Дипломная работа дуговая наплавка

Реферат
Содержание скрыть

В процессе эксплуатации машин и механизмов их детали зачастую

работают в жестких условиях контактирования с высокотемпературными

газами, различными агрессивными средами абразивными веществами,

вызывающими интенсивную коррозию или износ поверхности. По мере

повышения скорости действия машин и механизмов, увеличения их

размеров и производительности условия работы поверхности деталей

становятся все более жесткими. В связи с этим возникает необходимость

применения специальных мер, обеспечивающих радикальное повышение

жаропрочности, коррозионной стойкости, износостойкости и других

важных свойств поверхности материалов. Эта задача может быть решена

применением способов поверхностного упрочнения материалов [1].

Такой путь представляет значительные резервы экономии сырьевых

ресурсов. Применение технологий улучшения свойств поверхности

материалов расширяет перспективу проектирования и производства

различного оборудования с более высоким уровнем эксплуатационных

показателей, что, в свою очередь, позволяет сократить потребление энергии

и повысить производительность труда в различных отраслях

промышленности [1].

Номенклатура восстанавливаемых деталей металлургического

оборудования включает валки прокатных станов различных типов . конуса и

чаши засыпных аппаратов доменных печей, правильные ролики и ролики

рольгангов прокатных станов, крановые колеса, броневые плиты скипов,

рудных тачек и пылеулавливателей, ножи различного назначения, молотки

и била дробилок, керны клещевых кранов, зубья ковшей экскаваторов,

различные валы и оси и ряд других деталей. Увеличение стойкости

перечисленных деталей весьма эффективно сказывается на работе

высокопроизводительных агрегатов металлургической промышленности.

Восстановление деталей повышает техническую и экономическую

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 5

эффективность производства, ликвидируя или уменьшая простои основного

и вспомогательного оборудования [1].

Основной целью данного дипломного проекта является разработка

технологии и оборудования для восстановления изношенной поверхности

22 стр., 10795 слов

Проектирование операций механической обработки поверхностей детали

... 2 2.2 Определение операционных размеров С помощью планов обработки элементарных поверхностей определяют операционные размеры. Припуски на обработку выбираем по нормативам, руководствуясь ... КВ. Т Сверление 13 270 40 28,7 Растачивание черновое 10 70 25 0,8 29,5 Растачивание чистовое 9 43 20 0,5 30 Переходы ... № пов Разм. Точность Шероховатость Kyт Kyш nт nш nпр деталь заготовка Rz д Rz з кв т кв т 2 ...

бил молотковых мельниц.

Работая в условиях ударно-абразивного износа, била дробилок

является наиболее быстроизнашивающейся деталью агрегата,

лимитирующей его производительность.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6

1. Состояние вопроса

1.1. Характеристика изделия

Основной рабочий орган молотковых мельниц – ротор. Он

представляет собой горизонтальный вал с дисками, между которыми

шарнирно подвешены на осях молотки, отлитые из износостойкого

материала. С помощью этих молотков (бил) размельчают уголь в пыль

(см. рис 1.).

Деталь работает в условиях ударно-абразивного износа и

является наиболее быстроизнашивающейся деталью мельницы.

Рисунок 1 – Отливка била

Билы отливаются из стали 25Л ГОСТ 977-75.

Сталь 25Л в промышленности используют при изготовлении станины

прокатных станов, шкивов, поршней, рам рольгангов и тележек, корпусов

подшипников, детали сварно-литых конструкций и другие детали,

работающие при температуре от –40 до 450 С под давлением [2].

Химический состав стали 25Л приведен в таблице 1. Технологические

свойства стали приведены в таблице 2. В таблице 3 приведены температуры

критических точек. В таблице 4 приведены предельные значения

выносливости.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7

Таблица 1 – Химический состав

Химический элемент %

Кремний (Si) 0,20-0,52

Медь (Cu), не более 0,30

Марганец (Mn) 0,35-0,90

Никель (Ni), не более 0,30

Фосфор (P), не более 0,04

Хром (Cr), не более 0,30

Сера (S), не более 0,045

Таблица 2 – Технологические свойства

Свариваемость

Ограниченно свариваемая. Рекомендуется подогрев и последующая

термообработка.

Обрабатываемость резанием

В термообработанном состоянии при НВ 160 К тв.спл.=1,25, К б.ст.=1

Склонность к отпускной способности

Не склонна

Таблица 3 – Температура критических точек

Критическая точка С

Ас1 735

Ас3 840

Аr3 824

Ar1 680

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8

Таблица 4 – Предел выносливости

-1 ,МПа в ,МПа 0,2 ,МПа Термообработка,

состояние стали

206 440 235 НВ 124-151

1.2. Свариваемость стали

Свариваемость углеродистых сталей можно определить, как

способность стали переносить тепловой режим при том или ином сварочном

процессе без образования в соединении участков металла с пониженными

пластическими свойствами, способствующими возникновению трещин при

сварке конструкций или разрушению сварных соединений в эксплуатации

[2].

Стали, склонные к резкой закалке, имеющие в результате

термического

цикла сварки структуру мартенсита и остаточного аустенита при

повышенной концентрации углерода, при воздействии внутренних

напряжений чувствительны к образованию холодных трещин. Холодные

(закалочные) трещины возникают как в интервале температур образования

12 стр., 5856 слов

Легированные стали

... характерные для углеродистой стали, марганец или кремний, а их количество должно превышать 1 %. В сталях легирование осуществляют с ... порог хладноломкости), условий нагружения, работы, поглощаемой при распространении трещины и т. д. Сопротивление материала хрупкому разрушению является ... стоимость стали, а некоторые из них к тому же являются дефицитными металлами, поэтому добавление их в сталь должно ...

мартенсита (250˚С и ниже), так и после полного остывания сварного

изделия, спустя некоторое, иногда значительное время после сварки (через

24-48ч) [9].

Чем ниже температура распада аустенита, грубее структура

мартенсита, выше уровень внутренних сварочных и структурных

напряжений, тем вероятнее образование холодных закалочных трещин.

Элементы, снижающие температуру γ→М превращения, усиливают

склонность металла к образованию холодных закалочных трещин. К таким

элементам прежде всего, относится углерод. О свариваемости

применительно к ее чувствительности к закаливаемости ориентировочно

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9

судят по коэффициенту эквивалентности по углероду для различных

легирующих элементов[2]:

Mn Cr V Mo Ni Cu P

СЭ  С %  % % % % % % % (1.1)

6 5 5 4 15 13 2

Для стали 25Л:

Mn Cr Ni Cu P

СЭ  С %  % % % %  %; (1.2)

6 5 15 13 2

CЭ  0.25  0.083  0.06  0.02  0.023  0.02  0.456%

Стали с эквивалентом по углероду более 0,45 склонны к образованию

трещин при сварке. Однако этот критерий не является препятствием к

применению стали в сварной конструкции. При одном и том же показателе

Сэ стали, с большим содержанием углерода, имеют более высокую

чувствительность к холодным трещинам, чем сложнолегированные стали с

меньшим содержанием углерода. Образование холодных трещин спустя

некоторое время после полного остывания сварного соединения является

наиболее неприятным, так как качество изделия теряется после его

контроля. Замедленное разрушение связано с фиксированием нестабильного

остаточного аустенита в структуре мартенсита при быстром остывании

участков сварных соединений, нагревающихся при сварке выше точки Ас3 .

Остаточный аустенит с течением времени распадается при 20ºС.

Интенсивность этого процесса усиливается при охлаждении ниже 0ºС

Образованию трещин с течением времени способствует водород

растворенный в металле; он затормаживает распад аустенита и снижает

точку мартенситного превращения стали. Избыточный водород,

растворенный в металле, с распадом аустенита, постепенно выделяясь в

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 10

несплошности структуры в виде молекулярного водорода, создает местные

внутренние давления, облегчающие возможность образования

микротрещин.

Применение специальных присадочных проволок и флюсов,

многослойной сварки, колебательных движений электрода при

автоматической сварке, импульсного режима сварочного тока (при малых

толщинах металла), подбор оптимальных режимов сварки позволяют

обеспечить более равноосную зернистую структуру металла шва и

предупредить чрезмерное развитие зоны перегрева основного металла с

крупнокристаллической структурой.

Предварительный или сопутствующий подогрев с целью

предупреждения образования закалочных структур следует производить

лишь в крайних случаях и для деталей с небольшим протяжением

19 стр., 9378 слов

Технологический процесс сборки-сварки изделия «Цистерна»

... горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается: 1) Ограничением (особенно при сварке аустенитных сталей) в основном и наплавленном металлах содержания ... курсового проекта является разработка технологического процесса сборки-сварки изделия «Цистерна». Конструкция представляет цистерну . Цист е рна (от лат. cisterna ... МПа МПа % % кДж / м 2 - Лист 4 - 11 Поп. 500 40 Нагрев 1080 o ...

сварочных швов, так как поддержание с достаточной точностью заданной

температуры подогрева по всей длине шва в течении всего процесса сварки

является трудно осуществимым, а условия работы сварщика становятся

весьма тяжелыми; все это делает технологический процесс нестабильным.

Снижение содержания водорода в металле шва для предупреждения

холодных трещин обеспечивается применением осушенных защитных

газов, прокаливанием сварочных материалов перед сваркой [2].

Склонность к горячим трещинам сварных швов низкоуглеродистых

сталей, определяется следующими факторами [2]:

  • химическим составом металла шва, от которого зависит

межкристаллитная прочность и пластичность в опасном температурном

интервале хрупкости (ТИХ);

  • величиной и скоростью нарастания растягивающих напряжений и

соответственно деформаций в ТИХ;

  • величиной первичных кристаллитов;
  • формой сварочной ванны (шва), от которой зависит направление роста

столбчатых кристаллов, характер их срастания, степень зональной ликвации

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11

и расположение осей кристаллитов (или межкристаллитных участков)

относительно направления растягивающих напряжений.

Элементами, обуславливающими образование горячих трещин в металле

углеродистых швов, являются прежде всего сера, затем углерод, фосфор,

кремний, медь, никель, (при содержании 2,5-4,5%), а также примеси

металлов с низкой температурой плавления (свинец, олово, цинк).

Элементами повышающими стойкость швов против трещин,

нейтрализующими действие серы, являются марганец, кислород, титан,

хром и особенно ванадий. Измельчение дезориентирование структуры

металла шва, предупреждение развития грубой дендритной структуры с

ликвационными зонами за счет соответствующего легирования и приемов

сварки – все это повышает сопротивляемость швов против разрушения в

температурном интервале хрупкости [2].

Однако с повышением содержания углерода выше 0,25%

чувствительность к горячим трещинам заметно возрастает. При этом чем

ниже содержание легирующих элементов, препятствующих образованию

кристаллизационных трещин, тем выше склонность к трещинообразованию

при одном и том же содержании углерода [2].

Сталь 25Л обладает вполне удовлетворительной пластичностью и

вязкостью, однако высокий уровень углеродного эквивалента требует

принятия мер для предотвращения возникновения трещин.

1.3. Выбор способа восстановления

Для выбора оптимального способа восстановления поверхности

изношенных бил необходимо учитывать форму и размеры изделия;

требования предъявляемые к точности нанесения покрытия, его

эксплуатационные свойства; затраты на основное и вспомогательное

оборудование, наплавочные материалы и газы, на предварительную и

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12

окончательную обработку покрытия; условия труда и другие факторы

производственного и социального характера.

4 стр., 1627 слов

Наплавка металла

... наплавка – нанесение расплавленного металла на поверхность изделия, нагретую до оплавления или до температуры надежного смачивания жидким наплавленным металлом. Наплавленный металл связан с основным металлом ... струей жидкости и другие. По механизму разрушения трущихся поверхностей различают следующие виды изнашивания: адгезионное, абразивное, при резании (зазоре, царапании), коррозионное, ...

Существуют различные способы поверхностной обработки, из

которых основные, имеющие промышленное применение приведены в

таблице 5 [3].

Таблица 5 – Основные способы обработки поверхностей

Способы Существо способа

Химические и электрохимические способы

Электролитическое Осаждение металла с образованием

металлопокрытие покрытия на поверхности изделия при

пропускании тока между анодом

(пластиной из металла) и катодом

(обрабатываемым изделием)

Химическое металлопокрытие Образование покрытия на поверхности

металлических

Изделий за счет осаждения ионов металла

из водного раствора хлорида металла без

применения электрического тока

Химическое покрытие Образование фосфатного, оксалатного,

оксидного или ионного химического

неметаллического покрытия покрытия на

поверхности металлических изделий,

погруженных в раствор требуемого состава

и выдерживаемых в нем при температуре

до 200С

Физические способы

Горячее металлопокрытие погружением Образование покрытия путем погружения

металлического изделия в ванну

расплавленного металла

Диффузионное насыщение Диффузионное насыщение поверхностного

слоя изделия металлом или сплавом при

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13

высокой температуре с использованием

насыщающего состава, основным

компонентом которого является металл,

сплав или металлическое соединение

Сульфидирование Образование сульфидного слоя на

поверхности стальных изделий в

результате диффузии свободной серы,

образующейся при температуре обработки

(до 600С) за счет распада сульфуратора,

состоящегоо из нейтральной соли,

карбоната или другого неорганического

вещества с добавлением сернистого

соединения

Цементация Диффузионное насыщение углеродом

поверхности изделий из

низкоуглеродистой или низколегированной

стали при температуре 800-950С

Азотирование Образование нитридного слоя на

поверхности изделий из стали, содержащей

алюминий, хром, молибден и другие

легирующие элементы, при нагреве до 475 580С в среде аммиака. Азотирование

бывает жидким и газовым

Нитроцементация Одновременное насыщение поверхности

изделий из углеродистой стали азотом и

углеродом при нагреве до температуры

750-900С в атмосфере, состоящей из

газообразного карбюризатора с дбавлением

нескольких процентов аммиака

Газопламенная закалка Образование упрочненного слоя закалкой

после нагрева поверхности стальных

изделий пламенем горючей смеси

Индукционная закалка Упрочнение закалкой посредством нагрева

поверхности стального изделия током

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 14

высокой частоты (ТВЧ)

Вакуумное осаждение Нанесение слоя путем осаждения атомов

или молекул металла или соединения на

поверхность изделия при их возгонке в

условиях высокого вакуума (остаточное

давление 13,3-1,3 мПа)

22 стр., 10890 слов

Наплавка уплотнительных поверхностей арматуры

... собой два диска, которые с помощью особого клина плотно прилегают к уплотнительным поверхностям арматуры. Шиберные задвижки (или ножевые) – очень простая конструкция, в которой ... наплавленного металла, а также повышения производительности при наплавке уплотняющей поверхности клина. Цель выпускной работы: Экономия средств с помощью ремонта арматуры. 1 Анализ трубопроводной арматуры Трубопроводная ...

