Практический опыт гармонизации требований к качеству металлопроката при производстве автокомпонентов для ведущих мировых автопроизводителей

функционального принципа. Само понятие функции изделия требует дополнительного исследования и определения. Однако в целях настоящей статьи достаточно интуитивно понятного определения. В соответствии с этим первой стадией является транспортировка изделия к месту потребления. Это определяет, в частности, требования к упаковке, защите от окружающей среды, габаритам контейнера, бунта или другой погрузочной единицы, как, например, в ГОСТ 1061880 [8]. Таким образом, первая стадия потребительской фазы - транспортная. Следующая фаза - приведение изделия в рабочее состояние: завинчивание болтов, винтов, гаек, навеска каната, установка сетки в рабочее устройство и т.д. Эту фазу мы назвали монтажной. Она определяет требования к форме головки болта, граней гайки, механические требования по скручиванию и др. И третья стадия потребительской фазы - эксплуатационная. В этой стадии реализуются основные потребительские свойства изделия -прочность на разрыв крепежа, абразивная стойкость канатов в скважинах, дифференцирование вещества (сетка), упругие свойства метизов и др.

Теперь можно ввести конструктивное определение качества метизов: качество - это степень выполнения трёх функций изделия - транспортной, монтажной и эксплуатационной. Мы называем это определение конструктивным, т.к. указание конкретных функций определяет путь дальнейшего исследования структуры качества, т.е. свойств, обеспечивающих выполнение соответствующих функций. Следует отметить, что, в отличие от ставшей классической древовидной структуры комплексного качества изделия, при предложенном подходе возможна сетевая структура, поскольку одно и то же свойство может обеспечивать несколько функций. Эти же связи можно изобразить в виде матрицы, где строка соответствует функциям, столбцы -свойствам. Элементы матрицы, принимая значения 1 или 0, фиксируют наличие или отсутствие связи между свойством и функцией. Возможно рассмотрение функций второго уровня, т.е. обеспечивающих выполнение трёх рассмотренных выше. Кроме того, количество функций, на которые влияет данное свойство, мы предлагаем считать его важностью. Поэтому исчезает потребность определять количественную оценку важности - весомость. Она определяется самой структурой комплексного качества.

Совокупность методов анализа качества метизов

на основе исследования функций изделия на протяжении его потребительской фазы предлагается

назвать функционально-целевым анализом.

Список литературы

1. ИСО 9004:2009. Менеджменте цельюдосгижения устойчивого успеха организации. Подходе позиции менеджмента качества.

2. Смелянский В.М., Блюменштейн В.Ю. Информационная поддержка жизненногоциклаупрочненных ппд деталей машин. Функциональная модель механики технологического наследования // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 1.

3. Блюменштейн В.Ю. Информационная поддержка жизненного цикла упрочненных ппд деталей машин. Модель процесса исчерпания запаса пластичности металла на стадиях жизненного цикла детали. Продолжение. Функциональная модель механики технологического наследования // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. № 2.

4. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

5. Азгальдов Г.Г., РайхманЭ.П. О квалиметрии. М.: Изд-во стандартов, 1972. 172 с.

6. Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ.

7. ГОСТ 17769-83. Изделия крепёжные. Правила приёмки.

8. ГОСТ 10618-80. Винты самонарезающие для металла и пластмасс.

Bibliography

1. ISO 9004:2009. Management for a sustained success of an organization. A quality management approach.

2. Smelyanskiy V.M., Blumenstein V.U. Information support for the strengthened ppd machine elements lifecycle. The functional model of the technological inheritance mechanics // Hardening technologies and coatings. 2005. № 1.

3. Blumenstein V.U. Information support for the strengthened ppd machine elements lifecycle. Continuation. The model of the process of metal plasticity resource exhaust at the stages of the component lifecycle. Continuation. The functional model of the technological inheritance mechanics // Hardening technologies and coatings. 2005. № 2.

