с 01.01.2022 по настоящее время
Россия
УДК 666.3.015 Реакции. Поведение материала при переработке и обработке
УДК 666.3.017 Технические (физические, механические) свойства и их испытание
ГРНТИ 81.09 Материаловедение
ОКСО 18.06.01 Химическая технология
ББК 35 Химическая технология. Химические производства
ТБК 50 Технические науки в целом
Создание керамических материалов требует строгого метрологического подхода для управления неопределённостью на всех этапах производства, принятия обоснованных решений на основе достоверных данных. В статье предлагается применение диаграмм Исикавы для количественной оценки вклада каждого технологического фактора в общую погрешность свойств конечного продукта. Это позволяет систематизировать источники неопределённости, минимизировать риски и повысить воспроизводимость свойств при масштабировании. Основной метрикой выступает оценка неопределённости измерений структурных параметров керамики. Исследование проводилось на функциональной керамике из каолинитового сырья Оренбургской области с использованием морфометрии, химического анализа, физических измерений и моделирования. Анализ причинно-следственных связей «структура – свойство» и применение диаграммы Исикавы выявили ключевые группы факторов, влияющих на погрешность. Результатом стала инженерно-обоснованная методика производства электрокерамики с заданными характеристиками.
структурные параметры, каолинит, физико-химические измерения, неопределённость результатов измерений, диаграмма Исикавы
1. International Organization of Legal Metrology. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. – Geneva, Switzerland, 2010. – 136 p.
2. Kirkup, L. An introduction to uncertainty in measurement using the GUM (guide to the expression of uncertainty in measurement) / L. Kirkup, R.B. Frenkel. – Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2006. – 233 p.
3. Singh, N. et al. Quantifying uncertainty in the measurement of arsenic in suspended particulate matter by Atomic Absorp-tion Spectrometry with hydride generator // Chemistry Central Journal. – 2011. – Т. 5. – №. 1. – P. 17.
4. Ishikawa K. Introduction to Quality Control / K. Ishikawa, J.H. Loftus. 3rd ed. – Tokyo: 3A Corp., 1990. – 435 p.
5. Богомолова С.А., Лукашов Ю.Е., Шварц М.З. Оценка расширенной неопределенности результата измерения тока короткого замыкания тонкопленочных фотоэлектрических модулей // Измерительная техника. – 2013. – №. 11. – С. 7-12.
6. Князев, К.А. Исследование зависимости влияния техно-логических параметров на прочность керамических карбо-нитридокремниевых волокон / К.А. Князев // Информаци-онно-технологический вестник. – 2022. – № 1(31). – С. 182-188. – EDN DJYNZW.
7. Определение технологических параметров, влияющих на качество керамических карбонитридокремниевых волокон на основе прекурсоров отечественного производства / К.А. Князев, П.А. Тимофеев, А.Н. Тимофеев, О.Г. Рыжова // Тех-нология машиностроения. – 2021. – № 11. – С. 5-12. – EDN WSUKPT.
8. Антипова, Т.Н. Обоснование факторов технологического процесса изготовления углерод-керамического компози-ционного материала методом пропитки расплавами, опре-деляющих качество получаемого материала / Т.Н. Антипо-ва, В.А. Волкова // Информационно-технологический вест-ник. – 2020. – № 2(24). – С. 150-160. – EDN KKQBDA. – https://doi.org/10.21499/2409-1650-2020-24-2-150-160 .
9. Chokkalingam B. et al. Application of Ishikawa diagram to investigate significant factors causing rough surface on sand casting // Proc. Eng. Sci. – 2020. – Т. 2. – №. 4. – P. 353-360. – https://doi.org/10.24874/PES02.04.002
10. Shilar F. A. et al. Preparation and validation of sustainable metakaolin based geopolymer concrete for structural applica-tion // Construction and Building Materials. – 2023. – Т. 371. – P. 130688. – https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130688 .
11. Tegegne A., Singh A. P. Experimental analysis and Ishika-wa diagram for burn on effect on manganese silicon alloy me-dium carbon steel shaft // International Journal for quality research. – 2013. – Т. 7. – №. 4. P. 545-558.
12. Tynchenko V.S. et al. System Diagnostics of Supporting-Rod Porcelain Insulation at Digital Substations //WSEAS Transactions on Power Systems. – 2021. – Т. 16. – P. 195-203. – https://doi.org/10.37394/232016.2021.16.20 .
