные материалы исключительно многообразны по составу и охватывают практически все элементы периодической системы, имеющие стабильные изотопы и доступные в ощутимых количествах.

Все твердофазные материалы можно условно поделить на три группы: металлические, неметаллические и композиты.

Металлические – используют в машино- и приборостроении, электротехнике, радиоэлектронной промышленности и химической промышленности (катализ). Основные свойства: высокая тепло- и электропроводимость, механическая прочность, вязкость, упругость, пластичность, технологичность (ковкость, свариваемость, обрабатываемость режущими инструментами и т.д.). Наибольшее значение имеют ферросплавы (чугун, углеродистые и легированные стали), сплавы алюминия, магния, меди, титана, тантала, ниобия и циркония.

Практически все переходные металлы выступают в качестве компонентов конструкционных материалов. Исключительно важное значение имеют порошковые металлы и сплавы.

Неметаллические материалы принято разделять на две группы:

органические и неорганические. Органические – полимеры, как правило, полученные искусственным путем (полимеризацией или поликонденсацией). Синтетические смолы с линейным строением макромолекул (полиэфиры, полиамидные смолы и полиуретаны) относятся к числу эластомеров. Смолы, макромолекулы которых имеют пространственное строение (пластики), характеризуются высокой твердостью и хрупкостью. В зависимости от состава и типа обработки одни и те же смолы (например, винильные) получают в виде эластомеров и в виде пластиков.

Среди пластмасс на основе поликонденсационных полимеров наиболее известны фенолформальдегиды, кремнийорганические полимеры (силиконы) и эпоксидные смолы, получаемые поликонденсацией эпихлоргидрина и многоатомных фенолов. Из числа полимеризационных пластмасс наиболее известны полихлорвинил, полихлоридные сополимеры хлорвинила, полиэтилены, фторопласты и полиизобутилены, а также эбониты (продукты сополимеризации бутадиена и стирола). Органические материалы на основе высокомолекулярных соединений обладают, как правило, высокой химической стойкостью, но подвергаются деструкции при нагревании и длительной эксплуатации (старение), особенно усиливающейся под действием света, окислителей и органических растворителей.

Неорганические материалы включают разнообразные керамические материалы как кислородсодержащие (фарфор, стекло, керамика на основе тугоплавких оксидов Al, Th, Mg, Y, Be), так и бескислородные (нитриды, бориды, силициды, керамика на основе халькогенидов цинка, кадмия и фторидов редкоземельных элементов). Важное место занимают силикатные цементы и бетоны, графитовые материалы (графопласты и графолиты, пироуглерод), а также солеобразные материалы на основе фосфатов и галогенидов.

Граница между металлическими и неметаллическими материалами условна. В химической промышленности известны материалы, получаемые в результате металлизации огнеупоров и пластмасс, оксидирования или фосфатирования металлической поверхности, гуммирования (покрытие металлических аппаратов тонким слоем эбонита или резины) или прокатки нагретого металлического листа и листа полимера с образованием металлопластов.

Наибольшее объединение металлических и неметаллических материалов достигается в композитах, образованных сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними. Сочетание разнородных веществ в композите дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого качественно и количественно отличаются от свойств каждого из составляющих. Обычно композиционные материалы состоят из пластической основы (матрицы) и наполнителя – включений специальных компонентов в виде порошков, волокон, стружки и частиц любой формы. Включения обеспечивают прочность и жесткость композиции, а связывающий материал – адгезионную связь между составляющими, прочность и пластичность при механических нагрузках.

Классификация материалов по структуре. Структура – пространственное взаимное расположение атомов или ионов относительно друг друга или взаимное расположение структурных элементов либо фаз в поликристаллическом материале. Различают две группы материалов: кристаллические и некристаллические.

Первые отличаются наличием дальнего порядка в расположении атомов, ионов или молекул, а вторые – отсутствием порядка.

К стеклам относятся все аморфные тела, полученные путем переохлаждения расплава, независимо от химического состава и температурной области затвердевания, обладающие в результате постоянного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого в стеклообразное состояние должен быть обратимым. Созданы принципиально новые стеклокристаллические материалы – ситаллы (основные характристики: прочность, использование в электронике, ракетной технике). Особой группой аморфов являются аморфные материалы и сплавы переходных металлов с металлоидами. Их получают резкой закалкой.

Классификация материалов по свойствам очень обширна.

Можно рассмотреть в качестве примера лишь ее часть. Например, классификация по электрическим и магнитным свойствам.

По электропроводимости различают проводники, полупроводники и диэлектрики. Диэлектрики подразделяются в свою очередь на пьезо- и сегнетоэлектрики. Первые поляризуются под механической нагрузкой, вторые характризуются самопроизвольной поляризацией.

К магнитным материалам относят магнитомягкие, магнитотвердые, магнитострикционные и для магнитной записи. У магнитомягких материалов узкая петля гистерезиса, у магнитотвердых – широкая (при плавном изменении напряженности поля). Магнитомягкие материалы применяют в производстве трансформаторов, электродвигателей. Примером материалов для постоянных магнитов являются сплав алнико и ферриты. Существуют также гибридные материалы, сочетающие несколько свойств – магнитные полупроводники. Так, твердые электролиты сочетают свойства диэлектрика с жидким электролитом.

Промышленным материалом называют исходный, необработанный на данном предприятии предмет труда, используемый для производства средств производства и предметов потребления, т.е. той или иной товарной продукции.

Материаловедение дает основу для правильного выбора и назначения материалов не только по структуре и свойствам, но и по экономическим и экологическим показателям. Используемые материалы в значительной степени предопределяют технологию производства и качество готовой продукции. Выбор материала определяется не только его физико-механическими и химическими свойствами, требуемыми для данных условий эксплуатации, но и набором технологических, экономических, экологических и других характеристик. Улучшение эксплуатационных характеристик материала, а следовательно, и его качества, достигается оптимальным выбором химического состава, структуры, технологии обработки, условий эксплуатации и т.п. Существенное повышение качества материала на стадиях его изготовления и потребления достигается за счет рационального выбора термической, химикотермической, термомеханической и деформационной обработки, а также путем изменения свойств поверхности (термическое и деформационное упрочнение, нанесение защитных и декоративных покрытий и т.д.).

Помимо рассмотренных, имеется достаточно большое количество классификационных признаков материалов, сгруппированных:

• по назначению (по 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 отношению к выработке готовой продукции (основные, вспомогательные материалы и т.п.);

• 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.

Классификация по функциональному назначению. По функциональному назначению промышленные материалы можно подразделить на две большие 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.).

По назначению материалы классифицируют исходя из их функций, таких как обеспечение конструктивной прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности, электропроводности, звукоизоляции, сохранности продукта (тара, упаковка), защиты от излучений и т.п.

Многие материалы многофункциональны, однако если исходить из объемов использования, то можно выделить сферы преимущественного использования материалов, например, материалы для машиностроения, электротехники и электроники, оптики, строительные материалы, упаковочные материалы и т.п.

Классификация материалов по технологичности обработки.

Разделение материалов по технологичности обработки учитывает трудоемкость получения заготовок, деталей, узлов, агрегатов и связано с показателями себестоимости изделий. Некоторые материалы лучше обрабатываются деформационными методами, другие – методами литья; детали из одних материалов можно сваривать, а из других – склеивать или склепывать. Технологические особенности материалов учитываются при выборе их назначения.

Степень готовности материала к использованию определяется его формой и размерами, состоянием поставки. Чтобы придать изделию требуемые формы и свойства, материалы подвергают дополнительной обработке (деформационной, термической, механической, гальванической и т.п.), которая в значительной степени влияет на затраты труда, времени и расход материала. По данному признаку (степени готовности) материалы подразделяют на четыре группы:

• сырье и полуфабрикаты, которые в дальнейшем используются как материалы;

• материалы для получения полуфабрикатов и изделий или используемые в качестве сырья для другого материала;

• полуфабрикаты для изготовления готовой продукции;

• готовая продукция, используемая при изготовлении более сложной продукции (электроизоляционные, кровельные, лакокрасочные и др. материалы).

Полуфабрикаты (например, поковки и отливки) требуют дальнейшей обработки и этим отличаются от готовых изделий.

Классификация материалов по дефицитности и возможности замены на другие материалы учитывает частоту ремонтов изделий и конъюнктуру на рынке материалов.

