Технологический процесс восстановления и упрочнения карданного вала легкового автомобиля

Бакалаврская работа
Содержание скрыть

В транспортной технике наименьшую долговечность имеют узлы механических трансмиссий. Одной из наиболее проблемных составляющих трансмиссии является карданная передача, долговечность которой в 1,5…2 раза меньше основных агрегатов [1].

Карданная передача и соединяемые агрегаты представляют собой сложную динамическую систему. В результате анализа возникающих при работе этой механической системы вибрационных процессов установлено, что в качестве возмущающего воздействия выступают центробежные силы, которые возникают при разбалансировке карданного вала из-за эксплуатационного износа. Установлено, что износу наиболее подвержены соединения «шип крестовины–игольчатый подшипник» и шлицевое соединение [1, 2]. Проблема возникновения вибрационных процессов в первую очередь обусловлена детерминированными и случайными вибрационными динамическими нагрузками, постоянно действующими при эксплуатации, поэтому необходимо периодически проводить контроль прочности и наличия эксплуатационного износа деталей данных узлов.

В автомобиле карданный вал передает момент вращения от двигателя через коробку передач на задний мост, у вертолета — на лопасти основного пропеллера, а в железнодорожном вагоне соединяет между собой выходной вал редуктора и выходной вал подвагонного генератора через муфту сцепления.

Вилка скольжения карданного вала в процессе эксплуатации испытывает высокие нагрузки, в результате которых образуются дефекты. Основными поверхностями вилки, которые подвергаются интенсивному износу, являются направляющая шейки, и отверстия под подшипники.

На сегодняшний день при восстановлении вилки карданного вала используются следующие способы восстановления: — наплавка ушек с последующей шлифовкой (внутренняя цилиндрическая поверхность), — установка компенсирующих вкладышей (внутренняя цилиндрическая поверхность), — правка щек на станках (наружная поверхность вилки), — электрохимическое наращивание (железнение или хромирование) для внутренних цилиндрических поверхностей.

Наиболее сложными и ответственными с одной стороны и экономически выгодными с другой стороны являются восстановительные операции, при реализации которых становится возможным восстановление геометрических размеров детали, форм и взаимного расположения трущихся поверхностей, получение поверхностей с заданными физико-механическими свойствами, которые соответствуют состоянию новой детали.

Таким образом, актуальным следует признать цель выпускной квалификационной работы – повышение производительности и качества восстановления карданного вала легкового автомобиля.

13 стр., 6274 слов

Подшипники коленчатого вала

... равномерную работу коленчатых валов. Поверхности трения шатунных шеек валов соединены с поверхностя­ми смежных коренных шеек двумя косыми каналами, по которым масло поступает к шатунным подшипникам в двух ... т в отходы идет около 86 % металла.) Изготовление коленчатых валов литьем позволяет с наименьшими затратами получить наиболее приемле­мую форму щек кривошипов и более рациональное распределение ...

Достижение поставленной цели должно основываться на достижениях современной сварочной науки и использовать передовые способы восстановления деталей машин.

1 Анализ состояния вопроса

1.1 Описание устройства и дефектов изделия

Вилка скользящая карданного вала (рис. 1.1) расположена на карданном валу автомобиля. Сама карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента к главной передаче от коробки передач. Конструкция карданного вала позволяет осуществить передачу крутящего момента под углом. Вилка карданного вала изготовлена из стали конструкционной углеродистой качественной (Сталь 40 и 40Х), твердость вилки составляет 229-269 НВ.

Вилка скольжения карданного вала в процессе эксплуатации испытывает высокие нагрузки, в результате которых образуются дефекты. Основными поверхностями вилки, которые подвергаются интенсивному износу, являются направляющая шейки, и отверстия под подшипники.

Дефект 1 — износ отверстия под подшипники.

Дефект 2 — трещины на корпусе (рис. 1.1).

Дефект 3 — облом ушка вилки (рис. 1.1).

Причины возникновения дефектов:

  • недостаток смазки;
  • неправильная эксплуатация;
  • заводские дефекты;
  • знакопеременные нагрузки;
  • повышенное трение между соприкасающимися деталями;
  • ударные нагрузки;
  • биение.

Перечисленные дефекты являются локальными, и не приводят к разрушению вилки карданного вала. Современные способы восстановления позволяют устранить все эти дефекты и обеспечить дальнейший ее ресурс не менее 80% от нового.

Рисунок 1.1 – Эскиз детали.

1.2 Сведения о материале изделия

Материал вилки вала – сталь 40Х. При сварке таких закаливающихся сталей могут образовываться холодные трещины, что обусловливает необходимость назначения предварительного подогрева и послесварочного отпуска. Это усложняет технологический процесс и может быть невозможным при изготовлении массивных крупногабаритных изделий.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 40Х

С Si Mn Ni S P Cr Cu Fe 0,36…0,44 0,17…0,37 0,5…0,8 До До До 0,8…1,1 До Ост.

0,3 0,035 0,035 0,3

При сварке низко- и среднелегированных сталей в зоне термического влияния (ЗТВ) образуется мартенситная структура, склонная к замедленному разрушению и образованию холодных трещин. Предотвратить или ограничить закалку металла ЗТВ при заданных режимах сварки или наплавки позволяет предварительный подогрев изделия, который, однако, усложняет технологический процесс сварки и повышает себестоимость изделий. Целесообразность использования этой операции при сварке сталей в каждом конкретном случае должна быть обоснована.

Предварительный подогрев существенно усложняет и удорожает технологию сварки (наплавки) и может отрицательно влиять на вязкость сварных соединений сталей из-за увеличения длительности пребывания ЗТВ при высокой температуре, что приводит к росту зерна в зоне перегрева. Если механические свойства соединений не удовлетворяют нормативным требованиям, то необходимо применение дополнительной операции — термической обработки. Кроме того, предварительный подогрев не может использоваться для всех типов сварных конструкций. При изготовлении сварных конструкций из сталей повышенной прочности с целью предотвращения образования холодных трещин применяют локальный послесварочный нагрев, что способствует распаду мартенсита в ЗТВ или же приводит к перекристаллизации с формированием других структурных составляющих стали. Локальный нагрев может осуществляться с помощью различных тепловых источников, в том числе и сварочных. В последнем случае операция термообработки (или подогрева) осуществляется в процессе самой сварки. К таким способам автотермообработки можно отнести сварку короткими валиками, поперечной горкой, двухдуговую со смещенными дугами, модулированным током, с применением импульсно-дуговых источников питания и др. Такая же технология послесварочной термообработки легко реализуется при сварке тонколистовых конструкций из высокопрочных сталей с последующим или сопутствующим прогревом соединения дугой с неплавящимся электродом.

13 стр., 6174 слов

Технология наплавочных работ для конструкции из стали

... наплавка самозащитными порошковыми проволоками v Электрошлаковая наплавка v Плазменная наплавка v Лазерная наплавка v Электронно-лучевая наплавка v Индукционная наплавка v Газопламенная наплавка Ручная дуговая наплавка. Ручная дуговая наплавка ... рекомендуется для изделий из стали Г13); уравновешивание короблений симметричным расположением валиков; ведение наплавки детали, жестко закрепленной в ...

1.3 Базовая технология восстановительной наплавки

Поскольку восстановлению подлежат детали, эксплуатировавшиеся в течение длительного времени и поверхность которых загрязнена, первой и достаточной важной операцией является очистка и мойка подлежащей восстановлению детали. Качество восстановленной изношенной поверхности, производительность наплавки и культура производства во многом зависят от качества очистки и мойки.

Применяют в базовом технологическом процессе для очистки и мойки щелочные составы МЛ-51 или МЛ-52. Состав МЛ-51 содержит такие химические вещества как соду кальцинированную, соду каустическую, тринатрий фосфат.

Высокое качество удаления загрязнений обеспечивается за счет мойки в спциализированной погружной моечной установке ММА1.

Для очистки вала перед напылением следует использовать щелочной состав, препарат МЛ-51 или МЛ-52 в виде водного раствора при концентрации 10…30 г/литр и температуре 75…80 С

Время промывки – 30-40 минут;

— После промывки, проводится дефектация, по её результатам детали разделяют на три группы: — Годные детали, размеры которых лежат в пределах допустимых величин. Их отправляют на сборку или склад готовой продукции. — Детали подлежащие ремонту, износ и повреждения которых могут быть исправлены. Их отправляют на ремонт или склад деталей, ожидающих ремонта. — Детали забракованные. Восстановить их невозможно или экономически нецелесообразно. Их отправляют на склад утиля как лом.

