Порошкова металургія

  = 0,40;                                                    = 348,56·0,119/100 = 0,414;

  = 0;                                                         = 348,56·0,149/100 = 0,519;

  =  348,56·0,598/100=2,08;                    = 348,56·0,199/100 = 0,693;

  = 0 ;                                                       = 348,56·0,118/100 = 0,411;

  = 348,56·2,567/100=8,94;                     = 348,56·0,217/100 = 0,756;

  = 0 ;                                                       = 348,56·0,125/100 = 0,435;

  = 0 ;                                                      = 348,56·0,133/100 = 2,687;

  = 0 .                                                       = 348,56·0,133/100 = 0,473.     

 

Обчислюємо суму зворотних  втрат і визначаємо масу матеріалу, яка має надходити на початку  процесу (В):

 

                                                  В =

     

                               В = 348,56-(2,08+8,94) = 337,54 кг     

 

 

 

Визначаємо масу матеріалу,що надходить на кожну операцію і  виходить з неї :

На першу операцію:

- надходить: 337,54.

- виходить: 337,54 – 0,174=337,366 кг.

На другу операцію:

- надходить: 337,366кг, а також зворотні витрати з четвертої та шостої операцій.

- усього надходить 337,366+ 2,08+ 8,94 =348,386 кг;

- виходить: 348,386 – 0,414 = 347,972кг.

На третю операцію:

- надходить: 347,972 кг;

- виходить: 347,972 – 0,519 = 347,453кг.

На четверту операцію:

- надходить: 347,453 кг;

- виходить: 347,453 – (0,693+2,08) = 344,68кг.

На п'яту операцію:

- надходить: 344,68 кг;

- виходить 344,68 – 0,411 = 344,269 кг.

На шосту операцію:

- надходить: 344,269 кг;

- виходить: 344,269 – (0,756 + 8,94) = 334,573 кг.

На сьому операцію:

- надходить: 334,573кг;

- виходить: 334,573 – 0,435 = 334,138 кг.

На восьму операцію:

- надходить: 334,138кг;

- виходить 334,138 – 2,687 = 331,451 кг.

На дев’яту операцію:

- надходить: 331.451 кг;

- виходить 331,451 – 0,443 = 330,988 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 ВИБІР І РОЗРАХУНОК КІЛЬКОСТІ ОБЛАДНАННЯ

Обладнання для здійснення технологічного процесу вибираємо, використовуючи підручники, посібники та довідники, на основі таких основних вимог:

1. Обладнання має бути стандартним, що знижує його вартість і полегшує ремонт (можна використовувати стандартні запасні частини та вузли).
2. Воно має відповідати сучасному рівню розвитку науки і техніки, тобто забезпечувати максимальну продуктивність за мінімальної чисельності обслуговуючого персоналу, сприяти зниженню втрат матеріалів та електроенергії, дозволяти без істотних конструктивних змін вводити механізацію, автоматизацію керування та регулювання технологічних режимів.
3. Обладнання має відповідати вимогам техніки безпеки.
4. Продуктивність допоміжного обладнання (транспортувальне

обладнання, насоси, вентилятори) має, як правило, бути вище продуктивності основного обладнання, тобто має  залишатися резерв для підвищення продуктивності основних агрегатів завдяки використанню передових прийомів праці.

При розрахунках кількості одиниць  кожного типу обладнання виходимо із поопераційного балансу матеріалів, що переробляється на даному обладнанні. Розрахункове число одиниць будемо визначати за формулою:

=

          де, G - маса матеріалу, кг; р - продуктивність агрегату, кг/год; τ - число годин за добу.

Звичайно  – дрібне число, яке оругляють до найближчого більшого цілого числа. Для складного обладнання,що потребує частого ремонту фактичне число обладнання ( — приймають на одиницю більше,тобто n+1). На підставі отриманих даних розраховують коефіцієнт завантаження обладнання:         

 

1.5.1 Обладнання для дозування

При дозуванні порошку  великої маси(до 500 кг) можливим є  використання циферблатних ваг. Доцільним  є вибір ваг РП 500Ц13 на платформній основі. Вибір обґрунтовується простотою їх конструкції, задовільною точністю і простотою в роботі.      

 

1.5.2 Змішування та мокрий розмел

На даній операції одночасно відбувається мокрий розмел та змішування, тому для неї можна використовувати кульові, атриторні, планетарні та інші млини, у яких можна поєднувати процес розмелу із змішуванням. Для розмелювання порошку обираємо кульовий млин ШМ–2 для мокрого розмелу тугоплавких сполук. Це один з найбільш ефективних способів подрібнення твердих тіл.

