Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование эффективности технологии узкоструйной плазменной резки металлов

Диссертация: Исследование эффективности технологии узкоструйной плазменной резки металлов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В отличие от стали обработка алюминиевых сплавов имеет ряд особенностей, в том числе, тепловая резка и сварка. Тепловая резка определяет в значительной степени трудоемкость и качество изготовления сварных конструкций. Поэтому для снижения трудоемкости и сроков изготовления конструкций, повышения качества продукций необходимо использовать эффективные технологии тепловой резки. Выполнен анализ… Читать ещё >

Содержание

  • 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Анализ области применения алюминиевых сплавов в судостроении
    • 1. 2. Анализ особенностей резки и сварки алюминиевых сплавов
    • 1. 3. Требования к точности резки деталей корпусов судов
    • 1. 4. Пути повышения эффективности плазменной резки
    • 1. 5. Постановка задач исследований
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УЗКОСТРУЙНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
    • 2. 1. Анализ особенностей технологии узкоструйной плазменной резки
    • 2. 2. Технические характеристики современных установок для технологии узкоструйной плазменной резки и режимы резки
    • 2. 3. Сравнение скорости резки и качества реза при резке алюминиевых сплавов по двум плазменным технологиям
    • 2. 4. Экспериментальная оценка качества сварных соединений алюминиевых деталей
  • 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЙ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ
    • 3. 1. Разработка функциональной модели процесса плазменной резки
    • 3. 2. Оценка влияния плазмообразующих сред на процесс плазменной резки
    • 3. 3. Уточнение формулы определения скорости резки для технологии узкоструйной плазменной резки
  • 4. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ УЧАСТКА ТЕПЛОВОЙ РЕЗКИ
    • 4. 1. Анализ состояния корпусообрабатывающего производства на судостроительном заводе Хонг Ха (Вьетнам)
    • 4. 2. Разработка вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки на заводе Хонг Ха
    • 4. 3. Технико-экономический расчет и рекомендация

Исследование эффективности технологии узкоструйной плазменной резки металлов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В последнее время в судостроении и других областях промышленности широкое применение наряду с углеродистыми и легированными сталями находят алюминиевые сплавы. В ряде случаев они вытесняют сталь, обеспечивая сохранение прочности конструкции при значительной экономии в массе (до 50%) [11]. Особенно это эффективно для скоростных судов.

В настоящее время алюминиевые сплавы используются для изготовления корпусов быстроходных судов, надстроек пассажирских лайнеров, мелкосидящих буксиров, катеров, яхт, а также для изготовления алюминиевых танков судов, перевозящих сжиженные природные газы, переборок и выгородок, мачт, дельных вещей.

В отличие от стали обработка алюминиевых сплавов имеет ряд особенностей, в том числе, тепловая резка и сварка. Тепловая резка определяет в значительной степени трудоемкость и качество изготовления сварных конструкций. Поэтому для снижения трудоемкости и сроков изготовления конструкций, повышения качества продукций необходимо использовать эффективные технологии тепловой резки.

Среди различных способов тепловой резки металлов плазменная резка обеспечивает высокую скорость резки и качество реза. Поэтому в судостроении плазменная резка получает все больше распространение (примерно от 80% до 90% объема металлов режется плазменной резкой). у •, ^.

В настоящее время технологию плазменной резки можно разделит на традиционную технологию и технологию узкоструйной плазменной резки. По сравнению с традиционной технологией технология узкоструйной плазменной резки имеет ряд преимуществ, особенно для алюминиевых сплавов: а именно повышение скорости резки, повышение качества реза и повышение точности вырезаемых деталей. Однако, достоверные результаты по применению технологии узкоструйной плазменной резки, особенно для резки алюминиевых сплавов, в настоящее время отсутствуют. Поэтому работа, посвященная исследованию вопросов, связанных с технологией узкоструйной плазменной резки при вырезке деталей из алюминиевых сплавов и ее влиянием на последующую сварку представляет несомненный научный и практический интерес.