13. Bhamu J., Sangwan K. S. Reduction of post-kiln rejections for improving sustainability in ceramic industry: a case study // Procedia Cirp. – 2015. – Т. 26. – P. 618-623. – https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.07.176 .
14. Rocio, L.C. et al. Enhancing Craft Skills: The Vital Impact of Training in The Ceramic Industry of Lima, Peru // 22nd LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education, and Technology: Sustainable Engineering for a Diverse, Equitable, and Inclusive Future at the Service of Ed-ucation, Research, and Industry for a Society 5.0: proceedings of the conference, Hybrid Event, San Jose, Costa Rica, July 17-19, 2024. – P. 1-11. – https://doi.org/10.18687/LACCEI2024.1.1.1786 .
15. Коррекция структурной формулы каолинита Орен-бургской области спектроскопическими методами / А.Г. Четверикова, В.Н. Макаров, О.Н. Каныгина [и др.] // Кон-денсированные среды и межфазные границы. – 2023. – Т. 25, № 2. – С. 277-291. – https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11108 . – EDN SOLDIM.
16. Бобровская, Н. Ю. Критерии оценки качества коорди-натных измерений геометрических параметров деталей на опытно-экспериментальном производстве / Н. Ю. Бобров-ская, М. Ф. Данилов // Измерительная техника. – 2019. – № 12. – С. 3-8. – https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-12-3-8. – EDN IQRBXL.
17. Характеристика каолиновых глин месторождения Свет-линского района Оренбургской области / О.Н. Каныгина, А.Г. Четверикова, Г.Ж. Алпысбаева [и др.] // Стекло и кера-мика. – 2020. – № 9. – С. 34-40. – EDN: https://elibrary.ru/QYQQQR.
18. Влияние условий измельчения керамических порошков YAG на свойства оптической керамики / Супрунчук В.Е., Кравцов А.А., Лапин В.А. [и др.] // Стекло и керамика. 2023. Т. 96, № 11. С. 35 – 46. https://doi.org/10.14489/glc.2023.11.pp.035-046 .
19. Осипов В. И. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств: монография / В. И. Осипов, В. Н. Соколов. – Москва: Геос, 2013. – 578 с.
20. Ролдугин, В. И. Фрактальные структуры в дисперсных системах / В. И. Ролдугин // Успехи химии. – 2003. – Т. 72, № 10. – С. 931-959. – EDN: https://elibrary.ru/HVEQFL.
21. Shaldybin M. V. et al. A kaolinitic weathering crust in Tomsk, West Siberia: Interpretation in the context of weather-ing crusts in Russia and elsewhere // Catena. – 2019. – Т. 181. – P. 104056. – https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.05.002 .
22. Анисович, А.Г. Рентгеноструктурный анализ в практи-ческих вопросах материаловедения: монография / А. Г. Анисович. - Минск: Беларуская навука, 2017. - 208 с.
23. Гревцев, В. А. Аспекты применения метода электронно-го парамагнитного резонанса в исследованиях нерудного сырья / В. А. Гревцев, Т. З. Лыгина // Разведка и охрана недр. – 2010. – № 8. – С. 34-39. – EDN MUPGPV.
24. Вейвлет-анализ изображений поверхности керамиче-ских материалов как метод измерения размеров её струк-турных элементов / М. М. Филяк, А. Г. Четверикова, О. Н. Каныгина, И. Н. Анисина // Измерительная техника. – 2020. – № 2. – С. 50-54. – https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-2-50-54 . – EDN: https://elibrary.ru/NZYDOO.
25. Shao X.G., Leung A.K.M., Chau F.T. Wavelet: a new trend in chemistry // Accounts of Chemical Research. – 2003. – Т. 36. – №. 4. – P. 276-283. – https://doi.org/10.1021/ar990163w .
26. Cheung Y. M. et al. Identifying the characteristics of FTIR spectra of herba epimedii icariin via wavelet analysis and RBF neural network //Spectroscopy and Spectral Analysis. – 2009. – Т. 29. – №. 7. – P. 1830-1834. – https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1830-05 .
