Организация участка по изготовлению детали втулки из металлических порошков (с оценкой стартовых инвестиций)
Преимущества использования, состояние и перспективы развития порошковой металлургии в России. Разработка участка. Экономическая оценка стартовых инвестиций на приобретение и монтаж основного технологического оборудования, изготовление пресс-формы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.04.2010 |
| Размер файла | 272,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное агентство по образованию
Курсовой проект
«Организация участка по изготовлению детали втулки из металлических порошков (с оценкой стартовых инвестиций)»
г. Вологда
2009 г.
Содержание
Исходные данные для выполнения курсового проекта
Введение
Глава 1. Состояние и перспективы развития порошковой металлургии в РФ
Глава 2. Разработка участка изготовления деталей втулок методом порошковой металлургии
Глава 3. Экономическая оценка стартовых инвестиций на приобретение и монтаж основного технологического оборудования, и изготовление пресс-формы
Список использованной литературы
Исходные данные для выполнения курсового проекта
Чертеж детали - втулки.
Конкретный материал (состав шихты).
98,9 % Fe + 0,9 % С + 0,2 % Cu = 100%
Пористость (П)
П = 10%
Объем загрузки порошка в смеситель (m=15 кг)
Программа выпуска изделий: 600 000 шт. в год, т.е. 2362 шт. в день.
Введение
В соответствии с Главой 25 Налогового Кодекса РФ в структуру затрат входят следующие элементы: материальные затраты, амортизационные отчисления, оплата труда и прочие затраты. Материальные затраты включают в себя: стоимость оборудования и его установки, инструмента, основных материалов. Наибольшую долю материальных затрат занимают основные материалы, в частности в машиностроении и металлообработке доля материальных затрат в структуре затрат составляет порядка 55 - 65%. При этом Ким (коэффициент использования материала) составляет 0,5 %. Поэтому актуальны вопросы освоения параллельно с базовыми технологиями обработки резанием альтернативной технологии, например порошковой металлургии, для которой Ким составляет 0,98 - 0,99%.
Рассмотрим, в чем суть и преимущества использования порошковой металлургии.
Порошковая металлургия - это область науки и техники охватывающая совокупность методов производства порошков химических элементов (металлов и неметаллов) и соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей (в том числе с волокнистыми материалами) без расплавления основного компонента.
Научные основы порошковой металлургии были заложены М.В. Ломоносовым, изучавшим в 1752 - 1763 г.г. механизм разрушения твердых тел и, в частности, размола их в порошок. Создание способа порошковой металлургии и дальнейшее его развитие связано с именем П.Г. Соболевского (1827 г.)
Сущность технологического процесса изготовления деталей и заготовок порошковой металлургией заключается в том, что металлы, сплавы или химические соединения металлов превращают в порошки или гранулы различной фракции. Затем их смешивают в определенной пропорции, прессуют в пресс-формах, извлекают спрессованную заготовку и в специальных печах в условиях инертной среды или вакуума спекают в течение определенного времени и получают достаточно прочное соединение порошков или гранул в виде соответствующей формы полуфабриката или уже готового изделия. Часто для придания прессованным и спеченным порошковым заготовкам определенных свойств проводят дополнительную термообработку или пластическую деформацию, а затем обрабатывают резанием.
Технологические процессы порошковой металлургии включают следующие операции.
1. Подготовка порошков к прессованию, которая включает в себя отжиг, классификацию (рассев) порошков, смешивание порошков. Купленные порошки чаще всего используются непосредственно в процессе изготовления детали без каких-либо предварительных операций, в то же время иногда, если порошки длительное время хранились, то целесообразно их подвергнуть отжигу. Цель отжига - повысить пластичность порошка путем восстановления окисленных частиц, тем самым облегчается процесс прессования, снижается брак при прессовании. Оборудованием служат термические печи, температура печи должна быть не ниже 800оС, т.к. для железа температура отжига составляет 650 - 750 оС.
Классификация (рассев) порошков производится для получения порошков с частицами определенного размера. Чаще используется ситовая классификация. Оборудование - вибросито. Суть операции в том, что более качественная прессовка получается при использовании порошков разного размера частиц. Сегодня ввиду важности использования порошков разных фракций, эту операцию взяли на себя заводы-поставщики.
Как правило, деталь изготавливается из смеси порошков - шихты. При смешивании порошков необходимо получить однородную по химическому составу шихту. Оборудованием служат смесители. Смесители могут быть приобретены на заводах-поставщиках или изготовлены своими силами, так называемое, нестандартное оборудование (например, шаровая мельница).
