Тема: Технология сварки алюминиевого воздуховода сушилки дисперсионных материалов

Расширяющаяся область применения алюминиевых сплавов объясняется их выгодными отличиями от применяющихся ранее низкоуглеродистых сталей. Применение алюминиевых сталей в различных отраслях промышленности каждый год повышается на 5...15 %, что
отмечено рядом аналитиков [24]. Первым преимуществом алюминиевых сплавов является их высокая коррозионная стойкость, которая обеспечивается защитной пленкой, формирующейся на поверхности деталей. Повышенная коррозионная стойкость позволяет улучшить внешний вид изделий, работающих в агрессивной среде и существенно увеличить длительность их эксплуатации. Вторым преимуществом является высокая обрабатываемость алюминиевых сплавов, что позволяет выполнять из них заготовки сложной формы с меньшими, чем при использовании углеродистых сталей затратами. Третьим преимуществом является низкий удельный вес алюминиевых сплавов, что существенно снижает массу металлических конструкций и имеет решающее значение при изготовлении транспортных и строительных конструкций. Четвертым преимуществом применения алюминиевых сплавов является возможность их повторного использования после утилизации отработанного изделия. Алюминиевых сплав может быть многократно переработан и использован при изготовлении новых деталей и товаров. Кроме того, малая масса деталей из алюминиевых сплавов позволяет экономить на вспомогательных материалах. На транспорте применение алюминиевых сплавов позволяет уменьшить мощность двигателя, применять гибридные технологии и обеспечить работу двигателя в оптимальных условиях, что продлевает его ресурс, снижает потребление топлива и выбросы вредных веществ. В строительной отрасли применение алюминиевых конструкций позволяет уменьшить нагрузку на несущие конструкции здания, что положительно сказывается на ресурсе зданий и позволяет экономить на строительстве. Кроме того, алюминиевые сплавы не 5
намагничиваются, что положительно сказывается на эксплуатации транспортных и строительных конструкций.
Однако, применение алюминиевых сплавов существенно ограничивается по причине особенностей их сварки, затруднения которой до настоящего времени не разрешены. «Первым затруднением является наличие на поверхности деталей окисной пленки, которая имеет температуру плавления существенно выше, чем температура плавления алюминия, кроме того, плотность окисной пленки больше, чем плотность расплавленного алюминия. В результате этого при сварке части окисной пленки, не растворяясь, тонут в сварочной ванне и загрязняют металл сварного шва» [4]. Вторым затруднением является необходимость применения источников с большей концентрацией энергии по сравнению с оборудованием для сварки углеродистых сталей. По этой причине имеющееся на предприятии оборудование, которое применялось ранее для сварки конструкций из сталей, для сварки алюминия не подойдет, что приводит к существенным затратам при переходе на изготовление изделий из алюминия. Третьим недостатком является резкий переход твердого алюминия в расплавленное состояние, не сопровождающийся изменением цвета, при этом расплавленный алюминий имеет высокую текучесть, что становится причиной опасности вытекания сварочной ванны и образования прожогов и кратеров. Кроме того, затрудняется сварка в отличном от нижнего положениях сварного шва.
Повышение эффективности и расширение технологических возможностей сварки алюминиевых сплавов достигнуто за счёт разработок научных коллективов Института электросварки им. Е. О. Патона, Волгоградского государственного университета и Тольяттинского государственного университета. Наиболее универсальным способом сварки при изготовлении конструкций из алюминиевых сплавов является аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, однако малая производительность и высокая стоимость оборудования, а также нерешенные трудности по обеспечению качества сварного шва обуславливают применение других способов. «Первым направлением следует признать совершенствование традиционных сварки, таких, как ручная дуговая сварка покрытыми электродами и механизированная сварка в защитных газах проволокой сплошного сечения. Вторым направлением следует признать внедрение перспективных способов сварки, таких, как плазменная и лазерная сварка, сварка трением с перемешиванием» [4].
