Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Марта 2012 в 10:15, дипломная работа
В разделе безопасность труда и охрана окружающей среды рассмотрены общие меры по повышения безопасности труда, определены параметры микроклимата рабочего места, произведен анализ опасных и вредных воздействий на рабочих и окружающую среду. Произведен расчет естественного и искусственного освещения и вентиляции на участке. Смоделирована чрезвычайная ситуация.
В разделе экология приведены основные положения государственного стандарта, предложены методы снижения интенсивности образования выбросов, приведены нормы выбросов, распределение вредных веществ в атмосферном воздухе производственных помещений, предложен комплекс мероприятий по борьбе с загрязнением.
В разделе экономическая часть рассчитан экономический эффект от внедрения технологического процесса, рассчитан срок окупаемости дополнительных капитальных вложений.
Схема комбинированной плазменной наплавки проволокой с газопорошковой защитной средой показана на рисунке 1.5.
1 - деталь; 2 - бункер; 3 - плазменная головка; 4 - источник питания; 5 - сварочная проволока.
Рисунок 1.5 - Схема плазменной наплавки
Плазменные покрытия используются для создания износостойких слоев на рабочих поверхностях.
Сущность метода состоит в бомбардировке обрабатываемой поверхности частицами порошка, разогретыми до пластического состояния. Передачу тепловой и кинетической энергии частицами порошка осуществляют плазменным (за счет введения порошков металлов в плазменную струю) и газопламенным (введение порошков в газовую смесь) способами.
Для устойчивости работы плазмотрона электрическая дуга должна быть сформирована и стабилизирована вдоль его продольной оси.
При плазменном напылении используют порошки самофлюсующихся сплавов системы Ni-Cr-B-Si-C марок СНТН, ПГХН80 СР, ВСНГ Н с температурой плавления 1050 0С зернистостью 20 - 150мкм, обеспечивающие твердость обрабатываемых поверхностей до 35 NR. Недостатками плазменно напыленных покрытий являются низкая прочность сцепления с основой, адгезионная прочность и термостойкость покрытия, что связанно с различными коэффициентами температурного расширения покрытия и основы. Обладая значительной пористостью, плазменно-напыленные покрытия не защищают от окисления, что приводит к ускоренному разрушению (отслаиванию) покрытия. Увеличить адгезионную прочность, термостойкость покрытия в окислительных средах можно азотированием поверхности до образования нитридной прослойки.
б) Рассмотрим, также, способы повышения прочности поверхностного слоя первичного вала.
1) Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.
Шаровый инструмент можно классифицировать по следующим признакам:
По характеру обрабатываемых поверхностей:
- для наружных цилиндрических;
- для внутренних цилиндрических.
По числу деформирующих элементов:
- одношаровой;
- многошаровой.
Шаровый инструмент применяют для обкатки специальных или сложных профильных поверхностей: сфер, галтельных переходов, желобов подшипников и т.п.
Шары, используемые для ППД, изготавливают из подшипниковых сталей ШХ 15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 18ХГТ, в особых случаях можно применять коррозийностойкие стали 11Х18М, 95Х18.
Параметр шероховатости наиболее интенсивно уменьшается при удельных нагрузках 1000 - 1400 МПа, прямопропорционален радиусу шара. Большое влияние на шероховатость оказывает исходный параметр поверхности, при обкатывании она повышается для всех металлов, и чем выше прочность обкатываемого материала, тем больше оптимальное давление обкатывания.
Твердость значительно повышается на глубину до 2 мм однако на глубине 1,0-1,5 мм повышение твердости становится незначительным. Наибольшее увеличение твердости происходит у материалов со структурой мартенсита, не подвергшихся отпуску. При этом поверхностная твердость, например стали У8, ШХ15, 40Х увеличивается до 15% (ШХ15), до 25% (У8) по отношению к исходным.
Обкатывание роликовых дорожек подшипника (HRC 35) с силой750 Н шаром диаметром 4,5 мм при подаче 0,1 мм/об снижает параметр шероховатости в 5-8 раз, повышает микротвердость до 25% при глубине наклепанного слоя 0,08 мм.
Особенности шаровых устройств - использование стандартных шаров с высокими точностью обработки и качеством поверхности, незначительные силы обработки, связанные с точечным (условно) контактом инструмента и обрабатываемой поверхности, низкая подача и производительность.
Обкатывание роликовым инструментом.
Для обкатывания используют ролики различной конфигурации, который обычно устанавливают под некоторым углом к оси обрабатываемой детали (рисунок 1.6)
1 – обкатываемая деталь; 2 - ролик.
