ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 12
1.1 Анализ реферативных журналов и статей 13
1.2 Особенности электроконтактной наплавки 25
1.2.1 Краткие сведения о процессе 25
1.2.2 Нагрев металла 26
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 28
2.1 Общие положения 29
2.2 Технологические варианты наплавки 29
2.3 Определение основных параметров режима электроконтактной наплавки
36
2.3.1 Общие положения 36
2.3.2 Расчёт геометрических размеров единичной площадки
металлопокрытия 37
2.3.3 Расчёт тока наплавки 40
2.3.4 Определение усилия прижатия электрода, скорости и продольного
шага наплавки 47
2.3.5 Производительность и энергоёмкость электроконтактной наплавки
48
2.3.6 Нагрев металла сварочным током 48
2.4 Технология шовной сварки 55
2.4.1 Типы сварных соединений и узлов 55
2.4.2 Особенности процесса шовной сварки 57
2.4.3 Форма и размеры рабочей поверхности роликов 59
3. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 61
3.1 Технические данные 62
3.2 Описание машины 63
3.3 Устройство и работа машины 64
3.4 Устройство и работа составных частей машины 64
3.5 Технологическая оснастка 68
3.6 Расчет параметров формирования соединения при электроконтактной
наплавке проволоки 71
4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 75
4.1 Общая характеристика проектируемого объекта с точки зрения
безопасных условий труда 76
4.2 Объемно-планировочное решение здания проектируемого участка 76
4.3 Производственная санитария 77
4.4 Анализ и устранение потенциальных опасностей и вредностей
технологического процесса 82
4.5 Анализ и мероприятия по предотвращению чрезвычайных ситуаций 85
4.6 Экологичность проекта 86
ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 89
5.1 Последовательность проведения технико-экономического анализа 90
5.2 Выбор номенклатуры основных показателей и параметров 90
5.3 Выбор оптимального варианта конструкторского решения 92
5.4 Расчёт оптовой цены изделия с учётом КПТУ 102
5.5 Технико-экономическая характеристика электроконтактной наплавки. 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 110
ПРИЛОЖЕНИЕ 112

Купить

Контактная сварка - это процесс образования неразъёмных соединений конструкционных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия.
Соединение свариваемых деталей при контактной сварке (как и при других способах сварки) происходит путём образования связей между атомными агрегатами в зоне контакта этих деталей. При этом для образования физического контакта и активации соединяемых поверхностей затрачивается тепловая и механическая энергия, подводимая извне.
Известные способы контактной сварки классифицируют по ряду признаков:
1) по технологическому способу получения соединений - точечная, рельефная, шовная, стыковая;
2) по конструкции соединения (нахлёсточное или стыковое);
3) по состоянию металла в зоне сварки - с расплавлением металла и без расплавления;
4) по способу подвода тока - одно- и двухсторонняя;
5) по роду сварочного тока и форме импульса тока (переменный - промышленный, повышенной и пониженной частоты, постоянный, униполярный - ток одной полярности с переменной силой в течение импульса);
6) по числу одновременно выполняемых соединений - одноточечная, многоточечная, сварка одним или несколькими швами и т.д.;
7) по наличию дополнительных связующих компонентов (клея, грунта, припоя и др.);
8) по характеру перемещения роликов при шовной сварке - непрерывная (с постоянным вращением роликов) или шаговая (с остановкой роликов на время сварки).
Шовная сварка - способ получения герметичного соединения (шва) путём образования ряда перекрывающихся точек. Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращающихся дисковых электродов - роликов. Как и при точечной сварке, детали собирают внахлёстку и нагревают кратковременными импульсами сварочного тока. Перекрытие точек достигается соответствующим выбором паузы между импульсами тока и скорости вращения роликов. В зависимости от того , вращаются ролики непрерывно при сварке шва или останавливаются на время прохождения сварочного тока, различают непрерывную и шаговую сварку. Шаговая сварка отличается относительно небольшой производительностью, однако при этой сварке уменьшаются скорость износа рабочей поверхности роликов и вероятность образования дефектов шва (трещин, раковин) по сравнению с непрерывной сваркой, когда прохождение
сварочного тока и кристаллизации литого ядра осуществляются при вращающихся роликах.
Известны некоторые разновидности шовной сварки - односторонняя, многошовная (одновременная сварка нескольких швов на одной машине), шовно-стыковая сварка.
Технология - перечень сведений о способах и режимах обработки и сварки деталей. При производстве сварных узлов к этим операциям можно отнести непосредственно сварочные и вспомогательные операции, например, подготовку поверхности, сборку, контроль качества соединений и т.д.
