1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Введение. Значение наплавки в народном хозяйстве
Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, обладающих повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью или другими свойствами. Она позволяет значительно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход дефицитных материалов при их изготовлении.
В настоящее время в мире уделяется большое внимание проблемам повышения износостойкости и коррозионной защиты деталей машин и механизмов. Актуальность вопроса повышения износостойкости достаточно проиллюстрировать тем фактом, что в некоторых отраслях промышленности производство запасных деталей сравнялось с производством деталей, предназначенных для сборки новых машин. Износ деталей приносит потери в промышленности всех отраслей и всех стран мира. Сумма убытков – миллиарды долларов.
Поскольку при остановках оборудования, связанных с его ремонтом, выпуск продукции на предприятии снижается, потери существенно возрастают. Время простоя – также утрата прибыли. Кроме всего этого износ касается одной глобальной проблемы – истощение природных ресурсов планеты.
Несмотря на успехи в области теории и практики прокатного производства многие задачи, связанные с расчетами оптимальных характеристик и повышением эксплуатационной прочности и износостойкости прокатных валков остаются нерешенными.
Одним из способов повышения функциональных характеристик роликов прокатных станов является метод нанесения покрытий. В настоящее время существует множество технологий нанесения покрытий. Выбор того или иного способа зависит прежде всего от требований, предъявляемых к изделиям и выполнение ими функций.
Обычно применяется одинаковое технологическое воздействие для всего изделия, что часто бывает экономически невыгодно, также это приводит к неравномерной потери свойств различных зон поверхностей роликов. Такие условия стимулируют более тщательной разработки специальных технологий. В данном случае возможно применение технологий на основе функционально-ориентированного подхода.
Описание ролика опорного с валом его назначение, условия работы
Ролик опорный с валом № 1225.30.120 СБ предназначен для транспортировки разогретых слябов на рольганг прокатного стана. Контактная часть ролика соприкасается с нагретыми слябами и в процессе эксплуатации нагревается, охлаждается водой и механически изнашивается по всему диаметру. Вследствие чего на контактной поверхности появляются микро- и макротрещины, отслоения, вмятины. Диаметр контактной поверхности уменьшается, процесс транспортировки слябов нарушается.
Данная конструкция имеет цилиндрическую поверхность. Длина ролика – 2430 мм, наибольший диаметр – 1200 мм. Масса ролика – 6800 кг.
Материал – конструкционная легированная хромоникелевая сталь марки Сталь 50ХН ГОСТ 4543-71; твердость – 45 НRС.
Ролики опорные применяются в транспортных, подводящих и отводящих рольгангах блюмингов, слябингов, заготовочных, листовых, рельсобалочных и других прокатных станов, где по условиям работы к ним предъявляются повышенные требования в отношении прочности.
Технические условия на основной металл и материалы для наплавки
Технические условия на основной металл. Качество основного металла должно отвечать требованиям сертификата, который посылают заводы-поставщики вместе с партией металла. В нем указывают наименования завода-изготовителя, марку, химический состав стали, номер плавки, профиль и размер металла, массу металла и номер партии, результаты всех испытаний предусмотренных стандартом, номер стандарта на сталь данной марки. Указывают требования ГОСТ к поверхности металла, к дефектам которые допускаются на поверхности.
Для изготовления ролика опорного используют сталь марки Сталь 50ХН. Химический состав стали должен соответствовать таблице 1.1.
Таблица 1.1 Химический состав стали 50ХН, % (ГОСТ 4543-71)
С
Mn
Si
Cr
Ni
S
P
не более
0,46-0,54
0,50-0,80
0,17-0,37
0,45-0,75
1,00-1,40
0,035
0,035
Технические условия на сварочные материалы. Все сварочные материалы (наплавочная порошковая лента и флюс) подвергаются входному контролю для проверки соответствия качества продукции требованиям, установленным в стандартах, технических условиях и договорах о снабжении.
Поверхность порошковой ленты должна быть без следов коррозии, масла и других органических веществ. Порошок-наполнитель должен заполнять порошковую ленту по всей длине без пропусков и неплотностей. Самопроизвольное высыпание порошка-наполнителя после разрезки порошковой ленты в поперечном сечении не допускается.
Порошковую ленту типа изготовляют в рулонах. Каждый рулон должен состоять из одного отрезка порошковой ленты.
Масса рулона должна быть от 45 до 65 кг. Допускается наличие рулонов порошковой ленты массой не менее 25 кг в количестве не более 5% общего числа рулонов от партии.
Внутренний диаметр рулона 330 – 390 мм.
Порошковая лента в кассете должна состоять из одного отрезка.
Флюс должен быть обеспечен паспортом, в котором указывается его марка, завод-изготовитель, химический состав, номер партии, насыпная плотность флюса и влажность.
Флюс упаковывается в бумажные мешки по ГОСТ 2226. Масса нетто одного мешка от 20 до 50 кг. Не допускается хранить флюс в открытой емкости.
Технические условия на наплавку
Наплавка выполняется порошковой лентой под слоем флюса. На поверхности для наплавки не допускаются раковины, расслоения, трещины. Поверхность должна быть зачищена до металлического блеска от ржавчины и грязи.
Наплавка должна производиться на поверхность детали, очищенной от грязи (масла, окалины, ржавчины, краски и других загрязнений) и обезжиренной. Обезжиривание производится ацетоном или уайт-спиритом.
Прилегающие к наплавке поверхности, не подлежащие последующей механической обработке, должны быть предохранены от попадания брызг наплавляемого металла. Наплавку рекомендуется производить в нижнем положении на вращающемся столе или в специальном приспособлении, обеспечивающим вращение детали в процессе наплавки.
Наплавка выполняется с предварительным нагревом, а также с проведением последующей термообработки с целью снятия внутренних напряжений.
В процессе наплавки необходимо четко выполнять режим. При наплавке тел вращения необходимо учитывать возможность стекания расплавленного металла в направлении вращения детали. В этом случае источник нагрева смещают в сторону, противоположную направлению вращении. Наплавку вести по винтовой линии или валиками по кругу со смещением всей ленты из зенита 10-15 мм.
Технические условия на контроль качества
Перед наплавкой ОТК контролирует:
– соответствие размеров и качества подготовки поверхностей деталей под наплавку требованиям технологии;
– наличие технологической документации на наплавку и термическую обработку;
– исправность измерительных приборов;
– соответствие наплавочных материалов требованиям настоящего стандарта.
В процессе наплавки ОТК осуществляет постоянный контроль за соблюдением технологического процесса наплавки.
Наплавленные детали контролирует и принимает ОТК. Контроль следует производить визуальным осмотром и измерением размеров наплавки. Контроль размеров производится с помощью специальных шаблонов или мерительного инструмента. Визуальный контроль и измерение производят после окончательной механической обработки.
Окончательная приемка ОТК наплавленных поверхностей после механической обработки включает:
– визуальный контроль и контроль размеров;
– ультразвуковой контроль.
Допускаются отдельные поры или раковины размером не более 1 мм. На границе соединения наплавленного и основного металла для всех видов уплотнения не допускаются трещины, непровары, подрезы.
Контроль твердости наплавки следует производить на одной детали из контролируемой партии, которая включает не более 50 однотипных деталей. Твердость следует контролировать на высоте рабочей поверхности наплавки по чертежу с припуском на окончательную механическую обработку не более 0,5 мм.
Детали с недопустимыми дефектами в наплавленном металле или в зоне сплавления его с основным металлом допускается исправлять путем повторной наплавки. Исправление наплавки допускается производить не более двух раз.
Обнаруженные дефекты должны быть удалены механическим способом до здорового металла с последующим контролем подготовки поверхности ОТК.
Результаты исправлений и контроля дефектных участков указываются в журнале или другой документации в установленном на предприятии порядке.
2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАПЛАВКИ
2.1 Обоснование выбора способа наплавки
Выбор рационального способа и технологических приемов наплавки определяется необходимостью получения детали с требуемыми размерами наплавленного слоя и с требуемыми свойствами. При этом должна быть обеспечена максимальная производительность и экономичность процесса.
Автоматическая наплавка под слоем флюса все шире внедряется при ремонте металлургического оборудования. Сущность этого способа заключается в том, что к поверхности детали автоматически подается электрод и в зону горения дуги подводится сыпучий флюс. Под влиянием высокой температуры флюс плавится и образует вокруг дуги эластичную оболочку, надежно защищающую расплавленный металл от вредного влияния кислорода и азота воздуха. После перемещения детали в результате вращения устройства для наплавки (вращателя) расплавленные металл и флюс застывают. Застывший флюс образует на наплавленном слое шлаковую корку, которая потом растрескивается и отскакивает, либо убирается с наплавляемой поверхности с помощью специального приспособления. Наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности.