В современных производствах можно повысить эффективность плазменной резки за счет автоматизации управления машиной плазменной резки в составе поточной линии. Для автоматического задания машине плазменной резки необходимой скорости резки нужна математическая зависимость скорости резки от основных параметров процесса резки. Поэтому в диссертации исследуется математическая зависимость скорости резки для технологии узкоструйной плазменной резки.

Одной из особенностей технологии узкоструйной плазменной резки является 3 применение различных плазмообразующих сред: воздух, кислород, смесь аргона с водородом, смесь азота с водородом (для резки алюминиевых сплавов рекомендуется смесь аргона с водородом). По данным экспериментов применение различных плазмообразующих сред приводит к изменению скорости резки и качества реза, которые в значительной степени связываются с температурным полем разрезаемого металла. Для теоретического уточнения влияния плазмообразующих сред на" процесс плазменной резки в диссертации исследуется влияние плазмообразующих сред на температурные поля.

До окончания войны в 1975 году судостроение как отрасли промышленности во Вьетнаме не существовало. После войны лишь отдельные заводы в разных концах страны строили деревянные или небольшие стальные суда. В 1996 году была создана Вьетнамская судостроительная корпорация Vinashin по программе развития промышленности Вьетнама. В настоящее время на небольших заводах строят судна с грузоподъемностью до 3500 тонн, а на крупных заводах строят судна с дедвейтом до 53 000 тонн. По данным прогноза развитие флота Вьетнама с 2010 г. по 2020 г. увеличится на 30% по сравнению с периодом с 2000 г. по 2010 г. Кроме того, количество зарубежных заказов постоянно увеличивается. Для обеспечения^выполнения внутренних и зарубежных заказов в ближайшие годы наряду с постройкой новых судостроительных заводов необходимо повысить эффективность существующих.

L * судостроительных заводов Вьетнама. Поэтому в диссертации исследуется ожидаемый объем обрабатываемых металлов на судостроительных заводах и соответственно предложены различные варианты повышения пропускной способности для обеспечения ожидаемой годовой программы обработки металла.

Вывод:

1. Для обеспечения выполнения планируемой годовой программы на участке тепловой резки металлопроката до 2015 года можно выбрать вариант 1 или вариант 3. Вариант 4 обеспечит слишком большую производительность и не рекомендуется, а вариант 2 не обеспечит необходимую производительность.

2. Для выбора более целесообразного варианта между вариантом 1 и вариантом 3 необходимо проводить технико-экономическое сравнение и определять оптимальный вариант.

4.3. Технико-экономический расчет и рекомендации.

Конечная цель проектирования любого сооружения — это обеспечение выполнения планируемой технической задачи при минимальной себестоимости продукции и наименьших капитальных затратах.

Разработка и обоснование наилучшего варианта реконструкции в соответствующих рыночных условиях предполагает правильный выбор критерия экономической эффективности и оценку затрат и результатов.

Одним из возможных критериев экономической эффективности вариантов автоматизации участка тепловой резки является минимальные затраты на изготовление одной тонны деталей, то есть, минимальные удельные затраты изготовления деталей.

Удельные затраты на изготовление деталей могут быть определены по формуле.

Уз =3^п.+3текуший? [$/тонн] (4 5).

Где: Зкап — Сумма капитальных вложений на оборудование и их монтаж (в том числе фундамент, реконструкция энергетических сетей, демонтаж существующего оборудование, изготовление и монтаж вспомогательного оборудования), [доллары США];

3текущий «Текущие затраты в процессе производства (электроэнергии, зарплаты персоналов, страхование), [доллары США];

Q — Годовая программа обработки металла, [тонн]. .

Сумма капитального вложения.

В таблице 4.12 приведены суммы затрат на приобретение необходимого оборудования для вариантов механизации и автоматизации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В Заключении сформулированы основные результаты работы:

1) Выполнен аналитический обзор состояния проблемы и постановка задач исследований.

2) Выполнен анализ особенностей и определение эффективности технологии узкоструйной плазменной резки в сравнении с традиционной технологией плазменной резки. Выполнен металлографический анализ качества поверхности реза деталей, вырезаемых из алюминиевых сплавов по технологии узкоструйной плазменной резки в смеси аргона с водородом.