Теоретическую основу технологии составляет ряд физико-химических процессов, протекающих при формировании соединений. Технология определяет требования к сварочному оборудованию.
Сварочное оборудование - комплекс устройств (механических и электрических), обеспечивающих выполнение заданной технологии производства сварных конструкций. Оборудование состоит из машины, средств механизации и автоматизации, аппаратуры управления технологическим процессом сварки.
Машина состоит из двух частей:
1) механической части, включающей конструктивные элементы, создающие жёсткость и прочность (корпус, станина, кронштейн и т.д.), приводы для сжатия и перемещения деталей и элементы вторичного контура машины (консоли, электрододержатели, электроды);
2) электрической части, состоящей из источника сварочного тока (сварочного трансформатора, выпрямителя, преобразователя тока, аккумулятора электрической энергии - батареи конденсаторов и т.д.) и вторичного контура для подвода тока от источника питания к электродам.
Средства механизации и автоматизации представляют собой приспособления к универсальным машинам, роботы, автоматические устройства, которые обеспечивают сборку, установку деталей перед сваркой, перемещение их во время сварки и съём сваренных узлов, формоизменение деталей до и после сварки (удаление грата), зачистку деталей, электродов и роликов и т.п.
Аппаратура управления определяет заданную последовательность и продолжительность всех или части операций сварочного процесса, управление и регулирование основных электрических и механических параметров режима сварки, контроль и управление процессом сварки по обобщающим параметрам (в том числе по статистическим многофакторным моделям процесса), управление приводами средств механизации и автоматизации, а также сбор и обработку информации о состоянии приводов машины, о простоях, о количестве соединений и качестве сварки за смебну, сутки и т.п. В ряде случаев аппаратура управления с ограниченными функциями встраивается в машину.
Шовная сварка по объёму применения занимает третье место и используется при изготовлении различных герметичных ёмкостей, например,
топливных баков автомобилей и летательных аппаратов, баков стиральных машин и шкафов холодильников, плоских отопительных радиаторов и т.п. Кроме того, шовная сварка обеспечивает получение прочноплотных швов при производстве чувствительных элементов в приборостроении. Скорость сварки швов может достигать на отдельных установках 10м/мин, а плотность соединений обеспечивает высокую надёжность работы сварных конструкций в условиях очень низкого вакуума или весьма больших давлений рабочей среды.
Наплавка металлов - эффективный способ продления срока службы деталей машин и механизмов. В настоящее время наплавка металлов - важная отрасль сварочного производства. С применением наплавки решены сложные задачи при производстве энергетических установок, металлургического оборудования, деталей почвообрабатывающих машин. Наплавка при ремонте изношенных деталей машин и оборудования составляет 72,3% общего объёма наплавочных работ (27,7% приходятся на изготовление новых изделий). Созданы крупные цехи и участки централизованной наплавки деталей, а также предприятия, на которых производятся наплавочные материалы (твёрдые сплавы, порошковая проволока и т.д.).
В котлостроении, энергетическом машиностроении, металлургии широко применяется механизированная наплавка. Степень механизации наплавочных работ в промышленности нашей страны составляет 54,7%, а на предприятиях чёрной металлургии 77,6%.
Разработаны и внедрены в производство: наплавка порошковой проволокой и порошковой лентой открытой дугой, спечённой электродной лентой под флюсом, жидким присадочным металлом, наплавка композиционных слоёв, электрошлаковая - электродом сложного и большого сечения, индукционная, газопорошковая, плазменная.
Однако возможности повышения эффективности производства деталей машин и особенно их ремонта с применением различных видов наплавки далеко не реализованы. Трудоёмкость ремонта машин в несколько раз превышает трудоёмкость их изготовления. В значительной мере это следствие несовершенства или низкой эффективности существующих способов наплавки деталей. Так. При электродуговых способах наплавки значительно термическое влияние на металл детали, приводящее к нежелательным, а в ряде случаев - недопустимым структурным изменениям и как следствие к разупрочнению. Многие способы наплавки малопроизводительны, особенно при ремонте деталей с малым износом. Допустимые зазоры в сопряжениях современных машин непрерывно снижаются, следовательно, количество требующих ремонта деталей с малым износом возрастает. Наконец, все электродуговые способы наплавки сопровождаются интенсивным световым излучением, а также засоряют атмосферу газами. Металлизацией без существенного термического воздействия металл можно наносить на детали сложной формы. Однако покрытия, полученные различными способами металлизации без дополнительных технологических приёмов, имеют низкую прочность сцепления с металлом основы, неравномерную твёрдость, плохо сопротивляются растяжению, что исключает применение металлизации для изготовлении или ремонта деталей машин, работающих на растяжение, изгиб, кручение. Кроме того. При металлизации значительны потери присадочного металла. Для повышения прочностных свойств напылённого металла применяют последующее оплавление его электрической дугой или плазменной струёй. При этом прочность на отрыв получаемого слоя металла возрастает в 4 - 5 раз, достигая 65 - 70 кгс/мм2. Однако такое улучшение свойств напылённого металла достигается значительным усложнением технологии и снижением производительности, а также требует дополнительного оборудования.