Автоматическая наплавка имеет ряд преимуществ по сравнению с ручной. В результате рационального использования тепла расход электроэнергии в два раза меньше, чем при ручной. При ручной наплавке потери электродного материала на разбрызгивание, угар и огарки достигают 25-30%, а при автоматической — не более 2-4 %. За счет использования высокой плотности тока 150-200 А/мм2 вместо 10-20 А/мм2 при ручной наплавке повышается производительность труда. Она позволяет также надежно защитить расплавленный металл от окисления, гарантирует высокое качество наплавленного слоя, значительно облегчает труд наплавщика и исключает необходимость изготовления электродов со специальными покрытиями (при автоматической наплавке применяют голую проволоку).
Автоматическая наплавка наиболее эффективна при восстановлении деталей диаметром более 50 мм и когда необходимо наплавлять слой толщиной не менее 2 мм.
Величина смещения электрода с зенита (при наплавке наружных поверхностей) составляет 10 мм; ее выбирают так, чтобы не происходило ссыпания флюса и затекания шлака вперед (по направлению вращения детали), а также стекания металла назад. Окружная скорость составляет 10-60 м/ч (наплавка одним электродом). Чем меньше диаметр детали, тем меньше должна быть скорость наплавки. Шаг наплавки (расстояние между осями двух соседних валиков) назначают в зависимости от толщины слоя, а также силы тока, напряжения и размеров электрода. Излишне малый шаг может привести к образованию подворотов и непроваров, излишне большой — к чрезмерно высокой доле основного металла. Ролик в процессе наплавки располагается горизонтально. Наплавка ведется по винтовой линии.
2.2 Подготовка ролика опорного с валом к наплавке
Детали, подвергаемые наплавке, как правило, работают длительное время и поэтому загрязняются. Детали, работающие на смятие и ударную нагрузку, получают поверхностный наклеп, и в них могут иметь место трещины, местные смятия и расслоения металла. Поэтому все детали или наплавляемые поверхности изделий должны быть предварительно подготовлены к наплавке. Особенно тщательно нужно удалить остатки смазки, краску. Простая промывка деталей растворителями – бензином, керосином, ацетоном и др., как правило, не обеспечивает полного удаления загрязняющих веществ из пор. В процессе наплавки остатки этих веществ начинают выгорать, что резко ухудшает качество слоя наплавляемого металла.
Для серийного производства можно рекомендовать устройство специального отделения для подготовки деталей под наплавку. Очистка возможна обжигом в печах при 350-500 °С с последующей механической поверхностной очисткой выгоревших остатков щеткой, галтовкой или дробеструйной обработкой. После обжига иногда никакой очистки деталей не требуется. Чтобы очистить детали от грязи, их промывают в ваннах горячим раствором щелочи, а затем горячей водой.
Перед наплавкой изношенная поверхность ролика протачивается на глубину 5-6 мм с учетом снятия деформаций поверхности на токарном станке 1М65 (рисунок 2.1) на глубину выявленных трещин.
Рисунок 2.1 – Токарный станок 1М65
Допускается глубина вырезки дефектов не более 15 % от максимального диаметра валка по калибру.
Удаление кольцевых и продольных трещин и других дефектов производят кольцевыми выточками с минимальной шириной по основанию равной 40 мм. При наличии нескольких трещин, если расстояние между ними менее 200 мм выполняют общую для этих трещин выточку с минимальной шириной по основанию 250-300 мм.
Глубина обточки ролика опорного под наплавку должна обеспечивать получение наплавленного слоя толщиной не менее 3 мм.
Поверхность роликов зачищают до металлического блеска. Зачистка производится стальной щеткой, обточкой на вальцетокарном станке или шлифовкой.
До начала наплавки ролик подогревается в наплавочной установке двумя газовыми горелками до температуры 250-300 С.
Ролик с подготовленной поверхностью устанавливают в наплавочную установку и зажимают в центрах кулачками обеих планшайб. Для обеспечения надежного контакта ролика со станком места его соприкосновения с кулачками и центрами перед установкой очищают от грязи и масла.
Перед зажиганием горелок выключают привод вращения ролика опорного с валом. Зажигание горелок производят факелом на длинной ручке со стороны, противоположной выводу пламени.
Температура предварительного подогрева контролируется контактным термометром ТК-3М.
После окончания подогрева ролика горелки выключают и убирают.
Технологический процесс наплавки ролика опорного с валом происходит согласно схемы, приведенной на рисуноке 2.2.
Склад
заготовок
Автоматическая наплавка
Механическая токарная обработка
Нагрев до Т=250-300 С
Контроль ОТК
УЗД – 100 %
Механическая обработка
Склад готовых изделий
Рисунок 2.2 – Схема процесса наплавки
2.3 Выбор необходимых материалов
В настоящее время порошковая лента хорошо известный наплавочный материал, который широко применяется при изготовлении и упрочнении большой номенклатуры деталей в металлургической, энергетической, горнодобывающей и других областях промышленности. В отличие от порошковой проволоки основным преимуществом порошковых лент является высокая производительность наплавки, возможность высокой степени легирования наплавленного металла и относительная простота изготовления.
При использовании проволоки сплошного сечения зачастую приходится идти на значительные затраты, чтобы получить партию присадочного материала, имеющего необходимые металлургические и химические свойства для каждого отдельного случая. При использовании в качестве присадочного материала порошковой проволоки имеется возможность производить меньшие партии специфичных сплавов, с существенным снижением времени их производства. Кроме того, использование порошковых проволок предпочтительно для процессов наплавки под флюсом из-за меньшего перемешивания с основным металлом (≤ 60 %) и большей доли присадочного металла в наплавке, что также влияет на качество и экономику. Доля присадочного металла в случае использования порошковой ленты еще выше в сравнении со всеми возможными вариантами других присадочных материалов при наплавке под флюсом.
Из вышеизложенного ясно, что рынок страдал от неадекватных материалов и технологий до появления процесса наплавки порошковой лентой. Порошковая лента является компромиссом (порошковая лента и лента сплошного сечения) использования для процесса наплавки под слоем флюса. Комбинация экономических и металлургических преимуществ порошковой ленты с имеющими место особенностями проплавления лентой сплошного сечения, могут удовлетворить как технологические, так и коммерческие интересы потребителя.
Преимущества использования порошковой ленты при наплавке под флюсом:
– распределение энергии на большей площади при меньшей доле участия основного металла в наплавке;
– возможность выполнения наплавки на боле высоком токе с естественной осцилляцией дуги по всей ширине ленты;
– более высокая эффективность плавления, минимум тепловложения в основной металл;
– часто при более высоком токе нет снижения прочности основного металла;
– большая площадь перекрытия за каждый проход.
В зависимости от размера упрочняемой поверхности детали выбирают типоразмер порошковой ленты, режимы наплавки и ее схему. При этом наплавка может выполняться в один, два и более слоев, одиночными валиками и широкослойная, с размахом колебаний от 50 до 400 мм. Токи наплавки могут варьироваться от 300 до 1200 А, напряжение на дуге от 25 до 38 В, скорость перемещения электрода от 5 до 100 м/ч. За один проход при однодуговой наплавке обеспечивается наплавка износостойкого слоя толщиной от 2 до 8 мм. Производительность наплавки порошковой лентой одной дугой достигает 25-30 кг наплавленного металла в час.
Для наплавки ролика опорного выбираем порошковую наплавочную ленту ПЛ-АН-179 по ГОСТ 26467-85.
Эти ленты имеют однозамковую конструкцию и состоят из стальной оболочки и порошка- наполнителя, обеспечивающего определенный химический состав наплавляемого металла. Размеры поперечного сечения лент: ширина – 16,5 мм, толщина – 4,2 мм.
Таблица 2.1 Контролируемый химический состав наплавленного металла
Fe
С
Cr
Si
Nb
Mo
W
V
В
S
P
не более
не более
основа
4,0-5,2
18,0-23,0
1,0-2,5
5,1-7,5
5,2-7,0
1,0-2,0
0,4-1,0
0,5
0,40
0,40
Лента относится к универсальным наплавочным материалам, содержит флюсующие компоненты. Твёрдость наплавленного металла во втором слое не менее 60 HRC.
Относительный расход ленты не превышает 1,2 кг на 1 кг наплавленного металла.
Особое внимание при наплавке под флюсом уделяют свойствам флюсов: способствуют ли они формированию наплавленного металла, стабильности горения дуги, какой склонностью обладают к образованию пор в наплавленном металле, какие содержат легирующие элементы и др.
Плавленые флюсы, в сравнении с керамическими, обладают более высокими технологическими свойствами (лучшая защита от воздуха, формирование наплавляемого сплава, отделимость шлаковой корки). Кроме того, плавленые флюсы более дешевые. Однако керамические флюсы позволяют в более широких пределах легировать наплавленный металл посредством элементов, входящих во флюс.