Классификация материалов по безопасности. Классификационные признаки степени безопасности и экологических параметров материалов предусматривают возможность оценки ущерба от негативного воздействия материала на здоровье человека и окружающую среду. Это воздействие может наблюдаться как на стадии получения материала, так и во время его технологической обработки, эксплуатации и последующей утилизации.

На практике могут быть использованы и другие классификации, более общие или более детализированные, построенные на основании тех или иных критериев.

Как свидетельствует мировой опыт, проблема обеспечения качества продукции, в том числе и промышленных материалов, была и остается одной из самых сложных задач, с которыми приходится сталкиваться при производстве товарной продукции и предоставлении услуг. В нашей стране эта задача до начала 90-х гг. прошлого века решалась путем директивного внедрения на предприятиях комплексной системы управления качеством продукции (КС УКП). Поиск оптимальных путей обеспечения качества продукции, приемлемых для всего мирового сообщества, обусловил за последние 10 лет разработку и широкое внедрение концепции международных стандартов ИСО серии 9000, идейной основой которых является приоритет интересов потребителя. Без внедрения этих стандартов хозяйствующим субъектам в настоящее время практически невозможно производить конкурентоспособную продукцию, а тем более выходить с ней на международный рынок.

Эволюция научной мысли и практических разработок в области обеспечения качества продукции прошла несколько исторических этапов, испытывая воздействие развития производительных сил общества и прогрессивных научных идей. Значительное влияние на работы по обеспечению качества материалов оказали достижения в таких областях знаний, как материаловедение, химия, физика твердого тела, металлургия, общая теория систем, кибернетика, менеджмент, социология, психология, квалиметрия, метрология, стандартизация, математическая статистика, товароведение и др. Наряду с научными достижениями большой вклад в развитие работ по обеспечению качества промышленных материалов внесла и практическая деятельность предприятий.

Сложность и специфичность проблемы обеспечения качества продукции предопределили выделение этой проблемы в самостоятельную область знаний со своей терминологией.

1.2. Инженерно-технические проблемы качества материалов Область применения и масштабы использования промышленных материалов определяются их инженерно-техническими свойствами, экономическими и экологическими показателями их производства и применения. Влияние инженерно-технических свойств промышленных материалов определяется тем, насколько материалы отвечают требованиям поставленной технической задачи и организации современного промышленного производства. На основе изучения опыта предприятий, конструкторских и исследовательских организаций и состояния рынка конструкционных материалов можно сделать вывод о том, что основное значение придается механическим (прочность, упругость, деформируемость, жесткость), термическим (температуроустойчивость) свойствам. Именно по этим свойствам сталь превосходит другие материалы. Кроме того, в отдельных случаях важное значение могут иметь плотность (удельная масса), коррозионная стойкость, возможность формообразования и ряд других свойств.

Общая характеристика свойств разных групп материалов по результатам одного из исследований приведена на рис. 1. Анализ данных показывает, что разная физическая природа групп материалов определяет существенное различие их свойств. Они отличаются, прежде всего, по прочности, упругости и вязкости. Металлы, обладающие высокой вязкостью разрушения, имеют более высокий модуль упругости. Однако они уступают керамике по нормативной прочности. Эти различия затрудняют замену одного материала, например металла, другим, например полимером.

Рис. 1. Зависимость нормализованной прочности (в/Е) и модуля упругости (Е) от нормализованной вязкости (K1c/EA), где К1с – вязкость разрушения, А – атомный радиус для конструкционных материалов 1 – металлы и сплавы; 2 – полимеры; 3 – композиты; 4 – керамика Значение конструкционного материала можно определить и по его положению во всем диапазоне свойств материала. Например, доказательством уникальных качеств стали является ее место в спектре механических и термических свойств, приведенных в табл. 1.

Таблица 1. Механические и термические свойства некоторых Предел прочности при растяжении, Н/мм Вязкость разрушения К1с, МПам1/2 0,2(6) 140-220(2) 350(7) Коэффициент термического расширения, 10-6/К Теплопроводность, Вт/(мК) Температура плавления, К Примечание: 1 – древесина; 2 – сталь; 3 – осмий; 4 – свинец;

5 – стекловолокно; 6 – цемент; 7 – никель; 8 – стекло; 9 – полиэтилен;

10 – медь; 11 – поливинилхлорид; 12 – графит.

При достаточно высокой прочности сталь имеет широкие пределы ее изменения, высокую температуру плавления, низкую теплопроводность, высокую вязкость разрушения. Но особенно важным преимуществом стали является возможность расширения диапазона нужных свойств за счет изменения ее химического состава, термической обработки, придания определенной структуры, возможности формообразования изделия в жидком и твердом состояниях и соединения сваркой.

Сравнение инженерно-технических свойств массовых конструкционных материалов показывает также, что принципиальное различие свойств, определяемое физической природой каждого материала, делает их взаимозамену технически затруднительной, а во многих случаях – невозможной. Целесообразно использовать материал в той области, где востребованы инженерно-технические свойства данного материала. Практика промышленного производства подтверждает это положение.

Реальная эффективность замены одного материала другим существенно отличается от формальной, которая выявляется при простом сравнении этих свойств. При этом оценивается влияние не одного свойства, а сочетания нескольких. Например, замена стали алюминием по формальным расчетам позволяет снизить массу детали на 63%, а необходимость сохранения равной ударной нагрузки и жесткости нивелирует эту величину до 50%. Использование стеклопластиков должно снизить массу изделия на 81%, а необходимость сохранения жесткости позволяет снизить ее только на 25%. Кроме того, пластмассы имеют свойство «стареть» – терять необходимые служебные свойства в процессе эксплуатации. Теоретически возможный эффект замены одного материала другим в реальных условиях снижается на 10в большинстве случаев – на 40-50%.

Поэтому, несмотря на многочисленные попытки расширить область применения различных материалов, сталь продолжает оставаться главным конструкционным материалом. Это объясняется и тем, что физическая природа строения металлов и сплавов позволяет непрерывно их совершенствовать, придавать новые сочетания свойств.

Кроме того, растущее использование металлопродукции с защитными покрытиями, биметаллических материалов, совершенствование техники производства, получение низколегированных, высокопрочных, коррозионностойких и жаростойких сплавов, а также материалов с другими необходимыми свойствами открывают новые возможности для получения конструкционных материалов будущего.

1.3. Технико-экономическая оценка качества материалов Оценка использования конструкционных материалов показывает, что масштабы и объемы производства конкретного материала определяются не только инженерно-техническими свойствами, но и технико-экономической эффективностью его применения.

Можно оценить экономическую целесообразность замены одного материала другим, например, стали альтернативными материалами.

Для сохранения стоимости изделия из нового материала должна соблюдаться зависимость где Цс и Цз – цены материала основного (в данном случае стали) и заменяющего соответственно; М – масса изделия из заменителя, выраженная в долях единицы от массы изделия из исходного материала, для которого М = 1.

Зависимость (1) можно выразить как а отношение цен заменителя и стали обозначить как Экономическая оценка замены стали как самого массового материала альтернативными материалами исходя из опыта промышленности США 1980-90-х гг., России и Украины за 1990-е гг., показывает, что по экономическим показателям ни один из конкурирующих материалов пока не может сравниться со сталью. Замена стали алюминием может быть оправдана экономически только при снижении его цены в 3-4 раза (для мягкой стали) и в 2,5-3 раза (для высокопрочной стали).

В середине 1990-х гг. замена стали альтернативными материалами оказалась еще более неэффективной, поскольку требовала снижения цены алюминия в 6-8 раз. В России экономический кризис повысил указанное соотношение цен алюминия к стали с 4,3 до 14,3; в Украине – с 4 до 8-10 раз.

При оценке экономичности применения пластмасс следует также иметь в виду, что сырьем для их изготовления являются постоянно дорожающие нефтепродукты и природный газ.

Приведенные данные показывают, что замена стали альтернативными материалами оправдана только в том случае, если определяющим условием является не экономическая целесообразность, а решение функциональных задач (снижение массы изделия, жаростойкость, износостойкость, высокая прочность, технологичность производства и др.). Для решения же инженерных задач, которые требуют использования массовых материалов, наиболее перспективным заменителем является сталь более высокого качества.

