Технология ремонтной сварки разжимного кулака автомобиля «Ивеко»
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВОССТАНОВЛЕНИЯ 8
1.1 Описание изделия и условий его работы 8
1.2 Описание и анализ свойств материала изделия 10
1.3 Анализ источников научно-технической информации 16
1.4 Постановка задач на проектирование 18
2 АНАЛИЗ СПОСОБОВ НАПЛАВКИ ИЗДЕЛИЯ 19
2.1 Ручная дуговая наплавка 19
2.2 Газопламенное напыление 21
2.3 Электродуговая металлизация 22
2.4 Плазменная наплавка 24
2.5 Наплавка в среде углекислого газа 27
2.6 Заключение по второму разделу 29
3 ПРОЕКТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НАПЛАВКИ 30
3.1 Выбор защитной среды 30
3.2 Расчёт параметров режима наплавки 32
3.3 Приспособление для операции наплавки 35
3.4 Планировка участка 39
4 ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 40
4.1 Технологическая характеристика объекта 40
4.2 Персональные риски, сопровождающие внедрение проектной технологии в производство 42
4.3 Предлагаемые мероприятия по снижению профессиональных рисков в ходе внедрения в производство проектной технологии 43
4.4 Предлагаемые мероприятия по обеспечению пожарной безопасности разрабатываемого технологического объекта 44
4.5 Оценка экологической безопасности разрабатываемого технологического объекта 46
4.6 Заключение по экологическому разделу 47
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 48
5.1 Исходные данные для проведения экономического расчёта 48
5.2 Вычисление фонда времени работы оборудования 50
5.3 Расчёт времени, затрачиваемого для выполнения годовой программы, и коэффициента, учитывающего загрузку оборудования 51
5.4 Расчет заводской себестоимости базового и проектного вариантов технологии 53
5.5 Калькуляция заводской себестоимости сварки по базовому и проектному варианту технологии 57
5.6 Определение капитальных затрат по базовому и проектному вариантам технологии сварки 58
5.7 Расчёт показателей экономической эффективности проектного варианта технологии 60
5.8 Заключение по экономическому разделу 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВОССТАНОВЛЕНИЯ 8
1.1 Описание изделия и условий его работы 8
1.2 Описание и анализ свойств материала изделия 10
1.3 Анализ источников научно-технической информации 16
1.4 Постановка задач на проектирование 18
2 АНАЛИЗ СПОСОБОВ НАПЛАВКИ ИЗДЕЛИЯ 19
2.1 Ручная дуговая наплавка 19
2.2 Газопламенное напыление 21
2.3 Электродуговая металлизация 22
2.4 Плазменная наплавка 24
2.5 Наплавка в среде углекислого газа 27
2.6 Заключение по второму разделу 29
3 ПРОЕКТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НАПЛАВКИ 30
3.1 Выбор защитной среды 30
3.2 Расчёт параметров режима наплавки 32
3.3 Приспособление для операции наплавки 35
3.4 Планировка участка 39
4 ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧНОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА 40
4.1 Технологическая характеристика объекта 40
4.2 Персональные риски, сопровождающие внедрение проектной технологии в производство 42
4.3 Предлагаемые мероприятия по снижению профессиональных рисков в ходе внедрения в производство проектной технологии 43
4.4 Предлагаемые мероприятия по обеспечению пожарной безопасности разрабатываемого технологического объекта 44
4.5 Оценка экологической безопасности разрабатываемого технологического объекта 46
4.6 Заключение по экологическому разделу 47
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ 48
5.1 Исходные данные для проведения экономического расчёта 48
5.2 Вычисление фонда времени работы оборудования 50
5.3 Расчёт времени, затрачиваемого для выполнения годовой программы, и коэффициента, учитывающего загрузку оборудования 51
5.4 Расчет заводской себестоимости базового и проектного вариантов технологии 53
5.5 Калькуляция заводской себестоимости сварки по базовому и проектному варианту технологии 57
5.6 Определение капитальных затрат по базовому и проектному вариантам технологии сварки 58
5.7 Расчёт показателей экономической эффективности проектного варианта технологии 60
5.8 Заключение по экономическому разделу 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
Важнейшей отраслью современной сварочной науки и техники является наплавка. Доминирующее положение в производственной практике получили дуговые способы наплавки. Одним из распространенных способов остается наплавка в чистом СО2. Однако этот процесс имеет ряд недостатков, основные из которых: большая глубина проплавления основного металла; большие потери электродного металла на разбрызгивание (от 5 до 15 %); узкий диапазон режимов наплавки с получением удовлетворительного формирования валика и др. [12, 13].
