Spajanie stopów aluminium metodą FSW

Szybko rozwijający się przemysł lotniczy jest znakiem naszych czasów.
Przemysł ten wymaga  zastosowania specyficznych materiałów: lekkich i zarazem wytrzymałych. Materiałów o jak najlepszej wytrzymałości względnej (stosunek wytrzymałości do gęstości).
Kadłuby samolotów wykonane są głównie ze stopów aluminium.


Stopy te mają dobrą wytrzymałość względną, ale cecha która warunkuje wykorzystanie ich w konstrukcjach zewnętrznych samolotów to własności tych materiałów w obniżonych temperaturach, które panują w środowisku przelotowym.
Otrzymywanie ich nie stanowi większego problemu od dziesiątek lat. Problemem jest spajanie poszczególnych elementów w jedną całość. Stopy te jeszcze w latach siedemdziesiątych uważane były za nie spawalne, do ich połączenia stosowano nitowanie, lutowanie czy klejenie.


Dotychczasowe metody łączenia elementów ze stopów aluminium nie dawały oczekiwanych rezultatów.
Zastosowanie spawania nie zdało egzaminu z powodu licznych pęknięć i mikropęknięć powstałych podczas krzepnięcia ciekłej spoiny. Kolejnym negatywnym zjawiskiem wynikającym z zastosowania spawania była porowatość. Zastosowanie spajania laserowego niesie za sobą bardzo duże koszty.
Z kolei nitowanie czy lutowanie ograniczało w znacznym stopniu możliwości konstrukcyjne, poprzez znaczne zwiększenie masy samolotu.


Jednakże w 1991 roku opracowano ciekawą metodę, zwaną Friction Stir Welding, dzięki której bez problemu można połączyć trwale dwa elementy ze stopów aluminium, otrzymując przy tym odpowiednie własności i co najważniejsze powtarzalność procesu.

Czym jest Friction Stir Welding? Jest to zgrzewanie tarciowe ze zmieszanie materiału zgrzeiny. Metoda ta została opracowana w grudniu 1991 roku w Edison Welding Institute przez Wayne Thomasa.
Sprawa wygląda dość banalnie na pierwszy rzut oka. Na specjalnym stole mocujemy na sztywno dwa elementy. Od góry przykładamy trzpień w miejsce, gdzie ma powstać złącze.
Trzpień obraca się wokół własnej osi z dużą prędkością.
Po przyłożeniu docisku, tak aby trzpień zagłębił się w materiał, jest przesuwany ruchem jednostajnym wzdłuż miejsca styku materiałów.
Powyższy opis uzupełnia poniższa ilustracja.







Parametry procesu:
  • prędkość zgrzewania 0,3-1,5m/min
  • prędkość obrotowa narzędzia 300-3000 obr/min.
  • siły docisku narzędzia do powierzchni 12-17kN
Metoda ta pozwala nam otrzymać bardzo solidne połączenie. Materiał materiałów łączonych w zgrzeinie jest całkowicie zmieszany.


Poprzez modyfikacje narzędzia, kształtu trzpienia oraz stanowiska operacyjnego możemy otrzymywać przeróżne połączenia materiałów, od doczołowych, poprzez narożne a kończąc na teowych i zakładkowych.
Proces jest bardzo szybki, praktycznie bez hałasowy i bezpieczny dla personelu obsługującego narzędzia.
Kolejną zaletą jest fakt, że łączenie materiałów następuje w fazie stałej, stąd możemy uniknąć pęknięć, które powstają podczas krzepnięcia spoiny.
Brak fazy ciekłej i wysokich temperatur pozwoli zachować dobrą jakość materiału, poprzez brak utraty pierwiastków stopowych oraz utrzymaniu drobnoziarnistości mikrostruktury i braku mikropęknięć.
Uzyskujemy również bardzo małe zniekształcenia, co daje dużą stabilność wymiarową oraz powtarzalność.
Jak się okazuje łączenie poprzez FSW zużywa jedyne 25% energii potrzebnej do takiego samego połączenia wykonanego laserowo.
Proces zgrzewania tarciowego ze zmieszaniem materiału jest „czystym” procesem. Nie wymaga czyszczenia powierzchni, gazów ochronnych, ani rozpuszczalników do odtłuszczania elementów.