Помимо экономичности использования конструкционного материала важнейшими его характеристиками являются наличие и цена исходного сырья для производства, а также энергоемкость последнего.

Потребление энергии для производства разных групп материалов приведено ниже, МДж/кг:

• алюминий (полуфабрикат): первичный алюминий (из бокситов) – 160-240, вторичный алюминий (переплав лома) – 12-20;

• пластмассы (гранулы, например, поливинилхлорид, полиэтилен) – 45-70;

• сталь (заготовка): кислородно-конвертерная (на базе руды) – 16-27, электросталь (на базе скрапа) – 10-18.

Из приведенных в табл. 2 данных следует, что энергоемкость производства единицы массы первичного алюминия превышает эту величину для кислородно-конвертерной стали в 6-15 раз, составляя в среднем 9,3 раза. По сравнению с электросталью этот показатель повышается до интервала в 9-24 раза и в среднем в 14 раз. Использование вторичного алюминия делает эти затраты почти одинаковыми, но нужно учитывать резкое снижение качества, ограничивающее его применение. Таким образом, энергоемкость (по массе) производства первичного алюминия по крайней мере в 10-14 раз больше, чем стали.

Для пластмасс это превышение составляет 3-4 раза.

Приведем значения энергоемкости производства разных материалов, ГДж/м3 (индекс по отношению к углеродистой стали):

• углеродистая сталь – 452 (1,0);

• титан и сплавы – 2542 (5,6);

• нержавеющая сталь – 855 (1,9);

• полиэтилен – 73 (0,2);

• алюминий и сплавы – 783 (1,7);

• углепластик – 6000 (13,3).

Таблица 2. Превышение удельных затрат энергии для производства разных групп материалов по сравнению со сталью, число раз Алюминий первичный Алюминий вторичный Пластические массы Удельные показатели по объему показывают преимущество стали перед другими материалами. И только низкая плотность пластмасс делает их менее энергоемкими, чем сталь. Однако это может иметь лишь формальное значение ввиду полной несопоставимости свойств.

1.4. Экологические требования к материалам Современный этап промышленного производства характеризуется непрерывным повышением экологических требований, в том числе к производству и использованию конструкционных материалов.

Это выражается в расширении и ужесточении законодательных требований к промышленным предприятиям, повышении штрафов за их нарушения, ограничении и даже запрещении отдельных производств и использования некоторых материалов и т.д. При оценке использования того или иного материала или замене одного из них другим значение экологической целесообразности в общей оценке этих решений постоянно возрастает, а в некоторых случаях может иметь определяющее значение. В любом случае такое решение должно отвечать действующим законодательным нормам по этому вопросу.

Экологические требования к конструкционным материалам можно разделить на три группы:

• медико-санитарные;

• требования к технологии производства данного материала;

• требование возможности многократного повторного использования этого материала (способность к рециклингу).

Медико-санитарные требования относятся главным образом к материалам, применяемым при изготовлении оборудования для медицинской и пищевой промышленности, тары и упаковки продуктов питания, складского оборудования и т.д. Ввиду специфичности эти требования здесь не рассматриваются.

Во второй группе требований главными являются количество и состав выбросов предприятий, производящих конструкционные материалы.

Наиболее неблагополучно по этому показателю производство алюминия, которое отличается не только самыми высокими удельными значениями выбросов, но и токсичностью состава, куда помимо обычных оксидов углерода входят еще и опасные фторсодержащие вещества.

Поэтому по экологичности производства сталь имеет огромное преимущество перед алюминием. В развитых странах в последнее время законодательно вводятся резкие ограничения на объем и состав производственных выбросов в атмосферу, что требует больших дополнительных затрат или даже закрытия отдельных предприятий. В связи с этим по крайней мере с 1970-х гг. наблюдается тенденция вывода производства алюминия из развитых стран. Если еще в 1950-е гг. доля собственного алюминия в общем его потреблении составляла около 100%, то сейчас она снизилась до 50-60%. В ведущих индустриальных странах производство первичного алюминия будет постепенно сокращаться, а новое его производство будет организовано в экономически зависимых странах. Необходимо отметить, что после распада СССР иностранные фирмы заняли ведущее положение в алюминиевой промышленности России и Украины, которые в результате стали главными поставщиками необработанного алюминия в западные страны.

Третья группа требований характеризует способность материалов к многократному повторному использованию без получения каких-либо отходов, загрязняющих или загромождающих окружающую среду. Сейчас уже не вызывает сомнений, что любой материал массового применения может иметь будущее только в том случае, если его производство, использование и утилизация составляют замкнутый цикл или приближаются к нему.

Количественно этот процесс можно оценить коэффициентом рециркуляции Кр, показывающим долю материала, который используется вторично после окончания службы первичного изделия. Самое высокое значение этого коэффициента у черных металлов, в том числе у стали. Только организационные причины снижают значение Kр до 60-90%. Сбор и использование лома черных металлов является важной составной частью металлургии, причем некоторые технологии позволяют работать исключительно на ломе.

Возможность повторного использования других материалов несопоставимо ниже, чем стали. Рециркуляция алюминия резко ограничивается крайне низким качеством вторичного металла. Несмотря на постепенный рост производства, вторичный алюминий в общей массе составляет в России всего около 20%, а в промышленно развитых странах – до 30-40%. Развитию рециркуляции алюминия препятствуют трудности сбора алюминиевого лома, загрязнение его разными примесями.

Для оценки пластмасс и других искусственных полимеров как конструкционного материала с точки зрения экологичности нужно помнить, что их производство сопровождается большим количеством разнообразных вредных выбросов. Но главным экологическим недостатком полимерных материалов является отсутствие экономичных технологий, организующих рециркуляцию или, по крайней мере, безопасную утилизацию и недопущение загромождения обширных территорий свалками. В связи с этим доля повторно используемой пластмассы пока не превышает 10% и не имеет ясных перспектив к повышению.

Оценивая экологичность применения цемента, следует отметить, что бетон, железобетон, шифер и т.п., изготовляемые на его основе, являются материалами одноразового использования. Повторное использование изделий из цемента технологически невозможно и, кроме того, требует больших затрат на измельчение и захоронение.

В то же время преимуществом изделий и сооружений из цемента является их долговечность и нетоксичность.

Исследования показали, что в середине 90-х гг. коэффициенты рециркуляции для основных материалов составляли, %: для черных металлов – 55; для алюминия – 27; для стекла – 45; для пластмассы – 10; для бумаги – 35.

Рассматривая новые, так называемые функциональные материалы, разрабатываемые для решения специальных задач (композиты, стекловолокно, керамика, углеродистые волокна и др.), следует иметь в виду, что они являются материалами одноразового использования.

1.5. Прогноз развития рынка материалов Анализ развития экономики и направлений научнотехнического прогресса как в отдельных странах, так и в мире показывает, что в обозримом периоде производство и потребление конструкционных материалов будет определяться, прежде всего, следующими двумя факторами.

Во-первых, оно будет непосредственно зависеть от общего тренда развития экономики, промышленного производства и его отдельных отраслей. При этом будет наблюдаться непрерывная конкуренция материалов в области их использования в определенных отраслях промышленности или отдельных видах производства. Основой такой конкуренции будет постоянное совершенствование служебных свойств этих материалов, экономической эффективности и экологической безопасности их использования.

Во-вторых, все проблемы развития производства отдельных материалов или замены их другими будут решаться исходя из необходимости снизить энерго- и материалоемкости их производства при использовании менее дефицитного сырья.

Прогнозируя развитие этих процессов, нужно учитывать, что распространенная в 60-70-е гг. точка зрения о предстоящей замене стали алюминием, пластмассами и железобетоном и сокращении в связи с этим выплавки стали, не оправдалась. Производство цемента уже более чем в 1,5 раза превышает выплавку стали, но ввиду несопоставимости свойств этих материалов это не ведет к сокращению производства стали. Прогнозы о замене стали алюминием были скорректированы экономическими трудностями, высокой энергоемкостью производства, низкой степенью рециркуляции, вредными выбросами алюминиевых заводов. Для пластмасс определилась своя область использования, практически не совпадающая с областью использования стали.

Это доказывает, что каждый из материалов имеет свои, наиболее рациональные области использования, которые определяются их служебными свойствами.