Механизированные и автоматические способы дуговой сварки и наплавки, в том числе в защитных газах, получили широкое распространение и постоянно совершенствуются. Во многих опубликованных работах представлены достаточно значимые результаты по указанным процессам, но они зачастую не имеют характер законченных исследований.
Исследованиям, направленным на устранение недостатков и совершенствование этого технологического процесса, посвящено большое количество работ, из которых следует, что условия формирования наплавленного металла и технологичность способа дуговой наплавки в СО2 в большой степени определяются возможностью реализации управляемого переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну [14, 15].
Воздействие на перенос электродного металла с постоянной скоростью подачи электродной проволоки и импульсным управлением электрическими параметрами сварочной дуги реализовано такими производителями сварочного оборудования, как EWM, OTC Daihen, Kemppy, Cloos, Esab и рядом других. Компанией Fronius реализовано комбинированное электромеханическое управление.
Некоторое отставание в исследованиях технологической эффективности сварки и наплавки плавящимся электродом с импульсными режимами работы систем подачи проволоки и перемещений дуги относительно линии ведения процесса ранее было связано с их техническим несовершенством. В настоящее время выполнен ряд разработок в данной области с использованием современных компьютеризованных электроприводов на основе вентильных электродвигателей специальной разработки. В частности, это позволило реализовать практически любой алгоритм движения электродной проволоки, включая реверсивное движение с регулированием всех составляющих, а именно: частота, шаг, амплитуда импульсов, а также скважность. При этом достигнут частотный диапазон, превышающий 50 Гц.
Расширенные технические характеристики новых систем подачи электродной проволоки дали возможность существенно продвинуть исследования в части управления геометрическими характеристиками сварного соединения, оптимизации энергетических затрат и потерь электродного металла.
Полученные в работах [1-3] результаты позволяют утверждать, что импульсные алгоритмы функционирования систем подачи электродной проволоки могут быть одним из самых эффективных способов совершенствования механизированных и автоматических способов дуговой сварки и наплавки плавящимся электродом.
Следует отметить, что исследовательская работа с использованием современных управляемых систем импульсной подачи продолжается в части решения весьма важной проблемы — управление (в той или иной степени) структурой металла шва. Важность и пути решения упомянутой проблемы отмечены в ряде работ, например [4, 5], однако, насколько нам известно, системных исследований в рассматриваемом направлении с использованием современных методов металлографических исследований в настоящее время не отмечено.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности восстановительных операций деталей машин из стали 45на примере разжимного кулака.
Механизированные и автоматические способы дуговой сварки и наплавки, в том числе в защитных газах, получили широкое распространение и постоянно совершенствуются. Во многих опубликованных работах представлены достаточно значимые результаты по указанным процессам, но они зачастую не имеют характер законченных исследований.
Исследованиям, направленным на устранение недостатков и совершенствование этого технологического процесса, посвящено большое количество работ, из которых следует, что условия формирования наплавленного металла и технологичность способа дуговой наплавки в СО2 в большой степени определяются возможностью реализации управляемого переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну [14, 15].
Воздействие на перенос электродного металла с постоянной скоростью подачи электродной проволоки и импульсным управлением электрическими параметрами сварочной дуги реализовано такими производителями сварочного оборудования, как EWM, OTC Daihen, Kemppy, Cloos, Esab и рядом других. Компанией Fronius реализовано комбинированное электромеханическое управление.
Некоторое отставание в исследованиях технологической эффективности сварки и наплавки плавящимся электродом с импульсными режимами работы систем подачи проволоки и перемещений дуги относительно линии ведения процесса ранее было связано с их техническим несовершенством. В настоящее время выполнен ряд разработок в данной области с использованием современных компьютеризованных электроприводов на основе вентильных электродвигателей специальной разработки. В частности, это позволило реализовать практически любой алгоритм движения электродной проволоки, включая реверсивное движение с регулированием всех составляющих, а именно: частота, шаг, амплитуда импульсов, а также скважность. При этом достигнут частотный диапазон, превышающий 50 Гц.
Расширенные технические характеристики новых систем подачи электродной проволоки дали возможность существенно продвинуть исследования в части управления геометрическими характеристиками сварного соединения, оптимизации энергетических затрат и потерь электродного металла.
Полученные в работах [1-3] результаты позволяют утверждать, что импульсные алгоритмы функционирования систем подачи электродной проволоки могут быть одним из самых эффективных способов совершенствования механизированных и автоматических способов дуговой сварки и наплавки плавящимся электродом.
