Аннотация 2
Введение 6
1 Анализ применения сварки при изготовлении подвижного состава из алюминиевых сплавов 8
1.1 Описание конструкции изделия 8
1.2 Сведения о материале изделия 11
1.3 Анализ способов сварки, применяющихся при изготовлении корпусов вагонов из алюминиевых сплавов 14
1.4 Формулировка задач выпускной квалификационной работы 24
2 Проектная технология сварки корпусов железнодорожных вагонов 26
2.1 Оборудование для плазменной точечной сварки алюминиевых сплавов 26
2.2 Технологические основы сварки трёхфазной дугой 28
2.3 Модернизация сварочного оборудования 30
2.4 Описание средства автоматизации сварочных операций 33
2.5 Проектная технология выполнения сварочных операций при изготовлении корпуса вагона 36
Заключение по второму разделу 37
3 Безопасность и экологичность предлагаемых технических решений 38
3.1 Технологическая характеристика объекта 38
3.2 Профессиональные риски при реализации предложенных технических решений 39
3.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 40
3.4 Обеспечение пожарной безопасности 40
3.5 Обеспечение экологической безопасности технологического объекта 42
3.6 Заключение по разделу 43
4 Экономическая эффективность предлагаемых технологических решений 44
4.1 Вводная информация для выполнения экономических расчётов 44
4.2 Расчёт фонда времени работы оборудования 46
4.3 Расчет штучного времени 47
4.4 Расчет заводской себестоимости вариантов технологии сварки 51
4.5 Размер капитальных затрат реализации операций по базовому и проектному вариантам 58
4.6 Расчётное определение показателей экономической эффективности предлагаемых решений 62
Заключение по экономическому разделу 64
Заключение 65
Список используемой литературы 66
Проектирование и изготовление железнодорожных вагонов требует от производителя работ высокой квалификации, применения перспективных сварочных технологий, поскольку является очень сложной инженерной и технологической задачей, от выполнения которой зависит безопасность движения поездов и жизни пассажиров. Правильно выполненное проектирование и изготовление вагона в значительной мере определяет технико-экономические показатели всех подразделений железных дорог. Вагон является очень сложной сложной технической системой, содержащей множество подсистем: механическую, электро-теплотехническую и др.
В настоящее время алюминиевые сплавы становятся наиболее востребованным конструкционным материалом, по распространению и внедрению приближающимся к сталям [1]. Выгодные физические и химические свойства алюминиевых сплавов позволяют расширять область их применения на кораблестроение [2], вагоностроение [3...6]. Алюминиевые сплавы позволяют получить необходимую прочность конструкции при относительно небольшом удельном весе, повысить коррозионную стойкость конструкции и её способность поглощать колебания, шумы, вибрации и энергию при возникновении внештатных ситуаций.
Основные преимущества пассажирских вагонов из алюминиевого сплава: 1) высокая устойчивость к коррозии; 2) снижение веса вагона увеличивает скорость и маневренность поезда; 3) увеличивается грузоподъемность и объем кузова; 4) за счет снижения массы вагона поезд может перевозить большее количество пассажиров, добавляются дополнительные вагоны, а расход электроэнергии и топлива остается прежним или даже меньше.
Соединение алюминия сваркой плавлением при строительстве алюминиевых конструкций встречает множество затруднений, в числе которых: значительные остаточные напряжения и деформации, пористость и горячие трещины. Если же соединение алюминиевых деталей производить сваркой в твёрдой фазе (сварка давлением), то этих трудностей можно избежать. Однако существующие способы сварки давлением (сварка взрывом, контактная сварка, диффузионная сварка, ультразвуковая сварка, магнитно-импульсная сварка) имеют ограниченное применение.
В мире накоплен значительный опыт в области применения алюминиевых сплавов в вагоностроении [8...11]. К сожалению, на данный момент в Российской Федерации нет технических стандартов на проектирование, изготовление и эксплуатацию пассажирских вагонов, изготовленных из алюминиевых сплавов. При этом даже начало совместного производства электропоездов «Ласточка», «Сапсан» и «Стриж» не позволило решить эту проблему [7].
В связи с этим и многими другими проблемами производство вагонов из алюминиевых сплавов в должном объёме в Российской Федерации не налажено. Нашей стране приходится закупать алюминиевый состав за рубежом, например, в Германии. До недавнего времени экономическая и политическая ситуация в России способствовала длительному сохранению направленности на приобретение зарубежного подвижного состава. Также финансовые потоки были распределены таким образом, что большая часть финансовых средств обтекала отечественного производителя и центры российской науки, что существенно тормозило разработки в области сварки алюминиевых вагонов.
В связи с этим актуальной является тема выпускной квалификационной работы, которая направлена на достижение цели - повышение эффективности сварочных операций при изготовлении корпуса железнодорожного вагона из алюминиевых сплавов.
В выпускной квалификационной работе поставлена цель - повышение эффективности сварочных операций при изготовлении корпуса железнодорожного вагона из алюминиевых сплавов.
При анализе возможных способов сварки, которые могут быть применены при изготовлении корпусов вагонов из алюминиевого сплава, были рассмотрены: 1) контактная точечная сварка, 2) дуговая точечная сварка, 3) аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, 4) механизированная сварка в интерном газе, 5) сварка трением с перемешиванием, 6) сварка сжатой дугой, 7) сварка трёхфазной дугой.
В работе предложены мероприятия по внедрению роботизированной плазменной точечной сварки, которая позволит заменить контактную точечную сварку с применением подвесных клещей. Контактная точечная сварка, применяемая в качестве базовой технологии, обладает малой производительностью и сопровождается получением дефектов, исправление которых требует затрат времени, электрической энергии и сварочных материалов.
Выполнен анализ проектной технологии ремонтной сварки на предмет наличия опасных и вредных производственных факторов.
Рассчитанный годовой экономический эффект с учетом капитальных вложений составляет 0,7 млн. рублей.
С учётом вышеизложенного можно сделать вывод о том, что поставленная цель выпускной квалификационной работы достигнута.
Полученные результаты выпускной квалификационной работы рекомендуются к использованию в производстве при сварке грузовых и пассажирских железнодорожных вагонов из алюминиевых сплавов.