Далее выполняют предварительный подогрев до температуры 250…300 С с использованием ацетиленового пламени.

Далее выполняют наплавку. Для наплавки применяется сварочный аппарат Русич С 300. При наплавке применяют постоянный ток обратной полярности. Ток наплавки — 120…140 А, напряжение на дуге 22…24 В. Каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий на 30…50 % ширины. Припуск на механическую обработку 1,5…2 мм.

Для наплавки применяют штучные электроды ОЗН-250 4 мм.

Механическую обработку вилки осуществляют на фрезерном станке 6К82Ш.

Закалку ТВЧ производим на универсальной установке для закалки деталей ТВЧ при помощи индуктора.

Контролирование восстановленных поверхностей производим штангенциркулем ШЦ – 1-150-0,1 ГОСТ 165-80, линейкой стальной 500 мм.

Недостатками базовой технологии с применением ручной дуговой наплавки штучными электродами являются:

11 стр., 5335 слов

Газопламенная наплавка

... трещин и возможность наплавки на переменном и постоянном токе. 3. Технология дуговой наплавки Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев ... и пайке. 2. Материалы для наплавки Покрытые электроды. Для наплавки различных деталей применяют электроды, предназначенные для сварки ... В процессе наплавки возможны четыре основных способа легирования наплавленного металла (рис. 4). Рис. 4. Способы легирования ...

1) Низкие механические свойства наплавленного слоя, что происходит по причине частичного попадания в него основного металла.

2) Риск деформации изделия вследствие высокой погонной энергии наплавки. При неправильном выборе параметров режима наплавки может произойти чрезмерная деформация изделия.

3) Неравномерность свойств восстановленных изделий, что обуславливается тем, что свойства и состав наплавленного слоя отличаются от основного металла. Чтобы получить качественный наплавленный слой, сварщик должен иметь специальные навыки по теории наплавки.

4) Существует ограничение по выборы сочетаний основного и наплавляемого металлов.

5) Сложные условия труда сварщиков.

1.4 Анализ источников научно-технической информации

по вопросу восстановительной наплавки

В ходе предварительного анализа состояния вопроса был произведён поиск источников научно-технической информации по вопросу восстановления деталей машин. Поиск источников научно-технической информации будем вести в сети ИНТЕРНЕТ по ключевым словам «восстановление», «наплавка», «журнал Автоматическая сварка», «журнал Сварочное производство», «диссертация», «научная статья».

В первой [2] работе предложена методика проведения вибрационных испытаний на прочность карданных валов и оценки их технического состояния на стенде «ВИК-4000», основанная на анализе амплитудных спектров вибрационных процессов.

Результаты этой работы будут использованы при анализе состояния вопроса и составлении проектной технологии.

Во второй работе [20] рассмотрено влияние неметаллических включений в основном металле на возникновение и распространение трещин в наплавленном металле. Показано, что, кроме неметаллических включений, распространению трещин в наплавленном металле способствуют упрочняющие фазы его структуры и полигонизационные границы. Однако последние являются инициирующими факторами возникновения трещин.

Результаты этой работы будут использованы при составлении проектной технологии восстановительной наплавки.

В третьей работе [21] предложено для повышения эффективности процесса электродуговой наплавки в СО2 применять импульсную подачу электродной проволоки с целью управления геометрическими размерами валика, снижения глубины проплавления основного металла, повышения стабильности горения дуги и снижения уровня потерь электродного металла. На основании полученных экспериментальных данных установлен оптимальный диапазон параметров импульсной наплавки. Показано, что ограничение глубины проплавления достигается за счет снижения тока на стадии роста капли в элементарном цикле переноса электродного металла.

Результаты этой работы будут использованы при обосновании выбора способа восстановления, который будет использован при составлении проектной технологии восстановления и упрочнения деталей.

В четвёртой работе [22] проведено исследование влияния различных способов дуговой наплавки на величину проплавления основного металла, геометрию наплавленного валика и качество наплавки. При проведении эксперимента было использовано девять партий порошковой проволоки с диаметрами 1,8; 2,4 и 2,8 мм. Наплавка осуществлялась в широком диапазоне режимов: Iн = 150…450 А; Uн = 20…34 В, при скорости наплавки 20 м/ч. Показано, что напряжение дуги оказывает наиболее сильно влияет на формирование наплавленных валиков. Значения напряжений на дуге, обеспечивающие хорошее формирование наплавленного валика и отсутствие пор, могут существенно отличаться при различных способах наплавки проволоками одного диаметра. Полученные результаты могут быть применены для выбора способа наплавки, назначения параметров режима наплавки, прогнозирования качества наплавочных работ. Полученные результаты также будут использованы для наполнения баз данных для компьютерного программирования роботизированной дуговой наплавки.

11 стр., 5193 слов

Наплавка валиков

... постоянных скорости наплавки и напряжении) возрастают объем жидкой ванны и площадь проплавления металла, что приводит к увеличению высоты наплавленного валика. Однако при ... Восстановительная наплавка при этом обеспечивает также получение новых свойств поверхностей: коррозионной, эрозионной, кавитационной износо-, жаростойкости и др. Доля трудоемкости сварки и наплавки составляет ~ 70 % всех способов ...

В пятой работе [23] исследованы свойства покрытий, полученных лазерной наплавкой, характеристики свойств покрытий сопоставлены с характеристиками покрытий, которые были получены при использовании традиционных методов наплавки. Доказана высокая эффективность лазерной наплавки при восстановлении деталей машин.

Результаты этой работы будут применены в дипломном проекте при анализе возможных способов восстановительной наплавки изделия и, возможно, при составлении проектной технологии наплавки.

1.5 Формулировка задач выпускной квалификационной работы

В выпускной квалификационной работе поставлена цель — повышение производительности и качества восстановления карданного вала легкового автомобиля.

Базовая технология восстановительной наплавки с применением ручной дуговой наплавки штучными электродами имеет ряд недостатков. Поиск и анализ источников научно-технический информации позволил выделить несколько альтернативных способов восстановительной наплавки. Для построения проектной технологии требуется обосновать выбор способа восстановительной наплавки. Таким образом, можно сформулировать задачи выпускной квалификационной работы, решение которых позволит достигнуть поставленной цели: 1) произвести анализ альтернативных способов восстановительной наплавки изделия и обосновать выбор способа для составления проектной технологии; 2) предложить меры по повышению эффективности способа восстановительной наплавки; 3) предложить наплавочные материалы; 4) составить проектную технологию восстановительной наплавки; 5) выполнить оценку безопасности и экологичности предложенных технических решений; 6) выполнить оценку экономической эффективности предложенных технических решений.

2 Проектная технология восстановительной наплавки

2.1 Обоснование выбора способа восстановительной наплавки

При выборе способа восстановительной наплавки следует учитывать конструктивно-технологические особенности детали, условия работы детали, характер и величину износа. Также следует принимать во внимание особенности самих способов восстановительной наплавки, которые определяют долговечность деталей после ремонта и себестоимость самого проведения ремонта.

Конструктивно-технологические особенности деталей, которые следует подвергать восстановительной наплавке, задаются формой и размерами деталей, материалом, термообработкой, свойствами трущихся поверхностей (точность изготовления, шероховатость, вид трения), посадками и допустимым износом при эксплуатации детали.

С учётом информации по конструктивно-технологическим особенностям восстанавливаемой детали и условиям её работы, а также эксплуатационным свойствам различных способов ремонта, можно произвести предварительную оценку возможности применения того или иного способа восстановления к рассматриваемой детали.

4 стр., 1627 слов

Наплавка металла

... эксплуатации могут соответствовать различные виды изнашивания. 3.Основные способы легирования наплавленного металла при дуговой и электрошлаковой наплавке Специальные свойства наплавленного металла достигаются за счет легирования, ... подплавления на заготовке основного металла дугой с неплавящимся электродом позволяет не увеличивать долю основного металла в наплавленном слое. 2. Механизм изнашивания ...