2. Прессование деталей из порошка. Сущность процесса прессования заключается в деформировании некоторого объема сыпучего порошкового тела обжатием, при котором происходит уменьшение первоначального объема и формирование брикета заданной формы, размеров и свойств. Объем порошкового тела, в отличие от компактного, изменяется в результате смещения отдельных частиц, заполняющих пустоты между ними, за счет деформации частиц. Для формообразования заготовок из порошков необходимо наличие установки, создающей, силовое воздействие на порошок. Ими обычно служат механические, гидравлические прессы и прессоснасти, обеспечивающие придание заготовке требуемой формы, размеров, плотности (пресс-формы).
3. Спекание заготовок. Спекание - процесс развития межачастичного сцепления формирования свойств материала, при котором происходит превращение брикета (заготовки), спрессованного из порошка, в прочное тело со свойствами, приближающимися к свойствам компактного тела. Спекание производится в специальных печах для спекания порошковых изделий. Принцип работы и степень автоматизации определяет продолжительность процесса спекания. Требуемая рабочая атмосфера и температура спекания связаны в основном со свойствами исходного материала прессовок. Температура спекания выбирается в зависимости от температуры плавления основного компонента шихты и составляет обычно 0,6 - 0,8 температуры плавления. Выбор защитной атмосферы прямо связан как со свойствами исходной шихты, так и с требуемыми свойствами изделий.
4. Дополнительные технологические операции используют для достижения чистоты поверхности и точности (механическая обработка, калибровка), для получения физических и механических свойств - химико-термическая обработка и различные пропитки.
Механическая обработка имеет особенности, вызванные пористостью материала. Режущий инструмент испытывает микро удары, приводящие его к быстрому затуплению. Для обработки применяют твердые сплавы; для получения высокой чистоты поверхности применяют алмазный инструмент.
Пропитка изделий маслом (машинным или веретенным) при температуре 110...120оС происходит в течение 1 часа. Масло заполняет поры изделий и в процессе работы поступает по капиллярам к поверхности трения. Это в ряде случаев позволяет избавиться от смазки изделий в процессе работы и улучшает условия трущейся пары.
Химико-термическая обработка позволяет улучшить механические свойства изделий, расширить область применения.
Калибрование применяют для получения размеров 6-11 квалитета точности и Ra=1.25-0.32 мкм. Калибруют как по одному (наружному или внутреннему диаметру), так и по нескольким параметрам. Нужно иметь ввиду, что минимальный припуск необходимо брать в пределах 0,05-0,07 мм. Детали, имеющие в структуре цементит, необходимо перед калибровкой отжиг.
Каждая из указанных операций вносит свой важный вклад в формирование всех свойств конечных порошковых изделий.
Основные преимущества использования порошковой металлургии:
- снижает затраты на дальнейшую механическую обработку, которая может быть исключена или существенно уменьшена. Получает готовое изделие точное по форме и размерам. Обеспечивает высокое качество поверхности изделия.
- использует энерго и ресурсосберегающие технологии. Уменьшает количество операций в технологической цепи изготовления продукта. Использует более чем 98% стартового сырья.
- позволяет получать изделия с уникальными свойствами, используя многокомпонентные смеси, объединяя металлические и не металлические компоненты. Изделия различной пористости (фильтры) с регулируемой проницаемостью; Подшипники скольжения с эффектом самосмазывания.
- получает более высокие экономические, технические и эксплуатационные характеристики изделий по сравнению с традиционными технологиями.
- упрощает зачастую изготовление изделий сложной формы.
Технологические процессы порошковой металлургии нашли применение при производстве различных металлоизделий, которые известными традиционными способами изготовить было невозможно. Это твердые сплавы, пористые металлические подшипники и фильтры, фрикционные и антифрикционные материалы. В машиностроительной и инструментальной промышленности порошковой металлургией изготавливают твердосплавные инструменты, подшипники, зубчатые колеса, направляющие втулки, тормозные колодки и т.д.
Глава 1. Состояние и перспективы развития порошковой металлургии в РФ
Порошковая металлургия, утвердившись как промышленная технология, в 20-х годах прошлого столетия, остается динамичной, быстро развивающейся отраслью. По темпам развития (рост мирового объема производства составляет порядка 10 % в год) она опережает большинство других видов производства металлопродукции.
Основной движущей силой развития этой отрасли является быстрорастущее производство автомобилей. Автомобилестроение потребляет порядка 70 - 80 % всей производимой в мире порошковой продукции. Наряду с этим растут объемы потребления порошковых деталей и изделий и в других областях промышленности, таких как электротехника, производство инструмента и др. Анализ последних зарубежных данных показывает, что технологии, используемые в порошковой металлургии, постоянно развиваются и совершенствуются. Увеличение объемов потребления порошковых изделий, расширение областей их применения в значительной степени обеспечиваются новыми технологиями.
В России порошковая металлургия представлена следующими предприятиями:
- Кировградский завод твердых сплавов;
- КИММПОР («Краснопахорский завод композиционных изделий из металлических порошков»);
- ЗАО НПП «Выскодисперсные металлические порошки»;
- САУЛ-Порошковая металлургия;
- ОАО «Уралэлектромедь»;
- ОАО «Сулинский металлургический завод»;
- ОАО «Северсталь»;
- ОАО «Полема» (г. Тула);
- ЗАО «Инвест-технологии» (г. Москва) и др.
