Development of a method for optimizing a product quality inspection plan by the risk of non-conformity slippage

Ризик орієнтовані підходи є особливістю сучасної системи управління якістю. Запропоновано методику оптимізації плану контролю якості продукції за ризиком прослизання невідповідності. Методика заснована на матриці ранжування ризиків, критеріях аналізу виду і наслідків потенційних відмов (FMEA), блокової класифікації планів контролю, підходах до прогнозування невідповідностей, теоремі множення ймовірностей незалежних подій. В якості критерію оптимізації плану контролю визначений ризик прослизання невідповідності. Запропонована методика дозволяє визначити прийнятність ризику, при 100% контролі якості, при відмові від контрольної операції, можливість застосування вибіркового контролю і мінімально необхідні для забезпечення прийнятного рівня ризику об’єми вибіркового контролю. Виведено розрахункові залежності для встановлення мінімально необхідної кількості перевірених з 1000 одиниць, з прийнятним рівнем ризику при контролі якості продукції. Вихідними даними для розрахунку є основні характеристики плану контролю: ймовірність відповідності об'єкта вимогам до контрольованої характеристиці якості, ймовірність невиявлення невідповідності передбаченим методом контролю, частота прослизання невідповідності, що забезпечує прийнятний рівень ризику. Формула дозволяє розрахувати мінімальний об’єм вибірки, що забезпечує прийнятний рівень ризику прослизання невідповідності при реалізації плану контролю (QIP) продукції, що випускається. Запропонована методика апробована на плані контролю зварних швів повітряних резервуарів системи гальмування залізничних вагонів. Показана можливість відмовитися від початкового плану 100% контролю і застосувати вибірковий контроль, який забезпечує прийнятний рівень ризику прослизання невідповідності. Це дозволяє на 18% знизити об’єм контролю і відповідні витрати на контроль.Risk-based approaches are a feature of the modern quality management system. A method of optimization of product quality inspection plan by the risk of non-conformity slippage is proposed. The method is based on a risk ranking matrix, criteria of the failure mode and effects analysis (FMEA), block classification of inspection plans, approaches to non-conformity prediction, and probability multiplication theorem for independent events. The risk of non-conformity slippage was defined as a criterion of inspection plan optimization. The proposed method allows determining the acceptability of the risk, with 100 % quality inspection, in case of abandoning the inspection operation, the possibility of applying sampling and minimum sampling volumes necessary to ensure an acceptable risk level. Relationships were derived to determine the minimum required number of inspected units out of 1,000, with an acceptable risk level in product quality inspection. The initial data for the calculation are the main characteristics of the inspection plan: the probability of the object conformity with the requirements for the controlled quality characteristic, the probability of not detecting non-conformity with the provided inspection method, the rate of non-conformity slippage, which ensures an acceptable risk level. The formula allows calculating the minimum sampling volume that provides an acceptable level of non-conformity slippage risk during the implementation of the product quality inspection plan (QIP). The proposed method was tested on the inspection plan for welds of air tanks of the railway car braking system. It is possible to abandon the original 100 % inspection plan and apply sampling, which provides an acceptable level of non-conformity slippage risk. This allows reducing the volume and costs of inspection by 18 %Риск ориентированные подходы являются особенностью современной системы менеджмента качества. Предложена методика оптимизации плана контроля качества продукции по риску проскальзывания несоответствия. Методика основана на матрице ранжирования рисков, критериях анализа вида и последствий потенциальных отказов (FMEA), блочной классификации планов контроля, подходах к прогнозированию несоответствий, теореме умножения вероятностей независимых событий. В качестве критерия оптимизации плана контроля определён риск проскальзывания несоответствия. Предложенная методика позволяет определить приемлемость риска, при 100% контроле качества, при отказе от контрольной операции, возможность применения выборочного контроля и минимально необходимые для обеспечения приемлемого уровня риска объёмы выборочного контроля. Выведены расчетные зависимости для установления минимально необходимого количества проверенных с 1000 единиц, с приемлемым уровнем риска при контроле качества продукции. Исходными данными для расчёта являются основные характеристики плана контроля: вероятность соответствия объекта требованиям к контролируемой характеристике качества, вероятность не выявления несоответствия предусмотренным методом контроля, частота проскальзывания несоответствия, обеспечивающая приемлемый уровень рисков. Формула позволяет рассчитать минимальный объём выборки, обеспечивающий приемлемый уровень риска проскальзывания несоответствия при реализации плана контроля (QIP) выпускаемой продукции. Предложенная методика апробирована на плане контроля сварных швов воздушных резервуаров системы торможения железнодорожных вагонов. Показана возможность отказаться от исходного плана 100 % контроля и применить выборочный контроль, обеспечивающий приемлемый уровень риска проскальзывания несоответствия. Это позволяет на 18 % снизить объём контроля и соответствующие затраты на контроль