4. GOST 15467-79. Product quality control. Basic concepts. Terms and definitions.

5. Azgaldov G.G., Raihman E.P. Qualimetry. Moscow: Standards Publishing House, 1972. 172 p.

Federal law «About technical regulating» 27.12.2002 № 184-FL. GOST 17769-83.Fasteningcomponents. The rules of acceptance. GOST 10618-80. Self-tapping screws for metals and plastics.

6.

7.

8.

УДК 629.11.012.8

Михайловский И. А

ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ ГАРМОНИЗАЦИИ ТРЕБОВАНИЙ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛОПРОКАТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АВТОКОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ВЕДУЩИХ МИРОВЫХ АВТОПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

В настоящее время, когда наблюдается устойчи- иностранных марок, происходит ужесточение требо-вый рост числа сборочных предприятий ведущих ми- ваний, предъявляемых российскими потребителями к ровых производителей на территории России, сопро- качеству отечественных автомобилей и их компонен-вождаемый увеличением на них выпуска автомобилей тов. Одновременно с этим, принимая во внимание

постановления Правительства Российской Федерации, направленные на увеличение в собираемых на территории государства автомобилях доли комплектующих изделий отечественного производства, неизбежен постепенный переход отечественной автомобильной промышленности к принятию современных международных требований к уровню качества автокомпонентов и стандартов, регламентирующих как свойства готовых изделий, так и материалов, используемых при их изготовлении.

В данных условиях перед российскими предприя-тиями-производителями авто компонентов и их смежниками встает задача модернизации собственного производства, повышения эффективности технологических процессов производства комплектующих изделий и узлов автомобилей с одновременным повышением качества выпускаемой продукции, а также разработки нормативной базы для освоения производства новых материалов, отвечающих требованиям иностранных заказчиков.

Среднеуглеродистые хромсодержащие стали являются наиболее употребляемыми при производстве шаровых пальцев легковых автомобилей как в Рос -сии, так и в целом в мире. За рубежом, в частности в Северной Америке, наибольшее применение получили стали SAE 5140 и SAE 5140H, в Западной Европе -41Cr4 и 41CrS4, изготавливаемые согласно требованиям германского стандарта DIN 17200.

Отечественные марки углеродистых хромсодержащих сталей, такие как 40Х, 38ХГНМ, в силу различий по содержанию легирующих элементов, не могут являться полноценными заменителями сталей SAE 5140, SAE 5140H, 41Cr4 и 41CrS4.

Опыт работы по организации в России произ-водств деталей передней подвески и рулевого управления автомобилей для поставок на сборочные конвейеры ведущих иностранных производителей показывает необходимость пересмотра и актуализации нормативно-технической базы всей технологической цепи - начиная от выплавки стали для изготовления металлических комплектующих узлов и заканчивая проведением испытаний изделий в сборе.

Примером реализации подобных проектов на территории Российской Федерации служит сотрудничество отечественного производителя шаровых шарниров передней подвески и рулевого управления ЗАО НПО «БелМаг» (г. Магнитогорск, Челябинская обл.) с одним из крупнейших производителей тормозных систем, систем подвески и рулевого управления для конвейеров таких автогигантов, как «Форд», «Джене-рал Моторе», «Крайслер», «Рено» и др.

Производство шаровых пальцев для шарниров подвесок автомобилей включает: подготовку отожженного проката (как правило, в мотках) к холодной объемной штамповке путем удаления поверхностных дефектов обточкой, нанесения подсмазочного слоя (травление, фосфатирование, нейтрализация), калибрования на диаметр под высадку; объемную штамповку заготовок пальцев на многопозиционных холодновысадочных автоматах; термическую обработку

заготовок пальцев; их механическую обработку.

Невозможность использования отечественных марок сталей при изготовлении из них шаровых пальцев для зарубежных заказчиков либо для сборочных производств иностранных концернов, размещенных на территории Российской Федерации, существенно замедляет как выход продукции отечественного машиностроения на зарубежные рынки сбыта, так и локализацию производства компонентов для целого ряда сборочных производств автомобилей иностранных марок на территории России.