Неоспоримым доказательством полезности использования порошковых материалов является то, что в период кризиса эти предприятия не только выжили, но и расширили свое производство.
Сулинский металлургический завод (СТАКС) - крупнейший комплекс по производству железных и легированных порошков распылением водой высокого давления и восстановлением оксидов. С 2000 г. завод входит в состав ФПГ МАИР, которая занимается реформированием предприятия.
На предприятии установлена технологическая линия по производству распыленных и легированных порошков общей мощностью 80 тыс. т в год по технологии фирмы Mannesman-Demag. По химическому составу и технологическим свойствам порошок соответствует марке WL-200, выпускаемой фирмой Mannesman-Demag.
В этом же цехе освоено промышленное производство диффузно-легированных порошков, возможен выпуск гомогенно-легированных порошков.
Модернизированы электросталеплавильный цех и цех машины непрерывной литой заготовки (МНЛЗ). По словам господина Макушина (президента ФПГ МАИР), первый этап реформирования завода обошелся холдингу в млн., что позволило довести количество ежедневных плавок с пяти до десяти и увеличить производительность труда в полтора раза, а зарплата рабочим выросла с 3,5 до 6 тыс. руб.
Теперь СТАКС ожидает второй этап реформирования, во время которого на предприятии будет установлена новая печь-ковш, а количество выплавляемой стали будет доведено до 15 тыс. т в месяц.
В последние годы ОАО «Северсталь» активно занимается развитием производства железных и легированных порошков методом распыления воздухом. По прогнозам ведущих фирм в области порошковой металлургии дальнейшие перспективы расширения областей применения порошковых изделий на железной основе связаны с использованием легированных порошков, что позволит повысить эксплуатационные свойства конструкционных деталей, получаемых методами прессования и спекания или горячей штамповки в условиях автоматизированного серийного производства.
Ведущей отечественной фирмой по производству гомогенно-легированных порошков инструментальных и коррозионно стойких сталей является ОАО «Полема», оснащенная оборудованием для газового и водяного распыления мощностью 4,5 тыс. т в год. Совместно с ОАО «АвтоВАЗ» выпущены опытно-промышленные партии порошков для деталей автомобилей.
На этом же предприятии начато производство порошков титана, хрома и их сплавов, а также порошков высоколегированных сталей и сплавов восстановлением смесей оксидов и металлов. Этот метод обеспечивает получение порошков с несферической формой частиц, имеющих губчатое строение, что обеспечивает высокую формуемость, позволяющую использовать эти порошки, как для прессования, так и для прокатки в ленту и лист. В настоящее время ОАО «Полема» выпускает более 30 марок порошков металлов и сплавов, в том числе большую номенклатуру порошков для жаростойких покрытий на кобальтовой и никелевой основе.
НПП «Высокодисперсные металлические порошки» является предприятием, самостоятельно осуществляющим полный цикл работ от разработки материала до его производства и внедрения, что позволяет выпускать высококачественную продукцию. Одно из подтверждений этому - система качества предприятия, которая сертифицирована по ISO 9001:2000 органом по сертификации AeroCert AG (Германия). Предприятие успешно сотрудничает с крупными мировыми концернами Германии и Финляндии - поставщиками химического сырья и упаковочных материалов.
В составе ВМП - завод, технологический, исследовательский, проектно-конструкторский отделы. Здесь работают доктора и кандидаты наук, опытные инженеры-технологи, высококвалифицированные рабочие.
Значительный интерес у потребителей вызывают мелкодисперсные металлические порошки железа, меди, никеля, кобальта, вольфрама и молибдена, полученные химическим способом, промышленное производство которых освоено на ЗАО «Инвест-Технологии» (г. Москва).
ОАО "Уралэлектромедь" (Верхняя Пышма, Свердловская область).
Верхнепышминское предприятие начало выпускать медный электролитический порошок еще в далеком 1945 году. А в 1990 году был создан опытный участок по производству порошковых изделий. Несмотря на то, что это было время возникновения рыночных отношений, "Уралэлектромедь" успешно развивала это производство. Несколько цифр для сравнения: в 2000 году объем продукции, выпущенной производством порошковых изделий, составил 100 тонн. Это был своеобразный рубеж, к которому подразделение шло в течение восьми лет. К 2004 году объем производства возрос в два раза и составил 200 тонн. Благоприятная рыночная конъюнктура, а также целенаправленная системная работа с заказчиками позволяют рассчитывать, что и в текущем году он будет продолжать наращивать объемы выпуска порошковых изделий.
