Оценка свариваемости точечной контактной сваркой двухфазной высокопрочной стали HCT780X
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9
1.1 Описание детали 9
1.2 Сведения о материале изделия 10
1.3 Анализ научных работ по вопросу сварки двухфазных сталей 13
1.4 Формулировка задач 16
2 ОЦЕНКА СВАРИВАЕМОСТИ ДВУХФАЗНОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ HCT780X КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ 17
2.1 Описание экспериментального оборудования 17
2.1.1 Оборудование для сварки 17
2.1.2 Оборудование для механических испытаний 20
2.1.3 Заготовительное оборудование 21
2.1.4 Измерительное оборудование 22
2.2 Методика проведения эксперимента 23
2.2.1 Образцы для сварки 23
2.2.2 Параметры режима сварки 23
2.2.3 Последовательность действий при исследовании на свариваемость стали HCT780X 24
2.3 Результаты эксперимента 25
2.4 Заключение по разделу 37
3 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 40
3.1 Конструктивно-технологическая и организационно техническая характеристика рассматриваемого технического объекта 40
3.2 Идентификация профессиональных рисков 41
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 42
3.4.1 Идентификация опасных факторов пожара 44
3.4.2 Разработка технических средств и организационных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности заданного технического объекта 47
3.4.3 Организационные (организационно-технические) мероприятия по предотвращению пожара 49
3.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 50
3.5.1 «Анализ негативных экологических факторов реализуемого производственно-технологического процесса (изготовления, транспортировки, хранения) и/или осуществляемой функциональной эксплуатации технического объекта с точки зрения обеспечения его экологической безопасности. 51
3.5.2 «Разработка мероприятий по снижению негативного антропогенного воздействия на окружающую среду рассматриваемым техническим объектом, обеспечивающих соблюдение действующих требований нормативных документов» [19] 52
3.6 Заключение по разделу бакалаврской выпускной квалификационной работы 53
4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 55
4.1 Определение трудоёмкости и длительности цикла выполнения научно-исследовательской работы (НИР) 56
4.2 Расчёт сроков свершения событий 56
4.3 Определение состава и фонда заработной платы 57
4.4 Определение затрат на НИР 57
4.5 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов по технологическому процессу сварки 58
4.6 Капитальные вложения в оборудование 59
4.6.1 Общие капитальные вложения в оборудование 59
4.6.2 Расчет себестоимости сравниваемых вариантов 60
4.6.3 Затраты на заработную плату основных производственных рабочих с отчислениями на социальные нужды 60
4.6.4 Расчет полной себестоимости 61
4.7 Расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта 62
4.7.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) 62
4.7.2 Срок окупаемости капитальных вложений (инвестиций) 62
4.8 Коэффициент сравнительной экономической эффективности 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 9
1.1 Описание детали 9
1.2 Сведения о материале изделия 10
1.3 Анализ научных работ по вопросу сварки двухфазных сталей 13
1.4 Формулировка задач 16
2 ОЦЕНКА СВАРИВАЕМОСТИ ДВУХФАЗНОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ HCT780X КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКОЙ 17
2.1 Описание экспериментального оборудования 17
2.1.1 Оборудование для сварки 17
2.1.2 Оборудование для механических испытаний 20
2.1.3 Заготовительное оборудование 21
2.1.4 Измерительное оборудование 22
2.2 Методика проведения эксперимента 23
2.2.1 Образцы для сварки 23
2.2.2 Параметры режима сварки 23
2.2.3 Последовательность действий при исследовании на свариваемость стали HCT780X 24
2.3 Результаты эксперимента 25
2.4 Заключение по разделу 37
3 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 40
3.1 Конструктивно-технологическая и организационно техническая характеристика рассматриваемого технического объекта 40
3.2 Идентификация профессиональных рисков 41
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 42
3.4.1 Идентификация опасных факторов пожара 44
3.4.2 Разработка технических средств и организационных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности заданного технического объекта 47
3.4.3 Организационные (организационно-технические) мероприятия по предотвращению пожара 49
3.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 50
3.5.1 «Анализ негативных экологических факторов реализуемого производственно-технологического процесса (изготовления, транспортировки, хранения) и/или осуществляемой функциональной эксплуатации технического объекта с точки зрения обеспечения его экологической безопасности. 51
3.5.2 «Разработка мероприятий по снижению негативного антропогенного воздействия на окружающую среду рассматриваемым техническим объектом, обеспечивающих соблюдение действующих требований нормативных документов» [19] 52
3.6 Заключение по разделу бакалаврской выпускной квалификационной работы 53
4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 55
4.1 Определение трудоёмкости и длительности цикла выполнения научно-исследовательской работы (НИР) 56
4.2 Расчёт сроков свершения событий 56
4.3 Определение состава и фонда заработной платы 57
4.4 Определение затрат на НИР 57
4.5 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов по технологическому процессу сварки 58
4.6 Капитальные вложения в оборудование 59
4.6.1 Общие капитальные вложения в оборудование 59
4.6.2 Расчет себестоимости сравниваемых вариантов 60
4.6.3 Затраты на заработную плату основных производственных рабочих с отчислениями на социальные нужды 60
4.6.4 Расчет полной себестоимости 61
4.7 Расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта 62
4.7.1 Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) 62
4.7.2 Срок окупаемости капитальных вложений (инвестиций) 62
4.8 Коэффициент сравнительной экономической эффективности 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
В соответствии с наиболее распространенной на сегодня классификацией, изначально сформулированной в рамках семейства проектов ULSAB (Сверхлегкий стальной автомобильный кузов), ULSAS (Сверхлегкая стальная подвеска автомобиля), ULSAB-AVC (Прогрессивная концепция автомобиля) листовые стали, применяемые в автомобилестроении, условно подразделяются на три группы:
1) Обычные стали для холодной штамповки: оТ< 210 МПа, оВ< 340 МПа;
2) Высокопрочные стали: сут>210 МПа, сгВ> 340 МПа;
3) Ультравысокопрочные стали оТ> 550 МПа, оВ> 750 МПа.
