Технико-экономическое обоснование выбора заготовки, получаемой сваркой трением.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки, получаемой сваркой трением.

1. Цель работы:

Развитие у студентов навыков практического расчета и умения использовать теоретические положения курса «Технологические процессы литья и сварки» при выборе заготовки получаемой из проката сваркой трением.

2. Теоретическая часть:

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для обрабатываемой детали производят по нескольким направлениям:

а) металлоемкости;

б) трудоемкости и себестоимости;

в) конкретные производственные условия;

При экономической оценке определяют металлоемкость, себестоимость или трудоемкость каждого выбранного варианта изготовления заготовки, а затем их сравнивают.

Прокатка - один из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением. В настоящее время способом (продольная прокатка-металл деформируется между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу) производится почти 90% прокатной продукции.

Расчет размеров заготовки из проката определяется с учетом припусков на механическую обработку.

Сварка трением. При этом способе используется превращение механической энергии в тепловую. При вращении металлических заготовок 1 относительно друг друга, одна из которых установлена в неподвижном зажиме 2,а вторая в подвижном 3, их торцы разогреваются вследствие трения поверхностей соприкосновения. Разогрев производят до пластического состояния, а затем прикладывают осевое усилие Р. Образование сварного соединения происходит результате возникновения металлических связей между контактирующими поверхностями. Окисные пленки, имеющиеся на металлических поверхностях в месте соединения, разрушаются в результате трения и удаляются в результате пластической деформации в радиальных направлениях Основными параметрами процесса сварки трением являются: скорость относительного перемещения свариваемых поверхностей, величина удельного давления, прилагаемого к свариваемым поверхностям величина пластической деформации т.е. осадки. При сварки стали трением требуется энергия в 5-10 раз меньше чем при контактной сварке.

Параметры режима сварки трением (угловая скорость, величина усилия сжали и осадки, продолжительность нагрева) зависят от:

а) свойств, свариваемого металла;

б) площади сечения;

в) конфигурации изделия.

Сваркой трением можно соединять однородные и разнородные металлы. Применяется специальное оборудование, рассчитанное на работу на больших скоростях вращения я больших осевых усилиях, а также имеют возможность гасить радиальные вибрации возникающие в процессе сварки.

1. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки, получаемой из проката и сваркой трением.

1.1 Расчёт размеров заготовки из проката определяется с учётом припусков на механическую обработку (1, таблицы 3.12,3.13,3.14).

Заготовка, получаемая сваркой трением, состоит из 2-3 ступеней, отрезаемых из проката различных диаметров и свариваемых на сварочной машине МСТ-51. Ступени, составляющие заготовку, рассчитываются также как из проката, но учитывается величина осадки и припуск по диаметру для всех ступеней, кроме наибольшей ступени по диаметру.

1.2 Стоимость материала определяется по формуле:

руб. (1) где:

Ц - оптовая цена за 1 тонну на сортовой материал, руб. [ 1, приложение 7 ];

- масса заготовки, кг;

- плотность материала кг/см³ для стали 0,00785;

m - количество ступеней заготовки, получаемой сваркой трением, шт.;

D- диаметр ступени заготовки, см;

- длина ступени заготовки, см;

;

1.3 Определение коэффициента использования материала:

; (2) где:

– масса детали, кг;

1.4 Определение заработной платы рабочего, обслуживающего сварочную машину, приходящуюся на 1 заготовку:

руб. (3) где:

- минутная ставка рабочего-повременщика 4 разряда - 0,01 руб.;

- норма штучно-калькуляционного времени на сварку одной заготовки, мин;

– коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату - 1,11;

– коэффициент, учитывающий отчисления на социальное страхование – 1,14;

- коэффициент, учитывающий приработок – 1,6.

1.4.1 Определение нормы штучно-калькуляционного времени на выполнение сварочной операции:

мин; (4) где:

– норма штучного времени на выполнение сварочной операции мин, определяется по формуле:

мин (5) где:

– основное время сварки одного стыка мин, определяется по таблице 2;

- вспомогательное время на установку и зажим мин, определяется по таблице 3;

– подготовительно-заключительное время на выполнение сварочной операции в серийном производстве, составляет 14 мин;

К – коэффициент, учитывающий техническое и организационное обслуживание рабочего места, время на отдых и естественные надобности – 1,14;

n – количество деталей в передаточной партии.

1.4.2 Определение количества деталей в передаточной партии:

0,08 – коэффициент, учитывающий тип производства.

1.5 Определение затрат, приходящихся на 1 заготовку, связанных с содержанием и эксплуатацией сварочной машины:

где:

ЗПт – заработная плата рабочего по тарифу, без учета доплат, руб;

150% - процент накладных расходов, связанных с содержанием и эксплуатацией сварочной машины.

1.6 Затраты на получение заготовки сваркой трением определяется по формуле:

руб. (8)

1.7 Термическая обработка заготовок, получаемых сваркой трением, определяется по таблице 4.

Пример расчетов.

Выбрать наиболее экономический вид заготовки для изготовления детали оправка 97-017 станка 53А50, материал сталь 45, масса детали 10,2 кг, тип производства – серийный.

1. Расчет заготовки из проката.

1.1 При определении размеров заготовки из проката необходимо учитывать операции механической обработки: точение черновое, точение чистовое, шлифование.

Для диаметра 67 мм при длине 620 мм припуск на обработку составит 7,5 мм (5,0+2,0+0,5) [1, таблица 3.13], следовательно, диаметр заготовки составит 74,5 мм (67,0+7,5).

