19167

Обеспечение качества и эксплуатационной надежности изделий

Лекция

Энергетика

Лекция 2 Обеспечение качества и эксплуатационной надежности изделий Соответствие технических требований и норм точности служебному назначению Поскольку технические требования и нормы точности изделия являются отражением ее служебного назначения то приступая...

Русский

2013-07-11

1008.5 KB

8 чел.

Лекция 2

Обеспечение качества и эксплуатационной надежности изделий

Соответствие технических требований и норм точности служебному назначению

Поскольку технические требования и нормы точности изделия являются отражением ее служебного назначения, то, приступая к разработке технологического процесса ее изготовления, технологу необходимо глубоко понимать смысл требований, которые предъявляют к качеству, и быть уверенным в том, что они разработаны правильно. Разработка технических требований и норм точности является достаточно сложным процессом. Нередки случаи, когда конструкторы пытаются уклониться от обоснования задаваемых норм или задают технические требования не в явной форме. Технологам в таких случаях приходится уточнять и даже дополнять недостающие технические требования.

Разработке или проведению анализа соответствия технических требований и норм точности служебному назначению изделия могут способствовать:

  •  теоретические исследования физической сущности явлений, сопутствующих работе изделия;
  •  проведение экспериментов на опытных образцах и моделях или первых экземплярах изделия;
  •  изучение опыта эксплуатации изделий аналогичного типа;
  •  суждения логического характера на основании опыта, которым обладает технолог, выполняющий анализ.

Значительное число показателей качества изделия обеспечивается при его изготовлении. Одним из важнейших показателей, обеспечение которого связано с наибольшими трудностями, является точность. На соответствие этого показателя служебному назначению следует в первую очередь обращать внимание.

Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению изделия, так же как и разработка их при конструировании, предполагает решение прямой задачи. Только идя от служебного назначения к техническим требованиям и нормам точности, можно установить их правильность и достаточность. Поэтому технолог, так же как и конструктор, должен владеть методом разработки технических требований и норм точности.

Исходными данными для назначения технических требований и норм точности могут быть требования к качеству поверхностей, размеров и сопряжений.

Чтобы перейти от служебного назначения изделия к выявлению технических требований и норм точности, необходимо:

  •  выявить рабочие и взаимодействующие поверхности изделия;
  •  выявить виды связей поверхностей, посредством которых обеспечивается функционирование изделия;
  •   осуществить переход от параметров процесса или продукции к параметрам связей взаимодействующих поверхностей;
  •  преобразовать эти связи в размерные связи и установить нормы точности формы, размеров, относительного положения составляющих частей изделия.

Рассмотрим устройство типового твэла энергетического реактора (рис.1).

Рис.1. Составные части типового твэла энергетического реактора

Рабочей поверхностью является внешняя поверхность оболочки. Она подвержена коррозии и абразивному износу от контакта с теплоносителем.

Внешняя поверхность оболочки сопрягается с дистанционирующими элементами.

В местах контакта вследствие вибраций твэла происходит механический износ и фреттинг коррозия.

Таблетки и оболочка разделены зазором. Зазор обеспечивает условия автоматизированной сборки, но при большой величине приводит к увеличению температуры сердечника.

Оболочка посредством сварки герметизируется заглушками. Качество сварных узлов определяется расположением и величиной полей допусков оболочки и заглушки.

Качество оболочки и топлива зависит от наличия внутренних дефектов типа трещин, пор и т.д.

Таким образом, параметрами, определяющими служебные характеристики твэла,  являются:

  •  значения полей допусков на внешний и внутренний диаметры оболочек;
  •  значения полей допусков на таблетку;
  •  шероховатость поверхностей таблетки и оболочки;
  •  коррозионная стойкость оболочки;
  •  наличие дефектов оболочки и топлива.

Точность выполнения размеров

Поскольку функциональные характеристики зависят от точности изготовления, у конструктора появляется соблазн к назначению минимальных полей допусков. Однако, как конструктор, так и технолог должны помнить, что необоснованное увеличение точности  приводит к дополнительным затратам.  

На рис. 4 и 5 показана зависимость доли брака и относительной себестоимости от величины допуска. Уменьшение допуска требует перехода на другой вид обработки.

В табл. 1 приведены данные об экономически достижимой точности размеров при разных методах обработки изделий из стали. Каждому методу обработки соответствует определенный диапазон квалитетов. Для деталей из цветных сплавов квалитет на единицу больше.

Таблица 1

Достижимая точность обработки деталей

Тип детали

Метод обработки

Квалитет

Вал

Обтачивание на токарных станках

8, 9

Шлифование бесцентровое

7

Холодная штамповка, вытяжка

10, 11

Отверстие

Сверление

10, 11

Растачивание на токарных станках

8, 9

Протягивание

6, 7

Калибровка

5, 6

Учитывая сказанное выше, исходя из размеров оболочки и сердечника, допуски на их диаметры устанавливают в пределах 20 — 40 мкм.

 

Качество поверхности

В условиях эксплуатации изделия внешним воздействиям в первую очередь подвергаются поверхности. Износ трущихся поверхностей, зарождение трещин усталости, смятие, коррозионное и эрозионное разрушения, разрушение в результате кавитации и др. — это процессы, протекающие на поверхности и в некотором прилегающем к поверхности слое. Естественно, что придание поверхностям оболочки твэлов специальных свойств  способствует существенному повышению показателей качества в целом и в первую очередь показателей надежности.

