Тема: Ремонтная сварка и наплавка алюминиевой головки блока цилиндров ДВС грузового автомобиля

Широкое применение при изготовлении деталей машин получили алюминиевые сплавы. Этот конструкционный материал занимает второе после стали место, и область его применения продолжает расширяться [4], [30], [34], [35].
В первую очередь перспективность применения алюминиевых сплавов в изготовлении деталей машин объясняется малой плотностью при высоких показателях прочности, которые приближаются к сталям. Это позволяет существенно снизить массу автомобиля, повысить его динамические характеристики и снизить расход топлива. Таким образом, решается, на первый взгляд, противоречивая задача повышения эксплуатационных свойств техники и соответствия мировой экологической повестке.
Второй причиной перспективности применения алюминиевых сплавов для изготовления деталей машин является его хорошая обрабатываемость, которая позволяет выпускать детали с более развитой геометрией и уникальными характеристиками, которых нельзя было получить при изготовлении аналогичных деталей из сталей или чугунов.
Третьей причиной является ряд уникальных свойств алюминиевых сплавов - высокая теплопроводность и коррозионная стойкость, что позволяет при изготовлении деталей машин, работающих в условиях тепловых нагрузок, например, деталях двигателя, улучшить отвод тепла, и тем самым, также повысить эксплуатационные характеристики агрегата. А повышение коррозионной стойкости позволяет продлить срок службы деталей машин и проводить эксплуатацию на формированных режимах.
Четвёртой причиной продолжающегося распространения алюминиевых сплавов в качестве основного конструкционного материала, является возможность вторичного его использования. Таки образом, один раз потратив средства на выплавку алюминия и получения из него сплава, можно после утилизации проводить его вторичную и третичную эксплуатацию. Это не только позволяет соответствовать мировой экологической повестке, но и существенно повысить экономическую эффективность производства страны.
При ремонте деталей и заготовок из алюминиевых сплавов самое широкое применение нашла дуговая сварка, выполнение которой применительно к алюминиевым сплавам встречает значительные трудности, которые не решены до настоящего времени [7], [13], [25], [26], [32]. Эти трудности проистекают из особенностей свойств алюминиевых сплавов по сравнению с другими конструкционными материалами.
Во-первых, алюминиевые сплавы имеют высокую теплопроводность, которая приводит к получению значительного уровня остаточных напряжений и деформация, что сопровождается короблением детали и появлением в ней трещин. Во-вторых, повышенный по сравнению со сталями коэффициент термического напряжения также вызывает коробление детали и появление в ней трещин. В-третьих, поверхность алюминиевых деталей покрыта окисной плёнкой, которая имеет высокую температуру плавления, превышающую температуру плавления основного металла, в результате этого при сварке шов загрязняется окисными пленами. Загрязнению металла шва окисными плёнами также способствует то, что оксид алюминия имеет более высокую плотность, чем расплавленный алюминий, поэтому не остаётся на поверхности сварочной ванны, а тонет в ней. В -четвёртых, расплавленный алюминий активно растворяет в себе газы, которые интенсивно выходят из него при кристаллизации, что приводит к образованию пористости, которая становится серьёзной проблемой при сварке алюминиевых сплавов. В-пятых, все алюминиевые сплавы имеют провал прочности при нагреве, в результате чего форма сварного шва теряет стабильность, а также повышается вероятность получения горячих трещин.
...
Купить

Настоящая выпускная квалификационная работа посвящена решению вопроса повышения эффективности ремонтной свари и наплавки деталей машин из алюминиевых сплавов.
В качестве типовой детали, применительно к которой может быть использована ремонтная сварка и наплавка, рассмотрена головка блока цилиндров. При анализе состоянии вопроса представлена информация о возникающих в процессе длительной эксплуатации дефектах.
При анализе свойств материала детали рассмотрены основные трудности, сопровождающие ремонтную сварку и наплавку детали.
При анализе базовой технологии ремонтной сварки сформулированы недостатки, устранение которых будет проведено в настоящей выпускной квалификационной работе.
Выполненный анализ состояния вопроса позволил обосновать выбор способа восстановления, в качестве которого для построения проектной технологии предлагается применить сварку и наплавку трёхфазной дугой. При осуществлении проектной технологии восстановительной сварки и наплавки предусматривается последовательное выполнение операций в соответствии с предлагаемым в работе технологическим процессом.
Укрупнённо проектный технологический процесс может быть условно разделён на три этапа. На первом этапе происходит подготовка дефектного места. Для этого применяется моечная машина, дробеструйная камера, сверлильный станок, воздушный компрессор. На втором этапе происходит заварка дефектного места. Для этого применяется сварочный источник питания, газовая аппаратура и горелка. На третьем этапе происходит контроль качества. Для этого применяется набор для визуально-измерительного контроля и дефектоскоп.
Выполнение операций проектного технологического процесса, который был представлен в исполнительском разделе настоящей выпускной квалификационной работы, приводит к возникновению негативных производственных факторов и негативных экологических факторов. Выполненная идентификация этих негативных факторов позволила предложить стандартные методики и технические средства для защиты персонала и окружающей среды.
Проведенные экономические расчёты позволяют судить о высокой эффективности предлагаемых в настоящей выпускной квалификационной работе решениях.
Производительность труда повышается на 30 %. Уменьшение технологической себестоимости составило 26 %. При этом за счёт повышения производительности труда и снижения издержек удалось получить годовой экономический эффект в размере 0,7 млн. рублей. Средства, затраченные на внедрение предлагаемых в настоящей выпускной квалификационной работе решений, будут окуплены за 0,3 года.
Таким образом, внедрение предлагаемых в настоящей выпускной квалификационной работе решений в производство позволяет получить доказанный расчётным путём экономический эффект. Доказана экономическая и технологическая эффективность предлагаемых в настоящей выпускной квалификационной работе решений.
На основании вышеизложенного следует считать поставленную цель выпускной квалификационной работы достигнутой.
Следует указать, что в настоящей выпускной квалификационной работ доказана высокая эффективности замены ремонтной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на сварку трехфазной дугой. Исходя из этого можно предположить, что предложенные в работе технические средства и организационные мероприятия могут быть распространены на предприятия, выполняющие ремонтную сварку деталей машин из алюминиевых сплавов.
Купить