Ближайший диаметр стали горячекатаной круглой составляет 75 мм. Общая длина заготовки – 1 с учетом припусков на чистовое подрезание торцев. [1, таблица 3.12] составит 622,6 мм (620+1,3*2). Отклонение для диаметра 75 мм равны -1,1 +0,5.

1.2 Масса заготовки из проката составит:

а стоимость материала заготовки:

1.3 Коэффициент использования металла:

2. Расчет заготовки из проката, получаемой сваркой трением.

Данная заготовка состоит из3-х ступеней

1 ступень Ø67 мм; l = 201 мм

2 ступень Ø48 мм; l = 234 мм

3 ступень Ø30 мм; l = 185 мм

2.1

Для 1 ступени при диаметре 6 7 мм и длине 201 мм припускна механическую обработку на диаметр составит 6,4 мм (4,5+1,5+0,5) [1. Таблица 3.13], величина осадки и припуск по диаметру для большей ступени составит 73,4 (67+6,4). Ближайший диаметр стали горячекатаной круглой обычной точности (В) [1.таблица 3.14] составляет 75мм. Отклонения для проката диаметром 75мм равны +0,5 -1,1. Длина ступени 1 заготовки с учётом подрезки торцев [ 1.таблица 3.12] составляет 203 (201+2).

Для 2 ступени при диаметре 48 мм и длине 234 мм припуск на механическую обработку на диаметр составляет 6,4 мм (4,5+1,5+0,4) [ 1.таблица 3.13], а на подрезку торца 0.8 мм [1.таблица 3.12], а с учетом величины осадки при сварке и припуска по диаметру [2. таблица 1] размеры 2 ступени заготовки составят: диаметр 59,4 мм (48+6,4+5),а длина 239,8 мм (234+0,8+5). Ближайший диаметр стали горячекатаной круглой обычной точности (В) составляет 60 мм [1. Таблица 3.14]. Отклонения для проката диаметром 60 мм равны -1,1 +0,5.

Для 3 ступени при диаметре 30 мм и длине 185 мм припуск на механическую обработку на диаметр составляет 5,4 мм (3,5+ 1.5+0,4) [1.таблица 3.13], а на подрезку торца 0,8 мм [ 1. таблица 3.12], а с учетомвеличины осадки при сварке и припуска по диаметру [2. таблица1] размеры 3 ступени заготовки составят: диаметр 39,4 мм (30+5,4+4), а длина 190,8 мм (185+0,8+0,5). Ближайший диаметр стати горячекатаной круглой обычной точности (В) составляет 40 мм [1. таблица 3 14]. Отклонения для проката диаметром 60 мм равны -0,75 +0,4.

2.2 Масса заготовки и стоимость материала заготовки составят:

2.3 Определение коэффициента использования металла:

2.4 Определение заработной платы рабочего, обслуживающего сварочную машину, приходящуюся на 1 заготовку:

2.4.1 Определение нормы штучно-калькуляционного времени на выполнение сварочной операции:

мин

При выполнении сварки 2-х стыков [2. таблица 2 и 3]

2.4.2 Определение количества деталей в передаточной партии:

2.5 Определение затрат, приходящихся на 1 заготовку, связанных с содержанием и эксплуатацией сварочной машины:

2.6 Затраты на получение заготовки сваркой трением составят:

Вывод: применение заготовки, полученной сваркой трением наиболее целесообразно, так как К_и метала выше, а затраты на заготовку ниже.

Рисунок заготовки полученной сваркой трением.

o

o

623,6 1

185,8

Термическая обработка для заготовки, полученной сваркой трением из стали 45 нормализация (нагрев до Т 840…850 С, выдержка при этой температуре в течении 75 мин и охлаждение на воздухе).

Приложение.

Таблица 1

Диаметр заготовки в месте сварки мм	Величина осадки мм	Припуск по диаметру мм
10-16
16-25
25-32
32-40
40-50
50-63
63-70

Таблица 2

Диаметр заготовки в месте сварки мм	Время нагрева и осадки То мин
10-16	0,13
16-25	0,16
25-32	0,23
32-40	0,3
40-50	0,37
50-63	0,47
63-70	0,53

Таблица 3

Вес свариваемой заготовки кг	Твсп мин
0,5	0,11
1,5	0,12
3,0	0,14
7,0	0,17
10,0	0,19
15,0	0,21
25,0	0,28

Таблица 4

Марка стали	Вид термообработки	Тнагр в С	Выдержка	Способ охлаждения
Сталь 5	нормализация	850..880	1мин на1мм сеч	на воздухе
	..//..	840..870	1мин на1мм сеч	..//..
18ХГТ	нормализация и высокий отпуск	880..950	1мин на1мм сеч	..//..
40Х	отжиг	620..640	1мин на1мм сеч	до 500 в печи окон на воздухе
40ХНМА	..//..	830..860	1мин на1мм сеч	..//..
50С2	..//..	840..880	1мин на1мм сеч	..//..
60С2	..//..	810..850	1мин на1мм сеч	..//..
30ХГСА	..//..	840..860	1мин на1мм сеч	..//..

Варианты заданий для практической работы.

Вариант	Диаметр max	Диаметр min	Длина 1 ступени	Длина 2 ступени	Материал
					Ст 45
					Ст 3
					Ст 45
					Ст 3
					Ст 5
					40Х
					30ХГС2
					Ст 45
					18ХГТ
					40ХНМА
					Ст 45
					Ст 3
					Ст 45
					Ст 3
					40Х
					18ХГТ
					Ст 45
					Ст 3
					Ст 45
					40Х
					Ст 3
					Ст 45
					Ст 45
					Ст 3
					40Х
					Ст 45
					Ст 45
					Ст 3
					18ХГТ
					Ст 45

Дата добавления: 2015-11-04