При восстановлении рассматриваемой детали могут быть использованы: – ручная наплавка с использованием штучных электродов; – механизированная наплавка с применением износостойкой порошковой проволокой; – механизированная или автоматическая наплавка в среде защитных газов с применением проволоки сплошного сечения; – газопламенная наплавка и напыление сплавами (наплавочные порошки); – плазменная наплавка и напыление; – лазерная наплавка.

Ручная дуговая наплавка покрытыми электродами остаётся самым распространённым способом, который применяется для восстановления деталей машин. Причинами этого являются простота и мобильность сварочного оборудования, возможность проведения наплавки в различных пространственных положениях и труднодоступных местах.

Достоинствами ручной дуговой наплавки являются относительно высокая прочность наплавленного слоя и простота применяемого сварочного оборудования.

1 – сердечник штучного электрода; 2 – покрытие штучного электрода; 3 – защитная газовая атмосфера; 4 – ванна расплавленного металла; 5 – шлак; 6 – металл сварного шва; 7 – основной металл; 8 – расплавленный электродный металл; 9 — глубина проплавления

Рисунок 2.1 – Схема ручной дуговой наплавки

Существенным недостатком ручной дуговой наплавки покрытыми электродами является малая производительность наплавки, при этом качество наплавленного металла зависит от практических навыков и кондиции сварщика. Также следует указать, что при ручной дуговой наплавке скорость расплавления электрода непостоянна в течение всего времени горения дуги и плавления электрода (по мере укорочения электрода скорость расплавления возрастает).

При этом происходит изменение глубины проплавления основного металла, что объясняется изменением условий теплопередачи от дуги к основному металлу. Результатом этого является непостоянство соотношения долей электродного и основного металлов, которые участвуют в образовании наплавленного металла, а значит, непостоянство состава и свойств восстановленного слоя.

Из всех способов автоматической дуговой наплавки, способ наплавки в CO2 наиболее технологичен и универсален, позволяет выполнять наплавку во всех пространственных положениях большинством материалов, применяемых в процессах наплавки: малоуглеродистыми, низко- и среднелегированными, а также некоторыми нержавеющими сталями [3, 4].

Защитная среда – углекислый газ, является легкодоступным и сравнительно недорогим средством защиты области дуги. Однако использование данного способа наплавки в ряде случаев ограничивает недостаточная эффективность технологического управления геометрическими параметрами валика наплавленного металла, большая глубина проплавления основного металла, низкая стабильность процесса, высокие потери электродного металла на разбрызгивание. Повышенным вниманием в последнее время также пользуются вопросы энергосбережения и улучшения экологичности процесса наплавки в CO2.

1 — кассета с проволокой; 2 — наплавочный аппарат; 3 — расходомер; 4 — редуктор; 5 — осушитель; 6 — подогреватель; 7 — баллон с углекислым

газом; 8 — деталь

Рисунок 2.2 – Схема установки для дуговой наплавки в углекислом газе

Исследованиям, направленным на совершенствование этого технологического процесса, посвящено большое количество работ, из которых следует, что реализация управляемого переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну в большой степени определяет условия формирования наплавленного металла и технологичность способов дуговой сварки и наплавки в среде защитных газов.

6 стр., 2648 слов

Сварка и резка металлов как технологический процесс

... (размягченного) состояния металла. Следовательно, все существующие методы сварки разделяются на сварку плавлением и сварку давлением(пластическую).Рассмотрим сущность процессов сварки плавлением и сварки давлением. При сварке плавлением кромки соединяемых деталей и дополнительный (присадочный) металл, применяемый для заполнения ...

В числе преимуществ наплавки в среде защитного газа следует

выделить: 1) возможность получения высокого качества наплавленного слоя для широкого спектра сочетаний металлов и толщин; 2) возможность получения наплавленного слоя высокой прочности; 3) однородный химический состав наплавленного слоя и основного металла восстанавливаемой детали; 4) инвариантность пространственных положений; 5) возможность осуществления наблюдения за процессом наплавки; 6) отсутствие необходимости применения флюса и удаления шлаковых отложений; 7) высокая производительность и простота механизации способа наплавки.

В качестве недостатка способа следует отметить сильное разбрызгивание электродного металла, которое приводит к налипанию брызг расплавленного металла на мундштук и засоряет сопло горелки.

При наплавке самозащитными порошковыми проволоками обеспечение газовой защиты происходит путём введения в состав шихты сердечника проволоки карбонатов (мрамора, магнезит, кальцинированная сода) или органических компонентов. Большинство сердечников порошковых проволок в числе обязательных компонентов содержат плавиковый шпат, который повышает жидкотекучесть шлака и улучшает рафинирование наплавляемого металла. Самозащитные порошковые проволоки могут сильно отличаться по содержанию других шлакообразующих компонентов [5, 6, 7, 8].

Первые упоминания о применении энергии плазменной струи для обработки металлов относятся к 1950-х годам. В настоящее время плазменную струю используют для сварки, резки, нанесения покрытий, поверхностной закалки и др. Для обработки металлов применяют сжатую дугу прямого и косвенного действия. При использовании дуги прямого действия электрический разряд горит между электродом и изделием, а в случае косвенной дуги разряд горит между электродом и плазмообразующим соплом. В этом случае на обрабатываемую деталь воздействует только струя плазмы, выдуваемая через сопло малого диаметра потоком инертного газа.

Рисунок 2.3 – Схема наплавки порошковой проволокой

Опыт применения механизированной плазменной наплавки в производстве позволяет утверждать, что этот способ восстановления деталей машин обладает значительными техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими способами. Помимо высокой производительности, меньшего расхода дорогостоящих и дефицитных наплавочных материалов, улучшения условий труда, плазменная наплавка обеспечивает стабильно высокое качество восстановления деталей.

В настоящее время отечественная промышленность не выпускает установки для плазменно-порошковой наплавки, а существующие установки импортного производства имеют крайне высокую стоимость [9].

Кроме того, зарубежные и выпускавшиеся ранее отечественные установки функционируют на постоянном токе одной полярности (в европейских странах применяется в основном наплавка на прямой полярности, а в Японии – на обратной [10, 11]).

Менее распространены в промышленности плазменные установки переменного тока.

Рисунок 2.4 – Схема плазменной наплавки с вдуванием порошка в дугу

Лазерная наплавка, как способ нанесения покрытий, появилась в конце 1970-х – начале 1980-х годов. В случае наплавки за счет подачи наплавочного материала (преимущественно в виде порошка, реже в виде проволоки) в зону действия сфокусированного в пятно диаметром 1,0…5,0 мм лазерного излучения на обрабатываемой поверхности создается покрытие определенной высоты с заданными физико-химическими характеристиками (рис. 2.5) [24].

13 стр., 6466 слов

Обеспечение безопасности производственного оборудования и технологических ...

... производственных факторов на работающих, учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов, : для которых они предназначены; надежность, прочность, удобство обслуживания машин и механизмов в целом, включая средства защиты. ...

Возможны также варианты лазерной наплавки по предварительно нанесенным на подложку слоям наплавляемого материала. Эти слои наносят газотермическим напылением или обмазкой, состоящей из наплавочного порошка со связующим, а затем переплавляют лазерным излучением. Наплавку с предварительным напылением слоев обычно называют лазерным переплавом. Получаемое покрытие связано с материалом основы переходной зоной сравнительно малых (обычно от 5…10 мкм до 50…200 мкм) размеров. Рисунок 2.5 – Схема лазерной наплавки с боковой подачей порошка

К преимуществам лазерной наплавки относятся [24]: возможность нанесения слоев с заданными свойствами высотой 0,1…3,0 мм; значительное ослабление эффекта перераспределения компонентов из материала основы в наплавленный слой, способствующее повышению точности прогнозирования результатов и максимальному приближению свойств наплавленного слоя к исходным свойствам наплавляемого материала; получение равноосных мелкокристаллических (высокодисперсных) структур наплавленного металла и малой (до 0,1…0,5 мм) зоны термического влияния; минимизация припуска под финишную механообработку до величин порядка 0,3…0,5 мм на сторону за счет малой шероховатости (до Ra 200…300 мкм) наплавленных поверхностей. Кроме перечисленных, к преимуществам лазерной наплавки можно отнести и преимущества термообработки и легирования, связанные с особенностями лазерного излучения как теплового источника.