Для ведения автоматической наплавки выбираем плавленый флюс марки АН-26П, химический состав которого приведен в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Химический состав флюса АН-26П (ГОСТ 9087-81)
SiO2
CaO
MnO
MgO
Al2O3
CaF2
С
Fe2O3
S
P
29-33
4-8
2,5-4,0
15-18
19-23
20-24
не более
0,05
1,5
0,08
0,08
Строение зерен – пемзовидное. Плотность – 0,8-1,1 г/см3.
Таким образом, выбранные материалы для наплавки составляют схему
Сталь 50ХН
сталь
ПЛ-АН-179
лента
АН-26П
флюс
2.4 Выбор рода тока, источников питания, оборудования
При дуговой сварке под флюсом постоянным током основным преимуществом является стабильность процесса, недостатком — усложнение оборудования для сварки и необходимость применения сварочных выпрямителей.
при сварке переменным током отрицательным фактором всегда является время, затрачиваемое на переход с прямой полярности на обратную. В определенных случаях при переходе через ноль возникают проблемы с обеспечением стабильности горения дуги, проплавлением и наплавкой валика.
При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40-50 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15-20 % меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности. Такое влияние рода и полярности тока объясняется выделением различного количества теплоты на аноде и катоде.
Вывод: наплавку ведем на постоянном токе обратной полярности.
Сварочный автомат АД-231 (рисунок 2.3) предназначен для выполнения широкого круга наплавочных и сварочных работ различными электродами на постоянном токе. Используется сварочный автомат в наплавочных установках и станках при наплавке тел вращения, а также плоских деталей и изделий сложной формы. Технические характеристики сварочного автомата приведены в таблице 2.3.
Так как сварка ведется на постоянном токе, то в качестве источника питания выбираем выпрямитель сварочный ВДУ-506С СЭЛМА (Украина).
Преимущества выпрямителя:
– плавная регулировка тока и напряжения для наплавки;
– легкое зажигание и устойчивое горение дуги;
– наличие термозащиты от перегрузки;
– дистанционное регулирование сварочных параметров с помощью пульта;
– быстроразъемные, безопасные токовые разъемы;
– надежность работы и простота обслуживания.
Таблица 2.3 Технические характеристики сварочного автомата АД-231
Наименование параметра
Данные
Номинальный ток наплавки, А
1250
Номинальный режим работы (ПВ), %
100
Толщина ленты, мм
2,0 – 4,0
Ширина ленты, мм
20
Скорость подачи электродной проволоки (ленты), м/ч
46-460
Регулировка скорости подачи электродной ленты
плавная
Корректировка мундштука, мм
– вдоль наплавочного валика
– поперек наплавочного валика
90
200
Угол наклона мундштука в вертикальной плоскости при
наплавке, градусов
+/- 30
Вертикальный ход механизма подъема, мм
400
Скорость механизма подъема, м/ч
24
Скорость перемещения наплавочной головки, м/ч
– маршевая
– рабочая
800
6-61
Скорость поперечных колебаний, м/ч
29-118
Емкость флюсобункера, дм3
55
Габаритные размеры автомата, мм
1090×860×2350
Масса автомата, кг
310
Рисунок 2.3 – Автомат для наплавки в комплекте с выпрямителем
Таблица 2.4 Технические характеристики выпрямителя ВДУ-506С
Наименование параметра
Данные
Номинальный ток наплавки, А
500
Номинальный режим работы (ПВ), %
60
Hапряжение холостого хода, В, не более
70
Потребляемая мощность при номинальном токе, кВА,
не более
34
Габаритные размеры автомата, мм
840×505×685
Масса, кг
190
2.5 Расчет режимов наплавки
Режим автоматической наплавки под флюсом оказывает большое влияние на производительность процесса и физико-механические свойства наплавленного металла. Выбранные параметры режима должны обеспечивать:
– качественное формирование каждого наплавленного слоя;
– минимальную глубину проплавления основного металла, обеспечивающую надежное его сплавление с наплавленным металлом;
– минимальный припуск на механическую обработку.
Ток наплавки, скорость наплавки и напряжение дуги оказывают существенное влияние на качество наплавки и процесс формирования наплавленного металла. Сварочный ток и скорость наплавки — это два технологических параметра, которые взаимосвязаны. Оптимальное их сочетание с правильно выбранным составом флюса позволяет получить качественные наплавки и требуемые физико-механические свойства наплавленного металла.
Если ток наплавки 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. При большом токе и большой скорости наплавки происходит забегание шлака впереди электродной ленты. С увеличением сварочного тока увеличивается толщина наплавленного валика, а также растет глубина проплавления и производительность наплавки.
Рассчитываем требуемую толщину наплавляемого слоя по формуле
h – толщина наплавляемого слоя, мм;
b – величина износа детали на сторону, мм;
– припуск на механическую обработку, мм
Сила сварочного тока Ісв определяется по глубине проплавления:
где Iсв – сила сварочного тока, А;
h – глубина проплавления, мм
Глубиной проплавления задаются конструктивно, исходя из толщины металла и учитывая что
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.
С увеличением напряжения возрастает расход флюса, увеличивается объем шлаковой ванны, что затрудняет ее удержание при наплавке цилиндрических деталей, особенно малых диаметров.
Напряжение на дуге принимается в пределах 32-40 В, то есть Uд = 32-34 В.
Скорость наплавки 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.
Слишком малая скорость приводит к уменьшению глубины проплавления и увеличению толщины наплавленного слоя, его поверхность получается грубой и неровной. С дальнейшим уменьшением скорости появляется опасность образования неоплавления и прорыва жидкого шлака и металла сварочной ванны, в результате чего в наплавленном металле образуются поры.
На средних скоростях наплавки валики имеют менее ровную поверхность и резко выраженную чешуйчатость, ширина валика становится меньше ширины ленты.
При наплавке на больших скоростях в наплавленном металле образуются несплошности, увеличивается неравномерность валика по высоте, дуга горит не устойчиво, в наплавленном металле образуются шлаковые включения, появляются отдельные провалы поверхности наплавленного металлами несплавления.
Скорость сварки Vн определяется по формуле
где – коэффициент наплавки, г/А·ч;
Fш – площадь сечения шва, см2;
– удельная плотность наплавленного металла, г/см3
При наплавке постоянным током обратной полярности коэффициент может быть определен по формуле
Скорость подачи электродной ленты Vпод определяется по формуле
Таблица 2.5 Расчетные параметры режимов наплавки
Количество проходов, шт
Сила сварочного
тока Ісв, А
Напряжение на дуге U, В
Скорость подачи проволоки Vпп, м/ч
Скорость наплавки
Vн , м/ч
3
240
32-34
51
6,3
2.6 Выбор метода термообработки
Большинство восстанавливаемых деталей имеют слой наплавленного металла, отличающийся от химического состава основного металла.
Структурная и химическая неоднородность зоны сплавления металлов в значительной степени сглаживается термической обработкой наплавленных деталей, чем и облегчается последующая механическая обработка их режущим инструментом.
После наплавки немедленно необходимо произвести отпуск наплавленного слоя.
Температура отпуска 300-350 С. Продолжительность отпуска должна быть согласно утвержденных норм. Нагрев производить теми же горелками.
Температура контролируется контактным термометром ТК-3М.
Целью операции отпуска является ослабление действия закалки; уменьшение или снятие остаточных напряжений, повышения вязкости, уменьшения твердости и хрупкости стали.
Сведения о наплавке каждого ролика опорного с валом необходимо заносить в журнал учета.
Термически обработанный валок передается на механическую обработку.
2.7 Выбор приспособлений для наплавки
Установка Р 901 (рисунок 2.3) предназначена для автоматической наплавки под флюсом стальных валков листоправильных и сортоправильных станов, блюмингов и слябингов. Наплавка может производится порошковой проволокой или ленточными электродами на постоянном токе. Диаметры наплавляемых изделий – 600-1200 мм. Длина – 2000-6000 мм, вес – до 30 т.
Передняя бабка, неподвижно закрепленная на станине обеспечивает вращение ролика со скоростью29,4-73 м/ч при диаметре 1200 мм.
Задняя бабка устанавливается на разных расстояниях от передней бабки в зависимости от длины наплавляемого ролика.
Флюсовый аппарат крепится на кронштейне, установленном на самоходной тележке, которая имеет моторный привод и перемещается вдоль несущей металлоконструкции. Тележка имеет два диапазона скоростей и при наплавке ролика опорного с валом перемещается на шаг наплавки за один оборот ролика. Кроме того тележка имеет маршевое перемещение вручную. Электрическая схема установки обеспечивает автоматизацию процесса наплавки.
Рисунок 2.4 – Установка Р 901
2.8 Выбор транспортных и грузоподъемных приспособлений
Учитывая размеры и массу ролика опорного, для транспортировки его по участку выбираем кран мостовой грузоподъемностью 10 т (рисунок 2.5). Он состоит из грузовой тележки с закрепленным на ней грузозахватным устройством, подвижной стальной конструкции, по которой перемещается устройство. Наиболее часто мостовой кран грузоподъемностью 10 тонн используется для перемещения грузов в производственных цехах, на строительных площадках и во время погрузочно-разгрузочных работ. Управление краном осуществляется из кабины.