3) Выполнена экспериментальная оценка по требованиям Российского морского Регистра судоходства качества сварных соединений алюминиевых деталей, вырезаемых по технологии узкоструйной плазменной резки.

4) Предложена модель процесса плазменной резки с использованием метода конечных элементов и разработан алгоритм расчета температурных полей с использованием программного обеспечения Ansys. t.

5) Предложена математическая модель для уточнения формулы скорости резки по технологии узкоструйной плазменной резки.

6) Выполнен анализ состояния корпусообрабатывающего производства на судостроительном заводе Хонг Ха и предложены варианты повышения пропускной способности участка тепловой резки металлопроката. Выполнено техникоf экономическое сравнение предложенных вариантов и определен оптимальный вариант в условиях производства на заводе.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Плазменно-дуговая резка в машиностроении. ВНИИАВТОГЕНМАШ, Руководящие материалы, выпуск 24, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва. 1967.2. Плазменная резка.
  2. Новости науки и техники. //Отделение ВНИИЭМ по научно-технической информации, стандартизации и нормализации в электротехнике. (ИНФ ОРМСТ АН ДАР ТЭ JIEKTP О), Москва, 1968.3. Арцимович Л.А.
  3. Элементарная физика плазмы. //Атомиздат., Москва, 1966.4. Д. Г. Быховский.
  4. Плазменная резка.// Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1972.
  5. Судостроительные материалы и технология их изготовления за рубежом.// Современное судостроение (обзор)., ЦНИИ «РУМБ», 1975.
  6. B.C. Головченко, В. П. Доброленский, И. П. Мисюров.
  7. Тепловая резка металлов в судостроении.// Судостроение, Ленинград, 1975.
  8. В.Д. Горбач, А. А. Васильев, В. М. Левшаков, Р. С. Нисенбаум. Технологическое проектирование корпусообрабатывающих цехов судостроительных предприятий. //Санкт Петербург, ФГУП «ЦНИИ ТС», 2005.
  9. Технология судостроения. v. Под общ. ред. А. Д. Гармашева, Санкт Петербург, 2003.
  10. Сайты www.kjellberg.de- www.hypertherm.com
  11. В.Л.Александров, Л. Ц. Адлерштейн, В. В. Макаров, В. Ф. Соколов, Н. Я. Титов. Точность в судовом корпусостроении.// Судостроение, 1994.
  12. В.Д. Мацкевич, А. Д. Гармашев. Судостроительные материалы.// Ленинград, 1983.
  13. Л.Ц. Адлерштейн, С. В. Васюнин, В. Ф. Соколов.
  14. Точность изготовления и монтажа корпусных конструкций судов. //Судостроение, 1978.13.Карпушкина Н.Г.
  15. Совершенствование подготовки числовых программ вырезки корпусных деталей на машинах с ЧПУ на основе оптимизации технологии и маршрута.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук., Санкт Петербург, 1995.
  16. Г. Б. Крыжевич, С. Д. Кноринг, В. М. Шапошников.
  17. Перспективы применения сварных алюминиевых конструкций в морском транспорте. // Судостроение, 2005.15. Фам Куанг Тиен.
  18. Основы технологического проектирования судостроительных верфей и цехов.//Ленинград, 1970.17.Кабаева Г. Д.
  19. Повышение эффективности плазменной резки путем интенсификации теплообмена в полости реза. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук., Москва, 1993.
  20. Л.Ц. Адлерштейн, М. И. Крестов, Л. А. Нахамкин, Е. С. Панков, В. Ф. Соколов. Механизация и автоматизация судостроительного производства.// Ленинград, 1988.19. Горбач В. Д
  21. Повышение точности изготовления плоскостных корпусных конструкций// Судостроение, 1996, № 2−3.20. Стив Хидцен.
  22. Плазменная резка: технические советы, как лучше ее выполнить.//Сварочные технологии и оборудования.// Беларусь, январь февраль, 2004.21.Плисов Б.В.
  23. Технологический проект корпусообрабатывающего цеха.// Ленинград, 1981.
  24. Журнал «Schweissen und schneiden».// 05 2007. f:23. Павлов А. И., Потинг Е.Л.