Аналіз впливу системної координації зварювальних робіт на рівень якості з’єднань

The need for welding coordination is due to the significant risks of non-compliance with the requirements for welded joints. It is known that the request of coordination standards in welding streamlines the work of ensuring the quality of welding, it is positively perceived by customers and other stakeholders. However, the effect of systemic welding coordination on objective indicators of the quality of welded joints during production requires detailed studying.The comparative statistical analysis of the effect of systemic welding coordination on the level of welded joints’ quality was preceded by the process-oriented development and implementation of a set of procedures for the coordination of welding operations in the production of welded frames. A scheme of interaction and the classification of coordination procedures in welding have been proposed. The procedures were divided into three groups. The first group includes long-term welding quality procedures. The second group is the procedures for ensuring the quality of welding in the execution of a Request (Order, Contract). The third group consists of procedures to ensure and improve the quality of welding a joint. The implementation of regulatory-oriented content of the procedures ensures the admission of personnel with necessary qualifications, the application of appropriate welding equipment, materials, technical documentation, thermal treatment, technical control. All this together ensures that the requirements for the welded joint, the specified thickness of the main metal, the type of a joint and seam, are met.Data on the quality of welded frames during production were obtained prior to and after the introduction of the international standards of welding coordination. Using the Shewhart charts has shown that ensuring quality by the welding coordination could stabilize the welding process, translating it into a statically manageable state while doubling the proportion of nonconforming units in the sampleНеобходимость координации в сварке вызвана значительными рисками невыполнения требований к сварным соединениям. Известно, что применение стандартов координации в сварке упорядочивает деятельность по обеспечению качества сварки, положительно воспринимается заказчиками и другими заинтересованными сторонами. Однако влияние системной координации в сварке на объективные показатели уровня качества сварных соединений в производстве требует изучения.Сравнительному статистическому анализу влияния системной координации в сварке на уровень качества сварных соединений предшествовала процессно-ориентированная разработка и внедрение комплекса процедур координации сварочных работ в производство сварных рам. Предложена схема взаимодействия и классификация процедур координации в сварке. Процедуры разделены на три группы. К первой группе отнесены процедуры долгосрочного обеспечения качества сварки. Вторая группа – процедуры обеспечения качества сварки при выполнении Заявки (Заказа, Контракта). Третью группу составляют процедуры обеспечения и улучшения качества сварки соединения. Реализация нормативно ориентированного содержания процедур, обеспечивает допуск персонала необходимой квалификации, применение соответствующего сварочного оборудования, материалов, технической документации, термической обработки, технического контроля. Все это в комплексе обеспечивает выполнение требований к сварному соединению, заданной толщины основного металла, типа соединения и шва.На производстве были получены данные об уровне качества сварных рам до внедрения и после внедрения международных стандартов координации в сварке. С применением контрольных карт Шухарта показано, что обеспечение качества путем координации в сварке позволяет стабилизировать процесс сварки, переводя его в статически управляемое состояние при двукратном уменьшении доли несоответствующих единиц в выборке Необхідність координації зварювальних робіт викликана значними ризиками невиконання вимог до зварних з’єднань. Відомо, що застосування стандартів координації зварювальних робіт впорядковує діяльність по забезпеченню якості зварювання, що позитивно сприймається замовниками та іншими зацікавленими сторонами. Однак вплив системної координації в зварюванні на об’єктивні показники рівня якості зварних з’єднань у виробництві потребує вивчення.Порівняльному статистичного аналізу впливу системної координації зварювальних робіт на рівень якості зварних з'єднань передувала процесно-орієнтована розробка і впровадження комплексу процедур координації зварювальних робіт у виробництво зварних рам. Запропонована схема взаємодії та класифікація процедур координації в зварюванні. Процедури поділені на три групи. До першої групи віднесені процедури довгострокового забезпечення якості зварювання. Друга група – процедури забезпечення якості зварювання при виконанні Заявки (Замовлення, Контракту). Третю групу формують процедури забезпечення та поліпшення якості зварювання з'єднання. Реалізація нормативно орієнтованого вмісту процедур забезпечує допуск персоналу необхідної кваліфікації, застосування відповідного зварювального устаткування, матеріалів, технічної документації, термічної обробки, технічного контролю. Все це в комплексі забезпечує виконання вимог до зварного з'єднання заданої товщини основного металу, типу з'єднання і шва.На виробництві були отримані дані про рівень якості зварних рам до впровадження та після впровадження міжнародних стандартів координації зварювальних робіт. З застосуванням контрольних карт Шухарта показано, що забезпечення якості шляхом координації зварювальних робіт дозволяє стабілізувати процес зварювання, переводячи його в статично керований стан при дворазовому зниженні частки невідповідних одиниць у вибірц