Недостатками лазерной наплавки являются: вероятность появления поперечных холодных микротрещин в наплавленных слоях, которые возникают из-за релаксации высоких внутренних напряжений растяжения [25]; высокая вероятность появления внутренних и наружных пор, что объясняется наличием неметаллических включений в наплавочном порошке и его остаточной влажностью; высокая стоимость процесса лазерной наплавки, что объясняется высокой себестоимостью лазерного оборудования.

На основании обзора и анализа возможных способов восстановления для проектной технологии применим наплавку в защитных газах проволокой сплошного сечения.

2.2 Повышение эффективности наплавки в защитных газах

Защитная среда – углекислый газ, является легкодоступным и сравнительно недорогим средством защиты области дуги. Однако использование данного способа наплавки в ряде случаев ограничивает недостаточная эффективность технологического управления геометрическими параметрами валика наплавленного металла, большая глубина проплавления основного металла, низкая стабильность процесса, высокие потери электродного металла на разбрызгивание. Повышенным вниманием в последнее время также пользуются вопросы энергосбережения и улучшения экологичности процесса наплавки в CO2.

Исследованиям, направленным на совершенствование этого технологического процесса, посвящено большое количество работ, из которых следует, что реализация управляемого переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну в большой степени определяет условия формирования наплавленного металла и технологичность способов дуговой сварки и наплавки в среде защитных газов. Воздействие на перенос электродного металла с постоянной скоростью подачи электродной проволоки и импульсным управлением электрическими параметрами сварочной дуги реализовано в процессах сoldArc, SpeedPulse, STT, Fast Root [12–15], комбинированное электромеханическое управление используется в таких процессах, как СМТ [16], PulseShock, описанных в работах [17, 18]. О возможностях управления переносом расплавленного электродного металла только за счет изменения скорости подачи электродной проволоки с использованием схем управления электрическими параметрами серийных источников сварочного тока в литературе имеется весьма ограниченная информация [19].

3 стр., 1200 слов

Сварочные и сборочно-сварочные технологические приспособления

... изменения или допустимые превышения кромок и т.д.). Сварочные приспособления должны допускать свободное перемещение отдельных элементов конструкции ... и свободный съем собранного или сваренного изделия. Технологические приспособления могут быть специализированными (для сварки определенного типа ... шва, плотно притягивают кромки стыкуемых листов к сборочному стенду и воспринимают реакцию от давления ...

Предлагаемое устройство для импульсной наплавки (рис. 2.6) состоит нз силового тиристора 1 и дросселя 2, который является коммутирующим, включенных последовательно в сварочную цепь, коммутирующего конденсатора 3, который через вспомогательный тиристор 4. подключен параллельно коммутирующему дросселю 2, а через диод 5 и зарядный дроссель 6 – параллельно источнику 7 постоянного тока, конденсатора 8, подключенного параллельно к зажимам источника 7 постоянного тока, диода 9, шунтирующего конденсатор 3 и часть секций зарядного дросселя 6, дросселя 10, включенного последовательно в сварочную цепь, диода 11, шунтирующего цепь, состоящую из сварочной дуги и включенного последовательно с ней дросселя 10, секций переменных сопротивлений 12, 13, подключенных параллельно последовательно соединенным силовому тиристору 1 и коммутирующему дросселю 2, дополнительного тиристора 14, подключенного в цепь между секциями сопротивлений 12 и 13 и катодами тиристоров 1 и 4.

Устройство работает следующим образом. В первоначальном положении все тиристоры 1, 4 и 14 находятся в непроводящем состоянии. При горении дуги включен силовой тиристор 1. Момент начала короткого замыкания дугового промежутка совпадает с включением дополнительного тиристора 14, который подключает секцию переменного сопротивления 12 последовательно со сварочной дугой. При этом амплитуда, тока короткого замыкания ограничивается величиной этого сопротивления. Силовой тиристор 1 при этом находится в непроводящем состоянии. В момент разрыва перемычки дополнительный тиристор 14 переходит в непроводящее состояние и последовательно со сварочной дугой оказываются включенными секции сопротивлений 12 и 13. Энергия, запасенная, в дросселе 10 во время короткого замыкания дугового промежутка гасится сопротивлениями 12 и 13. Через время, необходимое для спада тока от своего максимального значения до тока горения дуги, вновь включается силовой тиристор 1, и весь процесс повторяется.

Таким образом, включение параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных силового тиристора 1 и коммутирующего дросселя 2, секций переменных сопротивлений 12 и 13, а также включение дополнительного тиристора 14 в цепь между секциями сопротивления 12 и 13 и катодами тиристоров 1 и 4, позволяет уменьшить разбрызгивание за счет ограничения амплитуды тока короткого замыкания и погашения энергии, запасенной в дросселе 10 во время короткого замыкания дугового промежутка.

1 — силовой тиристор; 2 — коммутирующий дроссель; 3 — коммутирующий конденсатор; 4 — вспомогательный тиристор; 5, 9 – диод; 6 — зарядный

дроссель; 7 — источник постоянного тока; 8 – конденсатор;

10 — последовательный дроссель; 11 — шунтирующий диод;

12, 13 — переменные сопротивления; 14 — дополнительный тиристор

Рисунок 2.6 – Схема импульсного управления дугой при наплавке

2.3 Операции проектной технологии восстановительной наплавки

С учетом имеющихся дефектов на основании выбора способа наплавки технологический процесс восстановления будет включать в себя следующие операции: 1) Подготовка изделий; 2) Предварительный подогрев; 3) Наплавка; 4) Охлаждение; 5) Контроль качества; 6) Фрезерование.

Все эти операции, за исключением операции наплавки переходят из базового технологического процесса.

Для питания электрической дуги на операции наплавки применим выпрямитель ВДУ-506 (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 – Выпрямитель ВДУ-506

Для управления горением дуги применим устройство, описанное в п. 2.2.

В качестве механизма подачи проволоки применим полуавтомат КП007 (рис. 2.8).

Наплавку ведём на постоянном токе обратной полярности, в качестве защитного газа применим углекислый газ. В качестве проволоки применим проволоку Нп-30ХГСА диаметром 0,8 мм. Параметры режима наплавки: сила тока 65…75 А, напряжение на дуге 17…20 В, расход газа 8…10 л/мин.

Рисунок 2.8 – Полуавтомат КП-007

Как показывают результаты работы [20], при наплавке сталей, особенно склонных к возникновению трещин, особое внимание следует обращать на качество основного металла с точки зрения его чистоты от неметаллических включений. Неметаллические включения в основном металле могут не только инициировать появление трещин, но и влиять на дальнейшее их распространение в наплавленном металле за счет эффекта «всплывания» из слоя в слой наплавленного металла. Зародившиеся в основном металле трещины распространяются в наплавленном металле.

Оптимальный состав износостойкого наплавленного металла выбирают экспериментально либо путем математического моделирования. Второй вариант предпочтителен, поскольку менее экономически затратный. Однако, как показывает практика, во многих случаях, особенно при наплавке высокоуглеродистых легированных сталей, на этапе проверки технологичности выбранного наплавочного материала расчетный «оптимальный» состав необходимо корректировать с целью исключения трещин в наплавленном металле. В результате такого двоякого метода оценки результатов исследования и появляется окончательный состав наплавленного металла. При этом технологическую часть исследований обычно ограничивают рассмотрением процессов, происходящих только в наплавленном металле. Более того, в настоящее время при определенных трудностях экономического порядка с приобретением металла используют стали, «имеющиеся в наличии», хотя и предусматривается проведение качественного химического анализа этого металла.

3 Безопасность и экологичность технического объекта

3.1 Технологическая характеристика объекта

Участок (рис. 3.1), на котором выполняется восстановительная наплавка, предусматривает размещение поста дефектации 1, инструментального шкафа 2, инвентарной тележки 3, зачистного поста 4, газосварочного аппарата 5, сварочного источника питания 6, стола для наплавки 7, ящика с песком 8, фрезерного станка 9, крана 10, вертикальносверлильного станка 11, установки термической обработки 12, склада для хранения вспомогательных инструментов 13, приточной вентиляции 14.