Z opisu wynika, że jest to proces doskonały. Jednak jak każdy ma swoje wady oraz zalety. Ograniczenia, takie jak bardzo dokładne połączenie materiałów, szybkie zużycie narzędzia oraz konieczność usunięcia obszaru materiału na początku i końcu zgrzeiny (z powodu obniżenia własności wytrzymałościowych ).

mgr inż. Artur Mydlarz

Koszty jakości - jak wyliczyć ?


W celu zapewnienia jakości produktu, niezbędne jest poniesienie kosztów. Do tej pory nie uskuteczniono w 100% polityki zerowych kosztów zapewnienia jakości. Jak definiuje się i liczy koszty jakości oraz jak je odpowiednio kontrolować przeczytacie poniżej.



Według normy ISO 9004 przyjęto poniższy podział kosztów jakości:

1) Koszty wewnętrznego zapewnienia jakości
  • Koszty zgodności
    - koszty działań prewencyjnych, zapobiegawczych
    - koszty oceny tj. kontroli wewnętrznej, np. pomiary satysfakcji klienta, pomiaru wewnętrznych wskaźników
  • Koszty niezgodności
    - koszty błędów wewnętrznych (np. przeróbka, złomowanie itp.)
    - koszty błędów zewnętrznych (np. reklamacje klienta, przeróbki u klienta itp.)

2) Koszty zewnętrznego zapewnienia jakości
  • Koszty oceny zgodności systemu jakości przez instytucje certyfikacyjne, 
  • Koszty badań i oceny właściwości produktu ci produktu przez niezależne instytucje badawcze.

Niezależnie od podejścia dąży się do zmniejszenia kosztów jakości, które przy dbaniu o jakość i podnoszeniu jej poziomu maleją w czasie, a zwłaszcza w ujęciu względnym.
Koszty jakości stanowi stanowią 5-15% kosztów wytworzenia. 



Poprzez prowadzenie rachunku kosztów jakości organizacja jest w stanie monitorować i oceniać efektywność zarządzania jakością oraz identyfikować obszary problematyczne.

Rachunek obejmuje:
  • Ewidencjonowanie kosztów związanych z jakością
  • Obliczanie kosztów jakości w poszczególnych wydziałach
  • Podjęcie działań korygujących i zapobiegawczych

Posiadanie sprawnego systemu kosztów jakości niesie za sobą szereg pozytywów dla organizacji:
  • Pomoc przy ustaleniu polityki jakości
  • Wskazywanie słabych obszarów jakości w procesie lub produkcie
  • Umożliwienie planowania jakości, z uwzględnieniem kosztów
  • Określenie zaniżonych lub zawyżonych kosztów jakości
  • Umożliwia rozpoznanie, czy w organizacji panuje system "nadjakości"


Koszty jakości powinny być podstawą do podejmowania strategicznych działań w organizacji, niezależnie od jej wielkości. Sprawne operowanie powyższymi wskaźnikami pozwala uniknąć niepotrzebnych wydatków lub znaleźć przyczynę powtarzających się błędów.

Artur Mydlarz

14 zasad zarządzania jakością wg Edwardsa Deminga


Edwards Deming ikona zarządzania jakością, zdefiniował 14 zasad, które pozwalają osiągnąć zadowalające wyniki. Zasady te odegrały znaczącą rolę w trakcie transformacji Gospodarki Japońskiej. Przełożenie na Polski – Andrzej Blikle.



 Czternaście zasad ma zastosowanie wszędzie: w małych i dużych organizacjach, firmach usługowych i produkcyjnych, a także w wewnętrznych wydziałach firm.

1. Buduj stałe dążenie do doskonalenia produktów i usług, by stać się konkurencyjnym, nie dać się wyprzeć z rynku i tworzyć miejsca pracy. 

2. Przyjmij filozofię nowej ery w gospodarce. Zachodnie kierownictwa firm muszą się obudzić, by podjąć wyzwanie, muszą się nauczyć nowych obowiązków i przejąć przywództwo w dążeniu do zmian. 

3. Porzuć kontrolę dla zapewnienia jakości. Eliminuj (statystyczną) kontrolę jakości na rzecz two-rzenia jakości wraz z produktem. 

4. Porzuć praktykę wybierania dostawców według najniższej ceny. W zamian za to minimalizuj koszt całkowity. Dla każdego z zakupywanych produktów zwiąż się z jednym tylko dostawcą. Do-konaj tego przez budowanie długoterminowych relacji lojalności i zaufania. 