Эмалирование Нанесение на поверхность металлических

изделий стеклянной глазури и обжиг

Электроискровое упрочнение Образование упрочненного слоя за счет

диффузионного переноса вещества

электрода в поверхностный слой изделия в

условиях высокотемпературного искрового

разряда между изделием и электродом при

передаче колебательных движений от

магнитного вибратора на электрод,

вибрация которого сопровождается

периодическим размыканием цепи,

соединяющей электрод с изделием с

помощью конденсатора, подключенного к

Наплавка Нанесение слоя расплавленного металла на

оплавленную металлическую поверхность

путем плавления присадосного материала

теплотой кислородно-ацетиленого

пламени, электрической или плазменной

дуги и др.

Механические способы

Плакирование Изготовление листа из двух и большего

числа металлических слоев, соединенных

между собой способом прокатки, сварки

взрывом или литьем.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 15

Дробеструйная обработка Образование механически упрочненного

слоя (наклеп) путем бомбардирования

поверхности изделия металлической

дробью.

Напыление Образование на поверхности изделия

покрытия из нагретых до плавления или

близкого к нему состояния частиц

распыляемого материала с использованием

теплоты сжигания горючей смеси или

теплоты дугового разряда в газовых

средах.

Из всех выше перечисленных способов для восстановления

изношенных поверхностей деталей широко применяют только наплавку и

напыление [3].

Применительно к данному изделию основными недостатками

технологии напыления являются:

  • малая эффективность нанесения покрытия на мелкие детали из за низкого коэффициента использования напыляемого материала

(отношения массы покрытия к общей массе израсходованного материала);

  • процесс напыления сопровождается образованием облаком

мельчайших частиц напыляемого материала, взаимодействие которых с

окружающим воздухом сопровождается образованием различных

соединений и дымом. Вредность соединений и дыма для здоровья людей

требует мощных вытяжных устройств;

  • вредные условия работы операторов о время предварительной

обработки поверхности изделий (для предварительной подготовки

поверхности перед напылением используют пескоструйную или

дробеструйную обработку).

Преимущества технологии наплавки перед технологией напыления

применительно к данному изделию следующие:

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 16

  • возможность нанесения металлического покрытия большой

толщины;

  • высокая производительность;
  • простота выполнения, не требующая высокой квалификации

сварщика.

Учитывая изложенные выше преимущества и недостатки способов

напыления и наплавки, для восстановления изношенной поверхности бил

было решено применить наплавку.

10 стр., 4769 слов

Восстановление деталей сваркой и наплавкой (2)

... специалистам и рабочим. Для каждого способа наплавки применяются определенные режимы сварки, марки проволоки и другие наплавочные материалы. Процесс сварки под ... пазы под шпонки, отверстия на цилиндрических поверхностях стержней являются концентраторами напряжений. Некоторые детали данного ... соответствующие марки электро- дов. Для получения металла средней твердости для наплавочных работ применяют ...

Наплавка заключается в нанесении с помощью сварки на поверхность

детали слоя металла для восстановления еѐ первоначальных размеров (при

износе после эксплуатации), либо для придания этой поверхности

специальных свойств [3]:

  • износостойкости;
  • коррозионной стойкости;
  • антифрикционности;
  • и других.

Важным технологическим фактором процесса наплавки является глубина

проплавления. Глубина проплавления зависит от ряда факторов: технологических

условий ведения процесса, вида наплавки, свойств основного металла, плотности тока,

полярности дуги и др. [3].

Основные методы наплавки:

  • ручная электродуговая наплавка;
  • механизированная наплавка;
  • наплавка в среде защитных газов;
  • наплавка порошковой лентой;
  • вибродуговая наплавка;
  • электрошлаковая наплавка;
  • газовая наплавка.

Специальные методы наплавки:

  • наплавка пропиткой композиционных сплавов;

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 17

  • наплавка взрывом;
  • вакуумно-дуговая наплавка;
  • наплавка ТВЧ (индукционная наплавка);
  • плазменная наплавка;
  • электроннолучевая наплавка;
  • лазерные наплавки; — наплавка самораспространяющимся высокотемпературным

синтезом (СВС наплавка);

  • наплавка пучком релятивистских электронов;
  • электроискровое легирование;
  • магнитно-ультрозвуковая наплавка износостойких сплавов.

Из перечисленных способов наплавки, для восстановления бил

целесообразно применение наплавки открытой дугой. Наплавка без

защитной среды, в среде воздуха, осуществляется порошковой проволокой

или лентой при отсутствии подачи флюса или защитного газа в зону дуги.

Наплавка открытой дугой порошковыми материалами обладает следующими

приемуществами: — простота используемого оборудования и технологии, связанная с

отсутствием необходимости применения защитного газа и флюса; — сравнительная простота введения легирующих элементов в

наплавленный металл, состав которого можно регулировать в широких

пределах; — высокий показатель производительности по сравнению с другими

способами.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 18

2. Технологический раздел

Целью данного раздела является: разработка технологического

процесса для восстановления изношенной поверхности бил, выбор

наплавочного материала, выбор режимов наплавки, выбор и описание

метода контроля качества наплавленного металла.

2.1. Выбор материалов для наплавки

Для наплавки антикоррозионных покрытий применяются ленты из

легированных сталей и сплавов. Для износостойкой наплавки слоя твѐрдого

сплава, ввиду невозможности изготовления из такого сплава

холоднокатаной ленты, в основном, используют порошковую ленту,

представляющую собой оболочку из низколегированной стали с

сердцевиной, заполненной шихтой из легирующих и шлакообразующих

компонентов (рис.2).

7 стр., 3023 слов

Дуговая наплавка под флюсом

... и др.) скрыта под слоем гранулированного флюса, предварительно насыпаемого на поверхность основного металла. Возможность наплавки при большой силе тока и высокой по­гонной энергии обеспечивает ... он происходит взрывообразно, что приводит к побитости поверхности наплавки. Кроме того, толстая шлаковая корка труднее отделяется от наплавленного металла. При большой толщине флюса губки токоподвода, ...

Рис.2. Порошковая лента

1-нижняя гофрированная стальная лента; 2-верхняя стальная лента; 3-шихта:

легирующие и шлакообразующие компоненты

Важным преимуществом порошковых лент является возможность ее

использования без применения флюсов или защитных газов [4].

Это

достигнуто за счет введения в ленту кроме легирующих элементов, веществ,

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 19

обеспечивающих хорошее раскисление сварочной ванны, и связывание

азота воздуха в стойкие нитриды [4].

Порошковая лента состоит из оболочки из мягкой холоднокатанной

ленты и сердцевины из смеси порошков графита, ферросплавов и других

компонентов. Порошковую ленту можно изготовляют из отдельных секций

шириной 12-14 мм на специальном станке, а затем собирают в широкую

ленту.

Возможность широкого регулирования химического состава

наплавленного металла является существенным преимуществом этого

способа. Порошковая лента с внутренней защитой обеспечивает устойчивое

горение, без чрезмерного разбрызгивания металла, необходимое

легирование сварочной ванны для получения заданного химического

состава и других свойств наплавленного слоя, необходимую защиту металла

от азота и кислорода воздуха и получение плотного наплавленного металла

в широком диапазоне режимов наплавки [4].

Наиболее часто используют порошковые ленты ПЛ-У30Х30Г3ТЮ,

ПЛ-АН101(ПЛ-У30Х25Н3С3), ПЛ-АН102(ПЛ-30Х25Н4С4) [4].

Ленту марки ПЛ-У30Х30Г3ТЮ применяют для наплавки режущих

органов землеройных машин, деталей строительных машин.

Лентами ПЛ-АН101, ПЛ-АН102 наплавляют режущие кромки

грейферов, лопастей бетоносмесительных машин, катков тракторов. Зубьев

и ковшей погрузчиков и др.

При наплавке лентой ПЛ-АН101 достигается минимальное

разбрызгивание электродного металла и высокая однородность химического

состава наплавленного металла. Концентрация вредных выделений при

наплавке лентой ПЛ-АН101ниже, чем при наплавке другими порошковыми

лентами. С учетом этих преимуществ считаю целесообразным для наплавки

бил применить порошковую ленту ПЛ-АН101 [4].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 20

2.2. Технологический процесс

Технологический процесс наплавки бил предполагает

последовательное выполнение следующих шагов:

  • подготовка поверхности била к наплавке; очистка поверхности

от наплывов до металлического блеска с последующим обезжириванием;

  • Оборудование: пневмошлифмашинка ПМШ 0.8-80

Материалы: Защитные очки ГОСТ 12402-86

Абразивный круг ГОСТ 443-90

Бензин Бр-1 ТУ 38.401-67-108-92

Салфетка х/б ГОСТ 11689-85

  • загрузка била в кокиль, его зажатие;

Оборудование: установка для наплавки бил

  • заполнение зазоров между стенками кокиля и изделием

асбестом;

Материалы: Асбест ГОСТ 12871-93

  • настройка установки на выбранные режимы;

Режимы: Вылет электрода – 30 мм

Ток наплавки – 1350-1450 А

Напряжение наплавки – 30-32 В

11 стр., 5335 слов

Газопламенная наплавка

... расплавление металла, так же как при сварке, ... корки, высокую стойкость наплавленного металла против образования пор и трещин и возможность наплавки на переменном и постоянном токе. 3. Технология дуговой наплавки Дуговая наплавка под флюсом. Нагрев и ...

Скорость наплавки – 60-80 м/ч

  • наплавка опытного образца;

Оборудование: установка для наплавки бил

Материалы: Лента ПЛ-АН101 ТУ 44-19-43-73

  • изготовления микрошлифа для исследования микроструктуры;
  • вырезка образца его последовательное шлифование и полирование;
  • Материалы: шкурки 16,12,5,4,3;
  • плотное сукно с суспензией оксида хрома.
  • исследование микроструктуры с помощью микроскопа

Оборудование: микроскоп ММУ-3

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 21

После наплавки опытной партии бил составляется технологическая

инструкция по наплавке определѐнной формы и типоразмера, с указанием

наплавочного материала, режимов и других данных технологии наплавки.

2.3. Выбор режимов наплавки

При наплавке лентой можно использовать как постоянный, так и

переменный ток. При переменном токе дуга горит нестабильно,

наблюдается сильное разбрызгивание металла, образуются подрезы,

толщина наплавленного слоя становится неравномерной по ширине валика.

Наплавка на постоянном токе обладает рядом преимуществ при одинаковой

производительности является более выгодной по сравнению с наплавкой на

переменном токе [4].

Применение обратной полярности предпочтительнее из-за высокой

стабильности горения дуги и лучшего внешнего вида наплавленного

металла [4].

Если сварочный ток мал, то образуется узкий валик с неровными

краями и непроварами, дуга горит неустойчиво и гаснет, а лента, замыкаясь

на изделии, нагревается и рвется при выходе из токоподводящих губок.

Если же ток превышает оптимальное значение, то с увеличением тока

ухудшается формирование валика [4].

При наплавке порошковой лентой ПЛ-АН101 ток наплавки можно

увеличивать до 1500 без нарушения стабильности процесса. При этом

производительность процесса возрастает [1].

Напряжение дуги оказывает существенное влияние на качество

наплавленных валиков и, прежде всего, на вид поверхности наплавленного

металла, мало влияет на производительность расплавления электрода и

глубину проплавления основного металла. Оптимальное напряжение дуги

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 22

зависит от материала электрода и типа флюса и определяется для

износостойких сплавов в пределах 30-35 В [4].

Для лент шириной 20-40 мм скорость наплавки изменяется в пределах

0,15-0,55 см/с и зависит от сварочного тока, размеров ленты, марки

электродного материала, состава флюса, формы изделия и т.д. Оптимальная

скорость наплавки позволяет достичь необходимой глубины проплавления

основного металла и производительности процесса наплавки [4].

Вылет электрода определяет уровень предварительного подогрева

ленты. Незначительный вылет приводит к слабому подогреву ленты и

способствует увеличению глубины проплавления. Увеличение вылета

электрода более 30 мм приводит к уменьшению глубины провара и росту

производительности расплавления. Если же вылет чрезмерно велик, то дуга

становится неустойчивой и появляется опасность возникновения

пористости в наплавленном металле [4].

С учетом вышеизложенного режимы наплавки бил молотковых

мельниц принимаем следующие:

Ток наплавки Ih= 1350 — 1450 А

Напряжение Uh= 30 – 32 В

Вылет электрода lэ= 30 мм

Скорость наплавки Vh= 60-80 м/ч

2.4. Описание контроля качества

Выбор контроля качества наплавленного металла зависит от условий

работы и назначения детали.

Применяют следующие методы контроля:

  • Внешний осмотр;
  • Металлографические методы контроля;
  • Контроль твердости наплавленного металла;

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 23

  • Контроль химического состава наплавленного металла;
  • Просвечивание металла рентгеновскими и гамма лучами;
  • Контроль при помощи ультразвука;
  • Методы магнитной дефектоскопии;
  • Люминесцентный метод контроля;
  • Метод окрашивания.

На предприятиях качество наплавленного слоя бил контролируют

используя металлографический метод.

Микроанализ проводят с целью определения микроструктуры и

фазового состава сталей и сплавов, оценки количества, размеров, формы и

распределения различных фаз. Этот анализ позволяет установить связь

химического состава, условий производства и обработки сплава с его

микроструктурой и свойствами.

Процесс изготовления металлографических шлифов обычно включает

следующие основные операции: вырезку образца и подготовку поверхности,

шлифование, полирование, травление [5].

В некоторых случаях, например при изучении неметаллических

включений в сталях, под микроскопом исследуют нетравленую поверхность

шлифа. Наряду с травлением в растворах различного состава для выявления

структуры используют другие методы.

Хорошо приготовленный микрошлиф должен отвечать ряду

требований. Прежде всего, он должен быть представительным для струк туры и свойств изучаемого объекта (детали).