Рисунок 3.1 – Планировка участка проведения восстановительной наплавки Таблица 3.1 — Технологический паспорт объекта Операция, Должность Оборудование, Вещества и осуществляемая в работника, устройства и материалы, рамках выполняющего приспособления, которые будут рассматриваемого данную операцию которые будут применены при технологического рассматриваемого применены при реализации процесса технологического реализации данной данной операции

процесса операции рассматриваемого

рассматриваемого технологического

технологического процесса

процесса 1. Подготовительная Слесарь-сборщик Машинка угловая Ацетон

шлифовальная,

штангенциркуль

ШЦ-1-125-01, стол

дефектовшика 2. Предварительный Слесарь-сборщик Редукторы ДКП-1- Ацетилен, подогрев 65, газовая горелка, кислород

термометр

контактный 3. Наплавка Электросварщик на Сварочный Углекислый газ

автоматических и выпрямитель,

полуавтоматических формирователь

машинах импульсов,

механизм подачи 4. Охлаждение Слесарь-сборщик Ящик для песка Песок 5. Контроль качества Инженер — Пресс Роквелла, дефектоскопист штангенциркуль

ШЦ-1-125-01, стол

дефектовшика 6. Фрезерная Токарь-станочник Станок фрезерный Фреза, СОЖ 7. Термическая Контролёр по Установка для Вода

термообработке закалки ТВЧ

3.2 Профессиональные риски, возникающие при реализации

технологического процесса

Таблица 3.2 –Профессиональные риски, возникающие при реализации технологического процесса Операция в Формулировка опасных и вредных Источник рамках производственных факторов, возникающих в рассматриваемого рассматри- процессе выполнения данной операции при фактора, ваемого реализации возникающего в технологи- технологического процесса процессе ческого выполнения процесса данной операции

при реализации

технологического

процесса

1 2 3 1. Подготовите — наличие на внешних поверхностях применяемого Машинка угловая льная оборудования, приспособлений и инструмента шлифовальная,

острых кромок, заусенцев; штангенциркуль,

  • перемещающиеся в процессе выполнения стол

подготовительной операции детали и узлы дефектовшика,

применяемого оборудования, приспособлений; края деталей

  • опасность замыкания на тело рабочего высокого

напряжения, питающего производственное

оборудование;

  • повышенная запылённость и загазованность

воздуха рабочей зоны; 2. Предварител — наличие на внешних поверхностях применяемого Газовая горелка, ьный подогрев оборудования, приспособлений и инструмента термометр

острых кромок, заусенцев; контактный,

  • перемещающиеся в процессе выполнения нагретые детали

подготовительной операции детали и узлы

применяемого оборудования, приспособлений;

  • опасность замыкания на тело рабочего высокого

напряжения, питающего производственное

оборудование;

  • повышенная запылённость и загазованность

воздуха рабочей зоны;

  • нагрев внешних поверхностей применяемого на

операции оборудования, приспособлений,

инструмента, деталей до высоких температур Продолжение таблицы 3.2

1 2 3 3. Наплавка — наличие на внешних поверхностях применяемого Сварочный

оборудования, приспособлений и инструмента выпрямитель,

острых кромок, заусенцев; формирователь

  • перемещающиеся в процессе выполнения импульсов,

подготовительной операции детали и узлы механизм подачи

применяемого оборудования, приспособлений;

  • опасность замыкания на тело рабочего высокого

напряжения, питающего производственное

оборудование;

  • повышенная запылённость и загазованность

воздуха рабочей зоны;

  • нагрев внешних поверхностей применяемого на

операции оборудования, приспособлений,

инструмента, деталей до высоких температур 4. Охлаждение — повышенная запылённость и загазованность нагретые детали

воздуха рабочей зоны;

  • нагрев внешних поверхностей применяемого на

операции оборудования, приспособлений,

инструмента, деталей до высоких температур 5. Контроль — наличие на внешних поверхностях применяемого Пресс Роквелла, качества оборудования, приспособлений и инструмента штангенциркуль,

острых кромок, заусенцев; стол

  • перемещающиеся в процессе выполнения дефектовшика

подготовительной операции детали и узлы

применяемого оборудования, приспособлений 6. Фрезерная — наличие на внешних поверхностях применяемого Станок

оборудования, приспособлений и инструмента фрезерный

острых кромок, заусенцев;

  • перемещающиеся в процессе выполнения

подготовительной операции детали и узлы

применяемого оборудования, приспособлений 7. Термическая — наличие на внешних поверхностях применяемого Установка для

оборудования, приспособлений и инструмента закалки ТВЧ

острых кромок, заусенцев;

  • перемещающиеся в процессе выполнения

подготовительной операции детали и узлы

применяемого оборудования, приспособлений;

  • опасность замыкания на тело рабочего высокого

напряжения, питающего производственное

оборудование;

  • нагрев внешних поверхностей применяемого на

операции оборудования, приспособлений,

инструмента, деталей до высоких температур

3.3 Разработанные технические и организационные предложения

по уменьшению выявленных при анализе проектной технологии

профессиональных рисков

Таблица 3.3 – Предложения по защите от вредных факторов производственного персонала Перечень опасных и Разработанные технические и Предлагаемые защитные вредных организационные предложения, средства для снижения производственных обеспечивающие минимальное действия вредного факторов, возникающих действие вредного фактора на фактора на в процессе выполнения производственный персонал производственный данной операции при персонал реализации технологического процесса

1 2 3 1. Наличие на внешних Инструктаж производственного Защитные перчатки, поверхностях персонала защитная одежда. применяемого оборудования, приспособлений и инструмента острых кромок, заусенцев;

2. Перемещающиеся в Ограждения перемещающихся процессе выполнения деталей и узлов и их сборочной операции предостерегающая окраска, детали и узлы предупреждающие плакаты. применяемого оборудования, приспособлений; 3. Нагрев внешних Инструктаж производственного Защитные перчатки, поверхностей персонала защитная одежда. применяемого на операции оборудования, приспособлений, инструмента, деталей до высоких температур 4. Опасность замыкания Устройство и периодический на тело рабочего контроль заземления высокого напряжения, электрических машин и изоляции питающего производственное оборудование; Продолжение таблицы 3.3

1 2 3 5. Ультрафиолетовое Осуществление экранирования Защитные перчатки и излучение в рабочей зоны сварки с использованием одежда, защитная маска. зоне сверх безопасных щитов значений; 6. Инфракрасное Экранирование зоны сварочных Защитные перчатки и излучение в рабочей работ одежда, защитная маска. зоне сверх безопасных значений уровня инфракрасной радиации 7. Повышенная Инструктаж производственного Местная и общеобменная запылённость и персонала вытяжная вентиляция загазованность воздуха рабочей зоны;

3.4 Разработанные технические и организационные предложения

по обеспечению пожарной безопасности на участке сварки

Таблица 3.4 – Предложения технического характера по обеспечению пожарной безопасности на участке сварки

Пожарное оборудование

Перечень стационарных возгораний в начальной

участке инструмент для

ликвидации возгораний

средств для проведения

Средства индивидуаль систем пожаротушения

ной защиты и спасения

оповещения на участке Средства для тушения

применяющихся при

Перечень мобильных

проведения тушения

тушения возгорания

Системы пожарной

производственного

на

на участке сварки

Системы связи и

Установленный

автоматика для

возгорания

персонала

пожаре стадии

Ящики с Специал Нет Нет — План Ведро, сварки

Тревожная песком, изирова эвакуации, лопата, кнопка кошма, нные багор, огнетушит автомоб топор ель ОП-5 или

(вызыва

ются) Таблица 3.5 – Анализ опасных факторов возможного пожара участка сварки Участок, Производстве Возможный Опасные факторы Дополнительные подразделение нное класс пожара пожара проявления

оборудование факторов пожара

участка

воспламенения и горения веществ и материалов

вокруг него; выделение при горении токсичных

напряжением; действие на людей, находящихся

аэрозолей, снижающих видимость на участке и

составов, используемых для пожаротушения.

Резкое повышение температуры на участке и

дуги, сборочное приспособление, сварочный

шлифовальная, источник питания сварочной

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/bakalavrskaya/tehnologicheskiy-protsess-naplavka-zubev/

в районе возгорания продуктов разложения

полуавтомат, аппарат ультразвукового

Короткие замыкания на оборудовании,

продуктов и угарного газа; выделение

Кромкострогальный станок, машинка Участок, на котором осуществляется

запитанным высоким электрическим

пожары, которые происходят за счет

на электроустановках, запитанных

электрическим напряжением (E) восстановительная наплавка

вокруг него.