Вплив властивостей прошарку припою на напружено-деформований стан спаяних вузлів з жароміцних сплавів

Квасницький, В. В. Вплив властивостей прошарку припою на напружено-деформований стан спаяних вузлів з жароміцних сплавів = Influence of properties of the interlayer solder on the stress-strain state of brazed nodes from heat-resistant alloys / В. В. Квасницький, М. В. Матвієнко, Є. А. Бутурля // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2020. – № 4 (482). – С. 119–128.Анотація. Досліджено напружено-деформований стан (НДС) вузлів з жароміцного сплаву. Зварювання плавленням ливарних жароміцних сплавів не дає позитивних результатів. Основним способом з'єднання є паяння, але в зоні стику формується прошарок, механічні властивості якого відмінні від властивостей основного металу, що призводить до утворення складного НДС, який впливає на працездатність з'єднань. Для вивчення НДС використано комп'ютерне моделювання методом скінченних елементів та програмний комплекс ANSYS. Досліджено НДС при швидкому й повільному охолодженні циліндричних зразків з прошарками, які мають меншу границю плинності (на 15 %) та менший опір повзучості на 15 і 30 %, порівняно з основним металом. Встановлено, що на невеликій ділянці основного металу поблизу зовнішньої поверхні біля стику з прошарком і в самому прошарку формується складний НДС. Показано, що зміна опору повзучості прошарку в досліджуваному інтервалі мало впливає на характер розподілу і величину напружень на ділянці об'ємного НДС. Довжина цієї ділянки складає біля 5 товщин прошарку. Отримано епюри радіальних, осьових, дотичних і еквівалентних напружень, а також головних напружень при різних комбінаціях коефіцієнтів лінійного термічного розширення (КЛТР) і швидкостей повзучості основного металу і прошарків. Наведено криві зміни коефіцієнтів жорсткості напруженого стану, що визначається через співвідношення головних і еквівалентних напружень. Встановлено, що поява пластичних деформацій, як миттєвих, так і повзучості в прошарку мало впливає на коефіцієнт жорсткості напруженого стану і ступінь зміцнення або знеміцнення як основного металу, так і металу прошарку. Повільне охолодження знижує напруження в прошарку і в невеликій ділянці основного металу поблизу стику біля зовнішньої поверхні вузла за рахунок деформацій повзучості. При збільшенні різниці між КЛТР основного металу і прошарку рівень напружень зростає по всій довжині прошарку. Тому при розробці припоїв необхідно забезпечувати їх КЛТР близьким до КЛТР основного металу. Повільне охолодження після паяння сприяє зниженню рівня напружень за рахунок деформацій повзучості прошарку.Abstract. The stress-strain state (SSS) of heat-resistant alloy assemblies has been studied. Fusion welding of cast heat-resistant alloys does not give positive results. The main method of connection is soldering, but in the joint area is formed interlayer, whose mechanical properties are different from the properties of the parent metal, which leads to the formation of complex SSS, which affects the performance of connections. To study the SSS uses computer modeling by finite element method (ANSYS software package). The SSS at fast and slow cooling of cylindrical samples with interlayer having smaller is investigated yield strength (15%) and less creep resistance of 15 and 30% compared to the base metal. Found that a small area of the base metal near the outer surface of the interlayer near the junction and in the layer formed complex SSS. It is shown that the change in the creep resistance of the interlayer in the studied interval has little effect on the nature of the distribution and the magnitude of stresses in the area of bulk SSS. The length of this section is about 5 thicknesses of the interlayer. Plots of radial, axial, tangential and equivalent stresses, as well as principal stresses at different combinations of linear thermal expansion coefficients (LTEC) and speed creep of the base metal and interlayer were obtained. The curves of changes in the stiffness coefficients of the stress state, which is determined by the ratio of principal and equivalent stresses, are given. It is established that the appearance of plastic deformations, both instantaneous and creep in the interlayer has little effect on the stiffness coefficients of the stress state and the degree of hardening or weakening of both the base metal and the interlayer metal. Slow cooling reduces the stress in the interlayer and in a small area of the base metal near the joint near the outer surface of the node due to creep deformation. As the difference between the base metal LTEC and the layer increases, the stress level increases along the entire length of the layer. Therefore, when developing solders, it is necessary to provide them with LTEC close to the LTEC of the base metal. Slow cooling after brazing helps to reduce the stress level due to the deformation of the creep of the interlayer