В выпускной квалификационной работе рассматривается вопрос повышения эффективности сварочных операций при изготовлении алюминиевых воздуховодов. До настоящего момента в базовой технологии применяется сварка покрытыми электродами, «которая с успехом заменила аргонодуговую сварку неплавящимся электродом, позволила упростить требования к построению технологического процесса, повысить производительность и снизить стоимость применяемого оборудования. Однако повышение требований по качеству сварных швов заставляет вести поиск решений в направлении замены способа сварки» [9] без снижения, а возможно и с повышением, производительности работ. Также следует рассмотреть возможность автоматизации процесса сварки конструкций из алюминиевых сплавов, возможность которой появляется в случае повышения стабильности процесса горения дуги и переноса электродного металла. Для этого следует рассмотреть достижения отечественных и зарубежных производителей сварочного оборудования в области расширения технологических возможностей и роботизации сварки деталей из алюминиевых сплавов. На основании вышеизложенного следует признать актуальным выбранное направление исследований и поставленную цель выпускной квалификационной работы - повышение эффективности сварки листовых конструкций из алюминиевых сплавов на примере воздуховода сушилки. Поставленная цель будет достигаться с применением достижений и решений, предлагаемых отечественными исследователями-сварщиками, «что позволит повысить конкурентоспособность отечественного производства и независимость от иностранных поставок технологий» [5], [11], [16].
Купить

Представленная выпускная квалификационная работа направлена на повышение эффективности предприятий Российской Федерации, выполняющих работы по изготовлению листовых алюминиевых конструкций с применением сварочных технологий. В качестве типовой детали рассматривается воздуховод сушилки. Анализ базовой технологии, которая предусматривает применение ручной дуговой сварки специальными электродами, позволил сформулировать недостатки, устранение которых обеспечивает достижение поставленной во введении цели. В ходе анализа исходных данных и известных решений удалось выполнить постановку задач.
В ходе решения первой задачи на основании экспертной оценки альтернативных способов сварки обоснован выбор механизированной сварки в защитных газах проволокой сплошного сечения, применение которой при построении проектной технологии обеспечит повышение эффективности предприятия. Полученный результат может быть перенесен на большинство предприятий, продолжающих при изготовлении сварных конструкций из листового алюминия использовать ручную дуговую сварку.
В ходе решения второй задачи предложено использовать достижения российской науки в области управления сварочными процессами и переносом электродного металла. Модернизированный источник питания может быть построен на базе стандартного сварочного выпрямителя и позволяет существенно расширить технологические возможности механизированной сварки листовых конструкций из алюминия и алюминиевых сплавов. Полученный результат может быть использован на целом ряде предприятий Российской Федерации, выпускающих и ремонтирующих изделия из алюминиевых сплавов с применением механизированной сварки в защитных газах проволокой сплошного сечения. При этом качество сварки находится на уровне аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, а производительность выполнения работ превышает аргонодуговую сварку в несколько раз.
В ходе решения третьей задачи составлена проектная технология сварки листовых конструкций из алюминия и алюминиевых сплавов на примере воздуховода сушилки. Обоснован выбор параметров режима, составлены требования для выполнения операций технологического процесса, выбрано оборудование.
При выполнении экологического раздела получены сведения, позволяющие заключить, что предлагаемая проектная технология может быть реализована на современном предприятии с обеспечением необходимого уровня защиты персонала от действия опасных и вредных производственных факторов. Должная степень защиты окружающей среды и нейтрализация антропогенного действия производственного участка обеспечиваются предлагаемыми в разделе мероприятиями.
При выполнении экономического раздела проведено обоснование эффективности внедрения предлагаемых решений в современное производство. Применение на производственном участке предлагаемых решений позволяет повысить производительность труда на 43 % и снизить трудоемкость на 30 % Так как проектный вариант обеспечивает уменьшение ряда составляющих технологической себестоимости, она уменьшается на 21 %. За счёт уменьшения основной заработной платы снижается размер цеховых и заводских расходов, что в совокупности с уменьшением технологической себестоимости приводит к условно-годовой экономии 808 тысяч рублей. Проведенные расчёты показали, что в случае, если на рассматриваемом производственном участке будут реализована проектная технология, годовой экономический эффект составит 695,8 тысяч рублей.
На основании вышеизложенного предлагаемые в настоящей выпускной квалификационной работе решения могут быть рекомендованы для внедрения на современных предприятиях Российской Федерации.
Купить