контроля

Таблица 3.6 – Разработанные организационные мероприятия для исключения возгораний на участке сварки Перечень операций, Наименование мероприятий Наименование осуществляемых в противопожарного рамках оборудования, которым разработанного должен быть технологического укомплектован участок процесса Подготовительная Обучение производственного Необходимо следить за операция, термическая персонала правилам Пожарной наличием на участке обработка, операции безопасности, размещение на средств, предназначенных наплавки, территории производственного для тушения пожара в контрольные участка наглядной агитации по начальной стадии, операции. обеспечению пожарной исправностью тревожной

безопасности. Обучение кнопки системы

производственного персонала оповещения о пожаре.

действиям в случае возгорания на

производственном участке в

режиме учений.

3.5 Оценка безопасности для природной среды предлагаемых

технических решений

Таблица 3.7 – Анализ негативно влияющих на природную среду факторов предлагаемых технических решений Анализируемый Операции, Факторы, Факторы, Факторы, технологический осуществляемые в негативно негативно негативно процесс рамках влияющие на влияющие на влияющие на

анализируемого атмосферу гидросферу литосферу

технологического

процесса Восстановительная Подготовительная Выделяемые в Химикаты, Упаковочный наплавка операция, процессе используемые в материал от

термическая горения процессе присадочных

обработка, плазменной проявления материалов, мусор

операция дуги аэрозоли, рентгеновской – бытовой и

наплавки, частицы сажи и пленки и производственный.

контрольные газообразные закрепления

операции частицы полученного

изобажения.

Таблица 3.8 – Предлагаемые организационно-технические мероприятия, по уменьшению негативно влияющих на природную среду факторов предлагаемых технических решений Рассматриваемый Восстановительная наплавка деталей машин технический объект в рамках проектной технологии Мероприятия, На участке следует установить контейнеры, обеспечивающие уменьшающие селективный сбор мусора бытового и мусора негативное влияние на производственного. Кроме того, отдельный контейнер литосферу необходим для сбора металлолома. Производственный

персонал следует подробно проинструктировать по правилам

сбора мусора и металлолома. На контейнерах должны быть

вывешены таблички, разъясняющие их предназначение. .

3.6 Заключение по разделу

При выполнении экологического раздела настоящей выпускной квалификационной работы сформулированы опасные и вредные производственные факторы, возникающие в процессе выполнения операций при реализации технологического процесса. Выполнен поиск и анализ мероприятий, которые позволят устранить и уменьшить опасные и вредные производственные факторы. В ходе выполнения экологического раздела удалось установить, что возникающие в процессе реализации технологии плазменной наплавки, опасные и вредные факторы устраняются или уменьшаются до приемлемого уровня путём применения стандартных средств по обеспечению безопасности и санитарии производства. Применительно к рассматриваемой технологии нет необходимости в разработке дополнительных средств и методик по защите персонала и окружающей среды. При внедрении проектной технологии возможно возникновение угроз экологической безопасности. Устранение этих угроз произойдёт при условии соблюдения технологического регламента и производственной санитарии.

4 Оценка экономической эффективности выпускной

квалификационной работы

4.1 Исходные данные для выполнения расчетов

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке технологических мероприятий по повышению производительности и качества ремонтной наплавки карданных валов автомобилей. Выполнение операций базового технологического процесса предусматривает применение ручной дуговой сварки. Это вызывает возникновение значительного числа дефектов и является причиной дополнительных временных затрат на ремонт дефектных участков. Проектный вариант технологии предусматривает применение механизированной наплавки в защитных газах проволокой сплошного сечения и импульсным управлением горением дуги. Предложенные технологические решения позволят уменьшить трудоемкость выполнения сварочных работ, достичь повышения стабильности качества соединений. В таблице 4.1 собраны и систематизированы коэффициенты, и иные данные, которые могут понадобиться при выполнении расчетов.

Таблица 4.1 – Исходные данные для выполнения расчетов № Наименование и сущность Принятое в Единица Величина

экономического показателя расчётах измерения рассматриваемого

условное рассматрива показателя в

обозначение емого соответствии с

для экономическ вариантом

показателя ого технологического

показателя процесса

Базова Проектная

я 1 2 3 4 5 6 1 Принятое число рабочих смен Ксм — 1 1 2 Значение нормы На % 21,5 21,5

амортизационных отчислений

применительно к

рассматриваемому в

соответствующей технологии

оборудованию Продолжение таблицы 4.1

1 2 3 4 5 6 3 Разряд сварщика Р.р. V V 4 Значение часовой тарифной Сч Р/час 200 200 ставки 5 Величина коэффициента, Кдоп % 12 12 определяющего долю отчислений на формирование дополнительной заработной платы 6 Величина коэффициента, Кд 1,88 1,88 определяющего долю доплат к основной заработной плате 7 Величина коэффициента, Ксн % 30 30 определяющего долю отчислений на обеспечение социальных нужд 8 Величина коэффициента, На.пл. % 5 5 определяющего долю затрат на амортизационные отчисления на площади 9 Принятое значение стоимости Сзксп (Р/м2)/год 4500 4500 эксплуатации производственных площадей 10 Цена приобретения Цпл Р/м2 30000 30000 производственных площадей 11 Суммарная площадь, S м2 144 144 занимаемая оборудованием для обеспечения соответствующей технологии 12 Величина коэффициента, Кт -з % 5 5 определяющего долю транспортно-заготовительных расходов 13 Величина коэффициента, Кмонт % 3 5 определяющего долю затраты Кдем на осуществление монтажа и демонтажа оборудования 14 Величина рыночной стоимости Цоб Руб. 30 тыс. 200 технологического оборудования тыс. для обеспечения соответствующей технологии:

15 Величина коэффициента, Кпл — 3 3

определяющего долю затрат на

дополнительную

производственную площадь 16 Задаваемое значение Муст кВт 20 30

потребляемой мощности

технологического оборудования Продолжение таблицы 4.1

1 2 3 4 5 6 17 Принятое значение стоимость Цэ-э Р/ кВт 3,02 3,02

электрической энергии для

обеспечения соответствующей

технологии 18 Величина коэффициента, Квн — 1,1 1,1

определяющего временные

затраты на выполнение нормы 19 Величина коэффициента КПД — 0,7 0,7

полезного действия 20 Величина коэффициента, Ен — 0,33 0,33

определяющего эффективность

капитальных вложений 21 Величина коэффициента, Кцех — 1,5 1,5

определяющего долю цеховых

расходов 22 Величина коэффициента, Кзав — 1,15 1,15

определяющего долю заводских

расходов 23 Время машинное t МАШ час 0,8 0,5

4.2 Расчёт фонда времени

Значение годового фонда времени, в течение которого происходит работа рассматриваемого а базовой и проектной технологии оборудования, вычисляем согласно формуле:

FH (Д Р Т СМ ДП ТП ) С , (4.1)

где Тсм – продолжительность в часах рабочей смены;

  • Др – суммарное для одного года число рабочих дней;
  • Дп – суммарное для одного гола число предпраздничных дней;

Тп – предполагаемые потери рабочего в часах времени от

предпраздничных дней;

  • С – принятое число рабочих смен.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.1) результаты вычисления:

Fн = (277∙8 – 7∙1)∙1 = 2209 ч.

Значение эффективного фонда времени, в течение которого происходит работа оборудования по базовому и проектному вариантам технологии вычисляем согласно формуле:

В

FЭ FН (1 ) , (4.2)

где В – величина плановых потерь рабочего времени.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.2) результаты вычисления:

Fэ = 2209∙(1 – 7/100) =2054 ч.