Как показывает опыт, главными из них являются прочность, жесткость, износоустойчивость, теплостойкость, плотность, коррозионная стойкость, трудоемкость формообразования и обработки, способность к соединению и др. Не менее важны цена и экономическая эффективность использования материала, энергоемкость производства, наличие исходного сырья, долговечность работы изделия. Наконец, решающим фактором может стать экологичность производства и службы изделия, а для массовых материалов – их цена.

В настоящее время области применения материалов уже сформировались. Сталь является основным материалом в машиностроении, станкостроении, производстве военной техники, транспортных средств, строительных конструкций, в производстве оборудования для пищевой промышленности, упаковочных материалов и т.д. Алюминий, отличающийся низкой плотностью, наиболее широко применяется при производстве транспортных средств, строительных конструкций, упаковочных материалов, в электротехнической промышленности. Пластмассы получили широкое применение в производстве упаковочных материалов, мебели, пищевого оборудования и посуды, электротехнических изделий, бытового оборудования и т.д.

Дальнейшее развитие производства и технический прогресс будут постепенно вносить изменения в эти области. Причиной таких изменений станет конкуренция разных материалов, прежде всего стали и алюминия, и появление новых отраслей техники и промышленности, требующих новых материалов; разработка материалов с новыми свойствами; достижения науки в полном использовании возможностей физико-химической структуры материалов.

Таким образом, все массовые конструкционные материалы имеют сформировавшиеся устойчивые области использования, которые существенно не совпадают. В некоторых случаях возможно использование для одних и тех же целей нескольких материалов, что создает конкуренцию, приводящую к повышению их качества и эффективности применения. В подавляющем большинстве отраслей промышленного производства базовым массовым конструкционным материалом остается сталь, обладающая широким диапазоном технических свойств и высоким по отношению к конкурирующим материалам уровнем производства. Дополнительное и значительное преимущество стали в экономическом и экологическом отношении и широкие возможности повышения ее качества приводят к выводу, что она сохранит свое значение главного конструкционного материала на обозримый период. Прогнозы о развитии процессов замены стали другими материалами при массовом использовании ошибочны.

Необходимо отметить, что объемы производства и потребности экспорта и импорта главных конструкционных материалов и состояние рынка этих материалов в отдельных странах будут определяться, прежде всего, показателями их экономического развития. Так, в развивающихся странах основным конструкционным материалом будет цемент, а потребление стали, алюминия и пластмасс будет низким. В развитых странах, наоборот, при низком и даже сокращающемся потреблении цемента будет расти применение пластмасс, а в некоторых странах – алюминия. Удельное потребление стали будет сохраняться на достигнутом уровне.

2. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

2.1. Показатели качества материалов Показатель качества продукции (согласно ГОСТ 15467-79) – это количественная характеристика одного или нескольких ее свойств, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Под показателями качества материала понимают взаимосвязанную совокупность показателей, характеризующих его назначение, надежность, безопасность, эстетические свойства, уровень стандартизации и унификации, патентно-правовые аспекты, транспортабельность, экономические и другие параметры.

В общей совокупности показателей качества материалов выделяют единичные и комплексные показатели, характеризующие их свойства, а также обобщающие показатели, выражающие уровень их качества.

Единичный показатель качества продукции характеризует одно из ее свойств, а комплексный – несколько свойств. Единичные и комплексные показатели качества материалов применяются для определения конкретных заданий по улучшению качества с учетом особенностей выпускаемой продукции и характера ее производства.

Показатели качества используются конструкторами и технологами при создании и освоении новых и модернизации ранее освоенных изделий, при техническом контроле их производства и в других целях.

Определяющий показатель качества продукции – это такой критерий, по которому принимают решение оценивать ее качество.

Интегральный показатель качества продукции является отношением суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции к суммарным затратам на ее создание и эксплуатацию или потребление.

Обобщающие показатели характеризуют качество выпускаемой продукции независимо от ее вида и назначения. К ним, в частности, может относиться объем и удельный вес производства отдельных видов прогрессивных, высокоэффективных материалов в общем выпуске продукции данной группы, а также величина экономического эффекта от использования материалов повышенного качества. К обобщающим показателям относят также показатели стандартизации, унификации и патентно-правовые показатели. Обобщающие показатели качества используются в планах предприятий, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций. По уровню этих показателей можно судить о качестве выпускаемой продукции в целом на предприятии и в отрасли.

К дополнительным показателям качества материалов относят показатели транспортабельности, сохраняемости, однородности и некоторые другие.

Всю совокупность показателей качества материалов можно классифицировать по различным критериям:

• по количеству характеризуемых свойств (единичные и комплексные);

• по отношению к различным свойствам материалов (показатели прочности, долговечности, технологичности, безопасности и др.);

• по стадии определения (проектные, производственные, эксплуатационные);

• по методу определения (расчетные, экспериментальные, экспертные);

• по характеру использования для оценки уровня качества (базовые и относительные);

• по способу выражения (показатели, выраженные безразмерными единицами измерения, например баллами или процентами, размерные).

Рассмотрим основные группы показателей качества, используемых при оценке качества материалов.

Показатели назначения характеризуют свойства материала, определяющие основные функции, для выполнения которых предназначен материал, и обусловливают область его применения. Основная область применения, как правило, отражается в названиях наиболее распространенных групп материалов – строительные, конструкционные, инструментальные, антифрикционные, электроизоляционные, лакокрасочные и т.д.

Среди показателей назначения можно выделить следующие:

• функциональной и технической эффективности (характеризуемые, например, жаростойкостью, прочностью, тепло- и электропроводностью и другими физико-химическими свойствами);

• конструктивные (характеризуемые, например, массой, плотностью, формой, размерами, точностью и шероховатостью поверхности и др.);

• состава и структуры (характеризуемые, например, химическим составом сплава или полимера, содержанием вредных примесей, ферритной, перлитной, аустенитной или мартенситной структурой стали, размером зерна и др.);

• технологические (характеризуемые, например, жидкотекучестью, штампуемостью, свариваемостью и др.).

Для конструкционных материалов определяющими показателями назначения являются характеристики прочности, пластичности, вязкости, сопротивления усталости, коррозионной стойкости и др., а для инструментальных – характеристики твердости, теплостойкости и т.п.

Например, конструктивными критериями весового качества материалов принято считать удельную прочность В/, удельную жесткость Е/ и подобные им показатели (В – предел прочности, Е – модуль нормальной упругости, – плотность материала).

Для материалов, применяемых в электротехнике и радиоэлектронике, определяющими показателями назначения могут быть электрические, магнитные, оптические и другие характеристики.

Применительно к конкретным видам материалов единичными показателями назначения являются численные значения предела прочности, предела текучести, твердости, относительного сужения, вязкости, сопротивления усталости, электропроводности, коэрцитивной силы и т.п.

Показатели назначения играют важнейшую роль в оценке качества, на их основе часто строят критерии оптимизации процесса управления качеством продукции, используемые для нахождения наилучших управленческих решений.

Показатели назначения материалов тесно взаимосвязаны с другими показателями, определяющими их качество (экономическими, эстетическими, безопасности и др.).

При оценке уровня качества материалов очень важно правильно выбрать номенклатуру показателей назначения. При этом обычно учитываются:

• цель оценки уровня качества материала;

• назначение материала;

• условия эксплуатации или потребления материала.

Следует отметить, что практически невозможно разработать постоянную номенклатуру показателей назначения, пригодную для всех видов материалов. Отраслевые документы по оценке уровня качества содержат перечни наиболее часто употребляемых показателей назначения продукции отрасли.

Разделение совокупности показателей назначения на различные подгруппы (функциональную, конструктивную, состава и структуры, технологическую) не является обязательным во всех случаях, однако существенно облегчает выбор конкретной номенклатуры показателей назначения.

Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при обработке (потреблении) материалов и при ремонте изделий из них. Различные вопросы технологичности материалов отражены в действующих государственных стандартах и других нормативно-методических документах.

Классификация общей совокупности показателей технологичности материалов может быть проведена по следующим признакам:

• по количеству свойств технологичности (единичные, комплексные);

• по стадии определения (проектные, производственные, эксплуатационные);

• по области анализа (технические, технико-экономические);

• по системе оценки (базовые, разрабатываемого материала, относительные);

• по значимости (основные, дополнительные).