«Концепция применения сталей повышенной прочности в автомобилестроении известна уже давно, но только в последнее время стала реально осуществимой в условиях серийного производства. Анализ мирового опыта показывает, что основное направление развития конструкции кузова автомобиля осуществляется за счет применения улучшенных высокопрочных AHSS сталей» [1]. Однако, на данный момент номенклатура изделий из данных сталей в конструкции кузова весьма ограничена.
В серийных автомобилях высокопрочные стали применяются как в наружных, так и во внутренних панелях кузова. Особое внимание автопроизводители уделяют силовым и каркасным элементам кузова, отдавая все большее предпочтение высокопрочным и сверхвысокопрочным двухфазным сталям. К примеру, в составе силового каркаса кузова ряд деталей пассивной безопасности, а именно: лонжерон переднего и заднего пола, центральная стойка, поперечина крыши, центральная тоннель пола, усилитель щитка передка изготовлены из улучшенных высокопрочных DP и СР сталей.
«Двухфазные стали представляют собой ферритную матрицу с включениями мартенсита. За счет ферритной составляющей двухфазные стали имеют хорошие пластические свойства, а наличие мартенситных включений обеспечивают высокие показатели прочности. Повышение содержания углерода и различных легирующих элементов обеспечивают требуемые механические свойства материалов. Но наряду с этим увеличивается и значение углеродного эквивалента Сэ. Что, в свою очередь приводит к ухудшению свариваемости данных сталей»[1]. «Поэтому для обеспечения требуемого качества сварных соединений необходимо внесение технологических изменений в процесс сварки» [2]. Кроме того, применение данных сталей приводит к незначительному удорожанию изготовления изделий. Это связано со сложностями в изготовлении деталей при штамповке и сварке.
Изучение и анализ проблем свариваемости двухфазных сталей необходимы для поиска путей облегчения конструкции черного кузова и снижения затрат на его изготовление, а такжеповышения пассивной безопасности кузова с целью выполнения действующих и перспективных международных законодательных требований по безопасности EuroNCUP(TheEuropeanNewCarAssessmentProgramme). Что обеспечит конкуренцию отечественных автомобилей мировым производителям.
Таким образом, актуальна цель выпускной квалификационной работы - оценка свариваемости контактной точечной сваркой листового двухфазного высокопрочного проката стали HCT780X.
1) Обычные стали для холодной штамповки: оТ< 210 МПа, оВ< 340 МПа;
2) Высокопрочные стали: сут>210 МПа, сгВ> 340 МПа;
3) Ультравысокопрочные стали оТ> 550 МПа, оВ> 750 МПа.
«Концепция применения сталей повышенной прочности в автомобилестроении известна уже давно, но только в последнее время стала реально осуществимой в условиях серийного производства. Анализ мирового опыта показывает, что основное направление развития конструкции кузова автомобиля осуществляется за счет применения улучшенных высокопрочных AHSS сталей» [1]. Однако, на данный момент номенклатура изделий из данных сталей в конструкции кузова весьма ограничена.
В серийных автомобилях высокопрочные стали применяются как в наружных, так и во внутренних панелях кузова. Особое внимание автопроизводители уделяют силовым и каркасным элементам кузова, отдавая все большее предпочтение высокопрочным и сверхвысокопрочным двухфазным сталям. К примеру, в составе силового каркаса кузова ряд деталей пассивной безопасности, а именно: лонжерон переднего и заднего пола, центральная стойка, поперечина крыши, центральная тоннель пола, усилитель щитка передка изготовлены из улучшенных высокопрочных DP и СР сталей.