Вырезка, шлифование и полирование образца должны осуществляться

таким образом, чтобы на его поверхности оставался минимальный слой

деформированного металла. На поверхности шлифа не должно быть цара пин, рисок, ямок и загрязнений. В процессе приготовления шлифа не

должно происходить выкрашивания неметаллических включений

карбидных и других фаз. Кроме того, поверхность шлифа должна быть

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 24

достаточно плоской, чтобы его можно было рассматривать при больших

увеличениях. Последнее требование особенно важно при изучении

микрошлифов на автоматических количественных микроскопах, где анализ

микроструктуры на сравнительно больших участках осуществляется без

корректирования фокусировки. Требования к качеству шлифов, изучаемых

на автоматических микроскопах для количественного анализа повышенные.

Вырезка образцов. Выбор числа образцов, места их вырезки и сечения

материала, по которому проходит плоскость микрошлифа, определяется

целью металлографического исследования, размерами, формой и особенно стями структуры изучаемого объекта [5].

При производственном контроле образцы следует отбирать из таких

участков, которые дают наибольшую информацию о структурной

неоднородности металла; места отбора шлифов обычно оговариваются

соответствующими техническими условиями на конкретные виды

металлопродукции [5].

Микроструктуру литых металлов и сплавов (в фасонных отливках)

проверяют в различных сечениях — от самых больших до минимальных, так

как различные участки обычно охлаждаются с различной скоростью, а

структура многих литейных сплавов сильно зависит не только от состава, но

и от скорости охлаждения. В этих случаях важно определить также сечение,

по которому следует изготовлять микрошлиф. Часто выбирают плоскость,

перпендикулярную поверхности отвода тепла, чтобы можно было определить

структуру в периферийных и срединных слоях металла.

Площадь поверхности образцов, используемых для приготовления

шлифов, обычно составляет 1—4 см2. Высота образца определяется

удобством манипулирования при шлифовании и полировании и обычно

составляет 10—15 мм.

Вырезку образцов следует проводить, соблюдая определенные меры

предосторожности, чтобы не вызвать изменения структуры из-за наклепа

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 25

или нагрева. Наиболее часто для вырезки образцов в металлографических

лабораториях используют отрезные станки с абразивными кругами. Для

удовлетворительной резки, обеспечивающей отсутствие прижогов и

значительного деформационного повреждения поверхности, важно выбрать

соответствующий круг и режим резания. Для резки сталей

предпочтительнее использовать круги с абразивными частицами из А12О3,

а для резки цветных металлов — круги с частицами 51С. Грубозернистые

круги обычно более быстро и с меньшим нагревом режут крупные сечения,

а мелкозернистые позволяют получить лучшую чистоту поверхности и

исключить прижог при резке деталей малого сечения (например,

тонкостенных труб).

Для резки мягких материалов обычно применяют твер дые круги (с твердым связующим материалом), а для резки твердых

материалов — мягкие круги.

Во всех случаях резку абразивными кругами следует проводить с

использованием охлаждающей жидкости [5].

При подготовке поверхности наряду с резкой абразивными кругами

получить плоскую поверхность (необходимую для шлифа) можно путем

фрезерования, шлифования или опиливания.

После получения плоской поверхности образец шлифуют бумажной

шлифовальной шкуркой вручную или на шлифовальных станках. При

ручном шлифовании шкурку помещают на плоское твердое основание

(обычно толстое стекло).

Образец прижимают шлифуемой поверхностью к

шкурке и ритмично перемещают вперед и назад по прямой линии. При

механическом шлифовании шкурку закрепляют на вращающемся круге с

помощью зажимных колец или клеевого покрытия на обратной стороне

шкурки, а образец прижимают к шкурке вручную или устанавливают в

зажимное приспособление станка. Для сухого шлифования используют

шлифовальную бумажную шкурку, соответствующую ГОСТ 6456—75.

Маркировка шкурки включает ее тип (для металлов применяют шкурки

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 26

типа I), способ нанесения абразивного материала, размеры листов

(рулонов), марку бумаги-основы, марку абразивного материала,

зернистость, тип связки и класс износостойкости. Например, маркировка

«1Э 620X50 П2 15А 25-Н М А» по ГОСТ 6456—75 соответствует бумажной

шлифовальной шкурке типа I с абразивным материалом, нанесенным

электростатическим способом, шириной 620 мм, длиной 50 м; бумага основа марки 0-200; абразивный материал— нормальный электрокорунд

марки 15А зернистостью 25-Н на мездровом клее; класс износостойкости А.

Для мокрого шлифования используют водостойкую бумажную

шлифовальную шкурку (ГОСТ 10054—75).

Маркировка этой шкурки

включает размеры листа (рулона), марку абразивного материала,

зернистость и класс износостойкости. Например, маркировка «Водостойкая

310 X 230 64С20П А ГОСТ 10054—75» соответствует водостойкой шли фовальной шкурке размерами 310X230 мм из зеленого карбида кремния

марки 64С зернистостью 20П, класс износостойкости А.

Марки абразивных материалов по ГОСТ 6456—75 следующие:

  • Электрокорунд нормальный — 16А: 15А;
  • 14А;
  • 13А

Электрокорунд белый — 25А; 24А; 23А

Электрокорунд легированный — 35А; 34А; ЗЗА; 32А

Монокорунд —45А; 44А; 43А

Карбид кремния зеленый — 64С; 63С

Карбид кремния черный — 55С; 54С

Кремень—81Кр

Стекло — 71 р.

Шлифование проводят, используя шкурку нескольких номеров с

последовательно уменьшающейся зернистостью. Во время шлифования на

каждой шкурке следует сохранять одно и то же положение образца, чтобы

асе риски на его поверхности были параллельны. При переходе к шкурке

следующего номера направление шлифования изменяют на 90 * и проводят

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 27

его до полного удаления всех рисок, образовавшихся во время предыдущей

операции. Зернистость шлифовальных шкурок приведена в таблице 6 [5].

Таблица 6 – Размеры абразивных частиц и обозначения зернистости

бумажной шлифовальной шкурки, используемой для приготовления

металлографических шлифов

Обозначение зернистости

Размеры сходной водостойкой

Обозначение

абразив- шкурки по стандартам РЕРА»»

зернистости

ных 1*1]

частиц*1,

по ГОСТ по ГОСТ

мкм прежнее*1 новое

6453—75 10054-73

320-250 25 16-П 60 Р60

200—160 16 16-П 80 Р80

16-Н

160-120 12 12-П 100 Р100

12-Н

120-100 10 10-П 150 Р120

10-Н

100—80 8 8-П 130 Р150

8-Н

80-6.3 6 6-П 240 Р180

6-Н

63—50 5 5-П 230 Р240

5-Н

50—40 4 4-П Р320

4-Н 320

40—28 М40-П Р400

М40 М40-Н

М28-П 400 Р600

28—20

М28-Н

М20-П

20—14 600 Р1000

Л120-Н

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 28

Важная задача шлифования—достижение минимальной толщины слоя

деформированного металла, чтобы последние его следы можно было

удалить последующим полированием. Глубина царапин и толщина слоя

деформированного металла под царапинами уменьшаются с уменьшением

размера абразивных частиц; при этом толщина слоя деформированного ме талла примерно обратно пропорциональна твердости образца и в 10—50 раз

превышает размеры абразивных частиц. Необходимо, чтобы на каждой

ступени шлифования происходило полное удаление слоя деформированного

металла, образовавшегося на предыдущей ступени.

Для оценки качества шлифования можно исследовать поверхность

образца при переходе от одной ступени к другой под микроскопом. После

каждой ступени шлифования поверхность должна быть покрыта равномер ными по величине и отчетливо видимыми царапинами; никаких следов

царапин от предыдущего шлифования наблюдаться не должно.

Большое значение при шлифовании имеет величина давления,

приложенная к образцу. Давление должно быть достаточно высоким, чтобы

обеспечить резание абразивом и нужную скорость шлифования.

Недостаточное давление создает условия трения, не обеспечивающие

эффективного удаления металла. В то же время чрезмерное давление

приводит к нежелательному выделению тепла, неравномерной величине

царапин, вдавливанию абразивных частиц в металл, а также преждевремен ному износу и фрагментации абразива. Обычно оптимальное давление

зависит от материала образца и определяется опытным путем.

После каждой ступени шлифования поверхность образца следует

тщательно очищать во избежание переноса сравнительно крупных частиц

абразива на более мелкозернистый абразивный материал, используемый при

последующих ступенях шлифования. Для этой цели образцы обычно

промывают в воде [5].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 29

В последнее время в металлографических лабораториях наиболее

часто используют мокрое шлифование на водостойких шлифовальных

шкурках, обеспечивающее эффективное охлаждение и постоянную очистку

шкурки и образца.

При шлифовании очень мягких металлов в ряде случаев шкурку

предварительно смачивают в керосине или натирают парафином (например,

при изготовлении микрошлифов из алюминия), чтобы свести к минимуму

вдавливание абразивных частиц в поверхность шлифов.

В качестве промежуточной операции между тонким шлифованием и

полированием используют притирку. В этом случае абразив наносят на

шлифовальный (притирочный) круг, изготовленный из чугуна или таких

материалов, как дерево, свинец, нейлон, парафин, бумага или специальная

ткань. Абразив может быть запрессован в материал притирочного круга с

помощью стальной плитки или подаваться на круг в виде смеси абразивных

частиц с водой различной консистенции (от жидкой до пастообразной), а

также специальных паст.

Хорошее качество обеспечивает, в частности, использование операции

притирки на бумажном круге (два слоя ватмана) после обработки на

шлифовальных шкурках зернистостью 3 или 4 с нанесением пасты

следующего состава: 500 г шлифовального порошка М28; 90 г стеарина; 40

г вазелина; 5—7 г керосина [5].

Полирование служит для удаления мелких рисок, оставшихся после

шлифования, и получения гладкой зеркальной по поверхности шлифа.

Применяют механический, электрохимический и химико-механический ме тоды полирования.

Механическое полирование производят на вращающемся круге с

натянутым полировальным материалом (фетр, сукно, драп или специальная

ткань), на который непрерывно или периодически наносят очень мелкий

абразив в виде суспензии в воде (желательно дистиллированной).

В

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 30

качестве абразивов применяют оксид хрома, оксид алюминия и оксид

железа (крокус).

Все более широкое использование находят полировальные

алмазные пасты, которые наносят на специальную ткань или бумагу

(ватман).

Пасты состоят из алмазных микропорошков, марок АСМ или АМ,

связующих и поверхностно активных веществ. В зависимости от зер нистости пасты условно подразделяют на четыре группы, которые

окрашивают в различные цвета.

Пасты (табл.7) выпускают нормальной (Н) и повышенной (П)

концентрации с соответствующим содержанием алмазного микропорошка

для каждой зернистости. Кроме того, имеются пасты, смываемые водой (В)

и органическими растворителями (О) (спирт, бензин и др.), а также

смываемые как водой, так и органическими растворителями (ВО).

По

консистенции пасты подразделяют на мазеобразные (М) и твердые (Т).

Таблица 7 – Основные характеристики алмазных паст

Обозначение Размеры

Концентрация алмазного

зернистости абразивных Цвет пасты и

порошка, % (по массе)

по ГОСТ частиц*. этикетки

9206—70 мкм

Н П

60/40 60-40 10 20 Красный

40/28 40—28 7 14 »

28/20 28—20 7 14 Голубой

20/14 20—14 5 »

14/10 14—10 5 »

10/7 10-7 3 10 Зеленый

7/5 7—5 3 6 »

5/3 5—3 2 6 »

4 Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 31

3/2 3-2 2 4 Желтый

2/1 2—1 1 21 »

1/0 До 1 1 2 »

Пример маркировки пасты из порошка марки АСМ зернистостью 5/3,

нормальной концентрации, смываемой органическими растворителями,

мазеобразной консистенции: «Паста алмазная АСМ 5/3 НОМ СТ СЭВ 206—

75».

Процесс полирования обычно состоит из двух или трех операций. Для

грубого полирования используют абразивы с размером частиц 1 — 10 мкм

и сравнительно твердые ткани без ворса или с коротким ворсом. Для

тонкого полирования применяют абразивы с размером частиц менее 1 мкм и

мягкие ворсистые ткани. Скорость вращения полировальных кругов

диаметром 200 — 250 мм при грубом полировании обычно составляет 400

  • 600 об/мин, а при тонком — менее 300 об/мин.

Полировальный круг должен быть достаточно влажным. Для проверки

влажности круга оценивают время, необходимое для сушки образца после

его снятия с круга; обычно это время должно быть в пределах 5 —8 с.

Важное условие получения качественных шлифов — тщательное

соблюдение чистоты при полировании. Желательно, чтобы помещение для

полирования было отделено от помещения, где производят резку и

шлифование образцов. После каждой операции приготовления шлифа

образец необходимо тщательно промывать под струей воды, чтобы

исключить загрязнение полировального круга абразивными частицами и

продуктами резания, внесенными с предыдущих операций. Если в образце

имеются мелкие поры и трещины, а также, если для полирования

используются алмазные пасты, желательно применять ультразвуковую

очистку.

Полирование осуществляют вручную или на автоматических станках.

При ручном полировании образец непрерывно перемещают от центра к

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 32

периферии, что обеспечивает равномерное распределение абразива и

однородный износ полировального материала. Кроме того, образец

периодически вращают или перемещают «восьмеркой», чтобы исключить

образование «хвостов» около неметаллических включений и частиц

выделившихся фаз.

Давление на образец определяют опытным путем. Как правило, оно

незначительно и уменьшается по мере перехода от грубого полирования к

более тонкому.

При автоматическом полировании один или несколько образцов

устанавливают в специальное приспособление станка, которое обеспечивает

приложение требуемого давления к образцам и их вращение в направлении,

обратном вращению круга.

Полирование считают законченным, когда на поверхности шлифа

под микроскопом не наблюдаются риски или царапины.

Ниже приведены некоторые типичные схемы приготовления шлифов

[5].

Схема I (оптимальная):

  • резка абразивным кругом с охлаждающей жидкостью;
  • мокрое шлифование на шкурках зернистостью 5(4), М40, М28 и

М20;

  • полирование на алмазных пастах зернистостью 7/5 и 3/2 (или 1/0);
  • окончательное полирование на тонком сукне (драп-велюр,

биллиардное сукно и т. п.) с суспензией оксида хрома или оксида алюминия

(обычно для шлифов с низкой твердостью).

