ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 5
ГЛАВА 2 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР 20
2.1 Классификация и описание лазерной закалки 21
2.2 Режимы лазерной закалки 22
2.3 Физико-химические процессы при лазерной закалке 22
2.4 Классификация лазеров 24
2.5 Выбор наиболее эффективного оборудования 27
2.6 Характеристика АО «Интерскол» 36
2.7 Обзор рынка изделий АО «Интерскол» 38
ГЛАВА 3 ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЧАСТИ . 44
3.1.1 Производимая продукция АО «Интерскол» 45
3.2 Причины необходимости закалки вала 48
3.3.1 Общие сведения МЛ4-2 50
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 57
4.1 Описание проекта 58
4.2 Производственный план 59
4.3 Финансовый план 64
4.4 Оценка рисков 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 7
Приложение
Актуальнейшей задачей реальной экономики всегда была, а в кризисный период особенно обострилась задача ресурсосбережения. Одним из эффективных направлений ресурсосбережения является экономия средств за счет продления срока службы новых и восстановления изношенных, особенно дорогостоящих, деталей механизмов и машин, то есть за счет значительного сокращения затрат на приобретение новых запасных деталей, а также простоев и затрат, связанных с ремонтом и заменой деталей.
Среди различных способов повышения износостойкости деталей (использование высоколегированных сталей, закалка ТВЧ, объемная и плазменная закалка, финишное плазменное упрочнение, различные методы напыления и т.д.) особое место занимает технология лазерного термоупрочнения. Это объясняется уникальностью свойств лазерного луча как технологического инструмента, позволяющих задавать и обеспечивать на локальной поверхности детали тонко регулируемые в широком диапазоне нужные термические циклы нагрева-охлаждения поверхностных слоев.
Лазерная закалка (термоупрочнение) — применяется для повышения срока службы различных изделий, которые в процессе работы подвергаются износу. Сущность процесса лазерной закалки заключается в том, что локальный участок поверхности изделия нагревают с помощью излучения до сверхкритических температур. Нагрев металла осуществляется передачей энергии лазерного излучения вглубь материала, используя его теплопроводность. После прекращения действия излучения этот участок охлаждается за счёт отвода теплоты во внутренние слои металла. Высокая скорость охлаждения приводит к образованию в сплавах закалочных структур, характерных только лазерной обработки.
К достоинствам, позволяющим считать внедрение лазерной закалки в производство актуальным, относят:
• Соотношение «цена-качество». Радикальное, в 2-5 раз, т.е. на 200-500
%, повышение износостойкости упрочняемых на глубину до 0,8-1,5 мм поверхностей и срока службы деталей достигается ценой упрочнения, не превышающей 15-20% стоимости неупрочненных деталей;
• Лазерная закалка является не объемным, а локальным, поверхностным процессом, что исключает изменение как макро так и микрогеометрии обрабатываемых деталей;
• Упрочнение лучом лазера осуществляется без оплавления поверхности - это исключает изменение шероховатости и необходимость в последующей механообработке, и тем самым уменьшает количество необходимых операций;
• Термический цикл, при лазерном упрочнении, самый быстрый по сравнению с термическими циклами всех остальных существующих методов закалки и составляет 0,3.. .0,5 с.;
• Высокая производительность данной технологии характеризуется автоматизацией процесса лазерного термоупрочнения и исключением необходимости термообработки всей детали, а лишь локальных участков подверженных износу;
Широкое применение лазерная поверхностная обработка находит для повышения долговечности, прочности, надежности деталей различных машин, агрегатов и приборов во многих отраслях промышленности (машиностроительной, металлургической, инструментального производства, моторостроения).
Целью данного дипломного проекта было обосновать экономическую эффективность внедрения лазерной закалки рабочих поверхностей оснастки на АО «Интерскол», подобрать наиболее оптимальный вариант на основе проведенных расчетов.
Проводился анализ и сравнение термоупрочняющих установок, с разными методами воздействия, такие как ТВЧ и лазер. В ходе сравнения было выявлено, что лазерная установка технически и экономически выгоднее, чем установка ТВЧ.
Подбор оборудования осуществлялся по таким характеристикам как, скорость термоупрочнения, виды обрабатываемого металла, потребляемая электроэнергия. Была выбрана лазерная установка МЛ4-2, так как она подходит по всем, выше указанным, параметрам.
Данная лазерная установка предназначена для термоупрочнения неотъемлемой части электродвигателя электроинструментов- вала якоря. Данная процедура необходима для упрочнения участков, подвергающихся большим нагрузкам при работе.
Основываясь на технические данные обеих установок, и исходя из их сравнения и расчетов, было выявлено, что при равном времени работы лазерная установка способна выпускать практически вдвое больше продукции, чем ТВЧ.
Для перехода на лазерную установку потребовалось ее приобретение и пусконаладочные работы, следовательно это единовременные расходы и составляют 36 714 355 рублей.
Экономический расчет производился в программном продукте «КАМАЗ Инвестор». Проект по внедрению лазерного оборудования позволил получить следующие результаты: существенная экономия по затратам за счет прежде всего снижения времени на обработку, потребляемую электроэнергию. Экономия затрат составила 2 937,4 тысячи рублей в год. Чистый дисконтированный доход проекта составил 2 967 125,5 руб. Срок окупаемости проекта составил 5,56 года, рентабельность инвестиционных затрат 8,1 %, внутренняя норма доходности 12,4%.