Рисунок 2.5 – Электрический мостовой кран
Таблица 2.6 Технические характеристики мостового крана Q=10 т
Грузоподъемность, т
Пролет моста, м
Высота подъема груза, м
Скорость передвижения крана, м/мин
10
до 28,5
до 36
30
2.9 Нормирование технологического процесса наплавки
В связи с отсутствием общемашиностроительных норм времени на наплавку, расчет норм времени выполняется по массе металла, основному времени и коэффициенту к, учитывающему подготовительно-заключительное время, время на обслуживание рабочего места, вспомогательное время, отдых и личные потребности. В то же время коэффициент к является показателем, который учитывает машинное время. К=0,45.
Норма штучного времени на наплавку определяется по формуле
где Тш – норма искусственного времени, ч;
Т0 – основное время наплавления поверхности, ч;
к– коэффициент
Основное время наплавки определяется по формуле
где Qн – масса наплавленного металла, кг;
I – ток наплавки, А;
– коэффициент наплавления, г/А·ч
2.10 Выбор методов контроля качества
Контроль качества наплавки является очень ответственной операцией, способствующей достижению наиболее позитивных результатов и предупреждающей возможный аварийный выход из строя наплавленных деталей в условиях эксплуатации. Основной задачей контроля качества наплавки является определение соответствия восстановленных деталей техническим условиям на ремонт.
Контроль качества невозможно рассматривать только как проверку конечных результатов наплавки. Он должен быть:
предварительный – проверка наплавочних материалов (флюса, электродной проволоки и др.) на соответствие их ГОСТ или ТУ;
сопутствующий – преимущественно контроль за соблюдением установленных технологических инструкций по наплавке;
приемочный – определяющий окончательно пригодность восстановленных деталей к работе.
Основные дефекты наплавки: трещины в наплавленном слое и в зоне сплавления с основным металлом детали, поры и раковины, шлаковые включения, несплавления слоя с основным металлом детали, подрезы и др.
Дефекты могут быть внешними, выходящими на поверхность наплавок, и внутренними, располагающимися внутри наплавленного слоя. Внешние дефекты обнаружить сравнительно легко путем осмотра наплавок, с помощью магнитной дефектоскопии и пр. Обнаружение внутренних дефектов представляет сложную и не всегда надежно разрешимую задачу. В этом случае пользуются методом контроля: просвечиванием рентгеновскими или гамма-лучами, методом магнитной и ультразвуковой дефектоскопии, металлографическими исследованиями макро- и микрошлифов и др.
Трещины являются наиболее опасным дефектом наплавок, так как под воздействием быстроизменяющихся нагрузок или тепловых колебаний они могут развиваться, т. е. увеличиваться в размерах, что может привести к преждевременному выходу детали из строя. Поэтому контролю на обнаружение трещин необходимо уделять весьма серьезное внимание.
Возникновение трещин зависит от содержания углерода и серы в наплавленном металле, от недостаточного предварительного подогрева детали при наплавке, жесткости изделия и пр. Холодные трещины могут возникать при отсутствии замедленного охлаждения детали после наплавки.
Поры могут образовываться при использовании влажного или отсыревшего флюса, при наличии ржавчины на наплавляемых поверхностях, при недостаточном слое флюса и пр. Поры появляются при наплавке по металлу, ранее наплавленному электродами с меловой обмазкой, который содержит повышенное количество азота.
Поры являются менее опасным дефектом, чем трещины, но их наличие снижает износостойкость и прочность наплавленного металла.
Шлаковые включения чаще наблюдаются при многослойной наплавке. Они являются результатом наплавки по неудаленной или плохо удаленной шлаковой корке с предыдущих слоев. При этом шлак не успевает расплавиться и всплыть на поверхность металла, вследствие чего остается в металле в виде шлаковых включений.
Несплавления наплавленного металла с основным металлом детали могут образоваться при несоответствии выбранной скорости наплавки, неправильной установке электрода, загрязнениях наплавляемых поверхностей, нарушении режима наплавки и пр. Наличие этих дефектов может привести к отколу наплавленного слоя в процессе работы восстановленной детали.
Часто наплавленные детали устанавливают на машины без последующей механической обработки (ножи бульдозеров, опорные катки тракторов и др.). В этом случае важным требованием является гладкая поверхность наплавленного слоя. Причиной наплывов и углублений в наплавленном слое является нарушение режима наплавки — силы тока, напряжения дуги, скорости наплавки, смещения электрода с зенита при наплавке цилиндрических деталей, величины вылета электрода и пр.
Причиной поверхностных дефектов наплавленного слоя может явиться и плохая устойчивость дуги.
Применяют следующие методы приемочного контроля:
1) внешний осмотр для контроля формы наплавленных валиков, выявления подрезов и наплывов, поверхностных трещин и проверки размеров с использованием лупы с небольшим увеличением и измерительных инструментов. Этот метод контроля, отличающийся простотой осуществления, не требует больших материальных затрат;
2) измерение твердости разными способами по Роквеллу. Этот способ измерения заключаются в статическом вдавливании алмазного конуса с углом при вершине 120° или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок. Расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка (но не менее 2 мм), расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5 диаметра отпечатка (но не менее 1 мм).
Проведение измерений и определение числа твёрдости по методу Роквелла регламентирует ГОСТ 9013.
Для измерений твёрдости по шкале «С» Роквелла применяют шкалу, воспроизводимую государственным специальным эталоном и обозначаемую HRCэ.
Здесь будет карта тех процесса. Одну страницу по нумерации пропускаем
3 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
3.1 Организация рабочего места
Рабочее место – это часть производственной площади, которая закреплена за рабочим (группой рабочих), оснащена оборудованием, приспособлением и инструментом для выполнения порученной работы при соблюдении правил техники безопасности. Организация рабочего места предполагает рациональную его планировку, целесообразное освещение, эффективные формы условий для высокопроизводительного и качественного труда. При этом необходимо обеспечить такие условия труда, которые будут способствовать повышению его содержательности, созданию эстетической обстановки (освещение, цвет оборудования и стен помещений и т. п.), творческого подъема и т. д.
В целях повышения технического, технологического и организационного уровня и улучшения условий труда на рабочих местах на предприятиях проводится, как правило, не реже двух раз в пятилетку аттестация рабочих мест и их рационализация.
Аттестация рабочих мест включает:
1. Комплексную оценку каждого рабочего места на его соответствие нормативным требованиям и передовому опыту по следующим направлениями: технико-технологический уровень рабочего места; организационно-экономический уровень рабочего места; условия труда и техника безопасности на рабочем месте.
2. Выявление по результатам оценки: рабочих мест, которые соответствуют установленным требованиям (данные рабочие места считаются аттестованными); рабочих мест, где указанные параметры могут быть достигнуты после соответствующей рационализации и модернизации; лишних рабочих мест (незагруженных) и рабочих мест, как правило, подлежат ликвидации.
3. Провидение технико-экономического анализа рабочего места и выработку решения о сокращении загрузки или о продолжении эксплуатации рабочего места; определенные направлений, оценку возможностей и установление сроков рационализации.
Организация труда на рабочих местах должна обеспечивать условия для рационального выполнения трудовых движений и безопасности работы.
Внедрение научной организации труда на рабочих местах сварочных участков должно обеспечивать необходимые условия для эффективной и качественной работы сварщиков с минимальными затратами сил и рабочего времени. Повышение производительности труда и качества сварки может быть достигнуто в результате осуществления технических (оснащение рабочих мест совершенным оборудованием и сборочно-сварочными приспособлениями) и организационных (совершенствование организация рабочих мест с учетом эргономических факторов – выбора оптимальной рабочей зоны, рациональной рабочей позы, уменьшение нагрузок на двигательно-мышечную систему сварщика и т. д.) мероприятий. Они позволяют также уменьшать утомляемость сварщика, сохранить высокую работоспособность в течение всей смены.
На рабочем месте должны находиться только те предметы, которые применяются в производственном процессе. Каждый предмет должен иметь постоянное место, а расположение его перед рабочем должно соответствовать последовательности выполнение трудовых движений. Движение рабочего должно быть максимально производительным и возможно менее утомительны.
При сборке и сварке крупных конструкций рабочие места оснащают специальными площадками для сварщиков.
При выполнении сварочных работ на открытом воздухе рабочие места, а также сварочное оборудование должны быть защищены от дождя, снега, ветра и обязательно ограждены.
На рабочих местах должны быть обеспечены нормальные санитарно-гигиенические и эстетические условия труда работающих. Имеются в виду подлежащее освещение рабочих мест, поддержание нормальной температуры воздуха, хорошая вентиляция помещения, сокращение производственного шума и вибраций, цветовое оформление стен и оборудования, чистота и порядок на рабочем месте, применение соответствующей спецодежды и т. п.