Схема II (при отсутствии оборудования для мокрого шлифования и

алмазных паст):

  • обработка на наждачном камне зернистостью 40 или 46;
  • шлифование на шкурках 16, 12, 5, 4, 3;

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 33

  • полирование на плотном сукне (например, шинельном) с суспензией оксида хрома;
  • окончательное полирование аналогично схеме I.

Схема III (для ускоренного приготовления шлифов):

  • обработка на наждачном камне зернистостью 40;
  • шлифование на шкурке 4 или 3;
  • притирка на бумажном круге (ватман) с пастой, содержащей шлифовальный порошок М28;
  • полирование на алмазных пастах зернистостью 28/20, 14/10 и 7/5;
  • см.

схему I, п. 4.

3. Конструкторский раздел

3.1. Разработка оборудования

Разрабатываемое оборудование должно обеспечивать выполнение

следующих операций:

  • подвод электрода к наплавляемой поверхности;
  • зажигание дуги;
  • перемещение со скоростью наплавки, смещение на шаг в пределах

зоны наплавки и наплавку заданного количества слоев;

  • подвод наплавляемого била в зону наплавки.

Полуавтомат А-1728 (рис.3) для дуговой наплавки порошковой лентой

открытой дугой в нижнем положении на постоянном токе. Полуавтомат

используется при ремонтных работах по восстановлению изношенных

деталей горно-обогатительного оборудования. Полуавтомат состоит из

станины со столом, на который укладывается наплавляемая деталь. На

станине смонтирован механизм перемещения мундштука по высоте с

ползуном, рычагами шпинделем. На шпинделе расположены катушка с

порошковой лентой, механизм подачи ленты и кожух со штурвалом и

смотровыми окнами для наблюдения за процессом наплавки и защиты от

брызг. Окна защищены светофильтрами.

Наплавляемая деталь устанавливается на столе аппарата. С помощью

кнопки на пульте управления включается источник сварочного тока и

механизм подачи ленты. После возбуждения дуги производится процесс

наплавки. Мундштук перемещается относительно наплавляемого изделия

оператором вручную.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 35

Рис.3. Полуавтомат А-1728 для дуговой наплавки порошковой лентой

1-подающий механизм; 2-мундштук; 3-шпиндель; 4-катушка с тормозом; 5-узел рычагов;

6-кожух; 7-механизм подъема; 8-ползун; 9-станина; 10-пульт управления.

Недостатком этого полуавтомата являются:

  • большая часть ручного труда;
  • низкое качество наплавки;
  • низкая скорость наплавки.

Для наплавки изношенной поверхности бил было решено применить

установку (рис.4).

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 36

Рис.4. Установка для наплавки бил молотковых дробилок

1-поворотный стол; 2- механизм координатного перемещения; 3-блок катушек;

4-водоохлаждаемый кокиль; 5-мундштук.

Наплавка на установке производится порошковой лентой ПЛ-АН-101

без применения дополнительной защиты.

Процесс наплавки осуществляется последовательно на пяти позициях

при вращении стола:

  • загрузка — выгрузка;
  • наплавка;
  • три позиции кристаллизации и охлаждения.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 37

3.2. Устройство и работа установки

Рабочей частью установки является поворотный стол и сварочная

головка. На поворотном столе установлены пять водоохлаждаемых кокилей

через 72, в которых наплавляются билы. Управление всеми операциями

наплавки осуществляется с пульта управления.

Подвод холодной воды для охлаждения наплавленных бил и отвод еѐ

осуществляется через неповоротную часть стола.

Покрытие изношенной поверхности осуществляется за счѐт

возвратно-поступательного движения электрода с поперечным смещением

на нужный шаг в конце каждого хода

Наплавочная головка состоит из пяти основных частей – узлов:

  • мундштук;
  • поворотный стол с расположенными на нем пятью кокильными

устройствами

  • подающий механизм;
  • механизм координатного перемещения;

Мундштук крепится к прижимному устройству и представляет собой

направляющий канал для направления порошковой ленты размерами

4х20мм. Лента к корпусу мундштука подаѐтся при помощи специального

прижима.

Прижимное устройство одевается на выступающую часть прижимного

механизма и крепится при помощи зажима. Прижатие ленты к подающим

роликам осуществляется специальным роликом.

Механизм координатного перемещения представляет собой стол,

закреплѐнный на штоке механизма подъѐма, совершающий поперечные и

продольные перемещения с помощью роликовых суппортов. Ограничение

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 38

хода осуществляется с помощью микровыключателей. На суппорте

поперечного перемещения крепится подающий механизм, который

совершает продольно-поперечные перемещения.

Штанга является связующим звеном между механизмом координатного

перемещения, ограничителем и механизмом подъѐма. Штанга представляет

собой цилиндр, на котором диаметрально закреплены две рейки. Рейки

одновременно являются и направляющими при рабочем движении штанги.

Наличие напряжения питающей сети на входе блока ввода и его

отсутствие на выходе блока сигнализируют лампочки «сеть» и «откл» на

пульте управления (рис.5).

При включении кнопок «сеть» и «вкл» лампочка

«откл» гаснет и загорается лампочка «вкл», сигнализирующая о том, что

напряжение питающей сети подаѐтся на вход блока ввода. Блок ввода

устанавливается в шкафах управления.

Рисунок 5 – Переносной пульт управления

1. Каркас пульта; 2. Ножка; 3. Амперметр; вольтметр; 4. Заземление;

5. Кнопочное управление; 6. Выход; 7. Вход; 8. Кнопка аварийного стопа; 9. Шарниры.

Оператор, обслуживающий установку, контролирует качество

наплавки, дает команду на отвод мундштука в исходное положение,

включает механизм поворота стола. Подводящий очередной кокиль в зону

наплавки, а так же вручную извлекает наплавленное било из кокиля и

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 39

устанавливает на его место очередную заготовку. Возможна работа в

ручном режиме.

В таблице 8 приведены технические характеристики наплавочной

установки.

Таблица 8 – Техническая характеристика наплавочной установки

Ширина электродной ленты, мм. 20

Толщина электродной ленты, мм. 4

Скорость подачи электродной ленты, м/час. 120-200

Число ступеней скорости подачи 7

Скорость наплавки, м/ч 60-90

Шаг наплавки, мм. 14-20

Число электродов, шт 1

Вертикальный ход сварочной горелки головки, мм. 200

Горизонтальный ход сварочной горелки головки 200

вдоль изделия, мм.

Горизонтальный ход сварочной горелки головки 185

поперек изделия, мм.

Расход воды для охлаждения кокилей, л/мин. 25

Диапазон регулирования наплавочного тока, А 800-1500

Диапазон регулирования наплавочного напряжения, 32-38

В

Номинальный ток наплавки при ПВ=100%, А 1500

Время наплавки одного била, мин. 3

Высота автомата, мм. 2056

Ширина автомата, мм. 1200

Длина автомата, мм. 1400

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 40

3.3. Выбор источника питания

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/dugovaya-naplavka/

соответствии с выбранными режимами наплавки.

выпрямителями, так как их электрические схемы предусматривают

переключения для работы как с жесткими, так и падающими внешними

характеристиками. Универсальные сварочные выпрямители серии ВДУ

обеспечивают плавное дистанционное регулирование входных тока и

напряжения, стабилизацию режима при изменениях напряжения сети.

Выпрямители работают при принудительном воздушном охлаждении.

Включение выпрямителей ВДУ в силовую сеть и защита от

кратковременных аварийных коротких замыканий в цепях установки

осуществляется сетевым автоматическим выключателем, защита от

перегрузок в процессе работы-тепловым реле магнитных пускателей. В

схемах ВДУ предусмотрен емкостный фильтр от помех радиоприему,

создаваемых при сварке [6].

Сварочный выпрямитель ВДУ-1601 предназначен для сварки в среде

защитных газов и под флюсом, сварки открытой дугой и порошковой

проволокой на автоматах с зависимой и независимой от напряжения дуги

скоростью подачи электродной проволоки [6].

Техническая характеристика выпрямителя ВДУ-1601 приведена в

таблице 9.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 41

Таблица 9 – Техническая характеристика выпрямителя ВДУ-1601

Параметр ВДУ-1601

Нижняя температура окружающей среды для

исполнения У, С -30

Номинальный сварочный ток, А 1600

Пределы регулирования:

Сварочного тока, А:

жесткие 500-1600

падающие 600-1600

Рабочего напряжения, В:

жесткие 26-66

падающие 30-66

Напряжение холостого хода, В не более 100

Первичная мощность, кВа 155

Напряжение сети, В 380

КПД, % не менее 84

Габаритные размеры, мм 11509001850

Масса, Кг не более 950

При отклонении напряжения в сети от номинального значения

выпрямитель осуществляет стабилизацию выходных параметров как при

падающих, так и при жестких внешних характеристиках. В таблице 10

приведены данные, характеризующие точность стабилизации выходных

параметров выпрямителя ВДУ-1601 при изменениях напряжения сети [6].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 42

Таблица 10 – Точность стабилизации выходных данных выпрямителя

Отклонение Рабочее напряжение Сварочный ток при

напряжения сети, % при жестких внешних падающих внешних

от номинального характеристиках характеристиках

+5 1 В 2,5%

  • 5 1 В 2,5%
  • 10  

Выпрямитель Вду-1601 может работать как с внешними

характеристиками падающей формы, так и с жесткими внешними

характеристиками (рис.8).

Функциональная блок схема ВДУ-1601

приведена на рис.6 Упрощенная электрическая схема силовой цепи

варочного выпрямителя ВДУ-1601 приведена на рис.7

Рис. 6 Функциональная блок-схема выпрямителя ВДУ-1601

СТВ-силовой тиристорный выпрямитель; L-дроссель в цепи выпрямленного тока;

БФУ-блок фазового управления

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 43

Рисунок 7 – Упрощенная электрическая схема силовой цепи выпрямителя ВДУ-1601

Рисунок 8 – Внешние характеристики выпрямителя ВДУ-1601

В силовой тиристорный выпрямитель СТВ входит трехфазный

трансформатор Т1 с нормальным магнитным рассеянием. Трансформатор

Т1 имеет одну первичную обмотку и две вторичные обмотки, соединенные

звездами. Концы фаз А, В и С одной вторичной обмотки объединены в

нейтраль N и образуют отрицательный полюс(зажим), а концы фаз А, В и

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 44

С другой вторичной обмотки, объединены в нейтраль N, образуют

положительный полюс (зажим) выпрямителя ВДУ. Назначение

индуктивности (дросселя) L сглаживать пульсации выпрямленного

сварочного тока и улучшать динамические свойства источника. Дроссель L

состоит из секций L и L. Схемы включения секций дросселя приведены на

рис.9.

Рисунок 9 – Схема включения обмотки дросселя L у выпрямителя ВДУ-1601

Работой выпрямителя управляет блок БФУ, представляющий собой

систему фазового управления моментом отпирания тиристоров V1-V6

тиристорного выпрямителя СТВ. Блок БФУ состоит из трех узлов,

выполняющих определенные функции: входного устройства,

фазосдвигающего устройства и устройства формирования и усиления

сигналов, отпирающих тиристоры V1-V6. Входное устройство содержит

вспомогательный трансформатор управления для получения опорного

напряжения, синхронизированного с сетью. Фазосдвигающее устройство

обеспечивает изменение фазы управляющих сигналов относительно фазы

напряжения сети. Обратная связь по сварочному току осуществляется с

помощью блока трансформаторов тока БТТ (см. рис.6), имеющих

тороидальные ферромагнитные сердечники. Вторичные обмотки

трансформаторов тока соединены треугольником и через трехфазный

мостовой выпрямитель подключены к резистору Rос, с которого снимается

напряжение обратной связи по току. При установке выпрямителя ВДУ-1601

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 45

на работу с жесткими внешними характеристиками действует обратная

связь по выпрямленному напряжению. Включение обратной связи по току

или напряжению производят тумблерами Si или Su (см.рис.7) [6].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 46

4. Расчѐтный раздел

4.1. Расчѐт подшипника качения механизма поворота стола

По конструктивным соображениям для механизма поворота стола

выбираем шариковый однорядный подшипник 8156 ГОСТ 6874-56 рис.10.

Технические характеристики подшипника приведены в таблице 11 [7].

Таблица 11 – Технические характеристики подшипника

Обозначение n, об/мин Шарики

d d1 D U r

подшипника П Ж Dт Z

8156 ГОСТ

6874-75 280 2803 350 53 2,5 630 800 26,99 32

Особо лѐгкая серия диаметров

Рисунок 10 – Подшипник качения 8156 по ГОСТ 6874-75

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 47

Расчѐт динамической грузоподъѐмности.

Са = с(cos )0.7 * (z*2/3)3.647D1.4*tg  (кГс), (4.2)

где  — номинальный угол контакта = 75;

с – коэффициент для динамической нагрузки, зависящий от

геометрии деталей подшипников, точности их изготовления и материалов,

равный для данных условий 3,81;

  • z – число тел качения в 1 ряду.

Са = 3,81 * 0,388 * 10,19 * 3,647 * 100,851 * 3,73 = 20665,9 кГс

Расчѐт эквивалентной динамической нагрузки.

Pа=Fа * Kб * Kт, (4.3)

где Fа – постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, кГс;

  • Kб – коэффициент безопасности;
  • Kт – температурный коэффициент.

Pа=1,1 * 1,2 * 0,66 = 0,87 кГс

Расчѐт долговечности.

p

L = (Са / Pа ) , млн.оборотов. (4.4)

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 48

где p – степенной показатель шарикоподшипников=3.

L = (20665,9 / 0,87 ) = 136 108 млн.оборотов.

4.2. Расчѐт подшипника качения блока катушек блока катушек

По конструктивным соображениям для механизма поворота стола

выбираем шариковый однорядный подшипник 113 ГОСТ 8338-75 рис.11.

Технические данные подшипника приведены в таблице 12 [7].

Таблица 12 – Технические данные подшипника

Обозначение n, об/мин Шарики

d D B r C, кГс

подшипника П Ж Dт Z

113 ГОСТ

8338-75 65 100 18 20 2400 5000 6300 10,32 15

Особо лѐгкая серия диаметров

Рисунок 11 – Подшипник качения 113 по ГОСТ 8338-75

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 49

Расчѐт динамической грузоподъѐмности.