- об’єм робочого простору –  0,18 м³;      

- встановлена потужність – 2,8 кВт;      

- габаритні розміри – 0,7×1,03×1,4 м;      

- вартість – 20 тис. грн.;

Продуктивність при цьому  має бути розрахована в відповідності  до конкретного вихідного матеріалу  і в нашому випадку буде розрахована  за формулою:

 

 

 

Враховуючи, що коефіцієнт заповнення() дорівнює 0,5; насипна

густина матеріалу() дорівнює 0,25 від густини готового матеріалу і відповідно дорівнює 5,8 · 0,25 = 1,45 кг/м³, то продуктивність кульового млина для мокрого розмелу сумішей твердих сплавів ТН буде становити:

 

Р == 0,0027 т/год, тобто 2,7кг/год.;

Знаючи, що за одну робочу зміну в цех має поступати 348,56 кг сировини, а робочий час цеху триває 8 годин, то для забезпечення потрібної продуктивності цеху кількість млинів має складати:

 

=

 

B – маса матеріалу  ,перероблюваного на операції  за добу,кг;

 – продуктивність млина,кг/год;

 – час роботи млина на  добу, год.

 

N_m = 337,54/(2,7·8) = 2,86;

 

Приймаємо 4 млини з коефіцієнтом завантаження:

 

К_з = 2,86/4 = 0,71

 

Потрібно 4 млина з коефіцієнтом завантаження 0,71%.

 

1.5.3 Операція сушіння

Для запобігання окиснення  суміші її сушка після мокрого  розмелу з видаленням спирту проводиться  у вакуумних шафах.

Для сушіння використовуємо сушильну шафу з робочою температурою  100-110 °С.  На ділянці будемо використовувати  сушильну шафу марки ВШ-0,035.

Характеристики:

 

- температура до 200 °С;

- потужність максимальна 0,2 кВт;

- габаритні розміри (м), 0,95×0,7×1.5;

- середня вартість 250 тис. грн.

Для рівномірного просушування порошку його необхідно розрівняти тонким шаром 1–2 см по всій поверхні піддону і в процесі сушки робітник повинен періодично перемішувати суміш. За один підхід у шафу можна завантажити до 20 кг шихти. Тривалість процесу становить 1 година.

Продуктивність розраховується за формулою:

 

P = =

 

Знаходимо необхідну кількість сушильних шаф:

 

n = 337,54/20·8 = 2,10

 

К_З = N_З/ N = 2,10/1 = 2,10;

 

1.5.4 Обладнання для грануляції і просіву

Для даної операції широко застосовуваним є протиральне сито для протирки сумішей порошків, просушених.

 Характеристики сита:          - продуктивність – 0,08 т/год;         - розмір дек – 0,5 м²;          - встановлена потужність – 1,0 кВт;        - габаритні розміри (L×B×H) – 0,8×0,95×2,2 м;      - приблизна вартість – 4000 грн.;        Продуктивність для нашого випадку визначається за формулою:

 

Р_С = 36hB_CK_Pυδ · 10³

 

Р_С = 36 · 0,001 · 0,95 · 0,4 · 1 · 5,8 · 10³ = 37,16

 

де        h – висота засипки матеріалу(10мм);      

 К_Р – коефіцієнт розрихлення матеріалу(0,4);                    υ – швидкість переміщення порошку(1 м/с);

δ – густина матеріалу(5,8 г/см³)

 

Р_С = 36hB_CK_Pυδ ·10³ = 37,16 кг/год.;

 

 

Розраховуємо кількість  необхідного обладнання:

 

N = G/pτ = 337,54/37,16 · 16 = 0,56;

 

де τ – час операції(16 год.) 

 

Фактична кількість обладнання – 1 сито з коефіцієнтом завантаження, який складає:  

К_з = 0,56/1 = 0,56.

 

1.5.5 Обладнання для замішування з пластифікатором

Найчастіше в промисловості  використовують змішувачі примусової дії, а саме шнекові змішувачі  різноманітних конструкцій. Для  твердосплавних сполук, таких як ТіС-Ni-Mo доцільним є використання шнекового  циліндричного одноярусного змішувача  для змішування порошків з пластифікатором, який має наступні характеристики: 

- продуктивність – 0,025 т/год;          - об’єм – 13 дм³;             - потужність – 0,6 кВт;            - габаритні розміри (L×B×H) – 1,15×1,2×0,5 м;        - приблизна вартість – 3,5 тис. грн.; 

 

Кількість необхідного  обладнання буде складати:   

 

N_З = G_m/Р·τ = 337,54/0,025·6 = 2,21;

 

Отже, кількість змішувачів на виробничій ділянці має складати не менше двох. Затверджуємо два  змішувачі.    