Застосування поверхневого легування при зварюванні-паянні з тиском жароміцних нікелевих сплавів

The structure and chemical composition of the surface alloy layer and its influence on the formation of the welded-brazed joints of heat-resistant alloy have been considered.Рассмотрены структура и химический состав легированного поверхностного слоя и его влияние на образование соединений при сварке-пайке с давлением жаропрочных сплавов.Розглянуто структуру і хімічний склад легованого поверхневого шару та його вплив наутворення з'єднань при зварюванні-паянні з тиском жароміцних сплавів

Вплив модифікації поверхонь на формування з'єднань при дифузійному зварюванні металов

Structure and properties of the surface modificated layers and its influence in the formation of diffusionbonded joints have been considered.Рассмотрены структура и свойства модифицированного поверхностного слоя и его влияние наобразование соединений при диффузионной сварке металлов.Розглянуто структуру і властивості модифікованого поверхневого шару та його вплив наутворення з'єднань при дифузійному зварюванні металів

Вплив фізико-механічних властивостей матеріалів, що з'єднуються на формування напружено-деформованого стану на стику при дифузійному зварюванні

One of the main problems of the computer modeling of the stress-strain state (SSS) in the joint in diffusion welding (DW) is the determination and form of the given parameters of thermal and physical-mechanical properties of the materials being joined, which greatly affect the credibility of the results. This is especially true when connecting materials with structural changes in the welding temperature range. Therefore, the study of the impact of the ways of setting of the changing properties of the dissimilar materials being joined and their influence on the formation of the SSS in the joint in the thermal cycles loading is urgent. In this paper, the problem is solved in two stages. Initially, to study the impact of the ways of setting of the changing properties of the dissimilar materials  being joined, the elastic problem was solved during heating and cooling in the temperature range from 700 to 1000 ºC without the application of pressure and compression with it. After that, for the study of the formation of the stress-strain state at the joint with the diffusion welding thermal cycles loading, plastic solved the problem for heating and cooling with and without pressure in the same temperature range. It is shown that the difference of temperature coefficients of linear expansion of connected materials, taking into account the structural transformations in one of them, which are defined as dilatogramm, makes the most significant contribution to the formation of the stress-strain state in terms of diffusion welding. The comparison of the results of decisions of the plastic problem showed that the fundamentally received laws in solving the problem in the area of elastic deformation differs not much. It is considered that the plastic deformation in the 12H18N10T steel is practically absent during heating and cooling in the both cases of loading (the thermal loading and the purely thermal loading). In the 10864 steel the plastic deformations develop during the loading of both embodiments of junction points throughout most of the heating cycle and only in the final stage of the cooling cycle.Исследовано влияние теплофизических свойств соединяемых материалов на формирование напряженно-деформированного состояния  при диффузионной сварке. Показано, что наиболее существенный вклад вносит различие температурных коэффициентов линейного расширения, с учетом структурных превращений соединяемых материалов.Досліджено вплив теплофізичних властивостей матеріалів, що з'єднуються, на формування напружено-деформованого стану при дифузійному зварюванні. Показано, що найбільш істотний внесок робить розходження температурних коефіцієнтів лінійного розширення з урахуванням структурних перетворень з'єднуваних матеріалів

Оптимизация формы и размеров заготовки корпуса электромагнитного клапана под диффузионную сварку

Методом компьютерного моделирования исследовано влияние соотношения размеров заготовки на формирование напряженно-деформированного состояния в зоне стыка сварных узлов типа втулка–фланец из разнородных материалов. Даны рекомендации по оптимизации конструкции узлов