Устойчивый спрос на изделия из медных порошков наблюдается в машиностроении, автомобильной промышленности, электротехнической промышленности, производстве нефтегазового оборудования, запорной арматуры и бытовой техники. Отмечу, что у материалов, изготовленных методом порошковой металлургии, можно получить широчайший диапазон свойств, порой уникальных. К примеру, можно регулировать физические, механические, электрические, магнитные и др. свойства производимой продукции. И как показывает практика, эта продукция обладает высокими эксплуатационными характеристиками и более низкой себестоимостью в сравнении с аналогами, полученными методами литья, механической обработки, вырубки и, соответственно успешно конкурируют с ними. Есть целый ряд материалов и изделий, которые вне технологии порошковой металлургии не получить никаким другим способом, например, пористые бронзо-графиты и дисперсно-упрочненные композиционные материалы.
В настоящее время в Урало-Сибирском регионе имеются десятки действующих и законсервированных участков порошковой металлургии, причем на долю Свердловской области приходится 8%, Челябинской - 7%, Пермской - 23%, Оренбургской - 3%, Курганской - 5%, Кировской - 1%, Башкирии - 1%, Удмуртии - 19%, Алтайского края - 6%, Омской области - 2%.
Поэтому сегодня порошковая металлургия прочно занимает свою индивидуальную рыночную нишу в России. По прогнозам специалистов, емкость российского рынка порошковых изделий на медной основе составляет около 10 тыс. тонн в год, пока же у нас в стране производится и потребляется примерно 3 тыс. тонн. Но с учетом того, что Россия, вследствие высокой изношенности основных фондов, предстоит "всеобщая техническая модернизация" емкость рынка может оказаться и больше.
С увеличением масштабов выпуска и совершенствованием методов изготовления порошков решатся такие проблемы порошковой металлургии как: дороговизна исходных материалов. При массовом производстве расходы, связанные с необходимостью изготовления индивидуальных приспособлений (пресс-форм) для каждого вида деталей сократятся до минимума. С исследованием и использованием на производстве получения чистых порошков распылением расплавленного железа решены такие проблемы как необходимость получения достаточно чистых исходных материалов.
В целом же в России есть мощности по производству металлических порошков требуемого качества в достаточном количестве для покрытия потребностей внутреннего рынка.
Глава 2. Разработка участка изготовления деталей втулок методом порошковой металлургии
Выполним разработку участка изготовления деталей втулок методом порошковой металлургии, исходя из следующих данных:
Чертеж детали.
Конкретный материал (состав шихты).
98,9 % Fe + 0,9 % С + 0,2 % Cu = 100%
Пористость (П)
П = 10%
Объем загрузки порошка в смеситель (m=15 кг)
Программа выпуска изделий: 600 000 шт. в год, т.е. 2362 шт. в день.
Типовая технологическая схема изготовления деталей методом порошковой металлургии включает в себя следующие этапы:
Получение порошка исходного материала.
Прессование, формование заготовки из порошка.
Спекание спрессованных заготовок.
Окончательная обработка.
В нашем случае предполагается покупка порошка с заводов-поставщиков, следовательно, для этих порошков не требуется участок отжига и печь для отжига не предполагается. Операцию рассев порошков также исключается, так как эту операцию взяли на себя изготовители-поставщики, ввиду важности использования порошков разных фракций.
Произведем расчет шихты.
Первоначальный состав шихты:
98,5 % Fe + 1,1 % С + 0,4 % Cu = 100 %
Подшихтовка:
98,9 % Fe + 0,9 % С + 0,2 % Cu = 100 %
m = 15 кг
Расчет шихты:
х (Fe) = 15,0 * 9850,0 / 10,0 = 14 755 г = 14,775 кг
х (C) = 15,0 * 110,0 / 10,0 = 165 г = 0,165 кг
х (Cu) = 15,0 * 40,0 / 10,0 = 60 г = 0,06 кг
Выполним расчет шихты графическим способом:
|
А |
C Fe 14 755 |
|
|
C 165 |
||
|
Cu 60 В |
||
Расчет подшихтовки:
Будем вести расчет подшихтовки по меди, так как ее количество уменьшилось в большее количество раз (2 раза) по сравнению с графитом (1,2 раза). Если в 100 г шихты содержится 0,4 % Сu, то в х г шихты содержится 0,2 % Сu:
х = 0,2 * 100 / 0,4 = 50 г
Выполним расчет компонентов:
х (Fe) = 98,5 * 50 / 100 = 49,25 г
х (C) = 1,1 * 50 / 100 = 0,55 г
Fe 98,9 г + С 0,9 г + Сu 0,2 г = 100 г (I)
Fe 49,25 г + С 0,55 г + Сu 0,2 г = 50 г (II)
Вычитаем из уравнения (I) уравнение (II):
Fе 49,65 г + С 0,35 г + Сu 0 г = 50 г
Выполним расчет подшихтовки графическим способом:
Наиболее производительным и технологичным методом смешивания порошков является - механический. Механические смесителя могут быть периодического и непрерывного действия. Смесители периодического действия: шаровые мельницы, барабанные, конусные, со смещенной осью, шнековый, центробежные, Y-образные. Объем разовой загрузки шихты составляет не более 30% емкости устройства. В нашем случае емкость смесителя должна быть не менее 50 кг.