Коефіцієнт завантаження змішувача буде дорівнювати:

 

                                           К_З = N_З/ N = 2,21/2 = 1,105;

 

1.5.6 Обладнання для пресування

При пресуванні можливим є  використання гідравлічних та механічних пресів-автоматів. Враховуючи масовість  виробництва непереточуваних пластин ТН і невеликі тиски пресування для них, то доцільним є використання механічного преса, оскільки він забезпечить більшу продуктивність.   Прес слід обирати, перш за все виходячи з потрібного засилля пресування, яке залежить від геометричних параметрів зразка та від потрібного тиску пресування.

Необхідне зусилля пресування визначаємо за формулою: 

 

Р_ПР = р_ПР·S_ПР·1,25;

 

Враховуючи, що наша деталь циліндричної форми і має діаметр 12,700мм, то S_ПР буде дорівнювати:

 

S_ПР = (π·12,700²)/4  = 1,26 см²;

 

Знаючи площу, розраховуємо потрібне зусилля пресування за формулою, враховуючи необхідний тиск пресування(200 МПа=20кН/см²):

 

Р_ПР = 1,26·20·1,25 = 31,5 кН;

 

Виходячи з отриманих  значень зусилля пресування та параметрів деталі

для дільниці було обрано кривошипний  механічний прес-автомат згідно ГОСТ 10480-83(СРСР), який має такі характеристики:    

- зусилля пресування  – 40 кН;         - число пресувань – 20-56 ход/хв.;            - хід верхнього пуансона – 25 мм;            - максимальна висота засипки – 36 мм;           - найбільший приведений діаметр деталі – 25 мм;     Згідно з масою деталі розраховуємо кількість вироблених за добу деталей за формулою:

 

N = G_M/m = 348,56/2,90 =12019 шт.;

 

 

Для розрахунку кількості  потрібних пресів користуємося формулою:

 

N_ПР = N/(K_P·60·τ);

 

де K_P – кількість ходів пресу за хвилину (прийняли K_P = 30 ), τ – час зміни, і отримуємо:

 

N_ПР = 12019/(30·60·8) = 0,83;

 

Приймаємо два преси  з коефіцієнтом завантаження:

 

К_З = N_З/ N = 0,83/2 = 0,42;

 

 

1.5.7 Операція сушіння готових виробів

Сушіння готових виробів  проводиться в вакуумній сушильній  шафі ПВ4,5-063 НУ на 10 поличок за температури 120–140 °С.

 

Характеристики:

• Температура – 200
• Споживана потужність – 0,2 кВт;
• Число полиць (r, шт.) – 10;
• Розміри робочого простору – 0,65×0,90;
• Габаритні розміри – 1,185×1,41×2,05;

Для сушіння спресовані заготовки розкладують  на піддон. Площа піддона становить :

S = 65 · 90 = 5850 см²

Кількість пластинок,що лягають на один піддон:

 

n = 5850/2,52 · 1,5 = 1547шт/піддон;

 

Продуктивність сушил розраховуємо за формулою:

 

P = = 5156 шт./год

 

Розраховуємо  кількість обладнання:

G_m/Р·τ

 

337,54/5156·12 = 0,54

 

Необхідна сушильна шафа із коефіцієнтом завантаження 0,54.

 

 

 

1.5.8 Операція спікання

Для проведення процесу  спікання обираємо штовхальну піч безперервної дії.

Характеристики:

• Потужність, кВт – 125;
• Габарити робочої зони,м – 0,1×0,08×1;
• Максимальна температура – 1500°С;
• Робоче середовище – гостро осушений водень, ;

Знаючи, що довжина робочої зони становить 1 м, а технологічний час спікання 1 година, розраховуємо швидкість проходження  лодочки в печі:

 

V_П = L/t_Н = 1/60 = 0,016 м/хв.;

 

Приймаючи що довжина піддону  складає L_Д = 50 см, то розраховуємо необхідний час для проштовхування піддона складає:

 

N = L_Д/V_П = 250/16 =  15,62 хв.;

 

Визначаємо продуктивність печі:

Р_П = m·60/ N

m = 780·7,65·10³= 5,96 кг,

 

Р_П = m60/ N = 5,96·60/15,62 = 22,89 кг/год.;

 

Визначаємо необхідну  кількість печей:

 

N_П = 337,54/22,89·18 = 0,80;

 

Приймаємо дві печі з коефіцієнтом завантаження 0,8.

 

1.5.9 Операція остаточного спікання

Для проведення процесу спікання обираємо елеваторну вакуумну електропіч

Характеристики:

• Продуктивність – 100кг;
• Потужність – 125 кВт;
• Габарити робочої зони – 0,8×0,8 м;
• Максимальна температура  – 1600°С;
• Робоче становище – вакуум.