К основным показателям технологичности относятся:

• трудоемкость изготовления (определяется суммарной трудоемкостью технологических процессов производства рассматриваемого материала и выражается в нормо-часах на единицу продукции);

• технологическая себестоимость (определяется суммой затрат на изготовление единицы продукции без учета покупного сырья);

• уровень технологичности материала по трудоемкости изготовления (определяется отношением трудоемкости изготовления рассматриваемого материала к базовому показателю трудоемкости);

• уровень технологичности материала по себестоимости изготовления (определяется отношением себестоимости изготовления рассматриваемого материала к базовому показателю себестоимости).

К основным показателям технологичности промышленных материалов можно также отнести:

• коэффициент использования рационального сырья;

• удельную трудоемкость изготовления и/или обработки;

• удельную энергоемкость изготовления и/или обработки и др.

Коэффициент использования рационального сырья определяется в тех случаях, когда в составе многокомпонентного материала с технической и экономической точек зрения целесообразно максимальное использование отдельных, наиболее эффективных видов сырья (шихтовые компоненты сплавов, составляющие композитных материалов и др.).

Удельная трудоемкость производства материала может быть определена по формуле где Т – трудоемкость изготовления продукции, нормо-час; В – основной параметр продукции (т.е. один из показателей назначения, например, масса).

Кроме рассмотренных показателей в качестве дополнительных технико-экономических критериев технологичности материалов могут использоваться:

• относительная и удельная трудоемкость подготовки материала к использованию;

• относительная и удельная трудоемкость ремонта изделий из этого материала;

• относительная и удельная себестоимость подготовки материала к использованию;

• относительная и удельная себестоимость ремонта изделий из этого материала и т.п.

Показатели надежности. Важное место в оценке качества продукции занимает определение надежности. Надежность – это свойство продукции сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Надежность является комплексным свойством и для материалов включает показатели живучести, долговечности и дефектности.

Для конструкционных материалов живучесть и долговечность оцениваются на основе лабораторных испытаний до изготовления из них тех или иных изделий. Под живучестью понимают долговечность детали от момента зарождения первой макроскопической трещины усталости размером 0,5-1,0 мм до окончательного разрушения.

Количественно показатель живучести конструкции оценивается коэффициентом b = 1-t0/tраз, где t0 и tраз – продолжительность эксплуатации конструкции до появления трещин и до разрушения соответственно. Показатель живучести может колебаться от 0,1 до 0,9. Раннее зарождение трещин усталости объясняется дефектами металлургического и технологического характера, а также неудачной конструкцией изделия (наличие концентраторов напряжений). Живучесть имеет особое значение для надежности эксплуатации изделий, безаварийная работа которых поддерживается путем периодической дефектоскопии различными физическими методами для выявления усталостных трещин. Чем меньше скорость развития трещины, тем легче ее обнаружить.

Долговечность – это свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния. Показателями долговечности материалов в зависимости от условий их службы могут быть вязкость разрушения, предел выносливости, сопротивление контактной усталости, сопротивление износу, коррозионная стойкость и т.п., которые определяются в лабораторных условиях по стандартным методикам.

При планировании и анализе качества всех без исключения материалов на предприятиях могут использоваться следующие показатели дефектности:

• показатель дефектности материала;

• индекс дефектности материала;

• средний индекс дефектности.

Показатель дефектности материала рассчитывается по формуле где а – количество подвергнутых проверке образцов продукции данного вида (величина выборки); n – общее количество всех видов дефектов, встречающихся в данном виде продукции; mi – коэффициент весомости i-го вида дефекта (определяется экспертным путем или пропорционально стоимости устранения данного дефекта); zi – число выявленных дефектов i-го вида.

Индекс дефектности продукции ИД определяется отношением показателя дефектности анализируемого материала ПД к базовому показателю дефектности Пдб Средний индекс дефектности по нескольким видам выпускаемых материалов может быть определен по формуле где N – общее число видов анализируемых материалов; Вk – объем kго вида материала, в натуральном выражении; Цk – цена единицы k-го вида материала, руб.; ИДk – индекс дефектности k-го вида материала.

Показатели безопасности. В настоящее время особую значимость приобрели показатели качества материалов, отражающие безопасность их производства, потребления или эксплуатации, а также соответствие экологическим нормам и требованиям.

Показатели безопасности характеризуют особенности материалов, связанные с обеспечением безопасных условий их производства, обращения, потребления и утилизации.

Безопасность – это состояние, при котором риск вреда или ущерба ограничен допустимым уровнем (Рук. ИСО/МЭК 2). Безопасность – важнейшее свойство, которым должны обладать все материалы. В отличие от других свойств, ухудшение или утрата которых приводит к потерям функционального или социального назначения, превышение допустимого уровня показателей безопасности переводит продукцию в категорию опасной. Такая продукция подлежит уничтожению, в то время как другая продукция, утратившая потребительские свойства, относится к условно пригодной или может быть направлена на промышленную переработку.

К числу показателей безопасности обычно относят следующие показатели:

• химической безопасности;

• радиационной безопасности;

• санитарно-гигиенической безопасности;

• механической безопасности;

• пожарной безопасности;

• вероятности возникновения опасной ситуации на всех стадиях жизненного цикла материала;

• количество степеней защиты от подделки и т.д.

Химическая безопасность – отсутствие недопустимого вреда, который может быть нанесен токсичными веществами жизни, здоровью и имуществу потребителей.

Вещества, влияющие на химическую безопасность материалов, подразделяются на следующие группы: токсичные элементы (соли тяжелых металлов); нитраты и нитриты; пестициды, антибиотики;

гормональные препараты; микотоксины, обусловленные деятельностью паразитических грибков; высшие спирты и альдегиды, сложные эфиры, фурфурол и оксиметилфурфурол; мономеры; запрещенные полимерные материалы и красители, в том числе для упаковки.

Токсичные элементы оказывают существенное влияние на безопасность материалов и товаров из них. По степени значимости в убывающем порядке их можно расположить следующим образом: мышьяк, ртуть, кадмий, свинец, медь, цинк, железо. В материалах для посуды регламентируется кадмий (для всех групп), свинец (для керамической посуды); свинец – для упаковочных материалов. Токсичные элементы оказывают вредное воздействие на организм человека при контакте с незащищенными частями тела. Превышение ПДК токсичных элементов может вызвать отравления разной степени тяжести, иногда со смертельным исходом.

Радиационная безопасность – отсутствие недопустимого вреда, который может быть нанесен жизни, здоровью и имуществу потребителя радиоактивными элементами (изотопами) или ионизирующим излучением этих элементов. Наиболее опасны в радиационном отношении некоторые строительные материалы (шифер, асбест, цемент, гравий, минеральные удобрения, а также драгоценные и полудрагоценные камни некоторых месторождений.

Санитарно-гигиеническая безопасность – отсутствие недопустимого риска, который может возникнуть при различного рода биоповреждениях материалов. К ним относятся повреждения микробиологические и зоологические. Микробиологические повреждения (заболевания) вызываются разнообразными микроорганизмами, приводящими, например, к заплесневению бумаги, тканей, кожи, меха и др.

Зоологические биоповреждения могут быть вызваны жизнедеятельностью различных представителей животного мира (насекомых, грызунов, птиц). Результат таких биоповреждений – не только количественные потери материала вследствие поедания его животными, нарушение целостности материала, но и утрата безопасности, поскольку поврежденные материалы загрязняются экскрементами насекомых, грызунов и птиц, а также могут быть инфицированы патогенными микроорганизмами, вызывающими такие болезни, как ящур, сибирская язва, чума, холера, псевдотуберкулез и т. д. Насекомые (например, платяная моль) часто поражают ткани и мех в период транспортировки и хранения. Возможно также повреждение многих материалов тараканами, которые всеядны и питаются не только пищевыми продуктами, но и бумагой, кожей, тканями. К всеядным относятся и мышевидные грызуны (мыши и крысы), которые при отсутствии продуктов могут питаться кожей, мехами и тканями, прогрызая при этом даже полимерную упаковку.

Гигиенические заключения чаще всего выступают как дополнительные документы к сертификату соответствия, но обязательны для химической и нефтехимической продукции, товаров бытовой химии, полимеров и синтетики, а также для тех строительных материалов, для которых регламентируется содержание радиоактивных элементов (в том числе для природного камня и древесины).

Механическая безопасность – это отсутствие недопустимого вреда для жизни, здоровья и имущества потребителей, который может быть нанесен вследствие различных механических воздействий (порезов, проколов и т.п.).