С = с(i* cos )0.7 * (z*2/3) * D1.4*3.647 (кГс), (4.5)

где  — номинальный угол контакта = 75;

с – коэффициент для динамической нагрузки, зависящий от

геометрии деталей подшипников, точности их изготовления и материалов,

равный для данных условий 3,81;

  • z – число тел качения в 1 ряду.

Са = 586.8 кГс.

Расчѐт эквивалентной динамической нагрузки.

Pа=Xo * V * Fr + Yo * Fa, (4.6)

где Fа – постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, =0, кГс;

  • V – коэффициент вращения =1;
  • Xo – коэффициент радиальной нагрузки = 1;
  • Yo – коэффициент осевой нагрузки = 1;

Fr – постоянная по величине и направленности радиальная нагрузка = 98

кГс.

Pа= Fа = 98 кГс.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 50

4.3. Расчѐт прижимного устройства

Выбор винтовой цилиндрической пружины сжатия.

Винтовая цилиндрическая пружина из проволоки круглого сечения

может работать как на сжатие так и на растяжение. В пружинах витки не

должны прилегать друг к другу даже при нагрузке [7].

Минимальное

допустимое расстояние между витками min = 0.1d, где

d — диаметр проволоки, не ниже 0,5мм;

  • i – число рабочих витков пружины;
  • r – число среднего радиуса витка;
  • l – рабочая длина проволоки пружины;
  • p – максимальная сила сжатия пружины;
  •  — отношение диаметра проволоки к диаметру пружины ( = d/2r).

Рисунок 12 – Пружина сжатия

Дано: p = 50 кг, r = 30мм. Для более точного и быстрого определения

параметров винтовых цилиндрических пружин применяется номограмма.

По вертикали отложены в определѐнном масштабе значения в мм r, , i,

P[кТ], d. Номограмма построена для значений [] = 3500кг/см2 , G = 800 000

кг/см2.

d = Pr / (0.2*r) (4.7)

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 51

i = ( * d * G) / (4 *  *r2 *) (4.9)

Рисунок 13 – Номограмма

Прямая α соединяющая на шкале P точку 50 с точкой 30 на шкале 

пересекает шкалу d в точке d = 6мм и шкалу  в точке  = 40мм.

Расчѐтные формулы:

P = (1 / R1) * ( /16) * (d3 / r ) * [] = ( J *  * d2 * []) / (8R1) (4.8)

 = (R2 / R1) * ((2*l*r) / d) *([] / G) (4.9)

C = (1 / R2) * (d4 /( 64 * i * r3)) * G (4.10)

n = R2 / (4 * R12 ) (4.11)

R1 = 1 + 5/4 +7/82 +3 (4.12)

R2 = 1 – 3/162 (4.13)

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 52

 = d / (2 * r) (4.14)

если R1 = R2 и  очень мало, то R1 = R2 = 1. Найдѐм по

вышеприведенным формулам

 = 6 / (2 * 30) = 0,1

R1 = 1 + 5/4*0,1 +7/8 * 0,01 + 0,001 = 1,134

 = R1 * [] = 1,134 * 3500 = 4000 кг/см2

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 53

5. Исследовательский раздел

5.1. Особенности наплавки лентами малой толщины

Применение электродных лент малой толщины (0,1 – 0,3мм) вызвано

необходимостью получения малой длины сварочной ванны при наплавке,

например для наплавки цилиндрических изделий малого диаметра. По

сравнению с лентами толщиной 0,5мм и более, тонкие ленты позволяют

производить наплавку при больших плотностях тока, обеспечивая

минимальное проплавление основного металла и высокую

производительность процесса. На рис.14. показано влияние толщины ленты

на изменение глубины проплавления hп, толщины наплавки С, долю

участия основного металла в наплавленном  [4].

Рисунок 14 – Влияние толщины ленты на изменение  , С, hп

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 54

Сплошные кривые – лента из стали 08Х18Н10Т, I = 300A, U = 31В, н

= 0,23см/с, Вл = 30мм;

Штриховые кривые – лента из стали 08кп, I = 600A, U = 30В, н =

0,19см/с, Вл = 50мм.

При постоянных значениях сварочного тока, напряжения дуги и

ширины ленты с уменьшением толщины ленты уменьшается глубина

проплавления hп основного металла и доля участия основного металла в

наплавленном  , а высота наплавляемого валика увеличивается [4].

Для тонких электродных лент существует максимальная ширина, при

которой предельный сварочный ток, обеспечивающий устойчивое

плавление ленты, позволяет получить наибольшую производительность

процесса. Максимальное значение плотности тока Jmax и соответствующее

ему предельное значение ширины электрода Bmax для лент из сталей 08кп и

08Х18Н10Т приведены на рисунке 15 [4].

Рисунок 15 – Предельные значения плотности тока Jmax и ширины ленты Bmax в

зависимости от толщины при I = 900 – 1100A

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 55

Сплошные кривые – лента из стали 08Х18Н10Т.

Штриховые кривые – лента из стали 08кп.

На рисунке 16 показано изменение коэффициента наплавки dн и

номинальной производительностиgн, соответствующих значениям

плотности тока Jmax и ширины ленты Bmax.

Рисунок 16 – Изменения коэффициента αн и максимальной производительности gн

Сплошные кривые – лента из стали 08Х18Н10Т.

Штриховые кривые – лента из стали 08кп.

Как видно из рисунка при ограниченной мощности источника

наибольшая производительность достигается при наплавке электродными

лентами толщиной S = 2мм и менее из стали 08Х18Н10Т.

При наплавке лентами толщиной 0,1мм из стали 08кп устойчивость еѐ

плавления лучше, чем лент из стали 08Х18Н10Т [4].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 56

На рис.19. эта особенность характеризуется спадом кривых dн и gн при

толщине ленты 0,2мм из стали 08Х18Н10Т и подъѐмом кривых dн и gн для

ленты из стали 08кп.

Электродными лентами толщиной 0,1 – 0,2 мм можно производить

наплавку на малом токе. Применение таких лент позволяет увеличить

ширину электродов до 110мм при питании от источников средней

мощности (1000А) [4].

5.2. Влияние режимов наплавки на производительность

процесса

Производительность наплавки gн определяется количеством

наплавляемого металла в час. Она зависит от коэффициента расплавления

электрода dр представляющего собой количество расплавленного металла в

граммах за час, отнесѐнное к одному амперу сварочного тока.

Производительность наплавки электродной лентой значительно выше, чем

производительность наплавки проволокой, она может достигать 37кг

наплавляемого металла в час [4].

Изменение производительности наплавки, в зависимости от ширины

электродной ленты, сварочного тока и высоты электрода показано на рис.17.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 57

Рисунок 17 – Изменение производительности наплавки в зависимости от ширины ленты,

сварочного тока и вылета электрода

а)от ширины ленты Вп от S; б)от ширины ленты Вп от hп; в)от толщины S при

различных I и hп; г)от Iсв при разных Вп.

С ростом ширины электродной ленты в пределах 15–25мм

производительность наплавки вначале вырастает и достигает максимума

при оптимальной ширине ленты Вопт. Это объясняется увеличением

скорости перемещения дуги по торцу электрода для данного диапазона

размеров лент. В точке максимума скорость перемещения дуги достигает

наибольшего значения [4].

Кривые оптимальной ширины ленты и соответствующие им

максимальные значения производительности могут быть описаны

зависимостями:

Вопт = 14 + 0,388 * I – 1200 , мм.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 58

gmax = 26 + 0,834 * I – 1200 , кг/ч.

Эти зависимости справедливы для сварочного тока I = 1200 – 1800A, U

= 30B,  = 1.7 см/с, hэ = 35мм и толщины электродной ленты S = 0.5 мм.

С повышением сварочного тока производительность наплавки

вырастает, а еѐ экстремальное значение смещается в сторону большей

ширины ленты. Такой же характер изменений кривых имеет место при

увеличении вылета электрода. Ниже приведены схемы наплавки

колеблющимся электродом (см. рис.18).

Рисунок 18 – Схемы наплавки колеблющимся электродом

5.3. Влияние режимов наплавки на размеры

наплавленных валиков и проплавление основного металла

Характер проплавления основного металла определяется степенью

перемешивания основного металла с наплавляемым. Увеличение доли

основного металла в наплавленном снижает эффективность действия

легирующих элементов электродного металла [4].

Параметры режима, род и полярность тока оказывают существенное

влияние на переход углерода из основного металла в наплавленный.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 59

Благодаря постоянному перемещению дуги, глубина проплавляемого

основного металла, при наплавке лентой меньше, чем при наплавке

проволокой. В этом заключается одно из важнейших преимуществ наплавки

лентой, позволяющее экономично расходовать дорогостоящие наплавочные

материалы [4].

При наплавке электродной лентой форма валиков характеризуется

(рис.19):

  • шириной Bв;
  • глубиной проплавления hп;
  • высотой С;
  • коэффициентом формы X = Bв / hп;
  • долей основного металла в наплавленном Y = F0 / (F0 + F1).

Рисунок 19 – Геометрические характеристики наплавляемого валика

Наибольшее влияние на глубину проплавления и перемешивание

основного металла с наплавляемым оказывает скорость наплавки. С еѐ

ростом увеличивается глубина проплавления, уменьшается ширина и

толщина наплавляемого валика, доля основного металла в наплавленном

резко возрастает (рис.20) [4].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 60

Рис.20. Изменение геометрических характеристик наплавленного валика в

зависимости от режимов наплавки

При малых скоростях наплавки между торцом электрода и

наплавленной поверхностью образуется значительное количество жидкого

металла. Это приводит к рассеиванию теплового потока, вследствие чего

уменьшается глубина проплавления основного металла.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 61

Погонная энергия и размер жидкой прослойки влияют на строение

линии сплавления. При наплавке стали аустенитного класса на

низкоуглеродистую и среднеуглеродистую сталь у границы сплавления

возникает переходная зона химической неоднородности, насыщенная

углеродом, перешедшим из основного металла и отличающаяся

пониженным содержанием хрома и никеля.

Переходная зона состоит из двух прослоек: мартенситной,

прилегающей к линии сплавления и диффузионной, не подвергшейся

мартенситным преобразованиям, но имеющей различный химический

состав [4].

Мартенситная прослойка обладает высокой твѐрдостью и хрупкостью.

Из-за наличия сплачивающих напряжений, возникающих при сплавлении

аустенитного слоя с углеродистой сталью, она может явиться очагом

зарождения усталостных трещин и причиной разрушения деталей,

работающих в условиях знакопеременных нагрузок. Поэтому при выборе

способа и режимов наплавки хромоникелевых сплавов на углеродистые

стали стремятся уменьшить толщину мартенситной прослойки, либо

предотвратить еѐ образование – за счѐт наплавки переходного барьерного

слоя. Одним из технологических приѐмов, способствующих уменьшению

толщины мартенситной прослойки, является использование сверхтонких

холоднокатаных аустенитных лент (0,1 – 0,2мм).

Размеры диффузионного

слоя в зоне сплавления в пределах которого изменяется концентрация

элементов, зависят от толщины жидкой прослойки. Уменьшение доли

участия основного металла в наплавленном за счѐт уменьшения толщины

ленты способствует получению меньшей толщины мартенситной

прослойки, по мере увеличения толщины ленты – толщина прослойки

возрастает. С увеличением сварочного тока, глубина проплавления

возрастает несмотря на то, что толщина жидкой прослойки увеличивается.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 62

Последнее объясняется наличием механического воздействия дуги на ванну

жидкого металла, которое возрастает пропорционально квадрату тока.

При увеличении напряжения дуги глубина проплавления уменьшается.

При напряжении дуги более 40В образуется большое количество

расплавленного шлака, вызывающего переход дугового процесса в

электрошлаковый, что резко ухудшает формирование валика.

Если напряжение дуги меньше 26В процесс наплавки неустойчив и

характеризуется частыми короткими замыканиями дугового промежутка.

При наплавке на спуск била, глубина проплавления уменьшается вследствие

подтекания жидкого металла под дугу. Наплавка на подъѐм при угле

наклона от 0 до 15 приводит к росту глубины проплавления металла,

поэтому наплавка на подъѐм не рекомендуется.

С увеличением ширины ленты, глубина проплавления уменьшается.

При малой ширине ленты дуга горит на большей части еѐ ширины.

Местный концентрированный ввод теплоты и высокое давление дуги

обеспечивают глубокое проплавление основного металла. По мере

увеличения ширины электрода образуются несколько сварочных дуг,

поэтому глубина проплавления основного металла уменьшается. С

увеличением толщины электрода глубина проплавления увеличивается

(рис.21) [4].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 63

Рис.21. Влияние ширины BЛ и толщины S электродной ленты на изменение

геометрических характеристик наплавленного валика

Вывод: применение оптимальных режимов, способствующих

получению наплавленного слоя заданных размеров, позволяет экономно

расходовать электродный материал и электрическую энергию, обеспечивая

высокую производительность процесса наплавки

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 64

6. Организационно-экономическая часть

В настоящее время на ТЭЦ, в котельных цехах, питаемых углем, для

размельчения угля в печь, используют молотковые мельницы. На мельницах

по окружности установлены билы, которые непосредственно и размельчают

уголь. Срок работы одной новой билы 400 часов. До недавнего времени на

ТЭЦ не было оборудования, восстанавливающего изношенную билу.

Предприятию приходилось закупать новые билы.

Наплавка изношенной билы значительно снижает затраты

предприятия. К тому же наплавленная била работает значительно дольше,

чем не наплавленная. Ресурс работы наплавленной билы составляет 1000

часов. Ниже приведен расчет экономической эффективности от внедрения

новой сварочной техники.

Задачи расчета: — Установить потребность в единственных капитальных вложениях

связанных с внедрением «механизированной линии зачистки и наплавки

бил»; — Рассчитать годовую потребность в билах, изготовленных по

предложенной технологии; — Определить затраты, связанные с изготовлением потребного

количества бил, изготовленных без зачистки и наплавки, и изготовленных с

зачисткой и наплавкой.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 65

6.1. Экономический эффект за срок службы линии

Исходные данные для расчета экономической эффективности приведены в таблице 13.