Смесители непрерывного действия - вибрационные, центробежные, магнитные, «кипящего» слоя и др. - используются для создания автоматических линий.
Производительность смесителей периодического действия зависит от объема емкости и времени смешивания. Продолжительность процесса определяется опытным путем для шихты конкретного состава. Критерий качества - равномерность распределения компонентов в объеме смеси. Обычно время смешивания не превышает 3-5 часов.
Смеситель может быть приобретен на заводе-поставщике или изготовлен на предприятии своими силами. Мы предполагаем использование механического смесителя барабанного типа, который изготавливается на предприятии как нестандартное оборудование.
Рассчитанный состав шихты, который подвергнут тщательному перемешиванию, с целью обеспечения однородности по химическому и гранулометрическому составу, по порциям высыпается в пресс-форму. При этом применяется два способа засыпки порошка: весовой и объемный.
Весовая (ручная) дозировка применяется в случае малых серий изготовления деталей в лабораторных условиях. Объемная дозировка применяется при автоматическом прессовании. При этом требуемое количество порошка обеспечивается путем отрегулированной на определенный объем матрицей.
Величина навески порошка определяется по формуле:
m = V*?к * (1-П/100) * К1 * К2 , где
V, см3 - объем детали,
V = рr2h - h3= 3,14 * 152 * 15 - 153 = 7222,5 (мм3) = 7,2 (см3)
?к - г/ см3 - плотность шихты, которая соответствует ее компактному состоянию;
К - коэффициент потери порошка, К1 = 1,01 %, К2 = 1,03 %;
Так как прессуются порошки различных материалов, то необходимо определить плотность шихты (?к (шихты) )
?к (шихты) = 100 / (а1/ ?1 + а2/ ?2 + а3/ ?3 ), где
а1, а2, а3 - содержание отдельных компонентов, в %;
?1 , ?2 , ?3 - их плотность.
В нашем случае:
а1 = 98,9 % (Fe)
а2 = 0,9 % (C)
а3 = 0,2 % (Сu);
?1 = 7,8 г/ см3 (Fe)
?2 = 2,2 г/ см3 (С)
?3 = 8,8 г/ см3 (Сu)
?к (шихты) = 100 / (а1/ ?1 + а2/ ?2 + а3/ ?3 ) = 100 / (98,9 / 7,8 + 0,9 / 2,2 +0,2 / 8,8) = 7,63 г/ см3
П - пористость спеченного изделия. Все порошковые детали являются пористыми, при этом не стремятся обеспечить 100%-ю плотность, потому что в этом случае как раз и используют преимущество пор.
П = 10%,
Таким образом, рассчитаем величину навески порошка:
m = V*?к * (1-П/100) * К1 * К2 = 7,2 * 7,63 (1 - 10/100) * 1,01 * 1,03 = 51,43 (г).
Все виды прессуемых из порошковых материалов изделий можно разделить на семь групп по сложности конфигурации:
I группа - детали без отверстий с неизменным сечением по высоте, ограниченные двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными направлению прессования;
II группа - детали с неизменным сечением по высоте, ограниченные двумя параллельными плоскостями, с одним или несколькими отверстиями в направлении прессования с соотношением высоты изделия к толщине стенки h/д ? (8/10);
III группа - детали второй группы, но с отношением h/д > (8/10);
IV группа - детали с наружным или внутренним буртом и отношением h/д ? (6/8);
V группа - детали четвертой группы, но с отношением h/д > (6/8);
VI группа - детали без отверстий, имеющие по высоте несколько сечений и переходов.
VII группа - детали с отверстиями, имеющие несколько наружных и внутренних переходов по высоте, и детали, ограниченные непараллельными плоскостями или кривыми поверхностями.
Изготавливаемую деталь можно отнести к III группе, так как втулка имеет неизменное сечение, ограничена двумя параллельными плоскостями, имеет одно отверстие в направлении прессования, а отношение высоты изделия к толщине стенки (h/д) равно 2.
Чем выше группа сложности прессуемых изделий, тем сложнее конструкция пресс-инструмента. Современные пресс-формы имеют значительное число деталей, однако основными являются три: стакан или матрица, обеспечивающая формование боковой поверхности прессовки и служащие для разделения прессуемой навески порошка; нижний пуансон, обеспечивающий выталкивание прессовки из пресс-формы; верхний пуансон, служащий для формирования верхней части прессовки и обжатия порошка.