Следует отметить, что исследовательская работа с использованием современных управляемых систем импульсной подачи продолжается в части решения весьма важной проблемы — управление (в той или иной степени) структурой металла шва. Важность и пути решения упомянутой проблемы отмечены в ряде работ, например [4, 5], однако, насколько нам известно, системных исследований в рассматриваемом направлении с использованием современных методов металлографических исследований в настоящее время не отмечено.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности восстановительных операций деталей машин из стали 45на примере разжимного кулака.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности восстановительных операций деталей машин из стали 45 на примере разжимного кулака.
На основании анализа состояния вопроса были сформулированы задачи, при решении которых можно достигнуть поставленной цели: 1) Выполнить литературный обзор по тематике восстановления деталей машин различными методами сварки и подобрать наиболее подходящий для данной детали способ сварки; 2) Выполнить оптимизацию способа и повышение эффективности восстановления для рассматриваемой детали; 3) Составить проектную технологию восстановления базируясь на современные достижения в области сварочной науки.
В процессе анализа нами были рассмотрены технологии: 1) ручная дуговая наплавка с применением штучных электродов; 2) газопламенное напыление с применением металлических порошков; 3) электродуговая металлизация с применением проволок; 4) плазменная наплавка с применением металлических порошков; 5) наплавка в среде углекислого газа с применением проволоки сплошного сечения.
После рассмотрения преимуществ и недостатков каждого способа принято решение для проектного технологического процесса восстановления детали использовать наплавку в среде углекислого газа с применением проволоки сплошного сечения.
В выпускной квалификационной работе предложены технологические мероприятия по повышению производительности и качества выполнения восстановительной наплавки изделий. При выполнении базовой технологии предусматривается ручная дуговая наплавка штучными электродами, что приводит к получению значительного числа дефектов и дополнительным затратам времени на их устранение. В проектном варианте технологии предложено произвести замену ручной дуговой наплавки на автоматическую наплавку в защитном газе. Применение предложенных технологических решений позволит получить снижение трудоемкости сварки и повышение стабильности качества проводимых наплавочных работ.
В ходе выполнения экологического раздела было произведено выявление опасных и вредных производственных факторов, появление которых возможно при внедрении проектной технологии в производство. Проведён анализ возможности и мер по устранению и уменьшению опасных и вредных производственных факторов.
Произведена оценка экономической эффективности проектной технологии. Величина годового экономического эффекта в сфере производства, полученная с учетом затрат на дополнительные капитальные вложения, составила 6,34 млн. рублей. Сделан вывод о том, что предлагаемая технология ремонтной наплавки обладает экономической эффективностью.
На основании изложенного цель выпускной квалификационной работы можно считать достигнутой.
На основании анализа состояния вопроса были сформулированы задачи, при решении которых можно достигнуть поставленной цели: 1) Выполнить литературный обзор по тематике восстановления деталей машин различными методами сварки и подобрать наиболее подходящий для данной детали способ сварки; 2) Выполнить оптимизацию способа и повышение эффективности восстановления для рассматриваемой детали; 3) Составить проектную технологию восстановления базируясь на современные достижения в области сварочной науки.
В процессе анализа нами были рассмотрены технологии: 1) ручная дуговая наплавка с применением штучных электродов; 2) газопламенное напыление с применением металлических порошков; 3) электродуговая металлизация с применением проволок; 4) плазменная наплавка с применением металлических порошков; 5) наплавка в среде углекислого газа с применением проволоки сплошного сечения.
После рассмотрения преимуществ и недостатков каждого способа принято решение для проектного технологического процесса восстановления детали использовать наплавку в среде углекислого газа с применением проволоки сплошного сечения.
В выпускной квалификационной работе предложены технологические мероприятия по повышению производительности и качества выполнения восстановительной наплавки изделий. При выполнении базовой технологии предусматривается ручная дуговая наплавка штучными электродами, что приводит к получению значительного числа дефектов и дополнительным затратам времени на их устранение. В проектном варианте технологии предложено произвести замену ручной дуговой наплавки на автоматическую наплавку в защитном газе. Применение предложенных технологических решений позволит получить снижение трудоемкости сварки и повышение стабильности качества проводимых наплавочных работ.
В ходе выполнения экологического раздела было произведено выявление опасных и вредных производственных факторов, появление которых возможно при внедрении проектной технологии в производство. Проведён анализ возможности и мер по устранению и уменьшению опасных и вредных производственных факторов.
Произведена оценка экономической эффективности проектной технологии. Величина годового экономического эффекта в сфере производства, полученная с учетом затрат на дополнительные капитальные вложения, составила 6,34 млн. рублей. Сделан вывод о том, что предлагаемая технология ремонтной наплавки обладает экономической эффективностью.
На основании изложенного цель выпускной квалификационной работы можно считать достигнутой.