Таблица 13 – Исходные данные: (взяты с ТЭЦ-5)

Количество мельниц на одном котле, шт 4

Количество котлов с молотковыми мельницами, шт 15

Комплект бил на мельнице, шт 120

Общее количество бил, установленных на всех мельницах, шт 720

Не наплавленная била работает, час 400

Время работы мельницы за год, час 8000

Стоимость ненаплавленного била, руб 25000

Стоимость установки У-877, млн. руб 15

Ток наплавки, А +300

Напряжение дуги, В 2830

Коэффициент наплавки, гА*час 25

Коэффициент расхода электродного материала, кр 0,8

Коэффициент учитывающий время горения дуги, Кд 1.1

Расход электроэнергии, Кд кВтчаскг 1.15

Коэффициент использования оборудования, Коб 0,8

Годовой плановый фонд времени при односменной работе 1900

оборудования

Стоимость 1кг порошковой ленты, Рэл. Руб 20000

Тарифная ставка оператора (слесарь VI разряда), руб 3021

Тарифная ставка наладчика (слесарь IV разряда), руб 2934

Тарифная ставка рабочего (слесарь II разряда), руб 2228

Цена электроэнергии, руб кВтчас 350

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 66

Оборудование входящее в механизированную линию наплавки бил и

его стоимость приведены в таблице 14.

Таблица 14 – Стоимость оборудования

Конвейер подвесной, млн. руб 5

Манипулятор, млн. Руб 3,4

Механизм для снятия бил, млн. руб 2,5

Самоходная тележка, млн. руб 1,5

Кран подвесной однопролетный, млн. руб 6,6

Кран консольный поворотный, млн. руб 5

Стоимость всей линии, млн. руб 51,9

Автомат для наплавки, млн. руб 15

Итого: стоимость всей линии, млн. руб 63,4

6.2. Расчет экономической эффективности

Подсчитаем количество замен одной билы в год (новой не

наплавленной)

n  n1 : n2

где n1=8000 – время работы мельницы за год, час;

  • n2=400 – работа не наплавленной билы, час;

n1 и n2 – взяты с ТЭЦ-5

n = 8000 : 400 = 20 раз

Количество бил на одну замену

n  n1 * n12  120 *10  1200(шт)

где n1’=120 – комплект бил на одной мельнице;

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 67

n2’ = а * в = 1 * 10 = 10 (шт.)

где а – количество мельниц на одном котле;

  • в – количество котлов с мельницами;

Требуемое количество не наплавленных (новых) бил в год

N1 = n1 * n

где n – количество замен одной билы в год;

  • n’ – количество бил на одну замену;
  • N1 = 1 200 * 20 = 24000 (шт.)

Стоимость не наплавленных бил, требуемых для работы мельниц в

год:

С = N1 * Ц

где N1 – требуемое количество не наплавленных бил в год, шт.;

  • Ц – цена за одно било;
  • С = 24000 * 25 000 = 600000000 (руб.)

Разница по замене, времени работы после наплавки:

N = 8 000 / 1 000 = 8 раз

где 8 000 – время работы мельницы за год;

1 000 – время работы наплавленного била.

Требуемое количество наплавленных бил в год, (шт.)

N2 = n1 *n

где n1 – количество бил на одну замену, (шт.)

n – разница по замене, раз

N2 = 1 200*8 = 9 600 (шт.)

Стоимость наплавленных бил за год, (руб.)

Сн = N2*Сполн.

где N2 – требуемое количество наплавленных бил в год, (шт.)

Сполн. – полная себестоимость изделия, (руб.)

Отсюда следует, что экономический эффект за год будет равен:

Э = (24000*Ц — 9600* Сполн.) – Коб.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 68

где Ц – цена за одно новое било;

  • Сполн. – полная себестоимость;
  • Коб. – балансовая стоимость оборудования, (руб.)

Определим массу наплавленного металла:

 *

Qн  , кг 

1000

где v – объѐм наплавленного металла, см3;

 1,2 кг 

154 * 7,8

Qн 

1000

 – плотность наплавленного металла (для сталей 7,8 г/см3)

объем наплавленного металла взят на ТЭЦ-5

Подсчитаем затраты на материал

Сэл = Qн * Цэл, (руб.)

где Qн – масса наплавленного металла, (кг);

  • Цэл – цена 1 (кг) электродной проволоки;
  • Сэл = 1,2*20 000 = 24 000 (руб.)

Зарплата людей, обслуживающих линию:

С3 = Cr*ti*kбр*kпр*kдоп*kстр, (руб.)

где Сr – часовая тарифная ставка рабочего, руб.;

  • t – норма времени на выполнение i-ой операции, час.;
  • kбр – коэффициент, учитывающий численность бригады;
  • kпр – коэффициент, учитывающий приработок рабочих;
  • kдоп – коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату;

kстр – коэффициент, учитывающий отчисления в фонд социального

страхования;

  • С3 = (3021+2934+2228)*0,019*3*1,3*1,075*1,07 = 697,4 (руб.)

tн = 1000/(Iн*н*Кр*2) = 1000/(1300*25*0,8*2) = 0,019 (час.)

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 69

Затраты на электроэнергию по таблице 6 [13] определен, что qэ

удельный расход электроэнергии для автоматов и полуавтоматов на

постоянном токе 5-6 кВт/ч, выберем 6 кВт/ч

N * k м * kв * Ц э

Ссил.эн. 

k пд * k вi

где Ссил.эн. – затраты на силовую энергию, руб;

  • N – установленная мощность электродвигателей, кВт;
  • kм – коэффициент загрузки электродвигателей по мощности;
  • kв – коэффициент загрузки электродвигателей по времени;
  • Цэ – стоимость потребленного кВт*ч активной энергии;
  • kпд – коэффициент полезного действия электродвигателей;

kвi – коэффициент, учитывающий выполнение норм времени по i-ой

операции;

10 * 0,8 * 0,5 * 350

Ссил.эн.   3500( руб.)

0,8 * 0,5

Затраты на электрическую энергию для технологических целей:

Сэм = qэмкг*Qн*Цэ где qэмкг – удельный расход электроэнергии на 1 (кг) массы наплавленного

металла, кВт/ч;

  • Qн – масса наплавленного металла, кг;
  • Цэ – стоимость потребленного кВт/ч энергии, руб.

Сэм = 6*1,2*350 = 2520 (руб.)

Стоимость сжатого воздуха:

Св  rn * k пот * * Ц с .в .

k вi

где rп – среднечасовая норма расхода сжатого воздуха;

  • kпот – коэффициент, учитывающий потери сжатого воздуха (1.15)

tн – норма времени на наплавку;

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 70

kвi – коэффициент, учитывающий выполнение норм времени по i-ой

операции;

  • Цс.в. – стоимость сжатого воздуха, руб.

0,019

Св  1,15 *1,1 * * 5000  240( руб.)

0,5

Затраты на амортизацию:

К об * Н а

Са 

К об * Н а

Собсл 

где Коб – балансовая стоимость оборудования;

  • На – норма годовых амортизационных отчислений;
  • Коб = Цоб*(1+kт.з.), руб.

где Цоб – цена оборудования, руб.

kт.з. – коэффициент, учитывающий транспортно – заготовительные расходы

(0,1);

  • Коб = 63 400 000*(1+0,1) = 69 740 000 (руб.)

69740000 * 11

Са   7671400( руб .)

 3787000 руб .

69740000 * 5

Собсл 

Таблица 15 – Таблица затрат

На материал, руб. 24000

На зарплату, руб. 697,4

На электроэнергию

  • технологическую 2520
  • силовую 3500

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 71

На сжатый воздух 240

На амортизацию 11

На обслуживание 5

Итого: 30973,4 руб.

Экономический эффект за год будет равен:

Э = (N1*Ц-N2*Cполн)-Коб

где N1 – требуемое количество не наплавленных бил в год, шт.;

  • Ц – цена за одну не наплавленную билу, руб.;
  • N2 – требуемое количество наплавленных бил в год, шт.

Сполн – полная себестоимость единицы продукции;

  • Коб – балансовая стоимость оборудования.

Найдем Сполн = Стех. + Спроч

Сполн = 30973,4+(697,4*0,5) = 31322,1 (руб.)

Э = (24000*25000-9600*31322,1)-69740000 = 50019 (руб.)

Вывод: Основной экономический эффект составил 50019 рублей был достигнут за счет

разности часов работы бил не наплавленных 400 часов, наплавленных 1000 часов.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 72

7. Охрана труда

7.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов на

рабочем месте оператора наплавочного участка

При выполнении сварки на работающих могут воздействовать

опасные и вредные производственные факторы. К вредным

производственным факторам относятся (ГОСТ 12.0.003-74):

  • повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны

(вредные вещества);

  • повышенный уровень ультрафиолетовой, и инфракрасной радиации;
  • повышенное инфракрасное излучение сварочной ванны и сварочных

изделий;

  • статическая нагрузка на руку;
  • повышенная температура воздуха рабочей зоны;
  • пониженная влажность воздуха;
  • пониженная подвижность воздуха;
  • повышенный уровень шума на рабочем месте;
  • недостаточная освещенность рабочей зоны;
  • опасность поражения электрическим током;
  • искры, брызги, выброс расплавленного металла и шлака;
  • движущиеся механизмы и изделия;

Интенсивность излучения сварочной дуги в оптическом диапазоне

спектра зависит мощности дуги, применяемых материалов, защитных газов.

При отсутствии зашиты, возможно, поражение органов зрения и ожоги

кожного покрова. Отрицательное воздействие на здоровье может оказывать

инфракрасное излучение предварительно подогретых деталей [9].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 73

При ручных и полуавтоматических методах сварки имеет место

статическая нагрузка на руку, в результате чего возникают заболевания

нервно – мышечного аппарата плечевого пояса.

Неправильная эксплуатация электрооборудования может привести к

поражению электрическим током. При выполнении сварочных работ на

высоте и отсутствии соответствующих предохранительных средств и

ограждений возможно падение работающих. Движущиеся машины,

механизмы, изделие при отсутствие ограждений и защитных устройств

могут привести к травмам.

При сварке в зону дыхания работающих могут поступать сварочные

аэрозоли, содержащие в составе твердой фазы оксиды различных

материалов, и другие соединения, а также токсичные газы. Количество и

состав сварочных аэрозолей, их токсичность зависит от химического

состава сварочных материалов и свариваемых материалов, вида

технического процесса. Воздействие на организм выделяющихся вредных

веществ может явиться причиной острых и профессиональных хронических

заболеваний и отравлений[9].

Концентрация вредных веществ в рабочей зоне не должна превышать

ПДК по ГОСТ 12.1.005-88, указанных в таблице 16.

Таблица 16 – Предельно допустимые концентрации вредных веществ

в воздухе рабочей зоны

Класс опасности

Преимуществен

Величина ПДК,

ное агрегатное

Особенности

Наименование

действия на

состояние

организм

Вещества

мг/м3

Азот диоксид 2 П III O

Азота оксиды (в пересчете на NO2) 5 П III O

Ангидрид хромовый 0,01 А I

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 74

Продолжение таблицы 16

Ванадий и его соединения:

дым пятиокиси ванадия 0,1 а I

пыль трехокиси ванадия 0,5 а II

пыль пятиокиси ванадия 0,5 а II

Вольфрам 6 А III

Железа оксид 6 А IV

Молибден 6/1 А III

Молибден, раств. соед. в виде пыли 4 А III

Никеля оксид (в пересчете на Ni) 0,05 А I К, А

Озон 0,1 П I О

Углерода оксид 20 П IV О

Феррохром металлический (65%Cr + Fe) 2 А III Ф

Фтористый водород (в пересчете на F) 0,5/0,1 П I О

Хрома оксид 1 А III А

Во время сварки возможно выделение таких химически вредных

веществ как оксид углерода, марганец, оксид хрома, свинец. Их

особенности и некоторые характеристики приведены в таблице 17 [9].

Таблица 17 – Характеристики вредных веществ

Преимущественное

Марганец в

Величина агрегатное Особенность

сварочных № по Класс

Формула ПДК состояние в действия на

аэрозолях при САS опасности

(мг/м3) воздухе в условиях организм

его содержании

производства

7439 До 20% 96-5 Mn 0,2

Аэрозоль 2 ––––

От 20% до30% 7439- Mn 0,1

96-5

630 Оксид углерода CO 20 Пары или газы 4 ––––

08-0

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 75

Вещество

Дихром 1308 Cr2O3 1 Аэрозоль 3 вызывает

Триоксид 38-9

аллергию

Свинец и его

неорганические –––– –––– 0,01/0,005 аэрозоль 1 ––––

соединения

Для определения гигиенических условий при наплавке порошковой

лентой ПЛ−АН101 было изучено состояние воздушной среды в зоне

дыхания рабочих [10].

В таблице 18, 19 представлены данные о качественном и

количественном составе аэрозолей в зоне дыхания рабочих в

производственных и лабораторных условиях соответственно [10].

Таблица 18 – Количественный и качественный состав аэрозолей

Содержание мг/м³

Тип

порошко- Место

вой ленты Пыли N2O5 HF CO O3

отбора проб

ПЛ−АН10 3 м от дуги 5,9±0,1 3,2±0,8 0,12±0,01 3,5±0,9 0,64±0,9

1 1 м от дуги 21,8±0,8 5,5±0,32 1,43±0,04 17,54±1,83 5,8±0,35

При наплавке порошковой лентой ПЛ−АН101 концентрация пыли

составляла — 5,9-21,8 мг/м³. Содержание окислов азота непосредственно на

рабочем месте превышало допустимую норму (на расстоянии 1 м от дуги).

На участках, удаленных от зоны сварки, их концентрация была ниже

допустимой [10].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 76

Таблица 19 – Количественный и качественный состав аэрозолей

Содержание газообразных веществ, мг/м³

Условия

опыта

HF SIF4 CO N2O5 O3

Наплавка

Не

лентой 1.33±0.04 17,54±1,83 6,5±0,22 7,8±0,88

обнаружено

ПЛ−АН101

Несмотря на то, что по техническим условиям введение фтористых

соединений в состав ленты не предусмотрено, в производственных

помещениях в зоне дыхания рабочих было от 0,06 до 1,43 мг/м³ фтористого

водорода. Его присутствие связано с примесями, входящими в состав

исходных материалов шихты ленты [10].