S – подача, мм/мин; n – частота вращения, об/мин; L – поперечный ход, мм.
Рисунок 1.6 - Схема обкатывания
Ролики для раскатывания и обкатывания бывают двух видов: стержневые (рисунок 1.7) и кольцевые; их подразделяют на 15 типов.
а) конический ролик; б) цилиндрический ролик.
Рисунок 1.7 - Стержневые ролики
У поверхности роликов должна быть твёрдость HRC 62…52, поэтому их изготавливают преимущественно из сталей ШХI5 и ШХ15СГ (ГОСТ 801-87). У накатывающих и заходных поверхностей роликов Ra 0, 1 мкм.
Стержневые ролики рекомендуется применять в многороликовом накатном инструменте сепаратного типа. Кольцевые ролики рекомендуется применять преимущественно в головках одно-, двух- и трёхроликовых приспособлений.
Отпечаток ролика во время обкатывания превращается в пластически деформированную канавку, которая при обработке цилиндрических поверхностей с подачей представляет собой винтовую линию.
Разрушение поверхностного слоя может происходить не только при силе превосходящей кинетическую, но и при небольшой нагрузке N велико. Допустимое N зависит в большей мере от марки обрабатываемого материала: для достижения Rа = 0,16 мкм незакаленной стали необходимо, чтобы 20 < 200, а чугуна 35 < 60.
Итак, при обкатывании необходимо назначать минимальную силу, при которой обеспечивается обработка с максимальной производительностью.
На силу обкатывания непосредственно влияют передний и задний углы вдавливания LI0 и LII0.Установлено, что оптимальным для большинства случаев является La = 2…30, La = 50 так зависимость параметра шероховатости поверхности от силы обкатывания (рисунок 1.8) носит параболический характер.
Сталь 45 Г2; S = 0,21 мм/мин; D = 130 мм; Г = 20 мм.
Рисунок 1.8 - Зависимость Ra от силы обкатывания Р роликом со сферическим профилем
Следующим по значению параметром обкатывания после силы является подача, которая может быть радиальной и осевой. Наилучшее качество поверхности достигается при обработке с радиальной передачей, однако на практике детали обрабатывают с осевой подачей. С уменьшением подачи шероховатость поверхности уменьшается до определённого предела, затем начинает возрастать. Оптимальное S = 0,25
2) Алмазное выглаживание.
Выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом - выглаживателем.
Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетические алмазы.
Синтетические алмазы с размером зерна более З мм в виде поликристаллов получили название баллас (АСБ) и карбонидо (АСГIК) по аналогии с наименованием соответствующих природных алмазов.
Особенность их структуры обеспечивает изотропность физико-механических свойств, что даёт возможность инструменту работать с переменными нагрузками.
Алмазы АСБ имеют шаровидную форму, чётко выраженной радиально-лучистой структурой, размеры их зёрен достигают б мм. Алмазы АСПК имеют форму цилиндра диаметром 2 - 4,5 мм и высотой 2 - 5 мм. Структура их также радиально-лучистая, но более совершенная.
В результате пластического деформирования Δ обрабатываемой поверхности сглаживаются исходные неровности, и образуется новый микрорельеф высотой неровностей профиля Rz b. Размер детали уменьшается на величину остаточной деформации Δ Пл.
Исходными параметрами является предварительный натяг и сила выглаживания.
Решающее значение для качества поверхности детали имеет шероховатость инструмента (рисунок 1.9).
Рисунок 1.9 - Зависимость параметра шероховатости детали от параметра шероховатости инструмента
Коэффициент трения зависит от наиболее существенных факторов силы выглаживания и твердости обрабатываемой поверхности. Максимальное значение коэффициента трения 0,1, а обычно оно составляет 0,05 - 0,08.
Температура в очаге деформирования на глубине не более 0,1 мм не превышает 200 - 400 при скорости выглаживания менее 100 м/мин.
При увеличении скорости до 400 - 500 м/мин температура возрастает в 2 - 2,5 раза. Параметрами выглаживания, влияющие на шероховатость, являются: сила выглаживания, подача и радиус рабочей части инструмента. Сила выглаживания большая 200 ÷ 250 Н для деталей из высококачественных материалов и большая 100 ÷ 150 Н для деталей из материалов средней твёрдости - нецелесообразны.
Основным критерием выбора радиуса сферы инструмента является твёрдость материала обрабатываемой детали. Для деталей из мягких сплавов и цветных металлов и их сплавов этот радиус должен составлять 2,5 ÷ 3,5 мм, для деталей средней твердости - 1,5 ÷ 2 мм, для деталей из высокопрочных сталей (НRC > 60) - 1÷1,5 мм.