Качество поверхности — это совокупность всех служебных свойств поверхностного слоя материала. Качество поверхностного слоя металла обусловливается свойствами металла и методами обработки: механической, электрофизической, электрохимической, термической и т. д. В процессе механической обработки (резание лезвийным инструментом, шлифование, полирование и др.) поверхностный слой деформируется под действием нагрузок и температуры, а также загрязняется примесями (частицы абразива, кислород) и другими инородными включениями. Характеристики качества показаны на рис.7.

В соответствии с современными представлениями качество поверхностного слоя является сложным комплексным понятием и определяется двумя группами характеристик. Геометрические характеристики качества поверхности показаны на рисунке 8 в порядке уменьшения их абсолютных величин: отклонения формы (макрогеометрия); волнистость; шероховатость (микрогеометрия). Критерием для их разграничения служит отношение шага S к высоте неровностей H.

Качество поверхности определяет важнейшие эксплуатационные характеристики изделий: трение, износ, контактная жесткость,  коэффициент теплопередачи, коррозионная стойкость, циклическая усталость и т.д. В качестве примера на рис.9 представлены зависимости износа от геометрических характеристик поверхности. При большой высоте неровностей износ связан с их разрушением. При малой — с действием молекулярных сил, задирами, отсутствием пустот для смазки, плохой смачиваемостью «зеркальных» поверхностей маслами и т.д.

 В табл. 2 приведены данные об экономически достижимых параметрах шероховатости  при разных методах обработки изделий.

Таблица 1

Достижимые параметры шероховатости при обработки деталей

Тип детали

Метод обработки

Ra

Вал

Обтачивание на токарных станках

10 — 1,25

Шлифование бесцентровое

3,2 — 0,8

Холодная штамповка, вытяжка

3,2 — 6,3

Прокат (калиброванный)

3,2 — 0,8

Отверстие

Сверление

25 — 6,3

Растачивание на токарных станках (чистовое)

5 — 2,5

Протягивание

6,3 — 3,2

Калибровка

3,2 — 0,8

Методы повышения качества поверхностей

Специальные:

  •  вибрационное обкатывание;
  •  электрофизические и электрохимические;
  •  радиационные.

Упрочняющая обработка поверхности:

  •  обкатывание шариками, роликами;
  •  гидроабразивная обработка;
  •  поверхностная закалка;
  •  электромеханическая обработка;
  •  химико-термическая обработка;
  •  напыление;
  •  анодрование;
  •  оксидирование.

Методы повышения коррозионной стойкости

Легирование.

Нанесение защитных покрытий.

Методы перечислены на рис.11.

Методы дефектоскопии для контроля труб и таблеток твэлов на наличие дефектов рассматриваются в специальных курсах. Допустимая величина дефекта в оболочке ограничена величиной 30 — 50 мкм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82581. Развитие этнического туризма в сельской местности в Республике Бурятия 507.5 KB
  В наши дни, когда большинство людей живут в многонациональных мегаполисах и городах, когда утрачены традиции и обычаи, когда миллионы жителей планеты из сотен разных этнических групп зовутся русскими, американцами, сингапурцами и т.д., особую актуальность и популярность приобретает этнический туризм.
82583. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 264.5 KB
  Отношением площади поперечного сечения цилиндра к проходному сечению впускного клапана следует задаться из конструктивных соображений, имея в виду, что: для тихоходных двигателей при одном всасывающем клапане; для быстроходных двигателей при двух всасывающих клапанах.
82584. Прогнозирование технико-экономических показателей в результате реализации проекта по охране и рациональному использованию водных ресурсов 127.98 KB
  Годовой выпуск продукции в натуральном выражении определяется производственной мощностью ведущего оборудования. Производственная мощность – это максимально возможный объём производства продукции на данном оборудовании при наиболее благоприятных технических, технологических и организационных условиях.
82585. Основные направления изучения поведения животных в природе 107.5 KB
  Дарвин останавливаясь на инстинктивной деятельности животных указывал на естественный отбор как на направленную причину ее возникновения и развития. Подойдя к сложному и наиболее запутанному вопросу поведения животных Дарвин применяет к нему те же категории какие применялись к признакам строения животного.
82586. Франклин Делано Рузвельт – неординарный, гибкий политик 34.9 KB
  Исключительно великовата роль Рузвельта в формировании и осуществлении так называемого нового курса внутри державы курса демократической направленности сыгравшего выдающуюся роль в стабилизации финансовой и общественной ситуации в стране во время после глубочайшего экономического кризиса...
82587. Технология разработки и использование творческих заданий в обучении 42.31 KB
  Задачи обучения, развития и воспитания учащихся в средней школе направлены по большому счету на то, чтобы воспитать личность, способную адаптироваться в быстро меняющихся условиях жизни и способную одновременно изменять эти условия. Первая задача относится к проблеме развития интеллекта ученика...
82588. Тормозная система 132.23 KB
  Второе назначение тормозной системы удержание автомобиля в неподвижном состоянии относительно дорожного покрытия на время стоянки. По способу привода в действие тормозные системы подразделяются на: Гидравлические Пневматические Механические Электромеханические Электропневматические ...
82589. Тракторы МТЗ-80 «Беларус» и МТЗ-82 «Беларус» 1.02 MB
  Введение МТЗ80 Беларус и МТЗ82 Беларус - марка универсально-пропашных колёсных тракторов выпускаемых Минским тракторным заводом с 1974 года по настоящее время в 2000-х годах под маркой Беларус 80 и Беларус 82. Тракторы МТЗ 80 и МТЗ 82 являются глубокой модернизацией выпускавшихся ранее...