Из газообразных веществ, обнаруживаемых в зоне дыхания рабочих в

условиях производства, следует выделить озон, содержание которого в

большинстве случаев было высоким. Особенно большое количество (7,8

мг/м³) его было обнаружено на расстоянии 1 м от места наплавки. Это по

видимому связано с использованием больших сварочных токов,

обеспечивающих более мощную дугу. Возникающее при этом интенсивное

ультра фиолетовое излучение способствует образованию большого

количества озона. Концентрация окислов углерода во всех случаях было

ниже допустимой [10].

На условия труда рабочих оказывает влияние не только состав

сварочных материалов и режимы, при которых ведется процесс. На них

влияют и такие факторы, как расстояние рабочего места от наплавочной

ванны, эффективность работы вентиляционных устройств и др.

Теплоизлучение в начале процесса наплавки на расстоянии 2; 1,5; и 1

м от дуги составляло 0,5; 1 и 2 кал/см²

  • мин.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 77

Химический анализ твердо фазы аэрозоля, выделяющегося при

наплавке порошковой лентой ПЛ−АН101 показал, что в еѐ состав входят

соединения марганца, фтора, кремния, железа, хрома, магния, никеля

(табл.20) [10].

Таблица 20 – Химический состав аэрозоля при наплавке порошковой

лентой

Тип Содержание химических элементов (карбидов)

порошковой в твердой фазе аэрозоля, %

ленты Mn F Sl Fe Cr Mg Ni Al

ПЛ−АН101 1.23 0.5 1.5 38.5 3.53 4.73 0.92 −

Интересно отметить, что при наплавке проволоками, в состав которых

введены углерод и карбидные соединения, выделяются та же карбиды

металлов. Значительное количество (50−80%) соединений кремния, железа

и хрома являются карбидами. Это оказывает существенное влияние на

токсичность изучаемых аэрозолей, так как карбиды металлов значительно

менее токсичны чем их оксиды [10].

Интенсивность теплового облучения в оптическом диапазоне

(ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) на постоянных рабочих местах

не должно превышать допустимых величин, приведенных в таблице 21.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 78

Таблица 21– Допустимая интенсивность теплового облучения в

оптическом диапазоне

Допустимая Допустимая

Длина интенсивност Длина интенсивност

Область Область

волны, ь теплового волны, ь теплового

спектра спектра

мкм облучения, мкм облучения,

Вт/м2 Вт/м2

0,76-1,4 100

0,22-0,28 0,001

Ультрафио Инфракра 1,4-3 120

0,28-0,32 0,05

летовое сное 3-5 150

0,32-0,4 10

>5 120

Согласно ГОСТ 12.1.002-84 «Электрические поля промышленной

частоты» нормируемая величина уровня допустимой напряжѐнности

электрического поля в зависимости от времени пребывания работающего (4

часа) в нѐм составляет 8,33 кВ/м.

Защита рабочих от инфракрасного излучения может быть обеспеченна

сокращением времени пребывания в зоне воздействия источников

теплового излучения в соответствии с данными таблицы 22.

Таблица 22 – Интенсивность теплового облучения Вт/м2

Максимальная

продолжительность 350 700 1050 1400 1750 2100 2450 2800

облучения, мин

Однократно 20 15 12 9 7 5 3,5 2,5

Суммарно в

45 30 15

течении часа

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 79

Допустимые по ГОСТ 12.1.003-83 уровни звукового давления в

октивных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в

дБ(А) на рабочих местах производственных помещений и на территории

предприятия приведены в таблице 23 [9].

Таблица 23 – Допустимые уровни шума

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со Уровни звука

среднегеометрическими частотами, Гц и

эквивалентные

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 уровни звука,

дБ(А)

107 95 87 82 78 75 73 71 69 80

Согласно санитарным нормам микроклимата производственных

помещений СН 4080-86 нормируемые величины температуры,

относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне

приведены в таблице 24 [9].

Таблица 24 – Нормируемые величины микроклимата

Скорость

движения

Относительная

Температура, С воздуха, м/с, не

Период Категория влажность, 

более

года работ

опт. доп. опт. доп. опт. Доп.

Средней

Холодный 17-19 15-21 40-60 75 0,2 0,4

тяжести -II б

Средней 70 при

Тѐплый 20-22 16-27 40-60 0,3 0,2-0,5

тяжести -II б 25 С

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 80

В соответствии со СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное

освещение» нормируемые величины освещения для данного рабочего места

приведены в таблице 25 [9].

Таблица 25 – Нормируемые величины освещения

Искусственное освещение. Освещѐнность, лк

Естественное

Разряд Сочетание нормируемых

При системе освещение.

зрительно величин показателя

комбинированного Освещенност

й работы ослеплѐнности и

освещения ь, лк

коэффициента пульсации

всего Общее Р kp, 

III 1200 200 40 15 1,2

7.1.2. Электромагнитные излучения

являются токоведущие части действующих электроустановок. Длительное

воздействие электромагнитного поля на организм человека может вызвать

нарушения функционального состояния нервной и сердечно–сосудистой

систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества

выполнения рабочих операций, сильных болях в области сердца, изменение

кровеносного давления и пульса [9].

Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека

производится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом

человека. Реакция организма человека на составляющие электромагнитного

поля не является одинаковой, поэтому при оценки условий работы

необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженность поля.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 81

7.1.3. Допустимые уровни напряженности электрических полей

Для этого используется нормативный документ ―электромагнитные

излучения‖. ГОСТ 12.1.006–84 [14].

Предельно допустимый уровень напряженности воздействующего

электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м.

Пребывание в электрическом поле напряженностью более 25 кВ/м без

применения средств защиты не допускается.

Пребывание в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м

включительно допускается в течение рабочего дня.

При напряженности электрического поля свыше 20 до 25 кВ/м время

пребывания персонала в электрическом поле не должно превышать 10

минут.

Допустимое время пребывания в электрическом поле напряженностью

свыше 5 до 20 кВ/м включительно вычисляются по формуле [14]:

Т=50/Е–2, (7.1)

где Т – допустимое время пребывания в электрическом поле при

соответствующем уровне напряженности, час;

Е – напряженность воздействующего электрического поля в

контролируемой зоне, кВ/м.

7.1.4. Тяжесть и напряженность трудового процесса

Напряженность труда – это характеристика трудового процесса,

отражающая преимущественную нагрузку на центральную нервную

систему, т.е. определяется нервным, психоэмоциональным напряжением,

длительностью и интенсивностью интеллектуальной нагрузки [9].

Для того чтобы правильно подобрать человека на конкретное рабочее

место, нужно знать нагрузку, которой он может подвергнуться.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 82

Для оценки напряженности трудового процесса используют ‖Гигиенические критерии‖ оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. ―Руководство Р 2.2.755–99‖.

При проведении оценки напряженности труда учитывают следующие показатели: интеллектуальные нагрузки, сенсорные нагрузки, нагрузки на зрительный анализатор, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы.

Тяжесть трудового процесса оценивают в соответствии с настоящими ―Гигиеническими критериями‖. Уровни факторов тяжести труда выражены в эргометрических величинах, характеризующих трудовой процесс, независимо от индивидуальных особенностей человека, участвующего в этом процессе.

Основными показателями тяжести трудового процесса являются: физическая и динамическая нагрузка, масса поднимаемого и перемещаемого груза вручную, стереотипные рабочие движения; статическая нагрузка, рабочая поза; наклоны корпуса, перемещения в пространстве. Каждый из указанных факторов трудового процесса для количественного измерения и оценки требует своего подхода.

7.2. Меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов

7.2.1. Методы борьбы с шумом

Снижение шума в источнике достигается путем его конструктивных изменений. Это обеспечивается заменой возвратно-поступательного перемещения деталей; повышением качества балансировки вращающихся деталей и класса точности изготовления деталей; улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей.

Методы снижения шума на пути его распространения от источника в

значительной степени достигается проведением строительно – акустических

мероприятий, с применением: кожухов, экранов, выгородок,

звукоизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих

облицовок, глушителей шума.

7.2.2. Защита от электромагнитного излучения

Защита персонала от воздействия радиоволн применяется при всех

видах работ, если условия работы не удовлетворяют требованиям норм; эта

защита осуществляется следующими способами и средствами:

использованием согласованных нагрузок и поглотителей мощности,

снижающих напряженность и плотность потока энергии электромагнитных

волн; экранированием рабочего места и источника излучения;

  • рациональных режимов работы оборудования и режима труда персонала;
  • применением средств предупредительной защиты.

    7.2.3.

Защита от электрического тока

Основными причинами воздействия тока на человека являются:

  • случайное прикосновение или приближение к токоведущим частям;

появление напряжения на металлических частях оборудования в результате

повреждения изоляции или ошибочных действий персонала [9].

Основные меры защиты от поражения током: изоляция;

  • недоступность токоведущих частей; электрическое разделение сети с

помощью специальных разделяющих трансформаторов; применение малого

напряжения; использование двойной изоляции; выравнивание потенциала;

  • защитное заземление и зануление;
  • защитное отключение;
  • применение

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 84

специальных электрозащитных средств; организация безопасной

эксплуатации электроустановок.

Установка для автоматической сварки должна быть снабжены

устройством для присоединения источника питания к сети, защитным

аппаратом, аппаратом управления и регулирования, а также приборами для

измерения основных электрических величин, характеризующих режим

сварки.

Для питания сварочных автоматов рекомендуется применять

Для быстрой остановки всех механизмов сварочной машины аппараты

управления должны быть установлены в легко доступном месте. Шкафы и

корпуса машин, в которых расположены электрические аппараты, должны

быть снабжены дверцами и замками.

Корпус любого источника питания сварочной установки необходимо

надежно заземлять.

Для присоединения заземляющего провода на электрическом

оборудовании должно быть предусмотрено крепление, расположенное в

доступном месте с надписью ―Земля‖ или условным обозначением.

Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких

заземляющих аппаратов воспрещается.

Помимо заземления основного электросварочного оборудования, в

установках для дуговой сварки надлежит непосредственно заземлять тот

зажим вторичной обмотки сварочного трансформатора, к которому

присоединяется проводник, идущий к изделию.

Изоляция проводов должна быть защищена от механических

повреждений. Применение электросварочных проводов с поврежденной

оплеткой и изоляцией запрещается.

Все открытые части сварочной установки, находящиеся под

напряжением питающей сети и вращающиеся части оборудования должны

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 85

быть надежно защищены ограждениями. На органах управления сварочным

оборудованием должны быть четкие надписи или условные надписи –

знаки. Все органы управления сварочным оборудованием должны иметь

надежные фиксаторы или ограждения, исключающие самопроизвольное или

случайное их включение или выключение. Если при автоматической сварке

корпус сварочной головки находится под напряжением дуги, то маховики,

рукоятки и детали должны быть выполнены из изоляционного материала

или надежно изолированы от корпуса головки. Запрещается производить

ремонт сварочных установок под напряжением. Перед присоединением

сварочной установки следует провести внешний осмотр всей установки и

убедится в ее исправности. Особое внимание следует уделить на состояние

контактов и заземляющих проводников, исправность изоляции рабочих

проводов, наличие и исправность защитных средств. При обнаружении

каких–либо неисправностей сварочную установку включать воспрещается.

Эксплуатация баллонов со сжиженным газом, контейнеров с СО2

рабочее давление должно автоматически поддерживаться в пределах 0,8 –

1,2 МПа. Во время отбора газа запрещается отогревать и резко перегибать

подсоедини тельные шланги. В зимнее время баллоны с СО2 во избежании

замерзания должны устанавливаться в отапливаемых помещениях.

7.2.4. Индивидуальные средства защиты

Для защиты тела рабочего от тепловых, механических и других

воздействий применяется специальная одежда(брюки, куртки, костюмы,

комбинезоны, рукавицы и специальная обувь), которая должна

соответствовать характеру выполняемой работы. Спецодежда и спецобувь

должна выдаваться согласно нормам по отдельным отраслям

промышленности в соответствии с ―Типовыми отраслевыми нормами

бесплатной выдачи спецодежды и спецобуви и предохранительных

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 86

приспособлений рабочих и служащим‖. Для защиты лица и глаз от

воздействия лучистой энергии электрической дуги, от брызг и искр

расплавленного металла сварщики должны обеспечиваться щитками или

масками.

7.3. Расчет местной вентиляции

Для снижения концентрации вредных веществ на рабочих местах до

предельно допустимой нормы необходимо, прежде всего применить

местные отсосы [11].

Применение местной вытяжной вентиляции основано на улавливании

и удаления вредных веществ у источника их образования.

Габаритные размеры: длина –900 мм ; ширина –645 мм ; Площадь

сечения воздуховода F=0,13м2 ; Расход по данному участку сети L=1400м3/ч

; Скорость на данном участке сети Vуч.=10м/с.

Определяем диаметр воздуховода:

D= 1,13(L/Vуч.)0,5 (7.2)

D=1,13(1400/10*3600)0,5=0,22 м

Определяем потерю давления на участке ―а‖

Ра=(L./D + )*Vуч.2/2 , (7.3)

где L– длина воздуховода

L=1 м

– коэффициент трения, он определяется по формуле:

=0,0197/(Vуч.D)0,25 , (7.4)

где =0,0197/(100,22)0,25 = 0,016

– сумма коэффициентов местных сопротивлений, он

рассчитывается по формуле:

=1+2 , (7.5)

где 1– коэффициент местного сопротивления на входе

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 87

1=0,4

2– коэффициент местного сопротивления на выходе

2=1,15

=0,4 + 1,15=1,55

– плотность воздуховода

Р=1,2кг/м3

Ра=(10,016/0,22+1,55)*1,2102/2=97,36 Па

Определяем потерю давления на участке ‖в‖

Ра=(L./D + )*Vуч.2/2 , (7.6)

На участке ‖в‖ =0 ,т.к. ход воздуха свободный

Рв=(20,016/0,22)*1,2102/2=8,73 Па

Общая потеря давления рассчитывается по формуле:

Р = Ра + Рв , (7.7)

Р = 97,36 + 8,73 = 106 Па

По этому давлению и расходу на данном участке L=1400 м3/ч

выбираем вентилятор.

По характеристикам выбираем вентилятор ―ЦЧ–70‖.