Обслуживание рабочего места сварщика должно способствовать достижению бесперебойности работы и поддерживанию порядка. Для этого необходимо организовать своевременную доставку на рабочее место технологической оснастки и сварочных материалов, удаление с него отходов производства, своевременную уборку рабочего места, наладку и ремонт сварочного оборудования.
3.2 Расчет количества оборудования и численности промышленно –
производственного персонала
Расчет потребного количества оборудования и рабочих мест производится исходя из пронормированного технологического процесса, заданной годовой программы выпуска изделий, принятого режима работы и планируемого коэффициента выполнения норм.
Для определения необходимого количества оборудования производим расчет трудоемкости годовой программы по каждой операции технологического процесса по формуле
где tнап –время на наплавочные операции 90 мин
Nгод – годовая программа выпуска 15000 шт.
Определяем годовую трудоемкость для наплавки
Рассчитываем количество оборудования и рабочих мест по формуле
где Тгод – трудоемкость годовой программы, н/час
Фд. о. – действительный годовой фонд времени работы, 3460 час;
kв. н.–коэффициент выполнения норм, принимается 1,1
Действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования равен
где Дк– число календарных дней в году;
Дв– число выходных дней в году;
Дп– число праздничных дней в году;
Тсм– продолжительность смены, час;
Дпп – число праздничных дней в году с сокращенным рабочим днем;
С – количество смен;
Пп – плановые потери на ремонт оборудования, %.
Фд. о. = 3460 час.
Рассчитываем количество рабочих мест для наплавочных робот
Принимаем 6 рабочих мест.
Степень использования оборудования определяется коэффициентом или процентом загрузки kз. об, который можно найти по формуле
Определяем коэффициент загрузки оборудования при наплавке
Данные расчета сводим в таблицу 3.1
Таблица 3.1 Потребное количество рабочих мест, оборудование
и его загрузка
Наименование рабочих мест и оборудования
Нормированное время (трудоемкость), н/час
Количество рабочих мест и оборудования
Коэффициент загрузки %
на единицу изделия
на годовую программу
расчет
принято
Рабочее место сварщика
-нап. установка
-авт. А – 231
-выпр. ВДУ-506С
1,5
22500
5,9
6
98
Итого
1,5
22500
5,9
6
98
Списочная численность основных производственных рабочих производится на основании трудоемкости годовой программы по каждой профессии и тарифному разряду по формуле
где Тнр. год – нормированная трудоемкость годовой производственной программы по данной профессии, н/час;
Фдр– действительный годовой фонд времени одного рабочего, час;
kв.н – коэффициент выполнения норм.
где Др – количество рабочих дней в году;
tсм – продолжительность рабочей смены, час;
Дпп – количество праздничных дней.
Фдр= 2002 час
Принимаем – 10 человек
Условно присваиваем основным производственным рабочим квалификационные тарифные разряды.
Принимаем: сварщиков 4 разряда – 5 человек
5 разряда – 5 человек
Для определения средней квалификации рабочих устанавливается средний разряд. Он определяется как средневзвешенная величина по формуле
где Ч – численность рабочих соответствующих разрядов, чел;
Р – разряды рабочих
По данным расчета составляем ведомость численности основных производственных рабочих в таблицу 3.2
Таблица 3.2 численность основных производственных рабочих
Профессия рабочих
Тарифный разряд
Годовая производственная программа
Нормирование трудоемкости
Фдр, час
Чо.пр, чел
ед. продукции, н/час
годовая программа
Основные производственные рабочие
Электросварщики
4,5
15000
1,5
22500
2002
10
Всего
4,5
15000
1,5
22500
2002
10
Списочное число вспомогательных рабочих можно определить в процентном отношение к списочному числу основных производственных рабочих – 20 %
где Чосн– списочное (расчетное) число основных производственных рабочих, чел;
Пвсп – процент вспомогательных рабочих, 20 %
Принимаем 2 человека.
Численность руководителей, специалистов, служащих и младшего обслуживающего персонала определяют исходя из отраслевых нормативов, норм обслуживания или в процентном отношении от общего числа основных производственных и вспомогательных рабочих
– служащие – 4 %
– руководители, специалиста – 10 %
– МОП – 2 %
Численность (РС)
Принимаем – 1 человека
Численность служащих (СКП)
По расчету не положено
Численность МОП
По расчету не положено
По результатам расчетов составляем ведомость работников с распределениям их по сменам и разрядам в таблицу 3.3
Таблица 3.3 Ведомость работников
Категория и профессия рабочих
Численность всего, чел
В т. ч. по разрядам
Средний разряд
Числен-ность рабочих по сменам
3
4
5
6
1 смена
2 смена
Основные производственные рабочие:
Сварщики
10
–
5
5
–
4,5
6
4
Вспомогательные рабочие:
2.1 Машинисты крана
2
–
–
2
–
5,0
1
1
ИТР (РС):
3.1 Мастер
1
–
–
–
–
–
1
–
Всего
13
–
5
7
–
–
8
5
Производительность труда измеряется количеством продукции (объемами работ) произведенным работником в единицу времени (час, смену, месяц, квартал, год).
Годовая производительность труда одного рабочего определяется по формуле
где m – масса изделия, т;
Nгод– годовая программа, шт;
Ч – число работающих, чел.
Производительность труда одного работающего
где Чобщ– численность всех работников участка, чел.
Производительность труда одного основного рабочего
где Чопр– численность основных производственных рабочих, чел.
ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА
4.1 Расчет годового фонда заработной платы промышленно-производственного персонала
Тарификационный фонд заработной платы определяется по формуле
где ƩТгод – трудоемкость наплавочных работ, Н/час;
СЧср – средняя часовая тарифная ставка основных производственных рабочих, грн/час.
Часовая тарифная ставка определяется с учетом условий труда.
Среднюю часовую тарифную ставку рассчитываем по формуле
Определяем тарифную зарплату сварщиков
Сдельная зарплата с учетом приработка (за выполнение и перевыполнения плана) определяется по формуле
Согласно специальному положению для рабочих сборочно-сварочных цехов базового предприятия в сдельную зарплату входит (доплата) повышающий коэффициент к сдельным расценкам, что составляет 30 % – прямого фонда заработной платы.
Дополнительный фонд заработной платы определяется с помощью нормативного процента от тарифной зарплаты в размере – 10 %
Общий сдельный размер заработной платы равен
Определяем среднемесячную заработную плату одного основного производственного рабочего по каждой профессии по формуле
Данные расчета годового фонда оплаты труда основных производственных рабочих сводим в таблицу 4.1
Таблица 4.1 ФОТ основных производственных рабочих
Профессия основных производственных рабочих
Численный состав
Тарифный разряд
Часовая тарифная ставка
Нормируемая трудоемкость Н/час
Фонд основной заработной платы, грн
Фонд дополнительной заработной платы, грн
Общий годовой фонд заработной платы, грн
Среднемесячная заработная плата 1-го основного рабочего, грн
Основные производственные рабочие:
Сварщики
10
4,5
12,25
22500
465810
27563
493373
4111
Всего:
10
4,5
12,25
22500
465810
27563
493373
4111
Годовой фонд ЗП вспомогательных рабочих рассчитывается по формуле
где СЧ– среднечасовая тарифная ставка вспомогательного рабочего, грн/час;
Чвсп– численность вспомогательных рабочих, чел.;
Фд. р – годовой действительный фонд рабочего времени одного рабочего, час.
Часовая тарифная ставка машиниста крана 5 – разряда – 9.4 грн/час
Расчитываем зароботную плату машиниста крана
Дополнительная заработная плата за расширение зон обслуживания 50% от основного тарифного фонда ЗП
Все расчеты для рабочих-повременщиков сводим в таблицу 4.2
Таблица 4.2 ФОТ вспомогательных рабочих
Профессия
Разряд
Количество человек
Часовая тарифная ставка, грн
Основной годовой фонд ЗП, грн
Дополнительная ЗП за расширения зон обслуживания
Всего годовой фонд ЗП
Среднемесячная ЗП 1-го рабочего
%
Ʃ
Машинист крана
5
2
9,4
37638
50
18819
56457
2325
Годовой фонд ЗП руководителей рассчитывается по количеству, утвержденным должностным окладом согласно штатного расписания по формуле
где ОKi– размер оклада, грн.
