V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013
МОДЕРНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОВШЕЙ ЗЕМСНАРЯДА
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Минимизация издержек и обеспечение требуемого качества работы возможно только при высокой надёжности технологического оборудования, поэтому остаются актуальными исследования, направленные на разработку современных технологических процессов восстановления и упрочнения деталей.
Основная доля быстроизнашивающихся деталей дноуглубительных земснарядов изготавливается из марганцовистых сталей. Техническое развитие промышленности за счёт внедрения современных технологий, оборудования и материалов приводит к появлению узлов и агрегатов сложной конструкции, включающие в себя детали с высокими характеристиками рабочих поверхностей.
Существующие способы восстановления таких деталей не всегда удовлетворяют современным требованиям, в частности, многие из них не обеспечивают требуемую износостойкость рабочих поверхностей деталей, имеют высокую себестоимость.
Обеспечение требуемого качества и высокой производительности при восстановлении изношенных деталей возможно только при использовании современных способов, материалов и оборудования.
Цель проекта– анализ технологий восстановления наплавкой, усовершенствование технологии.
В данной работе рассматривается многочерпаковый земснаряд, представляющий собой машину непрерывного действия, с черпаками, закрепленными на бесконечной цепи, натянутой между двумя барабанами.
Как правило, рабочие узлы такой машины подвергаются высокому абразивному износу. Возникающее трение между черпаком земснаряда и грунтом в воде изнашивает режущую поверхность, что уменьшает производительность и долговечность узла. Замена черпака на новый, экономически не выгодное решение.
Рисунок 1. Абразивный износ черпака
Проанализировав все основные методы наплавки, выбираем несколько, которые подходят как с экономической точки зрения, так и с технологической.
Таблица 1.
Сравнительный анализ видов наплавки
|
Вид наплавки |
Недостатки |
Преимущество |
|
Ручная дуговая наплавка |
- Низкая производительность - тяжелые условия труда; - Непостоянство качества наплавленного слоя; - Большое проплавление основного металла. |
- Работа во всех пространственных положениях - Низкая себестоимость - Простота и доступность оборудования и технологии; - Возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования. |
|
Наплавка под слоем флюса |
- Наплавка только в нижнем положении - Сварка (наплавка) не производится на малых отрезках |
- Высокая производительность (по сравнению в защитных газах) - Минимальный коэффициент потерь электродного металла (0,5 – 3%) - Из-за закрытой дуги нет необходимости в средствах защиты от световых излучений, а также разбрызгивания электродного металла |
|
Наплавка в среде защитных газов |
- Ветер, при работе сбивает струю защитного газа, вследствие чего возникают поры - Увеличение производительности наплавки ограничивается диапазоном сварочного тока - Увеличение тока приводит к повышению разбрызгивания наплавляемого металла - Большое проплавление основного металла, особенно при наплавке проволоками. |
- Высокая производительность (по сравнению с РДС) - Применяют при наплавке деталей внутренних поверхностей, глубоких отверстий, мелких деталей и сложных форм - Работа во всех пространственных положений - Мелкокапельный перенос электродного материала - Возможность получения наплавленного металла практически любой системы легирования. |
|
Вибродуговая наплавка |
- Сравнительно низкий коэффициент наплавки - Невысокая производительность наплавки - Наплавка в основном деталей типа тел вращения |
- Детали имеют весьма малые деформации - Ускоренное охлаждение наплавленного металла |
|
Газопламенная наплавка |
- Более низкая производительность (по сравнению с РДС) - Увеличенная зона нагрева основного металла - Качество работы напрямую зависит от квалификации сварщика |
- Позволяет гибко и независимо регулировать нагрев основного и присадочного металла - Малое проплавление основного металла; - Универсальность и гибкость технологии; - Возможность наплавки слоев малой толщины |
|
Плазменная наплавка |
- Высокая стоимость - Качественное обслуживание - Сложность установки - Относительно невысокая производительность; - Необходимость в сложном оборудовании. |
- Высокая концентрация тепловой мощности и минимальная ширина зоны термического влияния. - Возможность получения толщины наплавляемого слоя от 0,1 мм до нескольких миллиметров. - Возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь. - Возможность выполнения плазменной закалки поверхности детали. - Относительно высокий К.П.Д. дуги (0.2 …0.45). - Малое (по сравнению с другими видами наплавки) перемешивание наплавляемого материала с основой, что позволяет достичь необходимых характеристик покрытий. |
|
Индукционная наплавка |
- Перегрев основного металла; - Необходимость использования для наплавки только тех материалов, которые имеют температуру плавления ниже температуры плавления основного металла. |
- Высокая производительность процесса (до 20 кг/ч) - Качество наплавленного слоя - Незначительное проплавление основного металла - Возможность получения тонких слоев (до 0,3мм) |
|
Контактная приварка |
- Использования только в стационарных условиях из-за значительной массы сварочного оборудования и большого потребления электрической энергии. - Ограниченная номенклатура изделий - Диапазон толщин мал - Наплавка производится в одном положении |
- Образование соединения без присадочной проволоки, защитных сред и других вспомогательных материалов - Простота технологического процесса - Сварное соединение сопровождается минимальной вынужденной деформацией (в пределах 10 %); - Практически отсутствует коробление и зона термовлияния; - Легкость механизации и автоматизации загрузки и выгрузки деталей, что обеспечивает высокую производительность. |
В настоящее время общепризнано, что наплавка является одним из наиболее эффективных методов защиты поверхности деталей от износа. В то же время нельзя считать, что метод этот универсален и во всех случаях лучше других распространенных способов упрочнения поверхности – закалки, напыления, термохимической обработки и пр. Поэтому перед началом работ пользователь должен провести сравнительный экономический анализ всех возможных способов упрочнения.
Проведя анализ с точки зрения экономической эффективности и технологии восстановления наиболее перспективными были способ восстановления в защитных газах и ленточным электродом по сравнению с базового способа (ручная дуговая наплавка электродом Т600).
По затратам на метр кромки ковша земснаряда наиболее менее затратным является наплавка в среде защитных газах в 1,28 раз, но трудоемкости наплавка ленточным электродом в 4,3 раза меньше чем РДС способ.
Литература
-
Войнов Б. А. Износостойкие сплавы и покрытия. М.: Машиностроение, 1980. 120 с.
-
Кравцов Т. Г., Сторожев В. П. Восстановление деталей при ремонте судов. М.: Транспорт, 1981. 119 с.
-
Потапьевский А. Г. Сварки в защитных газах плавящимся электродом. М.: Машиностроение, 1974. 237 с.
-
Рыкалин Н. Н. Расчет тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. 296 с.
-
Современные методы упрочнения поверхностей деталей машин : Аналит. обзор. (Науч.-техн прогресс в машиностроении; Вып.9.) М. : МЦНТИ, 1989. 286 с.
-
Хасуй А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М. Машиностроение. 1985. 239 с.
-
СидоровА.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. -М. М.: Машиностроение, 1987.- 192 с.