4.3 Расчет нормы штучного времени на изменяющиеся

операции технологического процесса

Определение временных затрат, требуемых для выполнения операций технологического процесса по базовому и проектному варианту технологий выполняем согласно формуле:

t ШТ t МАШ t ВСП t ОБСЛ t ОТЛ tП З , (4.3)

где tШТ – общий объём времени, затрачиваемого работающим

персоналом на операции базовой и проектной технологии;

tМАШ – объём времени, затрачиваемого рабочим персоналом основные

технологические операции базовой и проектной технологии;

tВСП – объём времени, затрачиваемого рабочим персоналом на

подготовительные операции по базовой и проектной технологии,

составляющие 10% от tМАШ;

tОБСЛ – объём времени, затрачиваемы рабочим персоналом на

проведение обслуживания, текущего и мелкого ремонта оборудования,

составляющие 5% tМАШ;

tОТЛ – объём времени, затрачиваемого рабочим персоналом на

выполнение потребностей в личном отдыхе, составляющий 5% tМАШ;

tП-З – объём времени, затрачиваемого рабочим персоналом на

выполнение подготовительно – заключительных операций,

составляющий 1% tМАШ.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.3) результаты вычисления:

tшт.баз = 0,8∙(100% + 10 % + 5% + 5% + 1%) = 0,97 ч.

tшт.проектн. = 0,5∙(100% + 10 % + 5% + 5% + 1%) = 0,61 ч.

Размер годовой программы проводимого объема работ вычисляем согласно формуле:

ПГ (4.4)

t ШТ

где Fэ – значение эффективного фонда времени оборудования,

принимаемого для реализации проектной и базовой технологии;

  • tшт – штучное время, затрачиваемое на выполнение одного стыка;
  • После подстановки соответствующих значений в формулу (4.4) результаты вычисления:
  • Пг.баз.

= 2054/0,97 = 2117 изд./ год;

  • Пг.проектн. = 2054/0,61 = 3367 изд./ год.

Выполнение дальнейшего экономического расчёта будем вести исходя их принятого значения Пг = 1000 изделий за год.

Необходимое количество оборудования для реализации проектного и базового технологического процесса вычисляем согласно формуле::

t ШТ П Г

nРАСЧ (4.5)

FЭ К ВН

где tшт – штучное время, затрачиваемое на выполнение одного стыка;

  • Пг – принятая годовая программа;

Fэ – значение эффективного фонда времени оборудования,

принимаемого для реализации проектной и базовой технологии;

Квн – значение коэффициента, определяющего временные затраты на

выполнение нормы.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.5) результаты вычисления:

0,97 1000

nРАСЧБ 0,43

2054 1,1

0,61 1000

nРАСЧБ 0,27

2054 1,1

По результатам проведённых расчётов следует принять по одной единице технологического оборудования при реализации базовой технологии и проектной технологии.

Значение коэффициента загрузки оборудования вычисляем согласно формуле:

Кз = nрасч/nпр (4.6)

где nрасч – рассчитанное по (4.5) количество оборудования;

  • nпр – принятое количество оборудования.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.6) результаты вычисления:

Кзб = 0,43/1 = 0,43

Кзп = 0,27/1 = 0,27

4.4 Расчет заводской себестоимости базового и проектного

вариантов технологии

Размер затрат на материалы, которые требуются для реализации базовой и проектной технологии, вычисляем согласно формуле:

М = Цм∙Нр∙Кт-з, (4.7)

где Цм – рыночная стоимость соответствующего сварочного

материала;

  • Кт-з – величина коэффициента, определяющего долю транспортно заготовительных расходов.

Мбаз. = 120∙2∙1,05 = 252,00 рублей Мпроектн. = 90∙0,6∙1,05 + 50∙0,3∙9∙1,05 = 56,70 + 141,75=198,45 рублей

Размер фонда заработной платы (ФЗП) является суммой основной зарплаты и дополнительной зарплаты. Размер основной зарплаты вычисляем согласно формуле:

З ОСН t ШТ С Ч К Д (4.8)

где Сч – принятая тарифная ставка;

К Д – величина коэффициента, определяющего долю доплат к основной

заработной плате.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.8) результаты вычисления:

Зосн.баз. = 0,97 200 1,88 = 364,72 руб.

Зосн.проектн. = 0,61 200 1,88 = 229,36 руб.

Размер дополнительной заработной платы вычисляем согласно формуле:

К ДОП

З доп Зосн (4.9)

где Кдоп – величина коэффициента, определяющего долю отчислений

на дополнительную заработную плату

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.9) результаты вычисления:

  • Здоп.базов. = 364,72 12/100 = 43,77 руб.;
  • Здоп.проектн. = 229,36 12/100 = 27,52 руб.;
  • ФЗПбазов.. = 364,72 + 43,77 = 408,49 руб.;
  • ФЗПпроектн. = 229,36 + 27,52 = 256,88 руб.

Размер отчислений на социальные нужды вычисляем согласно формуле:

Осн = ФЗП∙Ксн/100, (4.10)

где Ксн – величина коэффициента, определяющего долю затрат на

обеспечение социальных нужд.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.10) результаты вычисления:

Оссбаз. = 408,49 30/100 = 122,55 руб.

Осспроектн. = 256,88 30/100 =77,06 руб.

Размер затрат на содержание и эксплуатацию технологического оборудования вычисляем согласно формуле:

З А Рэ э , (4.11)

об об

где Аоб– амортизация оборудования;

  • Рэ-э – размер затрат на электрическую энергию.

Размер амортизации оборудования вычисляем согласно формуле:

Ц об На t МАШ

А об (4.12)

FЭ 100

где Цоб – рыночная стоимость оборудования для реализации

проектной и базовой технологии;

На – норма амортизации технологического оборудования для

реализации проектной и базовой технологии.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.12) результаты вычисления:

30000 21,5 0,97

Аоб .б 3,04 рублей

2054 100

200000 21,5 0,61

Аоб .пр 12,77 рублей

2054 100

Размер расходов на электроэнергию вычисляем согласно формуле:

М УСТ t маш Ц Э Э

РЭ Э (4.13)

КПД

где МУСТ –мощность оборудования для реализации проектной и

базовой технологии;

Цэ-э – стоимость электрической энергии при реализации проектной и

базовой технологии;

КПД – значение коэффициента полезного действия оборудования для

реализации проектной и базовой технологии.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.13) результаты вычисления:

20 3,02 0,97 1

РээБ 83,70 рублей

0,7

30 3,02 0,61 1

Р ээПР 69,08 рублей

0,8

Зоббаз. = 3,04 + 83,70 = 86,74 руб.

Зобпроектн. = 12,77 + 69,08 = 81,85 руб.

Размер затраты на содержание и эксплуатацию площадей вычисляем согласно формуле:

ЗПЛ = РПЛ + АПЛ, (4.14)

где РПЛ – размер расходов на эксплуатацию и содержание площадей;

  • АПЛ – амортизация площадей.

Размер расходов на содержание площадей вычисляем согласно формуле:

С ЭКСПЛ S t ШТ

Р ПЛ , (4.15)

где СЭКСПЛ – затраты на содержание площадей

S – площадь, занимаемая оборудованием.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.15) результаты вычисления:

4500 144 0,97

РПЛБ 30,60

2054

4500 144 0,61

РПЛБ 19,24

2054

Размер расходов на амортизацию площади вычисляем согласно формуле:

Ц ПЛ На ПЛ S t ШТ

А ПЛ , (4.16)

FЭ 100

где НаПЛ – норма амортизации площади;

ЦПЛ – стоимость приобретения площадей

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.16) результаты вычисления:

30000 5 144 0,97

Аплб 10,20

2054 100

30000 5 144 0,61

Аплпр 6,41

2054 100

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.14) результаты вычисления:

ЗПЛБ = 30,60+10,20 = 40,80 руб.

ЗПЛПР = 19,24+6,41 = 25,65 руб.

Размер технологической себестоимости вычисляем согласно формуле:

СТЕХ = М+ФЗП + Осс + ЗОБ + ЗПЛ (4.17)

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.17) результаты вычисления:

СТЕХБаз. = 252 + 408,49 + 122,55 + 86,74 + 40,80 = 910,58 руб.

СТЕХПроектн. = 198,45 + 256,88 + 77,06 + 69,08 + 25,65 = 627,12 руб.

Размер цеховой себестоимости вычисляем согласно формуле:

СЦЕХ = СТЕХ + ЗОСН∙КЦЕХ (4.18)

где КЦЕХ – величина коэффициента, определяющего долю цеховых

расходов при реализации проектной и базовой технологии.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.18) результаты вычисления:

СЦЕХБаз. = 910,58 + 1,5 364,72 = 910,58 + 547,08 = 1457,66 руб.,

СЦЕХПроектн. = 627,12 + 1,5 229,36 = 627,12 + 344,04 = 971,16 руб.