Кроме того в пресс-формах имеются различные вспомогательные детали и приспособления: детали крепления, пружины, приспособления для формирования в брикете отверстий и т.д.
Пресс-формы, применяемые при производстве порошковых изделий, могут быть классифицированы:
По эксплуатационным особенностям - стационарные и съемные, в нашем случае съемная;
По принципу заполнения порошком полости матрицы - с объемной и весовой дозировкой, в нашем случае с объемной;
По принципу прессования - одностороннее и двустороннее, у нас - одностороннее;
По конструкции матрицы - со сплошной и разъемной матрицей, в нашем случае по сплошной;
По количеству гнезд - одногнездные и многогнездные, у нас - одногнездная.
По методу прессования - для ручного, полуавтоматического и автоматического прессования, в нашем случае - для автоматического прессования;
По количеству слоев прессуемой детали - для однослойных и многослойных деталей, у нас для однослойных деталей.
Рассмотрим более подробно процесс прессования детали из порошка. При отведенном верхнем пуансоне в полость матрицы засыпается порошок. В нашем случае применяется объемная дозировка, т.е. объем матрицы рассчитывается таким образом, чтобы порошок заполнил ее полностью, при этом коэффициент обжатия (уплотнения) составит 2,5. Это значит, что, если высота детали 15 мм, то порошка нужно засыпать - 38 мм. После засыпки порошка к верхнему пуансону передается усилие ползуна пресса, он приводится в движение и производит обжатие порошка. Далее отвод верхнего пуансона и с помощью нижнего пуансона изделие выталкивается из матрицы. Наглядно все этапы прессования показаны на эскизах.
Печи для спекания порошковых изделий подразделяются:
- по принципу работы: периодического и непрерывного действия;
- по характеру рабочей атмосферы: окислительная, восстановительная, нейтральная, вакуум;
- по рабочей температуре: низкотемпературные (до 950оС) и высокотемпературные (свыше 1000оС);
- по степени автоматизации и механизации: автоматические, полуавтоматические, неавтоматические.
Принцип работы и степень автоматизации определяет продолжительность процесса спекания. Требуемая рабочая атмосфера и температура спекания связаны в основном со свойствами исходного материала прессовок.
Температура спекания выбирается в зависимости от температуры плавления компонента шихты и составляет обычно 0,6 - 0,8 температуры плавления.
Выбор защитной атмосферы прямо связан как со свойствами исходной шихты, так и с требуемыми свойствами изделий.
Окислительные атмосферы в порошковой металлургии используются крайне редко в связи с тем, что заготовки имеют значительную поверхность (с учетом пор) и в этом случае возможно их сильное окисление при спекании.
Нейтральные атмосферы: азот, аргон и др. могут быть использованы при спекании неокисленных порошковых материалов и при нагреве для термообработки и горячего деформирования.
Восстановительные атмосферы - водород, диссоциированный аммиак, эндотермические и экзотермические газы, конвертированный газ и т.д. используются наиболее часто, обеспечивают восстановление окиолов на поверхности частиц и активизацию спекания.
Спекание в вакууме позволяет во многих случаях получить изделие с наиболее высокими эксплуатационными свойствами. При нагреве заготовок в вакууме происходит дегазация открытых пор, удаление адсорбированных поверхностью газов и испарение окислов.
Следовательно, для нашего участка необходима печь с вакуумной средой.
Составим маршрутную карту технологического процесса изготовления детали:
Таким образом, мы получили представление о технологии изготовления деталей втулок из порошков (это основные операции, применяемое оборудование, оснастка, параметры процесса). На основе разработанного маршрутно-технологического процесса изготовления деталей произвели выбор необходимого оборудования.
Глава 3. Экономическая оценка стартовых инвестиций на приобретение и монтаж основного технологического оборудования, и изготовление пресс-формы
Предложенная на курсовой проект деталь - втулка не является высоконагруженной, то есть не испытывает высокие нагрузки, поэтому может быть изготовлена на основе железного порошка - восстановленного. Проведенный по ресурсам Интернета поиск цен на металлические порошки показал следующие результаты: стоимость железного порошка составляет 30 000 руб. за тонну, графита - 100 000 руб. за тонну, медного порошка - 200 000 руб. за тонну.
Определим затраты на порошковые материалы при изготовлении заданной программы выпуска деталей - 600 000 шт. в год.
Найдем общую массу порошка, необходимого для изготовления заданной программы выпуска:
M общ = Программа выпуска * m = 600 000 * 51,43 = 30858000 (г) = 30 858 (кг) = 30,858 (тонн)
Произведем расчет компонентов:
х (Fe) = 30 858,00 * 9890,0 / 10,0 = 30518562 г = 30 519 кг = 30,52 (тонн)
х (C) = 30 858,00 * 90,0 / 10,0 = 277 722 г = 277,72 кг = 0,278 (тонн)
х (Cu) = 30 858,00 * 20,0 / 10,0 = 61 716 г = 61,72 кг = 0,062 (тонн)
Определим затраты на каждый из металлических порошков:
Fe = 30,52 * 30 000 = 915 600 руб.