С целью решения данной проблемы необходимо на базе существующих требований к среднеуглеродистым хромсодержащим сталям, предъявляемым в Северной Америке и Западной Европе, создать их максимально полные аналоги, руководствуясь действующими в настоящее время на территории Российской Федерации техническими нормами. При этом создание полных аналогов сталей по содержанию легирующих элементов явилось бы полумерой, поскольку ведущие мировые производители автокомпонентов регламентируют, помимо требований к химическому составу сталей, целый ряд обязательств и к металлопрокату из них.

Необходимость в создании марки стали, полностью отвечающей требованиям, предъявляемым к 5140Н, возникла при разработке и реализации сквозной технологии производства шаровых пальцев для шарниров рулевого управления автомобилей марки «Додж Рэм», выпускаемых американским автопроизводителем «Крайслер».

Анализ требований к данным изделиям показал потребность в разработке нормативно-технической документации на новую марку стали и прокат из нее. При этом в разработку документации были вовлечены все предприятия, участвующие в его переработке: ОАО «ОЭМК» (г. Старый Оскол, Белгородская обл.), ОАО «БелЗАН» (г. Белебей, Республика Башкортостан) и ЗАО НПО «БелМаг».

Разработка требований к металлопрокату касалась следующих направлений:

• требования к исходному металлопрокату (химические свойства, механические свойства, микро- и макроструктура, обезуглероженный слой, геометрические размеры);

• требования к отожженному металлопрокату (механические свойства, микро- и макроструктура; обезуглероженный слой);

• требования по контролю и испытаниям металлопроката как исходного, так и отожженного (методики контроля и испытаний, объемы, аналогичность и совместимость российских и зарубежных методов).

Согласно условиям заказчика основной для данных шаровых пальцев являлась сталь марки 5140Н. На оенэве анализа требований к химическому составу (табл. 1) и сопоставления требований ГОСТ 4543-71, А5ТМ А304, ЕМ 18300 была предложена для производства модификация хромистой конструкционной стали 40Х -40Х Селект. ЗАО НПО «БелМаг» совместно с ОАО

«ОЭМК» и ОАО «БелЗАН» были разработаны и реализованы технические соглашения ТС 0187895-109-2004 и ТС 0187895-118-1-2003 на металлопрокат из стали 40Х Селект, соответствующей требованиям иностранного заказчика (табл. 2).

Было отмечено, что требования к качеству поверхности металлопроката российских и зарубежных стандартов совпадают. В соответствии с требованиями иностранного заказчика сталь в отожженном состоянии подвергается испытаниям на холодную осадку на 2 диаметра горячекатаной заготовки. Требования российских стандартов - прокат стали должен выдержать ис -пытания на осадку 1/3 от длины образца по ГОСТ 10702-78 (группа на осадку 66Т) без появления указанных в данном стандарте дефектов. Проведенные испытания образцов, изготовленных из проката стали 40Х Селект, показали, что они выдерживают испытания на холодную осадку по группе 75Т.

Прокаливаемостъ в соответствии со стандартом БАЕ 11268 определяется методом торцовой закалки (по Джомини) (российский аналог ГОСТ 5657-69). При проведении испытаний проката стали 40Х Селект была получена прокаливаемостъ по Джомини, соответствующая требованиям, предъявляемым к 5140Н (табл. 3).

Требования американского стандарта А5ТМ 112

к размеру зерна - 8 балл. Учитывая опыт по штамповке аналогичных шаровых пальцев в ОАО «БелЗАН», было установлено требование по размеру ферригно-перлигного зерна - не крупнее 5 балла. Загрязненность неметаллическими включениями для проката американского производства определяется по стандарту АБТМ Е45, метод А (максимальный балл - 3), что соответствует требованиям ГОСТ 1778-70 (3 балла по каждому виду включений - сульфидам, оксидам, силикатам, нитридам) [1]. Фактически в прокате стали 40Х Селект было подтверждено содержание неметаллических включений на уровне 0,5-1 балл.

Требования к глубине обезуглероженного слоя у американского стандарта БАЕ 1419 и российского ГОСТ 1763-68 схожи - не более 0,5 мм на сторону металлопроката.

