Введение 5
1 Анализ современного состояния ремонтной сварки головок блока
цилиндра из алюминиевых сплавов 7
1.1 Сведения о конструкции автоклава и условиях его работы 6
1.2 Сведения о материале детали 9
1.3 Базовая технология ремонтной сварки 11
1.4 Обоснование выбора способа ремонтной сварки 15
1.5 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 21
2 Проектная технология ремонтной сварки деталей из алюминиевого
сплава 22
2.1 Описание подготовительных операций 22
2.2 Описание сварочных операций 25
2.3 Описание сварочных материалов 27
2.4 Описание сварочного оборудования 29
3 Безопасность и экологичность технического объекта 32
3.1 Технологическая характеристика объекта 32
3.2 Идентификация профессиональных рисков 33
3.3 Предлагаемые технологические и организационные мероприятия
для снижения профессиональных рисков 35
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 37
3.5 Обеспечение экологической безопасности производства 39
4 Экономическое обоснование предлагаемых решений 42
4.1 Исходные данные для проведения экономических расчётов 42
4.2 Оценка фонда времени работы технологического оборудования. . 44
4.3 Расчет штучного времени 45
4.4 Расчёт заводской себестоимости вариантов технологии 46
4.5 Оценка капитальных затрат по базовой и проектной
технологиям 51
4.6 Расчёт показателей экономической эффективности 53
Заключение 56
Список используемой литературы и используемых источников 58
В настоящее время в машиностроении наблюдается рост применения алюминиевых сплавов, которые начинают вытеснять конструкционные стали и в настоящий момент занимают второе место по объёмам использования [17]. Уникальное сочетание свойств алюминиевых сплавов (высокая коррозионная стойкость и малый удельный вес при относительно высокой прочности) делают экономически оправданным расширение их применения в таких отраслях, как химическая промышленность, автомобилестроение, судостроение и авиастроение [5], [20], [26].
Основным технологическим процессом, применяемым при изготовлении и ремонте деталей машин из алюминиевых сплавов, является сварка. Особенности алюминиевых сплавов приводят к возникновению характерных трудностей при их сварке, которые к настоящему времени до конца не преодолены [11], [21], [27]. Высокая теплопроводность и значительный коэффициент линейного расширения приводят к возникновению остаточных напряжений и деформаций при сварке. Кроме того, алюминиевые сплавы склонны к образованию пор и трещин. Из-за наличия на поверхности окисных плёнок затрудняется очистка сварочной ванны, что приводит к возникновению дефектов сварного шва. В связи с этим прочность сварного соединения в конструкциях их алюминиевых сплавов часто не превышает 0,7 от прочности основного металла [5], [20].
Для получения стабильного качества сварки необходимо обеспечить высокую концентрацию тепла, разрушить окисную плёнку и препятствовать её образованию при сварке. Наиболее широко применяется два способа сварки: электронно-лучевая и сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов [11], [20], [23].
Сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов отличается от остальных способов сварки высокой универсальностью и оперативностью, позволяет предъявлять к соединениям самые высокие требования по прочности и качеству. Однако этот способ сварки характеризуется высоким тепловым воздействием на неплавящийся электрод, в результате которого повышается вероятность получения вольфрамовых включений в металле сварного шва. Также сварка неплавящимся электродом характеризуется низкой проплавляющей способностью дуги [3], [15].
Исследования по повышению эффективности сварки алюминиевых сплавов проводились в России, в Украине, в США и Японии. В Украине вопросами сварки алюминиевых сплавов неплавящимся электродом занимались в институте электросварки им. Е.О. Патона (М. Р. Яворская, В. А. Мишенков, А. Я. Ищенко, И. В. Довбищенко, А. Г. Чаюн, Н. М. Воропай, А. Г. Покляцкий, Д. М. Рабкин). В России вопросами сварки алюминиевых сплавов занимались в Тольяттинском государственном университете (В. И. Столбов, В. П. Сидоров, В. В. Ельцов, Г. М. Короткова) и Волгоградском государственном техническом университете (А. В. Савинов, В. А. Косович, И. Е. Лапин). В США работали исследователи - S. Barhorst, М. Tomsic, S. Kyselica. В Японии - Ikkai Toshikage, Syogi Moritaka, Ishimaru Kazuguki, Onuma Akira.
Несмотря на достигнутые успехи основные трудности сварки конструкций из алюминиевых сплавов до конца не преодолены. Особенно сильное отрицательное их влияние проявляется при ремонтной сварке деталей машин, что ограничивает применение алюминиевых сплавов в машиностроении. Поэтому вопрос повышения качества и производительности ремонтной сварки деталей машин из алюминиевых сплавов является актуальным. Типовой деталью из алюминиевого сплава, требующей ремонта, является головка блока цилиндров двигателя 6D170E Komatsu, который устанавливается на бульдозерах D375 и другой строительной по грузоподъёмной технике.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение производительности и качества ремонтной сварки головки блока цилиндров двигателя бульдозера D375.
В настоящей выпускной квалификационной работе поставлена цель - повышение производительности и качества ремонтной сварки головки блока цилиндров двигателя бульдозера D375.
На основании анализа дефектов головки блока цилиндров установлено, что значительное количество дефектов составляют трещины, которые могут быть исправлены при помощи сварки.
Базовый вариант технологии предусматривает сварку неплавящимся электродом в среде инертных газов.
Недостатками сварки неплавящимся электродом являются, во-первых, малая производительность по сравнению с механизированной сваркой. Во- вторых, высокие требования к квалификации сварщика, от которой существенно зависит качество сварных соединений. В-третьих, этот способ сварки предъявляет серьёзные требования к подготовке поверхности детали и присадочной проволоки.
При анализе состояния вопроса выполнен обзор альтернативных способов ремонтной сварки деталей из алюминиевых сплавов. Рассмотрены: «ручная дуговая сварка покрытыми электродами, механизированная сварка проволокой сплошного сечения в инертных газах, сварка неплавящимся электродом в инертных газах, сварка трехфазной дугой» [5].
Для достижения поставленной цели предстояло решить задачи:
- разработать технологический процесс ремонтной сварки деталей из
алюминиевых сплавов с применением трёхфазной дуги;
- выполнить выбор оборудования и назначить параметры режима сварки;
- идентифицировать опасные и вредные производственные факторы, предложить меры по их устранению;
- провести экономические расчёты, доказывающие эффективность внедрения результатов выпускной квалификационной работы в массовое производство.
На основании анализа преимуществ и недостатков каждого рассмотренного способа сварки для построения проектной технологии предложим использовать сварку трёхфазной дугой.
Для питания трёхфазной сварочной дуги применим разработанный в Тольяттинском государственном университете источник УДГТ-315 и сварочную горелку РГТ-6.
Изучение особенностей технологического процесса автоматической сборки и сварки изделия позволило идентифицировать опасные и вредные производственные факторы.
В ходе проведения экономических расчётов установлено, что трудоёмкость выполнения операций технологического процесса уменьшилась на 30 %, а производительность труда увеличилась 43 %. За счёт снижения сопутствующих расходов и расходов на заработную плату технологическая себестоимость уменьшается на 26 %. Условно-годовая экономия при реализации проектного варианта технологии составляет 0,855 млн. рублей.
Годовой экономический эффект с учётом капитальных вложений составляет 0,742 млн. рублей. Затраты на внедрение проектной технологии окупятся за 0,4 года.
На основании вышеизложенного следует считать поставленную цель достигнутой.
Результаты выпускной квалификационной работы могут быть рекомендованы для внедрения на предприятиях, выполняющих ремонтную сварку деталей машин из алюминиевых сплавов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