«Двухфазные стали представляют собой ферритную матрицу с включениями мартенсита. За счет ферритной составляющей двухфазные стали имеют хорошие пластические свойства, а наличие мартенситных включений обеспечивают высокие показатели прочности. Повышение содержания углерода и различных легирующих элементов обеспечивают требуемые механические свойства материалов. Но наряду с этим увеличивается и значение углеродного эквивалента Сэ. Что, в свою очередь приводит к ухудшению свариваемости данных сталей»[1]. «Поэтому для обеспечения требуемого качества сварных соединений необходимо внесение технологических изменений в процесс сварки» [2]. Кроме того, применение данных сталей приводит к незначительному удорожанию изготовления изделий. Это связано со сложностями в изготовлении деталей при штамповке и сварке.
Изучение и анализ проблем свариваемости двухфазных сталей необходимы для поиска путей облегчения конструкции черного кузова и снижения затрат на его изготовление, а такжеповышения пассивной безопасности кузова с целью выполнения действующих и перспективных международных законодательных требований по безопасности EuroNCUP(TheEuropeanNewCarAssessmentProgramme). Что обеспечит конкуренцию отечественных автомобилей мировым производителям.
Таким образом, актуальна цель выпускной квалификационной работы - оценка свариваемости контактной точечной сваркой листового двухфазного высокопрочного проката стали HCT780X.
В ходе выпускной квалификационной работы на тему «Оценка свариваемости точечной контактной сваркой двухфазной высокопрочной стали HCT780X» проведен анализ актуальности темы. Проведен анализ возможных причин ухудшения свариваемости двух фазных сталей и путей их устранения. Приведены данные об изделии и материале, из которого оно изготавливается. Сформулированы цель и задачи ВКР.
Подобрано оборудование для проведения оценки свариваемости. Приведены сведения о геометрических параметрах образцов для механических испытаний. Приведен режим сварки образцов. После механических испытаний и анализа полученных результатов построены сводные таблицы с величинами геометрических параметров ядра сварной точки и величинами усилия разрушения при испытаниях на срез и отрыв. Исходя из полученных результатов, построены графики зависимости диаметра литого ядра сварной точки от величины сварочного тока, зависимости величины разрушающего усилия при испытаниях на срез и отрыв от величины диаметра сварной точки. Получены результаты металлографического исследования сварных точек. Получены данные о дефектах в литом ядре сварной точки и ЗТВ. Выдано заключение о свариваемости стали HCT780X и величине диапазона сварочного тока. Выданы рекомендации по устранению указанных в ВКР дефектов.
Представлена конструктивно-технологическая и организационно-техническая характеристика технического объекта. Проведена идентификация профессиональных рисков. Проведен анализ методов и средств снижения профессиональных рисков. Приведены мероприятия по обеспечению пожарной безопасности технического объекта. Приведены мероприятия по обеспечению экологической безопасности технического объекта. Выдано заключение о безопасности и экологичности технического объекта.
Определены трудоемкость и длительность цикла выполнения научно-исследовательской работы. Произведен расчет сроков свершения события. Определен состав и фонд заработной платы. Определены затраты на НИР. Проведен сбор исходных данных для экономического обоснования сравниваемых вариантов по технологическому процессу сварки. Определены общие капитальные вложения в оборудование для выполнения заданной программы выпуска деталей. Произведен расчет полной себестоимости сварки. Произведен расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта с приведением коэффициента сравнительной экономической эффективности.
Озвученные в начале работы задачи выполнены.
Подобрано оборудование для проведения оценки свариваемости. Приведены сведения о геометрических параметрах образцов для механических испытаний. Приведен режим сварки образцов. После механических испытаний и анализа полученных результатов построены сводные таблицы с величинами геометрических параметров ядра сварной точки и величинами усилия разрушения при испытаниях на срез и отрыв. Исходя из полученных результатов, построены графики зависимости диаметра литого ядра сварной точки от величины сварочного тока, зависимости величины разрушающего усилия при испытаниях на срез и отрыв от величины диаметра сварной точки. Получены результаты металлографического исследования сварных точек. Получены данные о дефектах в литом ядре сварной точки и ЗТВ. Выдано заключение о свариваемости стали HCT780X и величине диапазона сварочного тока. Выданы рекомендации по устранению указанных в ВКР дефектов.
Представлена конструктивно-технологическая и организационно-техническая характеристика технического объекта. Проведена идентификация профессиональных рисков. Проведен анализ методов и средств снижения профессиональных рисков. Приведены мероприятия по обеспечению пожарной безопасности технического объекта. Приведены мероприятия по обеспечению экологической безопасности технического объекта. Выдано заключение о безопасности и экологичности технического объекта.
Определены трудоемкость и длительность цикла выполнения научно-исследовательской работы. Произведен расчет сроков свершения события. Определен состав и фонд заработной платы. Определены затраты на НИР. Проведен сбор исходных данных для экономического обоснования сравниваемых вариантов по технологическому процессу сварки. Определены общие капитальные вложения в оборудование для выполнения заданной программы выпуска деталей. Произведен расчет полной себестоимости сварки. Произведен расчет экономической эффективности разрабатываемого проекта с приведением коэффициента сравнительной экономической эффективности.
Озвученные в начале работы задачи выполнены.