Шаровые пальцы, изготовленные для американского потребителя из стали 40Х Селект, успешно прошли испытания и получили одобрение заказчика.

С целью унификации марки стали, применяемой для изготовления шаровых пальцев как на внутренний, так и на внешний рынки, было принято решение об изготовлении опытных партий заготовок шаровых пальцев передней подвески для заднеприводных автомобилей ВАЗ из стали 40Х Селект. Опытные пар-

Таблица 1

Химический состав сталей для изготовления шаровых пальцев

Марка стали Стандарт М ассовая доля элементов, %

0 БІ Мп 0г І\ІІ Мо тах Си Б тах Р тах

38ХГНМ ТУ 14-1-2527-90 0,37-0,43 0,17-0,37 0,70-1,00 0,40-0,60 0,40-0,70 0,15-0,25 - 0,035 0,035

5140Н БАЕ Л 268 0,37-0,44 0,15-0,35 0,60-1,00 0,60-1,10 тах 0,25 0,06 0,30 тах 0,04 0,035

40Х ГОСТ 4543-71 0,36-0,44 0,17-0,37 0,50-0,80 0,80-1,10 - 0,15 0,35 тах 0,035 0,035

40Х Селект ТС 0187895-109-2004 ТС 0187895-118-1-2003 0,37-0,44 0,15-0,30 0,60-1,00 0,60-1,10 Не более

0,25 0,06 0,30 0,040 0,035

41X1 ТС 00187895-059-2005 0,38-0,45 тах 0,40 0,60-0,90 0,90-1,20 тах 0,30 - - 0,020-0,040 0,035

410г4 йіИ 17200 0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,90-1,20 - - - 0,035 0,035

410гБ4 йіИ 17200 0,38-0,45 0,15-0,40 0,50-0,80 0,90-1,20 - - - 0,02-0.035 0,035

Таблица 2

Механические свойства прокатадля штамповки шаровых пальцев

Маркастали Стандарт ств, Н/мм2 55, % Ф, % Содержание зернистого перлита, %

Не менее

40Х ГОСТ 4543-71 Не менее 980 10 45

После сфероидизирующего отжига

38ХГНМ ТУ 14-1-2527-90 490-590 18 60 -80

40Х ГОСТ Р 4543-71 440-560 20 60 -

40Х Селект ТС 0187895-118-1-2003 Не более 637 18 55 -80 (55-60)*

41X1 ТС 0187895-153-2005 Не более 590 (540-550)** 18 (30)* 55 (60-65)* Не менее 65 (80)*

Термически обработанны й+нагартованны й

38ХГНМ ** - Не более 640 18 55 Не менее 65

* Фактические значения.

** Фактическиезначения после волочения с обжатием 4-6%.

Таблица 3

Требуемые показатели прокапиваемости по Джомини

тии пальцев шаровых были изготовлены ОАО «Бел-ЗАН». Испытания шаровых пальцев на твердость и ударную прочность показали, что механические свойства шаровых пальцев, произведенных из стали 40Х Селект, не уступают свойствам шаровых пальцев, изготовленных из стали 38ХГНМ, широко применявшейся для производства данных изделий.

При проработке запросов на изготовление шаровых пальцев со стороны европейских заказчиков было установлено, что, как и в случае с заказом для американского автопроизводителя, полных аналогов применяемым в Западной Европе для данных изделий маркам стали (41Сг4, 41Сг84) в России нет, а ближайшие - 40Х и 40Х Селект отличаются по химическому составу основных компонентов, а именно С, 8І, Сг (см. табл. 1). Освоение производства шаровых пальцев для европейских потребителей потребовало создания специальной марки стали, удовлетворяющей требованиям, указанным в чертежах заказчика. Совместно с ОАО «ОЭМК» и ОАО «БелЗАН» была разработана новая сталь марки 41X1 и техническое соглашение ТС 0187895-0592005 (см. табл. 1, 3) на изготовление и поставку круглого сортового проката для производства шаровых пальцев [2]. Образцы шаровых пальцев, изготовленных из данной марки стали, прошли испытания со стороны европейского потребителя и были одобрены для серийных поставок.

