Уникальный опыт работы

на высокотехнологичном оборудовании

Востребованные рынком

грузовые вагоны нового поколения

Высокие производительность труда

и качество продукции

Новое комфортабельное жилье

для сотрудников завода

Развитие городской среды,

образования и культуры

Автоматизация контроля качества на ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»

14.11.2012 | Техника железных дорог

Технологический процесс изготовления вагонов включает в себя операции технического контроля, от уровня автоматизации и механизации которых зависит его общая производительность, достоверность и объективность результатов контроля, отражающего данные о качестве деталей и узлов вагонов. Существенное значение имеет возможность оперативного сбора и анализа получаемых сведений о качестве в электронном виде с целью своевременной корректировки технологических процессов изготовления.

Одной из важнейших операций технического контроля является неразрушающий контроль (НК), который в обязательном порядке и в 100% объеме проводится для наиболее ответственных с точки зрения безопасности и надежности железнодорожного транспорта деталей вагонов. В силу планируемых значительных объемов производства вагонов на ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
(ЗАО «ТВСЗ»), и, соответственно, того же порядка объемов НК, применение наиболее широко распространенных в вагоностроительной отрасли СНГ ручных средств НК экономически нецелесообразно, поэтому главным вектором в техническом оснащении лаборатории НК предприятия является обеспечение максимального уровня автоматизации и механизации.

Разработка и внедрение на ЗАО «ТВСЗ» систем НК выполняются при технической и методической поддержке ФГУП «Научно-исследовательский институт мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта» (НИИ мостов) с учетом опыта и наработок предприятий вагоностроительной отрасли, требований действующих нормативных документов, актуальных проблем обеспечения качества литых деталей тележек грузовых вагонов. НК при производстве грузовых вагонов подвергаются такие объекты, как тормозные тяги, сварные швы, черновые и чистовые оси колесных пар, крупное и среднее вагонное литье. Номенклатура тормозных тяг, требующихся для сборки вагонов производства ЗАО «ТВСЗ», превышает 20 типоразмеров, при этом длина данных объектов варьируется от 350 до 5 500 мм. С целью обеспечения необходимого такта выпуска данных объектов и, как следствие, объемов производства вагонов, на заводе успешно внедрена универсальная автоматизированная установка магнитолюминесцентного контроля тормозных тяг УМК-ТТ.1.

Данная установка позволяет выявить выходящие на поверхность поперечные трещины. Автоматизация процессов намагничивания, полива магнитной суспензией, УФ-освещения, вращения тяги при поливе и осмотре позволила сократить среднее время контроля одной тяги до 3 минут. Управление установкой в автоматическом режиме осуществляется оператором посредством двух кнопок («контроль» и «контроль закончен») и регулировочного джойстика (для перемещения и вращения тяги), расположенных на панели управления.

М. Б. Кадикова, начальник Лаборатории неразрушающего контроля, к.т.н., ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
И. А. Барисов, инженер Лаборатории неразрушающего контроля, ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
А. В. Ульянова, ведущий инженер Лаборатории неразрушающего контроля, ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»
под редакцией Ю. В. Каторгина, директора по качеству, ЗАО «Тихвинский вагоностроительный завод»

Безопасная и надежная эксплуатация железнодорожного транспорта может быть обеспечена при условии применения эффективных систем контроля качества в цикле «изготовление-эксплуатация-ремонт». Эффективность систем контроля качества, в свою очередь, в значительной степени зависит от уровня автоматизации контрольных операций.
Установка оборудована ПК со специальным программным обеспечением, включающим базу данных, которая позволяет хранить результаты, формировать протоколы и автоматически отслеживать историю контроля каждой тормозной тяги, что исключает подачу на контроль тяги с превышением допустимого количества ремонтов.

К основным преимуществам УМК-ТТ.1, по сравнению с привычным ручным контролем
данных объектов, относятся:
– универсальность, то есть возможность проведения магнитопорошкового контроля стального прутка диаметром 20-25 мм, длиной от 350 до 6 000 мм без какой-либо переналадки;
– высокая производительность;
– достоверность результатов контроля, обеспечиваемая высокой надежностью оператора, работающего в комфортных условиях;
– доступность информации о результатах контроля за счет электронной базы хранения данных, обеспечивающей быстрый ввод, поиск, сбор и при необходимости передачу в информационную систему предприятия требуемых данных о качестве объекта.