5. Stale doskonal system produkcji i usług, aby podnieść jakość i wydajność, i w ten sposób trwale obniżyć koszty. 

6. Wprowadź instytucjonalną zasadę szkolenia pracowników. 

7. Buduj przywództwo. Celem nadzoru powinno być niesienie pomocy ludziom i maszynom w lep-szym wykonywaniu przez nich pracy. Należy zrewidować dotychczasowe metody nadzoru za-równo kierownictwa, jak i pracowników pierwszej linii. 

8. Usuń strach, aby każdy mógł efektywnie wykonywać swoją pracę dla firmy. 

9. Usuń bariery pomiędzy wydziałami. Ludzie z laboratoriów, biur projektowych, działu sprzedaży i produkcji powinni pracować jak jedna drużyna, tak by potrafili przewidywać problemy, jakie moż-na napotkać zarówno w fazie wytwarzania, jak i przy użytkowaniu produktu lub usługi. 

10. Porzuć slogany, upomnienia i cele typu „zero defektów” lub „nowy poziom wydajności”. Takie za-klęcia budują jedynie sprzeciw, ponieważ istota niskiej wydajności i niskiej jakości pracy leży po stronie systemu, a więc poza zasięgiem pracowników (co więcej, leżą one w zasięgu kierownic-twa, przyp. mój). 

11. (a) Eliminuj normy produktywności na poziomie produkcji. Zastąp je przywództwem. (b) Eliminuj zarządzanie przez cele (MBO). Eliminuj zarządzanie przez liczby i cele numeryczne. Zastąp je przywództwem. 

12. (a) Usuń bariery, które pozbawiają szeregowego pracownika prawa do odczuwania dumy z wy-konywanej pracy. Odpowiedzialność przełożonego powinna dotyczyć jakości, a nie gołych liczb. (b) Usuń bariery, które pozbawiają kierownictwo prawa do odczuwania dumy ze swojej pracy. To oznacza m.in. odejście od rocznych ocen i zarządzania przez cele. 

13. Stwórz solidny program edukacji i samodoskonalenia. 

14. Zaangażuj wszystkich w program transformacji firmy. Transformacja to zajęcie dla wszystkich.

Comac C919 - chińskie rozdanie

Piątego Maja 2017 o godzinie 15:19 wylądował po pierwszych locie testowym samolot Comac C919, pierwszy komercyjny chiński samolot. Przebywał w powietrzu przez 1 godzinie i 19 minut.

Lot testowy obserwowany był przez Chińskiego wice-prezedenta Ma Kai oraz głównego inżyniera C919 Wu Guanghui.



C919 jest najambitniejszym chińskim projektem w sferze lotnictwa. Celem jest rozbicie monopolu na samoloty średniego zasięgu Boeinga 737 oraz Airbusa 320.



Comac zapewnia, iż otrzymał już 570 zamówień na samoloty C919 , głównie od chińskich przewoźników.

Jak zbudowana jest łopatka silnika odrzutowego

Łopatka turbiny musi spełniać szereg wymagań, które wynikają ze środowiska pracy silnika odrzutowego .

Łopatka turbiny:

- Pracuje w wysokich temperaturach.
- Poddana jest oddziaływaniu sił odśrodkowych.
- Podczas pracy możliwe jest pełzanie prowadzące do pęknięcia po odkształceniu
- Należy zastosować materiał odporny na pełzanie



Pozostałe wymagania dotyczące materiału

- Odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze
- Odporność na uszkodzenia dynamiczne
- Odporność na zmęczenie wywołane zmianami temperatury
- Stabilność cieplna
- Mała gęstość


Te wymagania spełniają do temperatury około 1100°c materiały, które obecnie stosuje się na
łopatki turbin, czyli złożone stopy na osnowie niklu lub kobaltu z licznymi składnikami i dodatkami
stopowymi (ti, al, mo, W, Nb, zr, b, V, y, la, re, ta i innymi). Ze względu na konieczność
zwiększania temperatury gazów przed turbiną łopatki turbin współczesnych silników są zazwyczaj
łopatkami chłodzonymi, a więc wykonanymi z kanałami wewnętrznymi. znane są
różne metody chłodzenia łopatek:

- wielokanałowe,
- deflektorowe,
- deflektorowe z perforacją,
- wielokanałowe (bezdeflektorowe) z perforacją,
- kanałowe z porowatą ścianką.