Для унификации марки стали, применяемой для из -готовления шаровых пальцев как на внутренний, так и на внешний рынки, было принято решение о переводе производства шаровых пальцев для вторичного рынка с дорогостоящей стали 38ХГНМ на сталь 41X1. Специалистами ЗАО НПО «БелМаг» и ОАО «БелЗАН» была разработана конструкторская и технологическая документация на производство заготовок шаровых пальцев передней подвески автомобилей ВАЗ из стали 41X1.

Для того чтобы еще более снизить затраты на подготовку металла к высадке, совместно со специалистами ОАО «ОЭМК» было разработано техническое соглашение ТС 0187895-153-2005 (см. табл. 2) на прокат горячекатаный (горячекалиброванный), термообработанный из стали марки 41X1. Применение отожженного горячекалиброванного проката позво-

лило исключить из технологии подготовки металла к высадке одну операцию отжига и операцию предварительного волочения.

Разработка нового вида проката из стали 4iXi позволила выполнить требования иностранных заказчиков, предъявляемые к материалам шаровых пальцев, при этом используя, в основном, российские государственные нормативные документы.

Помимо этого прокат из стали 4iXi способен полностью исключить использование дорогостоящей стали 3SXTHM, широко применяемой в отечественной промышленности при производстве шаровых пальцев передней подвески.

С целью проверки соответствия качества шаровых пальцев, изготовленных из проката стали марки 4iXi и предназначенных для применения в шаровых шарнирах передней подвески автомобилей производства ОАО «АВТОВАЗ» и ЗАО «Джи Эм - АВТОВАЗ», были проведены испытания данных комплектующих изделий. Результаты испытаний показали, что шаровые пальцы передней подвески, изготовленные из разработанного нового вида проката стали 4iXi, полностью удовлетворяют требованиям конструкторской документации и могут быть использованы в качестве комплектующих изделий шаровых шарниров, предназначенных для установки на легковые автомобили производства ОАО «АВТОВАЗ» и ЗАО «Джи Эм - АВТОВАЗ».

Список литературы

1. Применение детекгорадефектов при оценке качества штампованных стержневых металлоизделий / И.Г. Гун, И.А. Михайловский, А.С. Долженков и др. // Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов: тр. междунар. науч.-техн. конф. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. С. 240-243.

2. Сортовой прокат круглый для производства шаровых пальцев: пат. 2368672 РФ, МПК7 C21D 8/06, C22C 38/60, C22C 38/40, C22C 38/18 / Артюхин В.В., ГунИ.Г., Михайловский И.А и др. Опубл. 27.09.2009. Бюл. № 27.

3. Применение лотки антонимов для комплексногоанализакаче-ства автомобильного крепежа /Закиров Д.М., Осипов Д.С., Гун И.Г. и др. // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. № 4. С. 57-62.

Bibliography

1. Application of damage detector for the estimation of the stamped metalware quality / I.G. Gun, I.A. Mikhailovsky, A.S. Dolgenkov, etc. // Contemporary achievements in theory and technology of metal shaping: articles of the international scientific and technical conference. St Petersburg: Publishing house of the Polytechnical university. 2005. P. 240-243.

2. Rolled round bar stock for ball pins production: pat. 2368672 Russian Federation, IPK7 C21D 8/06,C22C 38/60, C22C 38/40, C22C 38/18 / V.V. Artukhin, I.G. Gun, I.A. Mikhailovsky, etc. Published 27.09.2009. Bulletin № 27.

3. The usage of antonym logic for the complex quality of automotive fasteners / Zakirov D.M., Osipov D.S., Gun I.G., etc. // Vestnik MSTU named after G.I.Nosov. 2010. № 4. P. 57-62.

Расстояние SAE 5140H 40Х Селект по 40Хпо 41X1 по

от торца, ТС 0187895-109- ГОСТ ТС 0187895-

мм 2004 4543-71 059-2005

1,5 53-60 max 60 51-58,5 53-61

5 50-58 max 58 - 50-60

6 - - 45-55,5 -

9 40-55 min 40 39-52,5 41-58