Пожарная безопасность – отсутствие недопустимого риска для жизни, здоровья и имущества потребителей при хранении, транспортировке, потреблении и утилизации материалов в результате их возгорания или самовозгорания. Наибольшей возгораемостью отличаются такие материалы, как этиловый спирт, нефтепродукты, лаки, краски, растворители, фото- и видеоматериалы, которые нельзя хранить вблизи отопительных приборов, открытых источников пламени, при доступе солнечного света. Повышенной способностью к горению отличаются также стройматериалы из древесины, полимерных материалов, бумаги, картона.

Сертификат пожарной безопасности входит составной частью в сертификат соответствия и обязателен для всех материалов, способных гореть и возгораться. На упаковке материалов с повышенной пожарной опасностью предусмотрено нанесение предупредительных надписей и знаков (например, на лакокрасочных материалах, растворителях, фотопленке и т.п.). Обеспечение пожарной безопасности большинства менее горючих материалов сводится к общим правилам противопожарной охраны складов, цехов, подсобных помещений и др.

Экологические показатели характеризуют уровень вредного воздействия на окружающую среду производимых, потребляемых и утилизируемых материалов. Среди них можно выделить такие, как:

• вероятность вредных выбросов в окружающую среду (воздух, воду, землю);

• содержание (концентрация) вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду;

• уровень радиационного излучения при изготовлении, хранении, транспортировке, потреблении и др.

По мере ухудшения состояния окружающей среды в промышленных центрах и крупных мегаполисах экологические показатели приобретают все большее значение в общей системе показателей качества продукции.

Эстетические показатели характеризуют разнообразные эстетические свойства: выразительность, гармоничность, целостность, соответствие среде и стилю, колористическое оформление и др. Эстетические показатели имеют первостепенное значение для отделочных материалов и упаковки всех материалов, поступающих в розничную продажу для населения.

В общей совокупности эстетических показателей можно выделить следующие группы:

• показатели рациональности формы;

• показатели информационной выразительности;

• показатели целостности композиции;

• показатели совершенства производственного исполнения.

Рациональность формы выражается показателями целесообразности и функционально-конструктивной приспособленности. Показатели целесообразности определяют особенности работы человека с материалом и характеризуют способ и удобство его потребления. Показатели функционально-конструктивной приспособленности характеризуют отражение в форме материала его основных функций, конструктивные решения, особенности конкретного материала и технологию его потребления.

Информационная выразительность определяется формой и упаковкой материала; она может быть охарактеризована следующими единичными показателями качества:

• оригинальность;

• знаковость;

• соответствие моде;

• стилевое соответствие.

Оригинальность характеризуется присутствием в форме элементов самобытности и своеобразия, отличающих данный материал или его упаковку от других аналогичных образцов.

Знаковость позволяет материалу демонстрировать своей формой социально-эстетические взгляды и представления общества.

Показатель соответствия моде характеризует определенные свойства материала, отражающие эстетические взгляды общества, существующие в данный период.

Показатель стилевого соответствия характеризует соответствие устойчивых черт формы уровню культурного и общественного развития потребителей.

Целостность композиции может быть охарактеризована такими показателями, как:

• организованность объемно-пространственной структуры;

• пластичность;

• тектоничность;

• графическая прорисованность формы и элементов;

• цветовой колорит.

Показатель организованности объемно-пространственной структуры характеризует полноту использования законов логики в форме материала и упаковки.

Показатель пластичности характеризует выразительность объемной и элементной формы.

Показатель тектоничности характеризует реальную структуру поверхности материала и его упаковки.

Показатель графической прорисованности отражает характерность очертаний объемной и элементной формы.

Показатель цветового колорита отражает своеобразие, взаимосвязь и сочетание цветов материала.

Совершенство производственного исполнения материала может быть оценено такими показателями качества, как отсутствие острых кромок и заусенцев, тщательность покрытия и отделки поверхностей, четкость исполнения фирменных знаков, знаков соответствия, сопроводительной документации и др.

Конкретные эстетические показатели разрабатываются применительно к определенному виду продукции и в случае надобности фиксируются в отраслевых стандартах качества и в другой нормативно-технической документации отраслевого значения.

Эстетические показатели, как правило, определяются органолептическим и экспертным путем и оцениваются в баллах.

Дополнительные показатели. Показатели транспортабельности материалов характеризуют их приспособленность к перемещению в пространстве (без эксплуатации или потребления) с помощью различных видов транспорта (автомобильного, железнодорожного, водного, воздушного и др.). Наиболее часто употребляемыми показателями транспортабельности являются масса единицы упаковки материала и габаритные размеры (длина, ширина, высота).

Показатели сохраняемости характеризуют оптимальные и допустимые условия нахождения материалов, такие как:

• допустимые температура, влажность и давление при транспортировании и хранении;

• допустимый уровень ударов и вибрации;

• допустимое время транспортирования (для скоропортящейся продукции).

Помимо названных к числу показателей транспортабельности и сохраняемости могут также относиться показатели, характеризующие величину материальных, трудовых и финансовых затрат на единицу продукции при осуществлении ее транспортирования и хранения в различных условиях, а также размеры потерь материала, вызванные транспортировкой и хранением.

Показатели однородности обычно используются для характеристики рассеивания единичных показателей качества материалов. В массовом, крупносерийном или серийном производстве достигнутые значения показателей качества однородной продукции определяются по совокупности ее основных статистических параметров: размера выборки; размаха; среднего квадратического отклонения; доверительного интервала и др.

Обобщающие показатели.

Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в конкретном материале стандартизированных составляющих – сырья (шихтовых компонентов сплавов, составляющих элементов композиционных материалов и т.п.), а также уровень унификации составных частей, сложных по пространственной структуре, в том числе многослойных материалов (стандартизированных, унифицированных и оригинальных). Эти показатели позволяют определить степень конструктивного единообразия изделий.

К стандартизированным относятся составные части материалов, выпускаемые по международным, государственным или отраслевым стандартам (например, медная фольга, стеклоткань и полимерные связующие при производстве фольгированных стеклопластиков или стандартные ферросплавы, применяемые при выплавке сталей).

К унифицированным относятся составные части материала, которые:

• предприятие получает в готовом виде как комплектующие материалы, находящиеся в серийном производстве;

• изготавливаются по стандартам предприятия, являющегося головным в отрасли, и используются не менее чем в двух типоразмерах или видах материалов, выпускаемых данным или смежным предприятием;

• ранее спроектированы как оригинальные для конкретного материала и применены не менее чем в двух типоразмерах или видах продукции.

К оригинальным относятся составные части материала, разработанные только для данного материала.

Показателями стандартизации и унификации материалов являются коэффициент применяемости по типоразмерам, стоимостный коэффициент применяемости и т.п.

Коэффициент применяемости по типоразмерам составных частей материала определяется по формуле где Qт – общее количество типоразмеров составных частей в материале; Qт.ор – количество оригинальных типоразмеров составных частей.

Стоимостный коэффициент применяемости определяется по формуле где Соб – общая стоимость материала; Сор – стоимость составных частей материала, входящих в оригинальные типоразмеры.

В числе показателей стандартизации и унификации материалов может также использоваться коэффициент унификации группы видов продукции.

Правильное определение показателей стандартизации и унификации необходимо как для оценки уровня качества продукции, так и для обоснования эффективности планируемых мероприятий по стандартизации и унификации.

Патентно-правовые показатели качества продукции характеризуют степень патентной защиты в Российской Федерации и за рубежом, а также уровень патентной чистоты. По этим показателям определяется уровень патентно-правовой защиты материала, который рассчитывается на основе безразмерных показателей патентной защиты и патентной чистоты.

Показатель патентной защиты материала внутри страны определяется по формуле где П – общее количество составных частей в данном материале; m – число групп значимости (в зависимости от назначения и характера конкретного материала все его составные части могут быть разделены на несколько (обычно 2 или 3) групп значимости); qBi – коэффициент весомости i-ой составной части, защищенной патентами и свидетельствами внутри страны, по группам значимости; Пi – количество i-х составных частей, защищенных патентами и свидетельствами в стране, по группам значимости.