Вплив співвідношення розмірів з'єднувальних вузлів на залишковий напружений стан

The dimensions ratio influence on residual deflected mode of weld and brazed assemblies of the type of compoundcartridges and dissimilar materials is investigated by means of computer simulation. The recommendations for optimization of assembly construction and soldering are given. Методом компьютерного моделирования исследовано влияние соотношения размеров на остаточное напряженно-деформированное состояние сварных и паяных узлов типа составных втулок из разнородных материалов. Даны рекомендации по оптимизации конструкции узлов.Методом комп'ютерного моделювання досліджено вплив співвідношення розмірів на залишковий напружено-деформований стан зварних  і паяних вузлів типу складених втулок з різнорідних матеріалів. Дано рекомендації щодо оптимізації конструкції вузлів

Тепловий баланс і якість виготовлення деталей судокорпусних повітряно-плазмового різання з додаванням води

Was show influencing of cutting on the edge develing, structure, hardness and deformations of metal in area of cutting.Показано влияние резки на скос кромок, структуру, твердость и деформации металла в зоне резки.Показано вплив різання на скіс кромок, структуру, твердість і деформації металу в зоні різання

Розробка припою для жароміцних нікелевих сплавів суднових газових турбін нового покоління

The object of research is the processes of the formation of brazed joints and the stressed state. The subject of research is structure, chemical composition, long-term high-temperature strength at a temperature of 900 °C, speed of high-temperature salt corrosion. Existing brazing filler metals have a high-temperature performance of 40–50 % of the performance of the SM93-VI and SM96-VI alloys. Despite this, brazing is the main technique of joining modern heat-resistant cast alloys. Therefore, the development of new brazing filler metals that ensure the formation of joints with increased long-term high-temperature strength is relevant. Ship gas turbine blades operate at a temperature of 900 °C. The purpose of the development of the new SBM-4 brazing filler metal is to achieve long-term high-temperature strength of brazed joints at a temperature of 900 °C at the level of 85–90 % of the strength of heat-resistant alloys SM93-VI and SM96-VI. A two-stage method was used in the development of SBM-4 brazing filler metal. At the first stage, the chemical composition of the brazing filler metal base was determined, taking into account the peculiarities of operating conditions of the blades of marine gas turbine engines and the achievements of materials science of heat-resistant alloys. At the second stage, the depressant and its necessary content were selected. Computer software was used to determine the distribution between the γ- and γ'-phases, taking into account the participation of each element in both dispersion and solid-solution strengthening. Rational limits of concentrations of alloying elements were determined. The criterion was the minimum susceptibility of brazing filler metal to the formation of brittle phases, taking into account the influence of chromium, rhenium, and tantalum concentrations on resistance to high-temperature salt corrosion and high-temperature performance. The long-term strength of SM93-VI and CM96-VI alloys brazed with SBM-4 brazing filler metal is 89–91 % of the strength of the base metal. Technologies of brazing and correction of casting defects have been introduced into production.Об’єкт досліджень: процеси формування спаяних з’єднань і напруженого стану. Предмет досліджень: структура, хімічний склад, довготривала високотемпературна міцність при температурі 900 °C, швидкість високотемпературної сольової корозії. Існуючі припої мають високотемпературну працездатність 40–50 % від працездатності сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. Не дивлячись на це, паяння є основним способом з’єднання сучасних жароміцних ливарних сплавів. Тому розробка нових припоїв, що забезпечують формування з’єднань з підвищеною тривалою високотемпературною міцністю, є актуальною. Суднові газотурбінні лопатки працюють при температурі 900 °C. Метою розробки нового припою SBM-4 є досягнення тривалої високотемпературної міцності спаяних з’єднань при температурі 900 °C на рівні 85–90 % від міцності жароміцних сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. При розробці припою SBM-4 використано двоетапний метод. На першому етапі визначено хімічний склад основи припою з урахуванням особливостей умов роботи лопаток суднових газотурбінних двигунів і досягнень матеріалознавства жароміцних сплавів. На другому етапі обрано депресант та його необхідний вміст. Використовували комп’ютерні програми для визначення розподілу між γ- і γ'-фазами з урахуванням участі кожного елемента, як в дисперсійному, так і в твердорозчинному зміцненні. Визначали раціональні межі концентрацій легуючих елементів. Критерієм є мінімальна схильність припою до утворення крихких фаз з урахуванням впливу концентрацій хрому, ренію, танталу на стійкість проти високотемпературної сольової корозії і високотемпературну працездатність. Довготривала міцність спаяних припоєм SBM-4 сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ складає 89–91 % від міцності основного металу. Технології паяння та виправлення дефектів лиття впроваджено у виробництво