Мастер. должностной оклад – 2400 грн; надбавка – 1200 грн
Доплата за высокие достижения в труде составляет 50% от фонда ЗП
Данные расчеты сводим в таблицу 4.3
Таблица 4.3 Заработная плата руководителей, служащих, МОП
Категория работников, наименования должности
Количество человек
Должностной оклад за месяц, грн
Доплата за высокие достижения в труде
Годовой фонд ЗП, грн
%
Ʃ
Мастер
1
2400
50
1200
43200
Годовой фонд оплаты труда всех категорий работников сводим в таблицу 4.4
Таблица 4.4 Сводная ведомость фондов ЗП ППП
Категории работников
Количество человек
Годовой фонд оплаты труда, грн
Среднемесячная ЗП 1-го работника, грн
Основной
Дополнительный
Всего
Основные производственные рабочие
10
465810
27563
493373
4111
Вспомогательные рабочие
2
37638
18819
56457
2352
Мастер
1
43200
–
43200
3600
Всего
13
546648
46382
59030
3801
Среднемесячная ЗП 1-го работающего определяется по формуле
где ЗПобщ– общий основной и дополнительный фонд заработной платы за год основных, вспомогательных рабочих и руководителей, грн
Чсп–списочная численность промышленно-производственного персонала, чел
Определяем отчисления в социальные фонды по участку, отчисления составляют 37 %
Годовой фонд зарплаты с отчислениями в социальные фонды по цеху (участку) сводим в таблицу 4.5
Таблица 4.5 Отчисления
Категория
Годовой фонд зарплаты
Отчисления
Всего
Основные производственные рабочие
493373
182548
675921
Вспомогательные рабочие
56457
20889
77346
РС
43200
15984
59184
Итого:
593030
219 421
812451
Расчет технологической себестоимости проектируемой конструкции
Расход основных материалов на изготовление изделий определяется на основании чертежей, спецификаций или карт раскроя. Расчет стоимости основных материалов выполняется для каждого наименования отдельно. Цены на основные материалы и отходы определяется по действующим прейскурантам. При расчете принимаем, что масса отходов составляет 10 % от массы заготовки. Транспортно-заготовительные расходы (ТЗР) применяются с расчет 10 % от стоимости основных материалов.
Производим расчет стоимости основных материалов по формуле:
где Цм – цена заготовки, грн;
Qд – масса заготовки, кг;
kтр – коэффициент учитывающий транспортные расходы;
Цотх – цена отходов, грн;
Qотх – масса отходов, кг.
Распределяем расход и стоимость наплавочных материалов в отдельности для каждого наименования.
Расход наплавочной ленты рассчитывается по формуле
где Qн.м. – масса наплавленного металла, кг;
kр – коэффициент расхода наплавочной ленты на 1кг наплавленного металла.
Стоимость наплавочных материалов определяется по формуле
где Цсв.м. – цена наплавочной ленты, грн;
Рсв.м. – расход наплавочной ленты.
Расход сварочного флюса определяется по расходу наплавочной ленты и коэффициента расхода потерь флюса по формуле
Рф = Кф ∙ Рсв.м
Рф = 1,3 ∙ 8,8 = 11,5 кг
Стоимость флюса определяется по формуле
где Цф – цена флюса, грн;
Рф – расход флюса в единицу времени;
Данные расчета затрат сводим в таблицу 4.6
Таблица 4.6 Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы
Наименование материалов
Материалы
Расход
Цена за единицу, грн/т
Затраты
на ед. изделия, кг
на годовую программу, кг
на ед. изделия
на годовую программу
Основной материал
С45
0,95
7041
105615000
Наплавочная лента
ПЛ-АН-179
8,8
132000
7,5
33
495000
Флюс
АН-26П
11,5
172500
16,2
186
2790000
Итого
–
20,3
304500
23,7
7479
108900000
Транспортно-заготовительные расходы
–
–
–
–
747.9
10890000
Всего
–
–
–
–
8227
119790000
Балансовая стоимость здания участка определяется по формуле
где Цзд – сметная стоимость 1 м3 здания, грн;
V – объем здания, м3.
S – площадь участка 378 м2
h = 12,6 м
V = 4762,8 м3
Для расчета этих затрат составляем ведомость оборудования, оснастки и подъемно-транспортных средств. Данные по оборудованию берутся из каталогов оборудования, а оптовая цена по прейскурантам. Стоимость измерительного инструмента и устроств можно укрупнено принять в количестве – 20 % от стоимости технологичесого оборудования, транспортные расходы принимаются – 10 % от оптовой цены оборудования, а монтажные – 10 %.
Результаты расчета стоимости оборудования сводим в таблицу 4.7
Таблица 4.7 Ведомость стоимости оборудования участка
Наименования оборудования
Тип, модель
Количество единиц, шт
Мощность, КВт
Цена за еденицу, грн
Цена с учетом транспортных и монтажных расходов, грн
Балансованая стоимость оборудования, грн
Амортиза-ция, грн
Ед.
Всего
%
Сумма
Наплавочная установка
6
13260
14586
87516
Автомат
А-231
6
80
480
21444
23588
141530
Источник питания
ВДУ-506С
6
40
240
6768
7445
44669
Итого
720
45619
273715
24
65692
Амортизационные отчисления для всех структурных элементов основных
производственных фондов производственного участка берутся с исходных данных.
Данные сводим в таблицу 3.8
Таблица 3.8 Стоимость основных производственных фондов
Наименования основного фонда
Балансованая стоимость, грн
Норма амортизации,%
Годовая сумма амортизации, грн
Здание
333396
8
26672
Технологическое оборудовние
273715
24
65692
Контрольно-измерительное оборудование
54743
24
13138
Технологическая оснастка
136858
24
32846
Подъемно-транспортное оборудование
21690
24
5206
Итого
820402
143553
Потребность в технологической электроэнергии определяется по формулле
где Аэ–удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла.
Затраты на технологическую электроэнергию
где Цт.э – цена 1КВт/час электроэнергии.
Цеховые расходы делятся на две группы
– расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО)
– общецеховые расходы.
Производим укрупненный расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) в процентном отношении к основной заработной плате основных производственных рабочих, что составляет 200 % и определяется по формуле
РСЭО = ЗПос. пр. ∙ 200 %
РСЭО = 465810 ∙ 200 % = 931620 грн
Смета цеховых расходов в процентном отношении к сумме основной заработной плате основных производственных рабочих и РСЭО, составляет 10 %
Цр = (З ос.пр. + РСЭО ) ∙10 %
Цр = (465810 + 931620) ∙ 10 % = 139743 грн
Определяем общехозяйственные расходы по формуле
Сохр =α ∙ Зт / 100
где α – процент общехозяйственных расходов, α =10 %;
Зт – тарифная (прямая) зарплата, грн
Сохр =10 % ∙ 275675 / 100 = 27567 грн
Внепроизводственные расходы определяются по формуле
Свп = δ ∙ Ѕ /100
где δ – процент внепроизводственных расходов, δ=5 %;
Ѕ – заводская ( цеховые + общехозяйственные расходы)
себестоимость, грн
Свп = 5 % ∙ 167310 / 100 = 8366 грн
Расчетная цена единицы продукции определяется по формуле
Цр = Ѕп.∙ (1+R / 100)
где Ѕп – полная себестоимость продукции, грн;
R – норматив рентабельности, (20 % -30 %)
Цр = 122134∙ (1+20/100) = 146561 тыс. грн
Определение цены и себестоимости продукции производим путем составления калькуляции рассчитанных выше затрат по участку и данные сводим в таблицу 4.8
Таблица 4.8 Калькуляция себестоимости и цены продукции
Наименование статей
Сумма затрат, грн
на изделие
на программу
1 Сырье и основные материалы с учетом ТЗР
2 Технологическая электроэнергия
3 Осн. и доп. з/пл-та основных пр. рабочих
4 Отчисления на соцстрах с ФЗП осн. пр.
5 Износ специнструмента и оснастки
6 РСЭО
7 Цеховые расходы
8 Общехозяйственные расходы
9 Внепроизводственные расходы
10 Полная себестоимость продукции
11Расчетная цена изделия
8227
37
32.9
12.2
0.4
62.1
9.3
1.8
0.6
8383.3
10060
119790000
555000
493373
182548
5748
931620
139743
27567
8366
122133965
146560758
Определение экономической эффективности проекта
При наплавке ролика опорного с валом в существующем технологическом процессе дипломного проекта, по сравнению с заводскими технологиями, применялись различные средства автоматизации производственных процессов и передовые методы наплавки.
Выбран наиболее экономически-целесообразный вариант способа наплавки, с применением наплавочной установки, что позволяет повысить производительность труда, обеспечить точность и качество наплавляемой конструкции, снизить трудоемкость конструкции и сэкономить рабочее время на выполнении тяжелых ручных работах.
Применение в дипломном проекте автоматической наплавки под слоем флюса имеет ряд преимуществ: это высокая производительность всего технологического процесса при стабильном качестве сварных соединений, снижение расходов сварочных материалов и энергоресурсов, а сварные швы обладают высокой стойкостью к образованию кристализационных трещин.
В соответствии с предлагаемым способом напплавки обосновано выбрананаплавочная лента, применено более современное высокопроизводительное сварочное оборудование, хорошо подобрана полярность тока, что обеспечивает стабильное горение дуги и улучшает технологические и качественные показатели сварного шва.
Исходя из выше изложенного, себестоимость проектируемой конструкции снизилась на 1 % учитывая, что базовая себестоимость единицы продукции составляет – 8467.1 грн, а проектируемая себестоимость на единицу продукции составила – 8383.3 грн.