Различные виды гальванических процессов образования металлопокрытий характеризуются низкой производительностью и высокой энергоёмкостью. Применение их целесообразно для нанесения тонких слоёв металла, но сопряжено с технологическими трудностями при ремонте деталей сложной формы, необходимостью частого контроля и корректировки состава электролита. Вследствие значительных внутренних напряжений в металле осадка усталостная прочность хромированных деталей может снижаться на 15 -45%.
В последние годы разработаны новые способы наращивания металла, которым в меньшей мере присущи перечисленные недостатки.
Широко распространён способ электроискрового легирования и восстановления поверхностей деталей машин. Электроискровая обработка импульсным током не требует сложного оборудования. Для восстановления изношенных поверхностей электроискровым способом используют твердосплавные электроды ВК2, ВИЗ, ТЧКЗО, Т5К10, сормайт, феррохром, ферробор и др. Микротвёрдость металла верхнего слоя при использовании феррохрома достигает 650 - 700кгс/мм2, ферробора 1100 - 1200кгс/мм2, твёрдых сплавов Т15К6, ВК8 и др. 900 - 1100кгс/мм2. При электроискровом восстановлении изношенных поверхностей деталей машин электродами Т15К6 толщина слоя достигает 0,3 мм, прочность соединения его с основным металлом составляет 90 кгс/мм2. Износостойкость металлопокрытия, наплавленного электроискровым способом с использованием феррохрома, в 10-14 раз превышает износостойкость стали 45. Разновидность электроискрового способа наращивания - наплавка пучком вращающихся электродов (микронаплавка). Сущность способа заключается в том, что при вращении пучка электродов и соприкосновении его с деталью появляются электрические разряды, и металл переносится на наплавляемую поверхность.
Недостаток всех электроискровых способов наплавки - значительное снижение усталостной прочности деталей и сравнительно низкая производительность.
К новым способам наращивания металла относится микронаплавка с комбинированным переносом металла электрода. Толщина наплавленного слоя 0,37 - 0,42 мм, прочность его соединения с основным металлом 15-20 кгс/см2, а микротвёрдость 400 - 490 кгс/мм2. Недостаток этого способа - недостаточная прочность соединения наплавленного слоя с основным металлом.
В Челябинском институте механизации и электрификации сельского хозяйства разработан электроимпульсный способ образования тонких слоёв металла, осуществляемый при вибрации электрода с периодическими замыканиями на деталь с длительностью 51O'3 - 610'3с. Этот способ целесообразен для получения слоёв металла толщиной не более 0,3 мм на сторону. Производительность его низка.
Одним из перспективных способов наращивания металла на поверхности изделий является электроконтактное плакирование металлической лентой. Этот способ разработан в ГОСНИТИ и заключается в приваривании контактным способом стальной ленты, предварительно закреплённой на изделии к его поверхности. Электроконтактное плакирование осуществляется на специальных установках, сварочная цепь которых питается от конденсаторных генераторов импульсного тока. Этот способ чрезвычайно производителен (до 250 см2/мин) и позволяет наращивать различные металлы на изделия из стали и чугуна. Существенные недостатки электроконтактного плакирования - малая толщина наращиваемого слоя металла (до 0,2 мм) и низкая прочность соединения его с основным металлом вследствие отсутствия пластической деформации присадочной ленты в зоне контакта её с изделием, что является необходимым условием соединения металлов в твёрдой фазе. При режимах процесса, обеспечивающих образование литого ядра, последнее смещается из зоны контакта присадочной ленты вглубь металла изделия. Что является следствием интенсивного теплоотвода от тонкой присадочной ленты в массивный медный контактный ролик.
Автором разработан новый способ получения сплошного слоя металла принудительным формованием нагретых до пластического состояния присадочного металла и поверхностного слоя металла детали.
Новый процесс образования слоя металла в твёрдой фазе получил название электроконтактной наплавки.


Купить