Показатель патентной защиты материала за рубежом определяется по формуле где h – коэффициент весомости, зависящий от числа стран, в которых получены патенты, и отражающий важность этих стран для экспорта материала или продажи лицензии; qЗi – коэффициент весомости i-й составной части, защищенной принадлежащими отечественным предприятиям и организациям патентами за рубежом, по группам значимости; ПЗi – количество i-x составных частей, защищенных принадлежащими отечественным предприятиям и организациям патентами за рубежом, по группам значимости.

Коэффициенты весомости h и qЗi определяются, как правило, экспертным путем и указываются в отраслевых инструкциях применительно к конкретным материалам.

Показатель патентной чистоты позволяет ответить на вопрос, насколько возможна беспрепятственная реализация материала внутри страны и за рубежом. Патенточистым в отношении какой-либо страны материал может быть в том случае, если он не содержит технических решений, подпадающих под действие патентов, свидетельств исключительного права на изобретения, промышленные образцы и товарные знаки, зарегистрированных в данной стране.

Показатель патентной чистоты материала определяется по формуле где qei – коэффициент весомости i-й составной части материала, подпадающей под действие патентов в данной стране, по группам значимости; Пei – количество i-х составных частей, подпадающих под действие патентов в данной стране, по группам значимости.

Проверка патентной чистоты материалов проводится, как правило, в отношении государств предполагаемого экспорта и ведущих стран по производству аналогичных материалов.

В связи с территориальным характером действия патента рассматриваемый показатель должен определяться отдельно для Российской Федерации и для каждой страны предполагаемого экспорта.

В дополнение к рассмотренным показателям используется также показатель территориального распространения патентной чистоты данного материала, определяемый по формуле где Гч – число стран, по которым материал обладает патентной чистотой; Гэ – число стран вероятного экспорта.

Экономические показатели характеризуют не само качество материала, а затраты при его разработке и изготовлении, связанные с улучшением параметров материала. Они характеризуют также экономическую эффективность потребления материала. В состав экономических показателей, в частности, включаются себестоимость единицы продукции улучшенного качества, отдельные статьи эксплуатационных затрат (зарплата персонала по обслуживанию, стоимость потребляемой электроэнергии и т.д.).

Рассматриваемые показатели позволяют дать экономическую оценку материала на всех стадиях его жизненного цикла, включая разработку, изготовление, хранение и реализацию, потребление, ремонт и утилизацию изделий из него.

Из общей совокупности экономических показателей необходимо выделить наиболее часто употребляемые при планировании и оценке качества материалов, а именно:

• себестоимость продукции;

• цену продукции;

• приведенные затраты на единицу продукции;

• относительный экономический показатель качества продукции, определяемый отношением затрат на базовый образец к соответствующим затратам на оцениваемую продукцию.

Экономические показатели необходимо рассматривать как особый вид показателей при оценке качества материалов, поскольку они тесно взаимосвязаны практически со всеми классификационными группами показателей (назначения, надежности, безопасности, эстетическими, стандартизации и унификации, патентно-правовыми и т.д.).

Именно поэтому при оценке качества с помощью экономических показателей можно отразить не только затраты на разработку, изготовление и потребление, но и другие свойства материалов. С помощью экономических показателей оценивают, например, безопасность изготовления и применения материалов, их эстетические свойства, уровень стандартизации и унификации, патентную чистоту.

Экономические показатели используются также при определении комплексных (интегральных) показателей качества (например, себестоимость или цена, приходящаяся на единицу основного параметра материала). Экономическим показателям отводится важная роль в определении и детальном анализе затрат на обеспечение качества материала на разных стадиях его жизненного цикла. В наиболее общем случае в состав затрат на обеспечение качества входят затраты предприятия на:

• исследование рынка для выявления основных требований потребителей к качеству выпускаемых материалов;

• проведение научно-исследовательских работ для выявления возможностей и направлений повышения качества выпускаемых материалов в соответствии с требованиями рынка;

• разработку необходимой конструкторской и технологической документации для выпуска продукции улучшенного качества;

• подготовку производства;

• процесс производства;

• проведение испытаний новых или улучшенных образцов материалов, осуществление технического контроля качества;

• профилактику брака, предупреждение возникновения дефектов;

• проведение различных мероприятий по обеспечению качества (административные расходы).

Экономические показатели используются не только при планировании и анализе перечисленных затрат, но и при обосновании уровня цен на материалы определенного уровня качества, а также при оценке экономической эффективности различных вариантов повышения, обеспечения и поддержания качества выпускаемых материалов.

2.2. Расчет комплексных и обобщающих показателей В планировании качества промышленной продукции и при оценке его фактически достигнутого уровня используются комплексные и обобщающие показатели, к числу которых относятся:

• уровень качества материалов;

• комплексный показатель уровня качества материалов;

• индекс качества материалов.

Уровень качества материалов является относительной характеристикой где Q – значение комплексного (или определяющего) показателя качества оцениваемой продукции в соответствующих единицах измерения; Qб – значение аналогичного показателя качества эталонной (базовой) продукции в тех же единицах измерения.

Комплексный показатель уровня качества материалов может определяться как средневзвешенная величина при наличии нескольких важных показателей, характеризующих с разных сторон качество данной продукции где n – число учитываемых в расчете показателей качества; mi – коэффициент весомости, принятый в соответствии с действующими инструкциями для i-го показателя анализируемого материала и учитывающий его значимость и специфику; Уqi – относительный уровень качества материала, определяемый по значению i-го единичного показателя качества; Qi и Qбi – значение единичного i-го показателя качества анализируемого и базового материала соответственно.

Индекс качества продукции И является обобщающим показателем оценки среднего уровня качества выпускаемой разнородной продукции при условии, что каждый вид продукции имеет определяющий показатель, наиболее полно отражающий свойства материала. В ряде случаев вместо определяющего показателя могут быть использованы комплексные показатели качества.

Индекс качества для нескольких видов продукции, выпускаемой на предприятии, может быть рассчитан по формуле (5).

При балльной системе оценки индекс качества продукции может быть определен по формуле где Бс – средний балл оцениваемой продукции; Бсб – средний балл выпускаемой предприятием продукции, принятой за базу для сравнения;

Бi – балл выпускаемой продукции i-го вида.

Для того чтобы получить полную оценку потребительского уровня качества продукции, можно использовать интегральный показатель качества (показатель конкурентоспособности), который рассчитывается путем отнесения полезного эффекта, получаемого человеком от использования конкретного материала, к суммарным затратам на приобретение и потребление (эксплуатацию) этого материала где УК – комплексный показатель уровня качества, определенный по (13); Цпр – продажная цена материала; Зэ – затраты на потребление (эксплуатацию) материала (единовременные – транспортировка; длительные – хранение, потребление, расход энергии, вспомогательных материалов и др.; косвенные – потери).

2.3. Проблемы оценки показателей качества материалов Наличие большого количества единичных характеристик затрудняет анализ и сопоставление различных материалов. Для решения такого рода задач необходимо, чтобы оценка материалов была комплексной. В настоящее время существует множество различных методов оценки качества промышленной продукции. Однако, как показывает анализ, число специальных работ, посвященных комплексной оценке качества промышленных материалов, мало.

Ряд работ посвящен разработке статистических критериев качества материалов. В некоторых исследованиях в качестве такого критерия предлагается принять вероятность выхода значений механических характеристик за нижнюю границу, установленную для них ГОСТом. При этом обращается внимание на «проблему 6 ГОСТ», т.е. на проблему установления экономически выгодного и практически реализуемого уровня механических свойств, зафиксированного ГОСТ. Нахождение оптимальной нижней границы представляет собой сложную задачу, однозначного решения которой до настоящего времени не существует.

Кроме того, предлагаемые статистические критерии не отражают физической природы материала, условий его применения, а фиксируют лишь вероятность выхода механических характеристик за нижнюю границу, т.е., по существу, характеризуют качество данной партии металла.

Объективная оценка качества материалов возможна только в том случае, если учитывается их функциональная сущность, выражаемая посредством функционального критерия.

Для выработки функционального критерия необходимо в каждом конкретном случае решить следующие задачи:

• выбрать критерий, отражающий функциональное назначение материала;

• выбрать показатели качества, характеризующие механические, физические, химические и другие свойства материала;

• выбрать базовые показатели, по отношению к которым можно производить сравнение показателей качества;

• оценить уровень качества по единичным показателям;

• оценить уровень качества по обобщенному показателю;

• выявить взаимосвязи между единичными и обобщенным показателем качества материала с целью разработки мероприятий по обеспечению качества.