Наименьший параметр шероховатости достигается при подаче 0,02 ÷ 0,04мм/об. Скорость выглаживания мало влияет на параметр шероховатости.
3) Поверхностное дорнование.
Поверхностное дорнование - это поступательное движение дорна по охватывающей его поверхности.
1 - деталь; 2 - дорн.
Рисунок 1.10 - Схема обработки поверхностным дорнованием
Инструмент для поверхностного дорнования изготавливают из твёрдых сплавов. Твёрдые сплавы, обладая рядом преимуществ, но хуже воспринимают ударные и изгибные нагрузки по сравнению с инструментальными и подшипниковыми сталями.
Марки сплавов: ВХ, ВХ8, ВХ10, ВХ15, ВХ25. Новые сплавы имеют значительно повышенную стойкость. Это ВХ10 ОС, ВХ15С, ВХ2ОС и др.
Инструментом для поверхностного дорнования служит дорн, в котором основным рабочим элементом является зуб. Дорны подразделяются на поверхностные и объёмные.
Поверхностное дорнование характеризуется следующими параметрами: натягом i, относительным натягом i/d, силой дорнования или силой тяги Р и осевой составляющей силой деформирования Ро, скоростью дорнования и геометрическими характеристиками.
Основным параметром является натяг. С увеличением натяга параметр шероховатости уменьшается до определённого значения. Суммарный натяг при дорновании отверстий диаметром до 80 мм обычно составляет 0,1 - 0,25 мм.
4) Виброударная обработка.
Виброударная обработка - это обработка рабочими телами деталей в замкнутом объёме при его вибрации.
Вибрационную ударную обработку подразделяют на виброабразивную и виброударную. Виброабразивную применяют для удаления с деталей заусенцев, округления острых кромок, полирования и т.д., а виброударную - для упрочнения.
Для вибрационной ударной обработки используют рабочие тела из различных материалов и жидкие рабочие среды. Кроме стальных и полимерных шариков (ГОСТ3722-81, ОСТ1.51334-73), стальной и чугунной дроби (ГОСТ 1 1964-81 Е) применяют металлическую сечку из проволоки, гранулы из алюминиевых и цветных сплавов.
При виброударной обработке в рабочей камере, смонтированной на упругих подвесках и имеющей возможность колебаться в различных направлениях, сообщаются низкочастотные колебания - в большинстве случаев с помощью дисбалансного вибратора (рисунок 1.11)
1 - обрабатываемые детали; 2 - контейнер; 3 - рабочие тела; 4 - амортизаторы; 5 - вибровозбудитель.
Рисунок 1.11 - Схема виброударной обработки заготовок без закрепления
Виброударная обработка производится в результате множества микро ударов и относительного скольжения с определённым давлением рабочих тел по поверхности обрабатываемой детали.
Рабочие тела движутся с переменным ускорением, что обеспечивает их большую подвижность. Вследствие высокой относительной подвижности рабочие тела хорошо вписываются в фасонную поверхность деталей, за счёт чего этим методом можно упрочнять как наружные, так и внутренние поверхности сложных деталей различных размеров.
В силу ограниченных энергетических возможностей продолжительность упрочнения значительна (от 10 - 20 мин до нескольких часов), а вероятность перенаклёпа исключается, т.е. виброударная обработка по сравнению с другими способами повышения прочности детали обладает ограниченными энергетическими возможностями.
Виброобкатывание и вибровыглаживаяие.
При виброобкатывании помимо осевой подачи S (как при обкатывании и выглаживании) инструменту, поджатому к обрабатываемой поверхности с силой Р, сообщается возвратно поступательное перемещение с частотой N иамплитудой А, вдоль оси детали, вращающейся с частотой n (рисунок 1.12)
Рисунок 1.12 - Схема виброобкатывания (вибровыглаживания)
При использовании в качестве инструмента стального закалённого шара в процессе называется виброобкатыванием, при использовании сферического наконечника из алмаза или другого сферического материала (радиусом R) - выглаживанием, т.к. процесс происходит в условиях трения скольжения.
Выбор материала зависит от твёрдости обрабатываемой поверхности для обработки деталей из материалов высокой твёрдости (от HRC 50 до HRC 60) применяют алмазные наконечники. Сила поджатия инструмента при выглаживании 50-200 Н, что позволяет обрабатывать маложёсткие и неровно жёсткие поверхности, а также углубления шириной 5 - 10 мм. При виброобкатывании сила поджатия инструмента 800 - 1000Н. При виброобкатывании и вибровыглаживании инструмент выдавливает синусоидальную канавку.