Введение 4
1 Анализ исходных данных и известных технических решений 6
1.1 Изделие и его характеристика 6
1.2 Анализ свойств материала 8
1.3 Анализ возможных способов восстановления изношенного слоя 10
1.4 Задачи работы 18
2 Разработка технологического процесса восстановления 20
2.1 Выбор наплавочного материала 20
2.2 Технология наплавки 21
3 Безопасность и экологичность проектного технологического процесса 26
3.1 Технологическая характеристика объекта 26
3.2 Идентификация профессиональных рисков 27
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 30
3.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта 31
3.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 32
4 Оценка экономической эффективности проектной технологии 35
4.1 Исходная информация для выполнения экономической 35
оценки предлагаемых технических решений 35
4.2 Расчёт фонда времени работы оборудования 37
4.3 Расчёт штучного времени 38
4.4 Заводская себестоимость базового и проектного вариантов технологии .. 41
4.5 Капитальные затраты по базовому и проектному вариантам технологии . 46
Заключение 52
Список используемых источников 53
Наиболее эффективным способом добычи полезных ископаемых является разработка открытым способом в карьерах. Технология разработки скальной породы включает в себя бурение шпуров, закладку взрывчатого вещества и после взрыва наступает очередь убирать измельченную породу карьерным экскаваторам.
При этом на хаотически ориентированных фрагментах скальной породы имеются режущие кромки, обеспечивающие абразивное изнашивание. Усугубляет ситуацию наличие ударных нагрузок. В результате зубья ковшей экскаваторов при разработке скальных пород после 2х-3х суток эксплуатации нуждаются в замене.
Следует помнить, что наибольшую эффективность в данных условиях эксплуатации показала сталь Гадфильда. Данная сталь изобретена еще в 1882 году английским металлургом Робертом Гадфильдом. При высоком содержании углерода сталь дополнительно легирована марганцем в количестве 11-15%. Вышеуказанный материал является дорогостоящим. Поэтому изношенные зубья экскаваторов стараются восстановить.
На предприятии в настоящее время применяется наплавка штучными покрытыми электродами ОЗЛ-19, ОМГ-Н, Т 590, НИИ-48Г. Следует отметить, что помимо недостатков, присущих самому процессу сварки штучными электродами наплавленный слой легирован марганцем в количестве 0,7-1,7%. Исключение составляют электроды НИИ-48Г, которые обеспечивают содержание марганца в наплавленном слое до 6%. Основным легирующим компонентом слоя, наплавленного перечисленными электродами, является хром в количестве от 13 до 25%. Поэтому, эксплуатационные характеристики восстановленных зубьев отличаются от новых в худшую сторону.
Если рассмотреть зарубежных производителей, то электроды ESAB OK 13Mn обеспечивают получение наплавленного слоя с содержанием марганца 13% и углерода 1%. Однако производительность наплавки данными электродами также невелика, что обусловлено общими недостатками процесса получения сварных соединений способом дуговой сварки штучными электродами. В первую очередь, следует отметить малую производительность выполнения сварочных работ, в настоящее время ресурс повышения скорости сварки и наплавки штучными электродами за счёт назначения оптимальных режимов и сварочных материалов полностью выработан. Вторым недостатком следует признать работу сварщика в тяжёлых условиях, которые приводят к возникновению профессиональных заболеваний и заставляют увеличивать расходы на обеспечение безопасности персонала. Третьим недостаток следует признать низкую стабильность качества сварки, которая в значительной мере зависит от профессионализма и кондиции сварщика. Четвёртым недостатком следует признать повышенный расход электродного материала на угар и разбрызгивание, а также на огарки. Необходимость смены электродов не только приводит к увеличению расхода сварочных материалов, но и снижает производительность и качество сварочных работ.
Из-за множественных недостатков ручной дуговой сварки штучными электродами она повсеместно заменяется более производительными и перспективными способами сварки.
Исходя из вышеизложенного можно сформулировать следующую цель работы: повышение производительности при наплавке изношенных зубьев ковшей экскаваторов.
Был выполнен анализ возможных способов наплавки, которые могут быть применены при ремонтной наплавке слоя на изношенную поверхность зуба ковша экскаватора. Для снижения трудоемкости получения наплавляемых валиков значительной протяженности предложено применить передовые результаты научных исследований в области сварки стали Гадфильда.
Были рассмотрены способы дуговой наплавки штучными электродами, механизированной наплавки в среде защитных газов, способ наплавки неплавящимся электродом в среде аргона. Рассмотрены достоинства и недостатки перечисленных способов наплавки.
По результатам анализа перечисленных вариантов получения неразъемных соединений предложено применить способ наплавки самозащитной порошковой проволокой. Для получения слоя успешно сопротивляющегося ударно-абразивному износу подобрана наплавочная порошковая проволока ПП-Нп-90Г13Н4.
Разработанный технологически процесс наплавки включает в себя операции входного контроля, подготовительные операции, такие как зачистка и обезжиривание. Затем следует операция подогрева. После чего наплавкой самозащитной проволокой производится нанесение слоя на изношенную поверхность зуба ковша. Выполняется контроль наплавленного слоя.
Применение механизированной наплавки слоя самозащитной порошковой проволокой позволяет уменьшить трудоемкость наплавки. Ожидаемый годовой экономический эффект составит 1,33 млн. руб. Можно сделать вывод о достижении цели выпускной квалификационной работы.