Даже при оценке уровня качества по единичным показателям имеются определенные трудности, так как зачастую требуется постулировать некоторые гипотезы, не нашедшие отражения в нормативных документах. Покажем это на примере методики, предложенной М. М. Радкевичем.

Сначала для оценки качества стали по химическому составу выбирается совокупность базовых показателей качества, по отношению к которым производится сравнение где Ki – уровень качества по i-му элементу химического состава;

bi – показатель качества по i-му элементу химического состава;

bб – базовый показатель качества по i-му элементу химического состава.

Далее автором предложена следующая гипотеза: «Сталь, химический состав которой соответствует средним значениям интервала, допускаемого ГОСТом разброса процентного содержания по всем элементам, обладает наивысшим, равным единице, уровнем качества по обобщенному показателю; сталь любого другого состава обладает уровнем качества по обобщенному показателю меньшим, чем единица». Обоснованием правомерности такой гипотезы может служить тот факт, что содержание элементов, установленное ГОСТом на данную марку стали, обеспечивает заданные механические свойства.

Исходя из принятой гипотезы, наивысшим, равным единице уровнем качества стали по i-му элементу химического состава будет обладать сталь, содержание в которой данного элемента определяется по формуле где хiн – нижний по ГОСТу предел содержания данного элемента в стали; хiв – верхний по ГОСТу предел содержания данного элемента в стали, т.е. в качестве базового показателя качества принимается среднее содержание i-го элемента в соответствии с ГОСТ.

Если содержание данного элемента не достигает нижнего предела или превышает верхний предел, определяемый ГОСТ, то исследуемая марка стали не отвечает требованиям ГОСТа или ТУ, т.е. уровень качества стали по этому элементу таков, что сталь переходит в другую марку.

Однако, учитывая, что при определении содержания данного элемента в стали имеет место ошибка, обусловленная как точностью метода, так и другими причинами, уровень качества по i-му элементу равным нулю следует принимать тогда, когда действительное содержание этого элемента будет ниже (хiн - i) и выше (хiв + i). Рекомендации по определению нижнего и верхнего допустимых значений содержания элемента с учетом точности контроля можно найти в МИ 23-74.

Таким образом, для нахождения уравнения зависимости уровня качества стали по i-му элементу химического состава можно записать условия хi Если принять, что изменение содержания i-гo элемента в стали от его среднего значения на одну и ту же величину (в пределах допуска) одинаково влияет на изменение уровня качества (что не противоречит принятой гипотезе), то с учетом условий (18), можно составить простейшее параболическое уравнение Далее вводят дополнительные обозначения а также рассматривают два варианта начальных условий (см. схемы на рис. 2 и 3).

Если границы химического состава заданы симметрично (рис. 2) и с учетом принятых допущений, то уравнение (19) можно привести к виду Если же границы химсостава заданы асимметрично (рис.3) то уровень качества стали по i-му элементу химического состава определяется по другому уравнению Асимметрично химсостав задается, например, для вредных примесей.

Рис.2. Схема определения уровня качества при симметричном Рис. 3. Схема определения уровня качества при асимметричном Таким образом, последовательность оценки уровня качества стали по i-му элементу химического состава следующая. Сначала определяют содержание i-го элемента в данной партии (bi). Затем, если границы хiм и xiб расположены симметрично относительно среднего значения, то используют уравнение (20), а если асимметрично – то уравнение (21).

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

3.1. Классификация видов технического контроля Укрупненная классификация основных видов технического контроля материалов может быть проведена по следующим признакам:

В зависимости от объектов контроля различают контроль качества: предметов труда, средств труда, условий труда, процесса труда и результатов труда.

В зависимости от субъектов контроля качества выделяют контроль: общегосударственный, ведомственный, межведомственный, общественный.

По признаку контролируемых этапов жизненного цикла материалов можно выделить контроль качества: при разработке новой продукции, в процессе производства продукции, в сфере обращения продукции, в процессе потребления (эксплуатации) и утилизации.

В зависимости от иерархических уровней контроля различают контроль качества: федеральными органами исполнительной власти, отраслевой, на предприятиях и в организациях, в производственных единицах, цеховой, на производственных участках, бригадный, индивидуальный.

По занимаемому месту в процессе производства выделяют входной контроль, межоперационный (технологический) контроль, приемочный контроль готовой продукции, инспекционный контроль.

В зависимости от характера контролируемых свойств и параметров материалов различают контроль физических, химических и механических свойств, структуры, а также контроль геометрических и других параметров.

Способ определения контролируемых свойств и параметров материалов позволяет выделить такие его виды, как контактный, бесконтактный, непрерывный, периодический, летучий, контроль качества при непосредственной оценке, контроль качества методом сравнения.

По степени охвата контролируемой продукции выделяют контроль сплошной, простой выборочный и статистический выборочный.

По уровню использования технических средств контроля различают контроль органолептический, регистрационный, измерительный, а также контроль качества по образцу (эталону).

По степени технической оснащенности процессов контроля различают контроль немеханизированный, механизированный, автоматизированный, активный.

По характеру воздействия на контролируемую продукцию выделяют разрушающий и неразрушающий контроль.

В зависимости от характера воздействия контроля на процесс формирования качества продукции и возникновение дефектов различают профилактический и последующий (фиксирующий) контроль.

Порядок проведения входного контроля качества материалов.

Предприятия-производители осуществляют поставку материалов потребителю по заранее оговоренным условиям. Например, общие правила приемки готовой металлопродукции регламентированы ГОСТ 7566- «Сталь. Общие требования приемки, упаковки, маркировки и оформления документации». Стандарт обязывает предприятие-изготовитель гарантировать соответствие качества продукций требованиям стандартов, а также оговоренным в заказе. На заводах-изготовителях такие гарантии обеспечивает служба технического контроля.

В основе организации входного контроля материалов на машиностроительных предприятиях – положения и требования, сформулированные в ГОСТ 24297-87 «Входной контроль продукции. Основные положения». Поступление на такие предприятия материалов с отклонениями от технических требований чаще всего связано с несовершенством методов контроля и технической невозможностью обеспечить его надежность. Для продукции массовых видов стандартами предусмотрен выборочный контроль, который, естественно, не может дать 100%-ной гарантии качества. Даже самый совершенный контроль материалов не может предотвратить появления дефектной продукции. Это допускается проектной и исполнительской технологией производства. Вместе с тем неоправданно высокий объем продукции, подлежащей контролю, увеличивает издержки производства (затраты времени, потери материалов, трудоемкость анализа и пр.), поэтому поставщик и потребитель согласуют между собой задачи и объемы контроля.

Входной контроль материалов позволяет в общем случае:

• определять по сопроводительной документации соответствие поступившего материала требованиям стандартов, технических условий и заказу;

• обнаруживать дефекты в материале, выявлять их характер, устанавливать степень пораженности материала дефектами;

• предотвращать случайное попадание дефектного материала со склада в производственные цехи;

• накапливать информацию о качестве материалов и давать оценку поставщикам о качестве продукции;

• осуществлять работу с поставщиками по повышению качества материалов.

Входной контроль повышает ответственность поставщиков и препятствует проникновению материалов с дефектами в производственный процесс.

Порядок входного контроля устанавливается отраслевыми стандартами или стандартами предприятия, разрабатываемыми на основании требований ГОСТ 24297-87. Многообразие способов входного контроля отражает специфические требования различных отраслей и предприятий к качеству материалов.

Однако можно выделить общие моменты в процедуре входного контроля, которые сводятся к следующему:

1. Идентификация партии материала, проверка соответствия данных сертификата на данную партию требованиям заказа и стандарту (техническим условиям), оценка полноты (объема) проведенных поставщиком контрольных испытаний.

2. Внесение сертификатных данных в регистрационную систему (компьютер, журнал и т. д.).

3. Отбор образцов от партии материала и осуществление необходимых испытаний, объем которых предписывается государственным стандартом (техническими условиями) на данную продукцию. В ряде случаев объем контроля в зависимости от специальных требований отрасли (предприятия) может отличаться от предписываемого ГОСТ или ТУ. В этом случае объем определяется отраслевым стандартом или стандартом предприятия на порядок входного контроля. Результаты контрольных испытаний вносят в регистрационную систему.