Для контроля сварных соединений стальных конструкций вагонов общепринятым методом неразрушающего контроля является ручной ультразвуковой контроль (УЗК), состоящий из целого ряда операций. Одной из наиболее трудоемких операций при проведении УЗК сварных швов является ручное монотонное перемещение оператором пьезоэлектрического преобразователя по сложной траектории (сканирование).

Выполнение ручного сканирования протяженных (длиной более 100-200 мм) сварных швов требует значительных трудозатрат, а также приводит к быстрому физическому утомлению оператора, что, в свою очередь, повышает вероятность пропуска дефекта. В силу необходимости проведения больших объемов УЗК сварных соединений с минимальными трудозатратами, на ЗАО «ТВСЗ» было принято решение о механизации данной технологической операции. Технически обоснованным и экономически целесообразным решением было признано применение двух способов УЗК сварных соединений: ручного (для контроля коротких сварных швов) и механизированного (для контроля протяженных швов).Последний основан на применении специально разработанных к многоканальному ультразвуковому дефектоскопу УДС2-52 сканирующих устройств ЗОНД-5 и ЗОНД-6.

Конструктивно сканирующие устройства выполнены таким образом, что позволяют проконтролировать все сечение сварного шва за один проход, не требуя никаких дополнительных операций по перемещению. К ключевым преимуществам применения сканирующих устройств, по сравнению с обычным ручным УЗК, относятся:
– повышение производительности;
– увеличение надежности оператора за счет существенного снижения доли монотонно-непрерывных действий по перемещению преобразователя;
– повышение достоверности и эффективности контроля благодаря наличию Б-развертки.

Кроме этого, с целью оперативного мониторинга и передачи данных, накопленные в дефектоскопе результаты УЗК передаются на компьютер и сохраняются в специальной программе (базе данных), позволяющей, помимо выдачи заключений и протоколов, оперативно осуществлять поиск, сбор, анализ и, при необходимости, передачу требуемой информации в информационную систему предприятия.

Выполнение требований нормативных документов по НК вагонных осей при изготовлении реализовано в автоматизированных установках ультразвукового и магнитопорошкового контроля, которые являются составными частями автоматизированной производственной линии по изготовлению колесных пар. В линию встроено 3 поста НК: автоматизированный ультразвуковой контроль черновых осей, автоматизированный ультразвуковой контроль чистовых осей и автоматизированный магнитолюминесцентный контроль чистовых осей.

На первом посту НК осуществляется УЗК черновых осей путем сбора информации при сканировании оси с торцов, при этом выявлению подлежит крупнозернистая структура металла и внутренние дефекты металла в осевом направлении. На втором посту НК осуществляется УЗК чистовых осей путем сбора информации при сканировании оси как сторцов, так и с радиальной поверхности, при этом выявлению подлежат разнозернистая структура и внутренние дефекты металла в радиальном направлении. Участие оператора в проведении УЗК на обоих постах сводится к проверке основных параметров и настройке установок в начале рабочей смены с помощью настроечных образцов. В остальном процесс контроля осей колесных пар полностью автоматизирован, включая процедуру принятия решения о соответствии осей требованиям нормативной документации, то есть не требует участия оператора.

Следует отметить, что обе установки УЗК для контроля черновых и чистовых осей в автоматизированной производственной линии по изготовлению колесных пар ЗАО «ТВСЗ» иностранного производства, что, наряду с преимуществами автоматизации, создает необходимость выполнения ряда обязательных процедур. Ввод в эксплуатацию всех новых средств НК, в том числе средств НК иностранного производства, требует прохождения испытаний в целях утверждения типа средств измерения и функциональных испытаний по требованиям ОАО «РЖД». В ходе внедрения проводятся проверка технических характеристик установок, обеспечение выполнения требований нормативных документов, анализ и корректировка эксплуатационной документации в соответствии с требованиями российских стандартов.Третий пост неразрушающего контроля – магнитолюминесцентый контроль чистовых осей. Степень автоматизации последнего ниже, потому что процедура принятия решения о соответствии оси требованиям нормативной документации выполняется оператором по экрану компьютера (в сомнительных ситуациях обеспечена возможность осмотра непосредственно поверхности оси) и требует постоянного участия оператора.

Помимо высокой производительности, достоверности и эффективности НК, одной из ключевых особенностей линии является взаимосвязь технологических операций. Благодаря этому, на программном уровне блокируется возможность попадания ранее забракованной оси на повторный контроль или на следующую технологическую операцию, что является несомненным преимуществом для обеспечения качества и исключает возможность выпуска дефектных колесных пар.