  25. Применение алюминиевых сплавов в судостроении. // Судпромгиз, 1961.
  26. Клаус Декер (Klaus Decker).
  27. Современные машины термической резки и технология резки.// Сварочная технология, 2004., С.37- 41.25.Изаренков О.В.
  28. Совершенствование методов проверочных работ на основе применения оптико-электронных измерительных приборов.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Санкт Петербург, 1999.
  29. А.Г., Соколов А. А. Лазерная резка металлов.// Москва, 1988.27. Стогов И.Н.
  30. Влияние точности изготовления деталей на объем пригоночных работ при сборке корпусных конструкций.// Технология судостроения, 1982., № 9, С. 37−45.28. Буланов Р.Д.
  31. Исследование процессов и повышение эффективности автоматизированной плазменной резки на судостроительном предприятии.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Санкт Петербург, 2000.
  32. И. Г. Ширшов, В. Н. Котиков.
  33. Плазменная резка.//Издательство «Машиностроение», 1987.30.Беляев В.М.
  34. Исследование процесса плазменной сварки алюминиевых сплавов на постоянном токе обратной полярности.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Ленинград, 1973.
  35. Н.К., Дроздов A.JI., Жикол В:М-
  36. Предотвращение: пор присварке деталей и корпусных сталей.// Сварочное производство, 1975., № 3, С. 33−35.32. Андреев С.Б.
  37. Исследование температурных полей и напряженного состояния в плоско стных сталеалюминиевых конструкциях.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук., Ленинград, 1973.
  38. Ю. М. Голубьсв. Л Шероховатость поверхности и методы ее оценки: Учебное пособие для студентов.//НГУ, Новосибирск, 1977.,
  39. А. Н. Мартынов, Г. Ф. Тютиков. ' V Методы экспериментального1 изучения технологических процессов в машиностроении.,.Пенза^ 1979- ,
  40. Применение алюминиевых сплавов и сталей повышенной прочности в гражданском судостроении-// Информационный сборник по обобщению опыта отечественной и зарубежной науки и техники. Выпуск- 6, Издательство «Морской транспорт», Л., 1956.36.В. Л. Руссо.
  41. Сварка алюминиевых сплавов в среде инертных газов.// Л., 1962.
  42. Применение прогрессивной технологии и оборудования для повышения точности, тепловой резки > заготовок без последующей механической обработки перед сваркой// Методические рекомендации, Москва- 1979.38.B.JI. Руссо.
  43. Сварка алюминия и>его сплавов//Судпромгиз, 1956-
  44. Ю. П. Солнцев, Е. И. Пряхин, Ф. Войткун. Материаловедение.//Санкт Петербург, Химиздат., 2002.
  45. Facts About. Plasmatechnik.// Linde Gas, 2007.41. Казмина Л.Д.
  46. Динамика температурных полей, возникающих при различных видах обработки конструкционных материалов.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук., Киев, 1986.42. Фирма Esprit.
  47. Узкоструйная плазменная резка закрывает пробел между лазерной и плазменной резкой.// Сварочные технологии и оборудования., Беларусь, ноябрь декабрь, 2004.43. сайт www.vinashin.com.vn.
  48. Журнал судостроения Вьетнама № 6/2006.45. Деклу Ж.
  49. Метод конечных элементов.// М.: Мир, 1976.46. Зенкевич О.
  50. Метод конечных элементов в технике.// Пер. с англ. М.: Мир, 1975.47.Постнов В.А.
  51. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений.// Ленинград, 1986.48. Лащенко Г. И.
  52. Плазменная резка металлов и сплавов.// Киев «Экотехнология», 2003.49.Кайдалов А.А.
  53. Современные технологии термической и дистанционной резки конструкционных материалов// Киев «Экотехнология», 2007.50. Кононенко В.Я.
  54. Газовая сварка и резка// Киев «Экотехнология», 2005.
  55. А.Я., Лабур Т. М., Вернадский В .Н.
  56. Алюминий и его сплавы в современных сварных конструкциях// Киев «Экотехнология», 2006.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!