Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагонов

    Выбираем  электрод Э42 марки АНО-1 с коэффициентом  наплавки 15; с умеренным разбрызгиванием и расходом электродов на 1 кг наплавленного металла равным 1,5.

    Толщина наплавленного слоя:

                                                        δ_н=δ_из+δ_0,                                                      (5.1)

где δ_из – величина износа, δ_из = 3 мм.

      δ₀ – величина припуска на последующую механическую обработку, δ₀ = 3 мм.

                                                δ_н = 3 + 3 = 6 мм.

    Зная  толщину наплавленного слоя выберем  электрод d_эл = 6 мм.

    Длина одного валика:

                               ,                                                       (5.2)

      

мм.                  

    Определим величину сварочного тока для электрода  диаметром 6 мм по формуле:

                                               (5.3)

где   I_н – сила  тока, А;

      d_эл – диаметр электрода, мм.

                                              I_н = (20+6 ∙ 6)6 = 336 А

    Напряжение  дуги:

                                          U_д = 20 + 0,04 ∙ I_н,                                                                      (5.4)

                                                U_д = 20+0,04 ∙ 336 = 33 В    

                                                                          

    Площадь  наплавленной поверхности, см²:

                                     F_н =  0,75 ∙ b ∙ δ_н,                                               (5.5)

                                         F_н = 0,75 · 1,8 · 0, 6 = 0,81 см².

    Скорость  наплавки:

                                               V_н= ,                                                     (5.6)

    где α_н – коэффициент наплавки, г/А∙ ч;

           ρ – плотность металла шва,  ρ = 7,8 г/см³.

                                         V_н = = 7,97 см/ч. 

    5.2 Режим автоматической наплавки под плавленым флюсом  

    Автоматическая  наплавка под флюсом по сравнению  с ручной дуговой имеет ряд  преимуществ:

    - улучшение качества наплавленного  слоя; 

    - увеличение производительности  труда;

    - уменьшение расхода наплавочных  материалов и более экономное  расхода легирующих  элементов;

    - уменьшение расхода электроэнергии;

    - улучшение условий труда.

    Выбираем  проволку СВ – 8, флюс АН – 348, диаметр  электрода d_эл = 1,2 мм.

    Рассчитаем  величину ток наплавки:

                                               I_н= ,                                                   (5.7)

где j – плотность тока,  j = 60 А/мм²

                                         I_н = = 113, А.

    Напряжение  дуги:

                                                        (5.8)

                                            U_д = 22 + = 24 В

    Скорость  подачи электрода:

                                                   (5.9)

где α_р – коэффициент расплавления;

       ρ – плотность металла проволоки,  г/см³

    Коэффициент расплавления электродной проволоки  сплошного сечения при наплавке на постоянном токе обратной полярности составляет 11 г/А×ч.

    Скорость  подачи электрода для тока обратной полярности:

                                      V_эл = = 169,2 см/ч

    Шаг наплавки определяется из условия перекрытия валиков на 1/2 - 1/3 их ширины:

                                      S = 4 ∙ d_эл,                                                        (5.10)

                                         S  = 4 ∙ 1,2 = 4,8 мм                          

    Скорость  наплавки по формуле 5.6:

                                      V_н = = 21,5 см/ч

    Коэффициент наплавки:

                                                        (5.11)

где φ – коэффициент потерь металла  сварочной проволоки на угар и  разбрызгивание,

                                           φ = (1 – 3) %  

    Для постоянного тока обратной полярности:

                                         α_н = 11 ∙ ( 1 – ) = 10,67

    Площадь поперечного сечения наплавленного  валика:

    F_н = S ∙ а ∙ δ_н                                                       (5.12)

где а – коэффициент, учитывающий  отклонения площади наплавленного  валика от площади прямоугольника, а = (0,6-0,7)   

                                               F_н =  4,8 ∙ 0,7 ∙ 2,5 = 7,2 мм.

    Частота вращения, об/мин, наплавляемой детали:

      n = ,                                                   (5.13)

где D – диаметр наплавляемого слоя.