Размер заводской себестоимости вычисляем согласно формуле:

С ЗАВ С ЦЕХ З ОСН К ЗАВ (4.19)

где КЗАВ – величина коэффициента, определяющего долю заводских

расходов при реализации проектной и базовой технологии.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.19) результаты вычисления:

СЗАВБаз. = 1457,66 + 1,15∙364,72 = 1457,66 + 419,43 = 1877,09 руб.,

СЗАВПроектн. = 971,16 +1,15∙229,36 = 971,16 + 263,76 = 263,76 руб.

4.5 Калькуляция заводской себестоимости сварки по базовому

и проектному варианту технологии

Таблица 4.2 – Заводская себестоимость сварки

ПОКАЗАТЕЛИ Услов Калькуляция., руб

  • Базовый Проектн.

обозн. Материалы М 252 198,45 Фонд заработной плат ФЗП 408,49 256,88 Отчисления на соц. нужды Осн 122,55 77,06 Затраты на оборудование Зоб 86,74 69,08 Расходы на площади Зпл 40,80 25,65 Себестоимость технологич. Стех 910,58 627,12 Расходы цеховые Рцех 547,08 344,04 Себестоимость цеховая Сцех 1457,66 971,16 Расходы заводские Рзав 419,43 263,76 Себестоимость заводская С ЗАВ 1877,09 1234,92

4.6 Капитальные затраты по базовой и проектной технологиям

Размер капитальных затрат, требующихся для реализации базовой технологии, вычисляем согласно формуле:

КОБЩБ = КОББ = n ∙ЦОБ.Б ∙КЗ.Б., (4.20)

где КЗ – величина коэффициента, определяющего долю загрузки

технологического оборудования;

  • ЦОБ.Б. – размер в рублях остаточной стоимости оборудования,

определяемый согласно сроку службы;

n – принятое количество единиц оборудования для выполнения

заданной производственной программы по базовой технологии.

ЦОБ.Б. = ЦПЕРВ.– (ЦПЕРВ ∙ТСЛ∙НА/100), (4.21)

где ЦПЕРВ – рыночная стоимость в рублях приобретения

технологического оборудования для реализации базовой технологии;

ТСЛ – срок службы в годах оборудования для реализации базовой

технологии на начало внедрения предлагаемых в выпускной

квалификационной работе технических решений;

НА – норма амортизации в процентах оборудования для реализации

базового технологического процесса.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.20) и в формулу (4.21) результаты вычисления:

ЦОБ.Баз. = 30000 – (30000 ∙3∙21,5/100) = 10650 рублей

КОБЩБаз. =1∙10650∙0,43 = 4541 рублей

Размер общих капитальных затрат для реализации проектной технологии вычисляем согласно формуле:

К ОБЩПР К ОБПР К ПЛПР К СОППР (4.22)

где КОБПР – принятая величина капитальных вложений в

технологическое оборудование;

  • КПЛ – принятая величина капитальных вложений в площади;
  • КСОП – принятая величина сопутствующих капитальных вложений.

КОБПР = ЦОБПР∙КТ-З∙КЗПр (4.23)

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.23) результаты вычисления:

КОБПР = 200000∙1,05∙0,27 = 56700 руб.

К СОП К ДЕМ К МОНТ (4.24)

где КДЕМ – размер затрат на демонтаж оборудования для реализации

базовой технологии;

КМОНТ – величина коэффициента, определяющего долю расходов на

монтаж оборудования.

К ДЕМ Ц Б К ДЕМ (4.25)

где КДЕМ – величина коэффициента, определяющего долю расходов на

демонтаж оборудования.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.25) результаты вычисления:

КДЕМ = 1∙30000∙0,05 = 1500 руб.

К МОНТ Ц ПР К МОНТ , (4.26)

где КМОНТ – величина коэффициента, определяющего долю затрат на

монтаж оборудования для реализации проектной технологии.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.24) и в формулу (4.26) результаты вычисления:

КМОНТ = 200000∙0,05 = 10000 руб.

КСОП = 1500 + 10000 = 11500 руб.

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.22) результаты вычисления:

КОБЩПР. = 56700 + 11500 = 68200 руб.

Размер дополнительных капитальных вложений вычисляем согласно формуле:

КДОП = КОБЩПР – КОБЩБ. (4.27)

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.27) результаты вычисления:

КДОП = 68200 – 4541 = 63659 руб.

4.7 Показатели экономической эффективности

проектной технологии

Снижения трудоемкости вычисляем согласно формуле:

t ШТБ t ШТПР

t ШТ 100% (4.28)

t ШТБ

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.28) результаты вычисления:

0,97 0,61

t ШТ 100% 37%

0,97

Показатель повышения производительности труда вычисляем согласно формуле:

100 t ШТ

ПТ (4.29)

100 t ШТ

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.29) результаты вычисления:

100 37

ПТ 59%

100 37

Снижение технологической себестоимости труда вычисляем согласно формуле:

С ТЕХБ С ТЕХПР

С ТЕХ 100% (4.30)

С ТЕХБ

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.30) результаты вычисления:

910,58 627,12

СТЕХ 100% 31%

910,58

Условно-годовую экономию (ожидаемую прибыль) вычисляем согласно формуле:

пр

Пр ож. Э у.г. Сб С П (4.31)

зав зав Г

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.31) результаты вычисления:

ЭУ.Г. = (1877,09– 1234,92)∙1000 = 642170 руб.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений вычисляем согласно формуле:

К ДОП

Т ОК (4.32)

Э УГ

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.32) результаты вычисления:

63659

ТОК 0,1

642170

Годовой экономический эффект в сфере производства вычисляем согласно формуле:

Эг = Эуг – Ен∙Кдоп (4.33)

После подстановки соответствующих значений в формулу (4.33) результаты вычисления:

Эг = 642170 – 0,33∙63659 = 621162 руб.

4.8 Заключение по экономическому разделу

Экономический раздел настоящей выпускной квалификационной работы посвящён определению основных экономических показателей, которые могут охарактеризовать проектную и базовую технологии: технологической и заводской себестоимости ремонтной наплавки изделия.

В ходе выполнения расчётов установлено, что проектная технология при внедрении в производство позволит получить положительные эффекты: уменьшить трудоемкость на 37 %, увеличить производительность труда на 59 %, уменьшить технологическую себестоимость на 31 %. Размер расчётной величины условно-годовой экономии составил приблизительно 0,64 млн. рублей.

Размер годового экономического эффекта, оцененный с учетом капитальных вложений в приобретаемое технологическое оборудование, составил 0,62 млн. рублей. Финансовые затраты на капитальные вложения в технологическое оборудование окупятся за 0,1 года.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о высокой экономической эффективности предлагаемых в выпускной квалификационной работе технологических решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей выпускной квалификационной работе была поставлена цель – повышение производительности и качества восстановления карданного вала легкового автомобиля.

Базовая технология восстановительной наплавки с применением ручной дуговой наплавки штучными электродами имеет ряд недостатков. Поиск и анализ источников научно-технический информации позволил выделить несколько альтернативных способов восстановительной наплавки: 1) ручная дуговая наплавка с применением штучных электродов; 2) механизированная наплавка с применением порошковых самозащитных проволок; 3) механизированная наплавка в среде защитных газов проволоками сплошного сечения; 4) лазерная наплавка; 5) пламенная наплавка.

На основании анализ преимуществ и недостатков каждого способа принято решение использовать механизированную наплавку в среде защитных газов проволоками сплошного сечения.

На основании современных достижений в области управления горением сварочной дуги предложен оригинальный способ наплавки с импульсным управлением горением дуги.

В ходе выполнения экологического раздела выполнен анализ экологической безопасности предлагаемых в выпускной квалификационной работе технических решений и предложены меры по защите персонала от вредных и опасных факторов, которые возникают при реализации проектной технологии.

Анализ экономической эффективности предложенных решений позволил установить, что внедрение результатов выпускной квалификационной работы в производство позволит получить годовой экономический эффект в размере 0,62 млн. рублей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/bakalavrskaya/tehnologicheskiy-protsess-naplavka-zubev/