С = 0,278 * 100 000 = 27 800 руб.
Сu = 0,062 * 200 000 = 12 400 руб.
Итого затраты на порошковые материалы при изготовлении заданной программы выпуска деталей составят:
915 600 руб. + 27 800 руб. + 12 400 руб. = 955 800 руб.
Оценим себестоимость детали, исходя из того, что материальные затраты составляют 60% в структуре затрат. Таким образом затраты на изготовление одной детали составляют 2,5 руб.
По ресурсам Интернета произведем поиск необходимого оборудования и рассчитаем затраты на оборудование и его установку.
1. Пресс-автомат порошковый КБ8124 - механический автомат для прессования изделий из металлических порошков (порошковый пресс) КБ8124 предназначен для изготовления деталей простой формы типа гладких втулок с односторонним буртом с высокой чистотой поверхностей и размерами 2-3 классов точности, причем, после прессования и спекания изделия в основном не требуют механической обработки, можно получить изделия очень сложной конфигурации, получение которых механической обработкой очень сложно и дорого; получать изделия из различных смесей металлов, изделия, обладающие повышенными свойствами износоустойчивости, твердости и жаропрочности.
Технические характеристики:
Номинальное усилие, кН (тс) 250 (25)
Высота засыпки порошка в матрицу, мм 0….90
Регулируемая частота ходов 12…40
Ход ползуна, мм 130±1,5
Величина регулировки положения пуансона, мм 60
Ход центрального стержня, мм 90
Стоимость пресса составляет 360000 рублей
Стоимость установки и отладки пресса составляет 108 000 рублей.
2. Электропечь сопротивления камерная вакуумная типа СНВЭ-2.4.2/16 И2 - предназначена для проведения различных термических процессов и исследований в вакууме при температуре 1600 С0. Допускается работа в среде нейтральных газов повышенной частоты при избыточном давлении не более 0,02 Мпа (0,2 кгс/см2). Электропечь может применяться в электронной, радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности. Термические процессы осуществляются автоматически посредством системы автоматического управления, выполненной на базе микропроцессорных средств.
Структура условного обозначения электропечи
С- нагрев сопротивления
Н- камерная
В - вакуум
Э - тип изоляции- экранная
2 - ширина раб. пространства дм
4 - длина раб пространства дм
2 - высота раб. пространства дм
И2 - исполнение второе
Технические характеристики Мощность установления 35кВт
Мощность номинальная (камеры нагрев) 29 кВт
Мощность холостого хода 27 кВт
Номинальная температура 1600 С0
Масса садки 30 кг
Среда в раб. пространстве Вакуум
Стоимость печи составляет 1 960 000 рублей.
В результате расчетов, потребности в данных печах, с учетом дневного выпуска деталей, выявили, что данная печь не достаточна по производительности. Таким образом, для нашего участка необходимо две печи с массой насадки 60 кг. Следовательно затраты на покупку двух печей стоимостью 3 136 000 составят 6 272 000 рублей. Затраты на установку и отладку печей составят 1 881 600 рублей.
3. Стоимость смесителя, включая его монтаж, составляет 88 000 рублей.
4. Транспортные средства (тележки), поддоны - 50 000 рублей.
5. Затраты на проектирование и изготовление пресс формы - 150 000 рублей.
6. Приборы контроля (микроскоп, микротвердомер) - 120 000 рублей.
Таким образом общие затраты на оборудование и его монтаж составят 9 029 600 рублей.
Затраты на закупку порошка, необходимого на один месяц составят
79 650 рублей.
Итого стартовые инвестиции составляют 9 109 250 рублей.
Составим маршрутную схему технологического процесса:
Вывод: таким образом, проанализировав маршрутный технологический процесс изготовления деталей из порошков, были выполнены следующие расчеты:
Рассчитали массу порошка для одной детали, далее требуемую массу порошка на программу выпуска, т.е. на 600 000 деталей в год.
Выбрали всё необходимое оборудование: пресс (с учетом необходимого усилия, рабочего пространства и производительности), печь (исходя из массы садки, т.е. загрузки порошка и необходимой температуры спекания), смеситель, как нестандартное оборудование, пресс-форму и вспомогательное оборудование.
В стартовые инвестиции вошли затраты на: приобретение порошков, в расчете на один месяц работы, цены печи, пресса, оснастки и вспомогательного оборудования, затраты на монтаж печи, пресса, смесителя и пуско-наладочные работы.
Список использованной литературы
1. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов/ под. Ред. Г.П. Фетисова.- М.: Высшая школа, 2000. - 862 с.
2. Козлов, Ю.С. Материаловедение / Ю.С. Козлов. - М.: АГАР, 1999. - 180 с.