Экономический эффект проекта определяется по формуле
Эгод = (Сз – Спр.) ∙ Nгод
где Сз – заводская себестоимость конструкции,
Спр. – проектируемая себестоимость конструкции, грн;
Nгод – годовая программа, шт
Эгод = (8467.1–8383.3) ∙ 15000 = 1249500 грн
Полученный экономический эффект составил 83.8 грн на единицу продукции или 1.2 млн.грн. при годовой программе – 15000 шт
Выводы
– снижение себестоимости определяется по формуле
ΔС = Сб. – Спр. / Сб.∙100 %
где Сб. и Спр. – цеховая себестоимость единицы продукции
соответственно по базовому предприятию и проекту
ΔС = 8467.1 – 8383.3 / 8467.1 ∙ 100 % = 1 %
– рост производительности труда за счет снижения трудоемкости
определяется по формуле
Δ Птр. = 100 ∙ ΔТ / 100 – ΔТ
где ΔТ – процент снижения трудоемкости, %
– процент снижения трудоемкости определяется по формуле
ΔТ = Тшт.б.- Тшт.пр / Тшт.б.∙100 %
где Тшт.б. и Тшт. пр. – суммарная трудоемкость операций на единицу
продукции соответственно базового и
проектируемого технологического процесса, н/час
Δ Т = 1.68 – 1.5 / 1.68 ∙ 100 % = 10,7 %
ΔПтр.= 100 ∙ 10,7 / 100 – 10,7 = 12 %
– количество высвобожденных рабочих в результате снижения трудоемкости
Δ Р = (Тшт.б. – Тшт.пр.) ∙ N / Фдр
где N – годовая программа выпуска, шт;
Фдр.- действительный годовой фонд времени работы 1-го рабочего, час
Δ Р = (1.68 – 1.5) ∙ 15000 / 2002 = 1 чел
4.4 Технико-экономические показатели участка
Технико–экономические показатели проектируемого участка предоставлены в таблице 4.9.
Выпуск продукции на одного работающего и одного производственного рабочего, в стоимостном выражении, определяется по формуле
ПТ=Цр / Чсп
где Цр – расчетная цена годового выпуска продукции, грн;
Чсп – численность производственных рабочих и работающих на
участке, чел
ПТ = 146561/ 10 = 14656.1 тыс. грн;
ПТ = 146561 / 13 = 11273.9 тыс. грн
Фондоотдача определяется по формуле
Фот = Цр / ОПФ
где ОПФ – стоимость основных производственных фондов, грн
Фот = 146561 / 820.4= 178.6 грн / грн
Прибыль на одного работающего и одного производственного рабочего определяется по следующим формулам
Псп = Пр. / Чсп ; Ппр = Пр / Чп
где Пр. – прибыль расчетная, грн; (Пр = Цр – Сп)
Сп – полная себестоимость продукции, грн
Пр = 146561 – 122134 = 24427 тыс. грн
Ппр = 24427/ 10 = 2442.7тыс. грн
Псп = 24427 / 13 = 1879 тыс. грн
Затраты на 1грн. товарной продукции определяются по формуле
З1грн = Сп / Цр
З1грн = 122134/ 146561= 0,8 грн
Объем продукции с 1м² производственной площади определяется по формуле
V = Ν ∙ k / Ѕпр
где Ν- годовой выпуск продукции, шт ;
K – поправочный коэффициент, k = 1,1;
Ѕпр. – производственная площадь, м ²
V = 15000 ∙ 1,1/ 378 = 44 шт /м2
Рентабельность продукции определяется по формуле
R изд = ( Пр / Сп ) ∙100 %
R изд. = (24427 / 122124) ∙100 % = 20 %
Рентабельность производства определяется по формуле
Rпр = (Пр / ОПФ+ОБС) ∙ 100 %
Rпр = (24427/ 820.4+ 119790) ∙100 % = 20 %
Таблица 4.9 Технико – экономические показатели участка
Наименование показателей
Единицы
измерения
Величина
показателей
Абсолютные показатели
1 Объем производства
– в натуральных показателях
– в трудовых
– в расчетно – оптовых ценах
шт
н/час
тыс. грн
15000
22500
146561
2 Производственная площадь участка
м²
378
3 Стоимость основных производственных фондов
тыс. грн
820.4
4 Численность ППП, в том числе:
– основных производственных рабочих
– вспомогательных рабочих
чел
чел
13
10
2
5 Фонд оплаты труда промышленно-производственного персонала
тыс. грн
593.0
6 Себестоимость годового объема производства
тыс. грн
122134
7 Прибыль производства
тыс. грн
24427
Относительные показатели
8 Выпуск продукции
– на одного работающего
– на одного производственного рабочего
тыс. грн/чел тыс. грн/чел
11273.9
14656,1
9 Затраты на 1 грн. товарной продукции
грн/грн
0,8
10Фондоотдача
грн/грн
178,6
11 Среднемесячная заработная плата:
– основных производственных рабочих
– вспомогательных рабочих
грн
грн
4111
2352
12 Прибыль:
– на одного работающего
– на одного производственного рабочего
тыс. грн/чел
тыс. грн/чел
1110
1442.7
13 Себестоимость единицы продукции
грн
8383.3
14 Средний процент загрузки оборудования
%
98
15 Объем продукции с 1 м2 производственной площади участка
шт / м2
44
16 Рентабельность продукции
%
20
17 Рентабельность производства
%
20
18 Годовой экономический эффект
млн. грн
1,2
5 ОХРАНА ТРУДА НА УЧАСТКЕ
5.1 Анализ условий и орудий труда проектируемого участка
Проектируемый участок предназначен для наплавки ролика опорного с валом. Участок имеет такие размеры, длина 42 м, ширина 9 м, высота 12,6 м.
Для выполнения наплавочных операций применяются следующее оборудование: наплавочная установка (6 шт.), склады чернового металла и готовой продукции, заготовительный участок и стенд контроля качества готовой продукции.
Наплавка выполняется автоматической сваркой под слоем флюса с применением наплавочных автоматов типа А-231 укомплектованного источниками питания ВДУ – 506С. Для транспортировки используется электро-мостовой кран грузоподъемностью 10 тонн.
5.2 Противопожарная защита
Пожар характеризуется образованием опасных факторов, воздействующих на людей, которыми являются: открытый огонь и искры; повышенная температура воздуха, предметов и т.п.; токсичные продукты горения; дым; пониженная концентрация кислорода; обрушение и повреждение зданий, сооружений, установок; взрывы.
Пожарная защита и взрывозащита участка и производственных объектов обеспечиваются: правильным выбором степени огнестойкости объекта и пределов огнестойкости отдельных элементов и конструкции: ограничением распространения огня в случае возникновения очага пожара; обваловкой и бункеровкой взрывоопасных участков производства или размещением их в защитных кабинах; применением систем активного подавления взрыва; применением легко сбрасываемых конструкций в зданиях и сооружениях; применением систем противодымной защиты; обеспечением безопасной эвакуации людей; применением средств пожарной сигнализации, извещения и пожаротушения; организацией пожарной охраны объекта, газоспасательной и горноспасательной служб.
Большую опасность представляют аппараты, емкости и резервуары с горючими жидкостями, так как они, как правило, не бывают заполнены до предела. В пространстве над уровнем жидкости образуется паровоздушная смесь, которая может оказаться взрывоопасной, если температура жидкости находится в интервале между нижним и верхним температурными пределами воспламенения.
В технологических процессах могут участвовать разнообразные горючие газы, которые находятся при различных температурах и давлении. Чаще всего аппараты, емкости и трубопроводы заполнены горючими газами без примеси окислителей и сравнительно редко по технологическим условиям используется смесь горючего газа с воздухом или кислородом. Воздух может попадать в аппарат, работающий под разрежением, из-за не плотности в разъемных соединениях. Если же аппаратура работает под давлением, то горючий газ через неплотности может поступать в помещение. Концентрация газа в смеси с воздухом опасна, если она находится между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения.
Причиной взрыва или пожара на производстве может явиться наличие в помещении горючей пыли и волокон. Нередко пожары и взрывы в технологических установках происходят при остановке аппаратов и пуске их после ремонта. Для возникновения пожара и взрыва в производственных условиях кроме горючей среды необходим источник энергии, называемый обычно импульсом или источником зажигания (воспламенения).
Весьма распространенным источником пожара является курение в недозволенных местах. Распространены источники зажигания, связанные с использованием электрической энергии. Это прежде всего короткие замыкания, которые сопровождаются большим тепловыделением, образованием в зоне замыкания дуги с разбрызгиванием металла.