27. Drzewiecki A., Sczaniecki P.B. Wavelet analysis in EPR spectroscopy // Acta Physica Polonica A. – 2005. – Т. 108. – №. 1. – P. 73-79. – https://doi.org/10.12693/APhysPolA.108.73
28. Li Z. et al. A high sensitivity micro-ring humidity sensor based on U-shaped waveguide coupled single micro-ring structure // Spectroscopy and Spectral Analysis. – 2015. – Т. 35. – №. 2. – P. 563-567. – https://doi.org/10.3964/j.issn.1000-0593(2015)02-0563-05
29. Li F. et al. Establishment and Improvement of Portable X-Ray Fluorescence Spectrometer Detection Model Based on Wavelet Transform // Spectroscopy and Spectral Analysis; Guang pu xue yu Guang pu fen xi= Guang pu. – 2015. – Т. 35. – №. 4. – P. 1111-1115.
30. Фодчук И.М., Роман Ю.Т., Баловсяк С.В. Новый подход к анализу рентгеновских дифрактограмм на основе вейвлет-преобразований // Металлофизика и новейшие технологии. – 2017. – Т. 39. – №. 7. – С. 855-863. – https://doi.org/10.15407/mfint.39.07.0855
31. Шаренкова Н.В. и др. Влияние размеров областей коге-рентного рассеяния рентгеновского излучения на электри-ческие параметры полупроводникового SmS // Физика твердого тела. – 2008. – Т. 50. – №. 7. – С. 1158-1161. – EDN: https://elibrary.ru/RCRJGD.
32. Бузимов А.Ю. и др. Влияние механической обработки на структуру и свойства природного цеолита // Перспек-тивные материалы. – 2018. – №. 4. – С. 31-39. – https://doi.org/10.30791/1028-978X-2018-4-31-39
33. Суздальцев, Е. И. Технологическое оборудование для сушки и обжига заготовок из керамических материалов / Е. И. Суздальцев, Д. В. Харитонов // Огнеупоры и техническая керамика. – 2007. – № 2. – С. 40-45. – EDN: https://elibrary.ru/MWMWGZ.
34. Патент на полезную модель № 193586 U1 Российская Федерация, МПК F27B 3/02. Печь для обжига керамиче-ских изделий: № 2019123888: заявл. 29.07.2019: опубл. 06.11.2019 / Я. А. Бахмуров, А. В. Бузунов. – EDN: https://elibrary.ru/BDDHKW.
35. Свидетельство о государственной регистрации про-граммы для ЭВМ № 2016619312 Российская Федерация. Программа для расчета цветовых параметров L, a, b и L, u, v по оптическим изображениям керамических материалов: № 2016617020: заявл. 01.07.2016: опубл. 17.08.2016 / А. Г. Четверикова, О. Г. Каныгина, Л. В. Межуева; заявитель Фе-деральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский госу-дарственный университет». – EDN: https://elibrary.ru/MKMDHD.
36. Патент ЕАПВ №007190. Способ неразрушающего кон-троля структуры керамики, авторы: О.Н. Каныгина, А.Г. Четверикова. Заявка на изобретение №200500245, дата по-дачи: 21.02.2005.
37. Оптико-физические методы регистрации слабых струк-турных откликов дисперсных глинистых систем на воздей-ствие микроволнового излучения / А.Г. Четверикова, О.Н. Каныгина, М.М. Филяк, Е.С. Савинкова // Измерительная техника. – 2017. – № 11. – С. 27-31. – EDN: https://elibrary.ru/ZWJFQR.
38. Капустин Р.Д., Уваров В.И., Кириллов А.О. Характери-стики и морфология порового пространства высокопори-стых керамических материалов, синтезированных на основе Sc2O3 // Стекло и керамика. – 2023. – Т. 96. – № 11. – С. 26-34. – https://doi.org/10.14489/glc.2023.11.pp.026-034
39. Патент № 2802765 C1 Российская Федерация, МПК C04B 33/04, C04B 33/30, C04B 33/32. Способ получения функциональной керамики из природного необогащенного глинистого сырья: № 2022126848: заявл. 17.10.2022: опубл. 01.09.2023 / А. Г. Четверикова, В. Л. Бердинский, О. Н. Каныгина, Л. В. Межуева; заявитель Федеральное госу-дарственное бюджетное образовательное учреждение выс-шего образования «Оренбургский государственный уни-верситет». – EDN HCFFKA.
40. Синтез муллитокремнеземистой керамики с улучшен-ными электрофизическими характеристиками / А.Г. Четве-рикова, В.Н. Макаров, А.Р. Садыков [и др.] // Стекло и кера-мика. – 2025. – Т. 98, № 9(1173). – С. 37-47. – https://doi.org/10.14489/glc.2025.09.pp.037-047 – EDN JILDIN.