Wykonanie chłodzenia wielokanałowego łopatek wzdłuż ich pióra jest najprostsze technologicznie,
ale nie zapewnia równomiernego chłodzenia, zwłaszcza krawędzi natarcia i krawędzi
spływu. zastosowanie deflektorów i otworków wypuszczających powietrze na zewnątrz pióra
gwarantuje bardziej równomierne pole temperatury łopatki i bardziej intensywne chłodzenie,
ale jest to metoda trudna technologicznie. liczba wykonywanych otworków o średnicy od 0,3
do 0,6 mm sięga 100 w piórze jednej łopatki.



Obecnie łopatki turbin wykonuje się głównie metodą precyzyjnego odlewania próżniowego.
odlewanie ze sterowanym chłodzeniem umożliwia uzyskiwanie łopatek o ukierunkowanej (kolumnowej)
Krystalizacji oraz łopatek monokrystalitycznych. takie struktury materiału są w wysokim
stopniu żarowytrzymałe.

źródła:
Nowe technologie lotniczych silników turbinowych - Jan Grodzimirski

MSA Measurement System Analysis - opis metody

MSA - Measurement Systems Analysis czyli po polsku Analiza Systemów Pomiarowych, służy do wyznaczenie liczbowych wartości parametrów, charakteryzujących systemy pomiarowe, decydujące o wiarygodności zbieranych danych podczas pracy systemu.



Głównymi czynnikami powodującymi to, że w wyniku pomiaru nie otrzymujemy prawdziwej wartości mierzonych wielkości są:

  1. metody pomiaru
  2. procedura pomiarowa 
  3. procedura wzorowania 
  4. przyrządy pomiarowe 
  5. niedoskonałość mierzonego obiektu 
  6. operatorzy 
  7. otoczenie 


Wymienione czynniki nie są stabilne w czasie i generują losową zmienność wyników pomiarowych. Przykładowym powodem powstających błędów może być fakt, że nawet jeśli mierzymy kilka razy tą samą wartość lub przedmiot możemy uzyskać różne wyniki, również jeśli kilka osób będzie mierzyć to samo i nie będzie sugerować się wynikiem innych – uzyska wyniki inne.

Błędy systemu pomiarowego można opisywać poprzez:
  1. Dokładność - odchylenie wartości średniej z pomiarów od faktycznej wielkości mierzonej właściwości.
  2. Powtarzalność - zmienność wyników pomiarów uzyskanych przy mierzeniu przez jednego operatora jednej części kilkanaście razy
  3. Odtwarzalność jest to zmienność pomiędzy wartościami średnimi z pomiarów dokonywanych przez różnych operatorów, podczas mierzenia tym samym przyrządem tych samych części.
  4. Stabilność - całkowita zmienność, otrzymywana podczas dokonywania pomiarów danej właściwości przez dłuższy czas
  5. Liniowość - zmienność pomiaru określana w odniesieniu do wielkości pomiaru
źródła:
WYDZIAŁ METALI NIEŻELAZNYCH AGH

Najważniejsze zmiany i wymagania ISO 9001 : 2015 Zarządzanie Systemami Jakości

Tekst normy przeredagowano w taki sposób, aby była łatwiejsza do stosowania przez firmy usługowe. Termin „wyrób" zastąpiono terminem „wyroby i usługi", który uwzględnia wszystkie kategorie danych wyjściowych (sprzęt, oprogramowanie, usługi, materiały przetworzone). Wyodrębnienie usług ma na celu podkreślenie różnic w stosowaniu niektórych wymagań w odniesieniu do wyrobów i usług. Cechą usług jest przynajmniej częściowa realizacja danych wyjściowych we współpracy z klientem.

Tam gdzie jest to możliwe, sformułowania normy zmieniono tak, aby ograniczyć bezwzględny charakter niektórych wymagań, które były zaczerpnięte z praktyki sektora poza usługowego.

Większy nacisk położono  na osiąganie zgodności wyrobów i usług z wymaganiami oraz zadowolenie klienta.


Bardzo szczegółowy tekst znajdziecie Państwo na stronie PKN: https://wiedza.pkn.pl/web/wiedza-normalizacyjna/najwazniejsze-zmiany-wprowadzone-w-iso-9001-2015

W przypadku chęci podyskutowania tematu zapraszam do zadawania pytań amydlarz@wp.pl 

ISO9001:2015 ISO9001 2015