Для успешного тушения пожара решающее значение имеет быстрое обнаружение пожара и своевременный вызов пожарных подразделений к месту пожара. Каждый объект народного хозяйства должен быть обеспечен надежными средствами извещения или сигнализации о пожаре. В связь извещения о пожаре входит городская и местная телефонная связь, специальная пожарная телефонная связь с наиболее важными объектами и электрическая пожарная сигнализации (ЭПС). Различные системы электрической пожарной сигнализации предназначены для обнаружения самой начальной стадии пожара и сообщения о месте его возникновения. ЭПС делится на пожарную и охранно-пожарную, основными элементами, которой являются; пожарные извещатели, приемные станции, линии связи, источники питания, звуковые или световые сигнальные устройства.
Ответственность за пожарную безопасность участка возлагается на руководителя участка. Руководители обязаны назначить приказом должностных лиц, ответственных за пожарную безопасность отдельных объектов. Фамилии этих лиц должны быть вывешены на видных местах.
В обязанности руководителей входят: организация пожарной охраны объекта, организация обучения рабочих и служащих правилами пожарной безопасности, разработка перспективных планов внедрения средств пожаротушения и мероприятий по повышению уровня пожарной безопасности участка; разработка инструкций о порядке работы с пожароопасными веществами и материалами, а также инструкции о соблюдении противопожарного режима и о действиях людей при возникшем пожаре; изготовление и применение средств наглядной агитации по обеспечению пожарной безопасности и т.п.
В соответствии с условиями, необходимыми для возникновения и распространения горения, прекращение горения может быть достигнуто следующими методами: прекращение доступа в зону горения окислителя (кислорода воздуха) или горючего вещества, а также снижение их поступления до величин, при которых горение невозможно; охлаждение зоны горения ниже температуры самовозгорания или понижение температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения; разбавление горючих веществ негорючими; интенсивное торможением скорости химических реакций в пламени (ингибирование горения), механический срыв (отрыв) пламени сильной струей газа или воды.
При дуговой электросварке открытой дугой, а также при контактной сварке оплавлением, газовой сварке и особенно резке, брызги расплавленного металла разлетаются на незначительные расстояния, вызывая опасности пожара. Поэтому сварочные цехи должны сооружаться из негорючих материалов. В местах сварки не допустимо скопление воспламеняющихся смазочных материалов, обтирочной ветоши и др.
Для быстрой ликвидации очагов пожаров вблизи места сварки всегда должны быть бочка с водой и ведро, ящик с песком, лопата, а также ручной огнетушитель. Пожарные краны, рукава, стволы, огнетушители, а также другие средства тушения пожара необходимо содержать в исправности и хранить в определенных местах по согласованию с органами пожарного надзора. Пожар может возникнуть не сразу, поэтому при окончании работы необходимо внимательно проверить, не тлеет ли что-нибудь, не пахнет ли дымом и гарью.
Проектируемый участок в соответствии с нормами оснащения средствами пожаротушения имеет следующие первичные средства:
а) огнетушитель ОВП-10 – 3 шт;
б) огнетушитель ОУ-5 – 3 шт;
в) ящик с песком, вместительностью 0,5 м3 укомплектованный совковой лопатой – 3 шт;
г) бочка с водой, вместительностью 0,2 м3 укомплектованная пожарным ведром вместительностью 0,008м3 (ГОСТ 12.4.009-83) – 3 шт;
д) пожарный гидрант;
е) пожарный щит ГОСТ 16714-71, устанавливается на территории объекта из расчета один щит на площадь 5000 м3.
На пожарном щите, окрашенном в красный цвет, должны находиться инструменты по ГОСТ 16714-71:
– огнетушитель – 3 шт;
– ящик с песком -1 шт;
– асбестовое покрывало размером 2 м × 2 м – 1 шт;
– багор – 3 шт;
– лопата – 2 шт;
– лом – 2 шт;
– топор – 2 шт;
– пожарное ведро – 2 шт.
На участке предусмотрен пожарный кран с пожарным рукавом длиной 20 м – 4 шт., а также автоматическая пожарная сигнализация.
5.3 Способы защиты окружающей среды
На проектируемом участке элементами загрязнения могут быть вредные газы, выделяющиеся во время наплавки, загрязненная технологическими процессами вода.
Поэтому в сварочном производстве применяется система обратного водоснабжения.
С целью предупреждения загрязнения окружающей среды производственного участка проектом предусмотрено:
вытяжной вентилятор снабжен циклоном для улавливания технических примесей воздуха;
при производстве сварочных работ к месту сварки подводится рукав вытяжной вентиляции;
отработанные эмульсия и вода от влажной периодической уборки помещения направляется в централизованные очистные сооружения.
Для обезвреживания вредных для человека и окружающей среды веществ и газов применяют очистные установки в виде мокрых и сухих пылеуловителей. Возле территории участка находится зеленая зона. Благодаря деревьям поглощается СО2 и выделяется кислород, а также улавливается пыль.
Расчетная часть
Производим расчет заземления с удельным сопротивлением глины и видом заземления – уголок № 6.3
Расчет:
Для уголковой стали эквивалентный диаметр определяем по формуле:
dэ = 0,95 ∙ b, см,
где b – ширина стороны уголка, см.
Размеры заданного профиля заземлителя предоставлен в таблице 5.1
Таблица 5.1 Сталь прокатная угловая равнобокая (ГОСТ 8509-72)
№ профиля
5
6,3
7
7,5
8
9
10
Ширина полки, мм
50
63
70
75
80
90
100
Ширина полки, мм
5
6
8
9
8
9
10
Толщина полки, мм
5
6
8
9
9
9
16
Масса 1 пог. метра, кг
3,77
5,72
8,37
10,10
9,65
12,20
23,30
Согласно табл. 5.1 выбираем уголок №6.3 ГОСТ 8509-72, 63×6×6 мм, соответственно b=2,8 см.
dэ = 0,95 ∙ 2,8 = 2,66 см
Сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя может быть установлено по номограмме (рис.5.1) Ro = 30 Ом при длине заземлителя 2,5 м, ρ = 0,6 ∙ 104 Ом∙см.
Рисунок 5.1 Монограмма сопротивления одиночных заземлителей
Определяем необходимое количество заземлителей:
, шт,
где R3 – максимально допустимое сопротивление заземляющего контура
по ПУЭ, Ом;
ηс – коэффициент сезонности для Украины, С = 1,75;
ηэ – коэффициент использования заземлителей, В = 0,85.
Принимаем n = 16 шт.
Длина соединительной полосы:
Lп = 1,05 ∙ а ∙ n, м,
где а – расстояние между соседними заземлителями, принимаемое обычно равным удвоенной длине заземлителя, м
Lп = 1,05 ∙ 2 ∙ 2,5 ∙ 16 = 84 м
Из графика (рис. 5.2) находим Rп = 1,75 Ом.
Рисунок 5.2 -Сопротивление соединительной полосы
Определяем общее сопротивление проектируемого защитного заземления:
, Ом,
где Rп – сопротивление соединительной полосы, Ом;
Ro – сопротивление одиночного заземлителя, Ом;
n – число заземлителей, шт;
ВЭ- коэффициент взаимного экранирования между заземлителями и связующей полосой (0,6 – 0,8), ВЭ = 0,6;
Э – коэффициент экранирования между заземлителями и соединительной полосой (0,7 – 0,9), Э = 0,9.
Рассчитанное заземление требованиям удовлетворяет, так как
RПЗЗ RЗК
1,2 < 4
Расчет выполнен верно. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ГОСТ 26467-85 Лента порошковая наплавочная. Общие технические условия.
ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Технические условия.
ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. Справочник сварщика /под ред. В.В. Степанова. - 4-ое изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1982. – 560 с.
Красовский А.И., Основы проектирования сварочных цехов.-М.: Машиностроение, 1980. – 416 с.
Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А.; Механизация и автоматизация сварочного производства . – М.: Высш. Шк., 1974. – 280 с.
Горелов В.П., Шехтер С.Я. Восстановление деталей металлургического оборудования автоматической наплавкой. – Л.: 1980. – 560 с.
Думов с.И. Технология электрической сварки плавлением. – Учебник для машиностроительных техникумов. – 3-ое изд., перераб. и допол. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. – 461 с.
Установки и станки для электродуговой сварки и наплавки. Чвертко А.И., Тимченко В.А. – Киев: Техніка, 1974. – 240 с.
Шебеко Л.П., Гитлевич А.Д. Экономика, организация и планирование сварочного производства: Учебник для учащихся машиностроительных техникумов. - 4-ое изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 264 с.
С.Я. Шехтер. Восстановление оборудования механизированной наплавкой. – М.: Металлургия, 1965. – 136 с.
Авраменко Е.Н. Методические указания по дипломному проектированию специальности «Сварочное производство»
Авраменко Е.Н. Нормативные таблицы для расчета норм времени на заготовительные и сборочно-сварочные операции.
Суходолова Н.С. Методическое пособие по применению стандартов Украины при оформлении документов студентами и преподавателями колледжа. Единый графический режим (ЕГР) в высших учебных заведениях 1-2 уровня аккредитации.