Определяем мощность электродвигателя [11]

Nэд.= LPK/1000вн , (7.8)

где К– коэффициент запаса мощности

К=1,1

в– коэффициент полезного действия вентилятора

в= 0,55

н– коэффициент полезного действия передачи

н= 1

Nэд.=14001,051,1/10000,551=0,8

Используя данные выбираем электродвигатель‖А02–11–2,1‖ [11].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 88

7.4. Пожарная безопасность

Определяем категорию помещения в соответствии с нормами НПБ 105 95.

Это помещение относится к категории ―Г‖, т.к. в нем находится

негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или

расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается

выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горячие газы, жидкости и

твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве

топлива.

Требования к применению и эксплуатации производственного

оборудования и организации рабочих мест. Цеха, где ведутся работы на

электродуговой сварке, кислородно-ацетиленовой резке металлов, относятся

к категории пожаро-взрывоопасных производств. Количество

огнетушителей и других первичных средств пожаротушения для таких

цехов должно выбираться в соответствии с типовыми правилами.

Помещения, в которых выполняется сварка, должны быть построены из

элементов конструкции с противопожарной безопасностью и стойкостью.

Места отведенные для проведения сварных работ, установка оборудования

должны обеспечивать соблюдения правил пожарной безопасности и быть

очищены от легко воспламеняющихся материалов в радиусе не менее 5 м от

места сварки.

Сварочные работы вне производственного помещения могут

производиться только по согласованию с заводской пожарной охраной.

Запрещается производить сварку свежеокрашенных конструкций до

полного высыхания краски, сосудов, аппаратов, трубопроводов

коммуникаций, находящихся под напряжением, избыточным давлением

заполненных горючими и токсичными материалами.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 89

пожаротушения (сухой песок, углекислотные огнетушители, порошковые

огнетушители).

В местах хранения газа и в местах сварки должны быть

вывешены плакаты предупреждающие о возможной пожарной опасности.

С учетом требований эргономики ширина проходов между

оборудованием, движущимися механизмами, перемещаемыми деталями,

стационарными многопостовыми источниками питания должна быть не

менее 1.5 м, а расстояние между автоматическими сварочными установками

не менее 2 м. Ширина проходов между оборудованием и местами

складирования должна быть 1-1,6 м в зависимости от размеров

оборудования и свариваемых изделий.

Для защиты людей, не связанных со сварочными работами, место

сварщика должно быть ограждено экранами из негорючих материалов

высотой не менее 1.6 м. При проведении сварочных работ на высоте

необходимо устраивать леса и подмостки. Во избежание падения людей с

высоты должны использоваться защитные ограждения, отвечающие ГОСТ

14.4.059-78. Электросварочные работы на открытом воздухе во время дождя

должны проходить под навесом. Во всех производственных помещениях,

где возможно присутствие в воздухе взрывчатых паров, газов, разрешается

производить сварку только после ликвидации источника загрязнения,

отчистки и проветривания помещения.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 90

8. Раздел экологии

8.1. Загрязнение атмосферы

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд. т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода [14].

Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд. т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере [12].

Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такие соединения, как окись углерода, оксиды азота, серы, аммиака и других загрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельности растений и животных, нарушениям обменных процессов, к отравлению и гибели живых организмов. Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По данным экспертов ООН, в последние годы колебания продукции сельского хозяйства превышали 1%, а ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода десятков миллионов человек. Катастрофически сокращаются леса на нашей планете, нерациональные вырубки лесов и пожары привели к тому, что во многих местах, некогда сплошь покрытых лесами, к настоящему времени они сохранились лишь на 10-30% территории. Появление в природной среде новых компонентов,

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 91 вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), характеризуют термином – загрязненность. Загрязненность — это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или ведения им хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия. Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне) либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом. На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды. На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств. На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 92

извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и

пожаров.

Антропогенное загрязнение — результат деятельности человека. В

настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во

многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные

результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз

больше, чем в процессе природных загрязнений. Загрязняющие вещества,

возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, и их влияние на

среду очень разнообразны. К ним относятся: соединения углерода, серы, азота,

тяжелые металлы, различные органические вещества, искусственно созданные

материалы, радиоактивные элементы и многое другое. Так, по оценкам

экспертов, в океан ежегодно попадает около 10 млн. т нефти. Нефть на воде

образует тонкую пленку, препятствующую газообмену между водой и

воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донные отложения, где нарушает

естественные процессы жизнедеятельности донных животных и

микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых и

промышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные

загрязнители, как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим

действием. Фоновые концентрации таких веществ во многих местах уже

превышены в десятки раз. Каждый загрязнитель оказывает определенное

отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в

окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство

устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый

сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию (ПДК) его в природной

среде. ПДС — это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными

неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья

человека. Предельно допустимая (ПДК) понимается как количество вредного

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 93

вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного

воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или

временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК

учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но

и воздействие их на животных, растения, микроорганизмы, а также на

природное сообщество в целом [12].

Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействие выражается в

истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабы

использования природных ресурсов привели к значительному изменению

ландшафтов в некоторых регионах (например, в угольных бассейнах).

Если

на заре цивилизации человек использовал для своих нужд всего около 20

химических элементов, в начале XX втекало 60, то сейчас более 100 — почти

всю таблицу Менделеева. Ежегодно добывается (извлекается из геосферы)

около 100 млрд. т руды, топлива, минеральных удобрений. Быстрый рост

потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыче привели

к истощению этих ресурсов. Так, по оценкам специалистов, при сохранении

современных темпов добычи и потребления, разведанные запасы нефти

будут исчерпаны уже через 30 лет, газа — через 50 лет, угля — через 200.

Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическими

ресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через

500-600 лет, железа — 250 лет, цинка — 25 лет, свинца — 20 лет) и

минеральными ресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера. Вот

далеко не полная картина экологической ситуации на нашей планете в

настоящее время. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не

могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния

цивилизации на состояние биосферы. Масса атмосферы нашей планеты

ничтожна — всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в

природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного то шара

атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты,

защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 94

Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические

условия, а через них — на режим рек, почвенно-растительный покров и на

процессы рельефообразования. Современный газовый состав атмосферы результат длительного исторического развития земного шара. Он

представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов — азота

(78,09%) и кислорода (20,95%).

В норме в нем присутствуют также аргон

(0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных

газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы

и других газов.

Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы,

поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения,

вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая

пыль), а также различные продукты растительного, животного или

микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет

водяной пар. Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа,

входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы

участвуют в основных биогеохимических циклах. Кислород играет

важнейшую роль в жизни большинства живых организмов нашей планете.

Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной

атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности

фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он

превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование

озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран,

надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации,

гибельной для живых организмов.

Современная .атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода,

имеющегося на нашей планете. Главные .запасы кислорода сосредоточены в

карбонатах, в органических веществах и окислах железа, часть кислорода

растворена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное

равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 95

потреблением живыми организмами. Но в последнее время появилась

опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в

атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представляет разрушение

озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство

ученых связывают это с деятельностью человека. Круговорот кислорода в

биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию большое

количество органических и неорганических веществ, а также водород,

соединяясь с которым кислород образует воду. газ (диоксид углерода)

используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ.

Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в

биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений,

животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в

природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вдыхаем,

примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют

крупные города, в которых содержание этого газа в воздухе бывает выше

нормы. Некоторые колебания содержания углекислого газа в воздухе

местности зависят от времени суток, сезона года, биомассы растительности.

В то же время исследования показывают, что с начала века среднее

содержание углекислого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно

увеличивается. Ученые связывают этот процесс главным образом с

деятельностью человека. Азот — незаменимый биогенный элемент, поскольку

он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не

может непосредственно использовать этот азот: он должен быть

предварительно связан в виде химических соединений. Частично азот

поступает из атмосферы в экосистемы в виде оксида азота, образующегося

под действием электрических разрядов во время гроз. Однако основная часть

азота поступает в воду и почву в результате его биологической фиксации. К

основным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия

топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 96

машиностроительные предприятия. Помимо газообразных загрязняющих

веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это

пыль, копоть и сажа. Большую опасность представляет загрязнение

природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель,

цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха

промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения

воздуха свинцом. Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается

на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей

планеты [12].

8.2. Загрязнение атмосферы выбросами машиностроительных

предприятий

Современное машиностроение развивается на базе крупных

производственных объединений, включающих заготовительные и кузнечно прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи

покрытий и крупное литейное производство. В процессе производства машин

и оборудования широко используют сварочные работы, механическую

обработку металлов, переработку неметаллических материалов,

лакокрасочные операции и т.п. [12].

Сварочные цеха. На участках сварки и резки металлов состав и масса

выделяющихся веществ зависит от вида и режимов технологического

процесса, свойств, применяемых сварочных и свариваемых материалов.

Наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной

электродуговой сварки покрытыми электродами. При расходе 1 кг

электродов в процессе ручной дуговой сварки стали, образуется до 40 г пыли,

2 г фтористого водорода, 1,5 г оксидов углерода и азота; в процессе сварки

чугунов – до 45 г пыли и 1,9 г фтористого водорода [12].

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 97

При полуавтоматической и автоматической сварке (в защитной среде и без нее) общая масса выделяемых вредных веществ меньше в 1,5 – 2 раза, а при сварке под флюсом – в 4 – 6 раз [12].

Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10-3 до 1 мкм, около 1% пыли имеет размер частиц 1 – 5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов и в меньшей степени от состава свариваемых металлов. Валовые выделения вредных веществ, при сварке (на 1 кг расходуемых сварочных материалов) приведены в таблице 26 [12].

Таблица 26 – Валовые выделения вредных веществ, при сварке

Сварочный аэрозоль, г/кг Газы, г/кг

Вид сварки Среднее Mn и его Cr2O SiO Прочи

NO2 CO HF

кол-во соединения 3 2 е

Ручная дуговая 0,00

11 – 17 0,51 – 1,85 0,6 1,4 1,4 1,3 1,4

сварка 4

Полуавтоматическая

7 – 9,7 0,42 – 0,5 0,3 — 5 — 14 сварка в среде СО2

Автоматическая

6,5 — — 0,03 0,4 0,8 11 сварка в среде СО2

Полуавтоматическая

сварка в среде 10 – 22,1 0,62 — — 20,4 2,45 — инертных газов

Автоматическая

0,09 – 0,1 0,024 -0,03 — 0,05 0,16 – 0,006 — 0,03

сварка под флюсом

Предельно допустимые концентрации (пдк) примесей. Основной

физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация –

масса (мг) вещества в единице объема (м3) воздуха при нормальных

условиях. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и

другие виды воздействия веществ на человека и окружающую среду и

служит основным параметром при нормировании содержания примесей в

атмосфере.

ПДК–это максимальная концентрация примеси в атмосфере,

отнесенная к определенному времени осреднения, которая при

периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не

оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия.

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в

меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании

исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 99

В таблице 27 приведены ПДК некоторых наиболее характерных

веществ, загрязняющий атмосферный воздух в городах и населенных

пунктах [12].

Таблица 27 – ПДК наиболее характерных веществ, загрязняющих

атмосферный воздух

Предельно допустимые

концентрации, мг/м3

Вещества Класс опасности Максимальная

Среднесуточная

разовая

NO2

2 0,085 0,04

CO

4 5,0 3,0

Пыль

3 0,15 – 0,5 0,05 – 0,15

еорганическая

3 0,15 0,05

Сажа

3 0,5 0,05

SO2

2 0,008 H2S

4 5 1,5

Бензин

2 0,4 0,15

HNO3

1 — 0,0003

Свинец

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата 100

Заключение

Наплавка играет большую роль в деле увеличения производительности

труда, повышения качества продукции и экономии сырья при производстве

промышленного оборудования, его эксплуатации и ремонте.

Особо важное значение в экономическом строительстве приобретает снижение

материалоѐмкости продукции: экономное расходование сырья, топлива и энергии.

В ходе выполнения дипломного проекта была разработана технология

наплавки изношенной поверхности бил молотковых мельниц.

Приведен литературный обзор по способам наплавки. Проведены

исследования изменения геометрических характеристик наплавленного

валика в зависимости от режимов наплавки. На основе получения данных

были выбраны параметры режима наплавки.

Общий экономический эффект от внедрения технологии составил

109851040 рублей. Экономический эффект был получен за счет разности

часов работы бил не наплавленных 400 часов, наплавленных 1000 часов.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 101

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/dugovaya-naplavka/

1. Поляк М.С.Технология упрочнения. В 2 т. Т.1. – М.: Л.В.М. СКРИПТ, Машиностроение, 1995. – 832 с.

2. Сварка и свариваемые материалы: Справ. в 3 т./В.Н. Волченко, Э.Л.

Макаров, В.В. Шип и др.- М.: Металлургия,1991. –527 с.

3. Хасуй А., Моригаки О. Наплавка и напыление/Пар. С яп. В.Н.

Попова; под ред. В.С. Степина, Н.Г. Шестеркина. – М.: Машиностроение,

1985.-240 с.

4. Кравцов Т.Г. Электродуговая наплавка электродной лентой. М.,

Машиностроение, 1978. 168 с.

5. Металловедение и термическая обработка стали: Справ.изд.-3-е

изд.,перераб. и доп. В 3-х т. Т.1. Методы испытаний и исследования/Под

ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. М.: Металлургия, 1983.-352с.

6. Фрумин И.И. Технология механизированной наплавки. М., Высшая

школа, 1965. — 306 с.

7. Анурьев А.И. Справочник конструктора машиностроителя-М.:

Машиностроение, 1992.-720с.

8. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб.

Пособие для втузов/Л.А. Астреина, В.В. Балдесов, В.К. Беклешев и др. –

М.: Высш. шк., 1991. – 176 с.

9. Брауде М. З. Охрана труда при сварке в машиностроении. М.:

Машиностроение, 1978. – 144 с.

10. С.А.Мосендз, В.П.Шимановский, И.П.Копылец. Гигиеническая

наплавочной порошковой ленты ПЛ-АН101//Сварочное производство N 3.

1977г.

11. Оздоровление воздушной среды. Методические указания к

самостоятельной работе студентов. Составитель Насейкин А.И. 2000.

12. Елманов В.И., Терновая Г.Г. Охрана атмосферного воздуха.-М.:

юрид.лит., 1984.-112с.

Лист

ДП – 150202.65-07101683а ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата 102