                                              n = = 2,48 об/мин

    Вылет электродной проволоки существенно  влияет на сопротивление цепи питания дуги. С увеличение вылета возрастает сопротивление и, следовательно, значительно нагревается конец электродной проволоки. В результате этого возрастает коэффициент наплавки, снижается ток, уменьшается глубина проплавления основного материала. Ориентировочная величина вылета:

    h=(10-12)∙d_эл,                                                (5.14) 

                                              h = 11 ∙ 1,2  = 13,2 мм.

    Для предупреждения стекания металла и  лучшего формирования наплавленного металла электродную проволоку смещают «от зенита» детали в сторону, противоположную направлению ее вращения. Величина смещения электрода «от зенита» зависит от диаметра детали и находится: 

                                              a = (0,05–0,07)∙D,                                           (5.15)

                                              а = 0,07 ∙ 46 = 3,22 мм

    Толщина флюса равна 25 мм и зависит от тока наплавки.

    Выбирая род тока, следует учитывать экономические  и эксплуатационные преимущества переменного тока перед постоянным током. Однако детали небольших размеров лучше наплавлять постоянным током обратной полярности. Для  наплавки цапфы выберем автоматическую наплавку под плавленым флюсом с постоянным током обратной полярности.

    Для автоматической наплавки под флюсом обычно применяется установка, состоящая из модернизированного токарного станка, подающего механизма, флюсоподающего устройства и источника питания. В качестве вращателя используется изношенный токарный станок, частота вращения которого снижается в 20 – 30 раз. Для этого между электродвигателем привода и первым валом коробки скоростей устанавливается редуктор.    
 
 
 
 
 
 
 

 

        6   Нормирование технологического  процесса 

       На  этом этапе устанавливают исходные данные, необходимые для расчетов норм времени и расхода материалов. Производят расчет и нормирования затрат труда на выполнения процесса, норм расхода материалов, необходимых для реализации процесса. Определяют разряд работ и профессий исполнителей для выполнения операций в зависимости от сложности работ.

       Существуют  несколько методов определения  себестоимости: бухгалтерский, поэлементный расчетный и поэлементный нормативный.

       Более точным является поэлементный метод  расчета всех составляющих себестоимости. При этом затраты, которые остаются неизменными в сравниваемых вариантах, можно не учитывать. Такая себестоимость называется технологической и имеет следующий состав:

       С_т = С_мат + ФОТ + С_э + С_ам + С_т.р,                                               (6.1)

где   С_мат – затраты на основные и сварочные материалы, (сталь и другие сплавы, идущие на изготовление деталей, электроды, защитный газ и др.)

               ФОТ – фонд оплаты труда, (основная  и дополнительная заработная плата и отчисление на социальные нужды);

          С_э – расходы на электроэнергию, затраченную на технологические нужды; 

          С_ам – отчисления  на амортизацию оборудования;   

          С_т.р – расходы на содержания и текущий ремонт оборудования.

       Стоимость электродных материалов:

       С_мат=С_эл+С_защ,                                                     (6.2)

где С_эл – стоимость электродных материалов, руб;

       С_защ – стоимость защитных материалов (флюс, газ), руб.

       Стоимость электродных материалов:

                           С_эл = Ц_эл ∙ G_эл ,                                                    (6.3)

где Ц_эл – оптовая  цена электродов, Ц_эл =0,0155 руб/г;

       G_эл – масса электродных материалов, г.

       Расход  электродных материалов при ручной дуговой наплавке:

                                         G_эл = G_н ∙ К_р ,                                                    (6.4)

где G_н – масса наплавленного металла, г;

       К_р – коэффициент расхода, К_р=1,7.

       Масса наплавленного металла при ручной дуговой наплавке деталей типа тел вращения:

                                                               (6.5)

где  l_д- длина наплавленной поверхности, мм;

       D_н² – диаметр наплавленной поверхности, мм;

       D_из² – диаметр изношенной поверхности, мм;

       ρ – плотность металла, ρ  = 7,8 ∙ 10^-3, г \мм;

       G_н = (3,14/4) ∙ (49² - 43²) ∙80 ∙ 7,8 = 270,4 г.