3. Романов О.В. Порошковая металлургия - безотходная энергосберегающая технология / О.В. Романов, И.П. Габриелов. - Минск: Беларусь, 1986. -160 с.
4. Буланов В.Я. Порошковая металлургия в России / В.Я. Буланов, Г.С. Рукавишникова //Вестник Оренбургского государственного университета. - 2003. - №1. -С. 115-118.
5. Кулик О.П. Новые технологии расширяют области применения порошковой продукции / О.П. Кулик, Д.А. Левина, Л.И. Чернышев //Порошковая металлургия. - 2001. -№5-6. -С. 123-128.
6. Левина, Д.А. Мировая порошковая металлургия на подъеме / Д.А. Левина // Порошковая металлургия. - 2000. -№7-8. -С. 122-126.
7. Данилов Н. Порошковая металлургия - малотоннажное производство с большой перспективой / Н. Данилов. 2005. -Режим доступа: // http://www.infogeo.ru/metalls
8. Крупина Э. Диалог в Йошкар-Оле /Э. Крупина, МК в Марий Эл № 26, 25 июня - 2 июля 2008. -Режим доступа: // http://mk.12rus.ru/List/18/3929/
9. Ковалева О. Экономический анализ: современное состояние порошковой металлургии / О. Ковалева, УРМ №6. 2005. -Режим доступа: // http://www.urm.ru/ru/75-journal114-article1428
10. Перспективность порошковой металлургии / Блог о технологиях машиностроения, июль,2009. - Режим доступа: // http://www.maltez.ru/?p=40
11. Железный порошок, прайс-лист. - Режим доступа: // http://www.metaltorg.ru/ob/ob_1200372.html
12. Казенный завод порошковой металлургии. Режим доступа: // http://www.pmplant.com
13. Графит, порошок, прайс-лист. Режим доступа: // http://www.labteh.com/productID15356
14. ООО "Староуткинский Металлургический Завод", медный порошок, прайс-лист. Режим доступа: // http://www.stumz.ru/price
15. Пресс-автомат порошковый КБ8124, прайс-лист. Режим доступа: // http://www.mnogostankov.ru/cat_238.html
16. Электропечь сопротивления камерная вакуумная типа СНВЭ-2.4.2/16 И2, прайс-лист. Режим доступа: // http://www.mevz.ru/snv.html
Подобные документы
Общие сведения о порошковой металлургии. Информация к проектированию технологического процесса, термическая обработка пресс-формы. Технология режима обработки резанием. Классификация детали по группе сложности. Расчет состава шихты аналитическим способом.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.05.2010Металлические порошки и порошки сплавов - основное сырьё для производства изделий методом порошковой металлургии. Смешивание, прессование, спекание порошков. Выбор порошков, химического состава и оборудования. Подготовка технологического процесса.
контрольная работа [61,2 K], добавлен 15.01.2011Совокупность методов изготовления порошков металлов и сплавов. Преимущества порошковой металлургии. Изготовление пористых материалов. Получение материалов высокой чистоты. Использование продукции порошковой металлургии в других отраслях промышленности.
презентация [495,7 K], добавлен 07.02.2011Основные понятия и технологические процессы порошковой металлургии. Сущность изготовления деталей и заготовок по этому методу. Экономическая целесообразность применения порошковой металлургии в промышленности, основные направления и перспективы развития.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 04.06.2009Разработка технологического процесса изготовления детали и участка механосборочного цеха. Описание конструкции и назначение детали, выбор метода получения заготовки. Конструирование рабочего приспособления, его расчет на прочность и эффективность.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 29.07.2010Анализ существующего технологического процесса и его недостатки, подбор основного и вспомогательного оборудования, аппаратной части системы управления. Разработка участка и наладки. Порядок реализации управляющей программы в среде разработки Step7.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 06.11.2014Технический процесс, применение, спекание и окончательная обработка порошковых изделий. Технология производства и свойства металлических порошков. Особенности формования заготовок из порошковых материалов. Сущность и эффективность порошковой металлургии.
контрольная работа [871,3 K], добавлен 30.03.2010Проектирование участка по изготовлению и испытанию гидроцилиндра подъёма стрелы автокрана КС-45517. Определение годовой производственной программы, численности персонала. Расчёт и подбор оборудования. Технологический процесс сборки и испытания устройства.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 16.02.2013Исследование состава металлического лома, описание способов и оборудования для его переработки. Сравнительная характеристика достоинств и недостатков порошковой металлургии. Классификация механических и физико-химических методов получения порошков.
реферат [407,4 K], добавлен 05.09.2011Расчет количества основного технологического оборудования на участке и коэффициента его загрузки. Действительный фонд времени работы оборудования и такт производства. Разработка планировки участка механической обработки. Метод удаления стружки с участка.
курсовая работа [12,8 K], добавлен 18.08.2009