Наряду с типовыми ручными установками по магнитному контролю крупного и среднеговагонного литья, на ЗАО «ТВСЗ» внедряются специально разработанные автоматизированные установки магнитолюминесцентного контроля литых деталей УМК-ЖЛ.1. Во многом появление последних стало возможным благодаря принципиально новой политике в сфере нормативно-технического регулирования НК литых деталей, о чем свидетельствует отмена в ноябре 2010 года технологической инструкции №707 «Неразрушающий контроль в условиях заводов изготовителей литых деталей вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Рама боковая, балка надрессорная, корпус автосцепки, тяговый хомут» и введение общих требований «Неразрушающий контроль при изготовлении литых деталей грузовых вагонов». Ключевое отличие новых общих требований от технической инструкции №707 – это предоставление предприятиям-изготовителям возможности выбора методов и средств по проведению НК качества литых деталей.

Появлению технического задания на изготовление данных установок предшествовали как многочисленные испытания методик НК по выявлению поверхностных дефектов в литых деталях тележек грузовых вагонов, так и изучение опыта российских и зарубежных предприятий вагоностроительной отрасли. Специалистами НИИ мостов на базе ЗАО «ТСЗ «Титран-Экспресс» с привлечением специалистов ЗАО «ТВСЗ» были организованы испытания существующих методик НК литых деталей тележек грузовых вагонов. Во время испытаний проводился независимый контроль двумя бригадами дефектоскопистов двух разных предприятий, что позволило повысить объективность оценки. В результате испытаний магнитопорошковый метод (МПК) был признан наиболее эффективным
и достоверным методом по выявлению поверхностных дефектов литых деталей. Следует отметить, что за рубежом для выявления поверхностных дефектов литых деталей тележек также применяется магнитопорошковый метод. Для проведения МПК одной литой детали на автоматизированных установках УМК-ЖЛ.1 требуется 10 минут.

Как известно, проверка работоспособности при использовании традиционных ручных средств магнитного контроля литых деталей проводится косвенным путем, то есть измерением тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля в контрольных точках и проверкой качества магнитной суспензии, что имеет меньшую достоверность и большую трудоемкость, в отличие от прямого способа. Указанный недостаток в УМК-ЖЛ.1 отсутствует. Проверка работоспособности выполняется прямым способом, то есть при помощи настроечного образца, представляющего собой реальную деталь с искусственными дефектами. Система регистрации результатов УМК-ЖЛ.1 построена таким образом, что в выдаваемом программным обеспечением протоколе контроля содержатся фотографии всех участков зон МПК, независимо от наличия или отсутствия признаков дефекта. Все это сделано с целью максимального повышения надежности оператора и обеспечения прозрачности его оценки качества проконтролированной детали на предмет соответствия/несоответствия требованиям нормативно-технической документации.

При автоматизации технологических процессов, в частности НК, обеспечивается переход от ручного способа оформления протоколов контроля в бумажном виде к электронному на ПК. В связи с этим возникает принципиальная возможность доступности данных в режиме он-лайн как для лаборатории НК, так и для всех заинтересованных подразделений.В частности, доступность данных о качестве выпускаемой продукции в режиме он-лайн необходима технологам с целью внесения своевременной корректировки технологических процессов изготовления деталей. Последнее особенно важно в условиях высокого такта выпуска, так как потеря времени на передачу информации от оператора контроля качества до инженера-технолога приводит, как правило, к материальному ущербу предприятия по причине понесенных затрат из-за несвоевременной остановки производства некачественной продукции.

При внедрении вышеописанных систем НК реализована не только он-лайн доступность результатов контроля, но и совместимость программного обеспечения с планируемой информационной системой типа LIMS.Система LIMS обладает наиболее современным и широким набором инструментов по управлению и обработке лабораторных данных в режиме он-лайн, вплоть до автоматического формирования и рассылки по e-mail заинтересованным лицам результатов статистической обработки получаемых данных. Все это позволит не только оперативно реагировать на возникновение брака, но и предупреждать его. Высокий уровень автоматизации в значительной степени повышает производительность, достоверность и объективность результатов контроля. Автоматизация технологических процессов контроля качества позволяет реализовывать активный контроль с управлением технологическими процессами изготовления деталей, что приводит к повышению эффективности производства в целом.

Назад к списку | Версия для печати |