Главная страница

Институт экотехнологий и инжиниринга кафедра порошковой металлургии и функциональных покрытий


Скачать 0,73 Mb.
НазваниеИнститут экотехнологий и инжиниринга кафедра порошковой металлургии и функциональных покрытий
АнкорKursach_gotovo.docx
Дата14.04.2019
Размер0,73 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлаKursach_gotovo.docx
ТипПояснительная записка
#87125
Каталог
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

КАФЕДРА ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту:

«Проект участка по производству тиглей из материала

ЦМ-332 производительностью 24000 штук в год»

Выполнил: Воротыло С.А.

Группа: РПМ-10

Руководитель проекта: д.т.н., доц. Еремеева Ж. В.
Москва 2014

Содержание

Введение 3

1. Описание изделия 4

1.1. Состав материала, характеристики его компонентов и применение 4

1.1.1 Состав материала 4

1.1.2 Характеристики компонентов материала 4

1.1.3 Применение 7

2. Производство изделия-сопло из смеси марки ЦМ-332 9

2.1.Технологическя схема производства керамического тигля……………………………………………………………………………………………9

2.2.Описание технологического процесса…………………………………………….10

3. Расчет материального баланса 15

4. Описание спецагрегата 18

4.1 Описание печи-аналога 19

Вывод 22

Список используемой литературы 23

ВВЕДЕНИЕ
В данной работе будет рассмотрена технологическая схема тиглей из материала ЦМ-332. Этот материал относится к минераллокерамике и известен в промышленности как корундовый микролит.








Целью данной работы является проектирование участка по производству огнеупорных тиглей из материала ЦМ-332 производительностью 24000 штук в год.


1. ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ
На заводе ООО «Завод технической керамики» изготавливают тигли печные из материала ЦМ-332 (рис.1).

Масса изделия составляет 25 г. Годовой выпуск продукции – 24000 штук в год.

Рисунок 1. Тигли печные из материала ЦМ-332
1.1. Состав материала, характеристики его компонентов и применение
Состав смеси:



3.

ГОСТ 30559-98 Глинозем Неметаллургический.

Технические условия:

















Настоящий стандарт распространяется на оксид магния, представляющий собой белый порошок, почти нерастворимый в воде, хорошо растворимый в кислотах: на воздухе постепенно поглотает углекислый газ и влагу.

Оксид магния должен быть изготовлен в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

По химическим показателям оксид магния должен соответствовать нормам, указанным в табл. 3.
Таблица 3


Требования безопасности:

Оксид магния может вызывать раздражение слизистых глаз и носа.

При работе с препаратом следует применять индивидуальные средства зашиты (респираторы типа «Лепесток», резиновые перчатки, зашитые очки), а также соблюдать правила личной гигиены.

Помещения, в которых проводятся работы с оксидом магния, должны быть оборудованы обшей приточно-вытяжной вентиляцией.

1.1.3 Применение

Минералокерамические материалы

Сравнительно недавно для изготовления режущих инструментов стали применять минералокерамические материалы. Наиболее широкое распространение получил минералокерамический материал марки ЦМ-332, состоящий в основном из окиси алюминия Аl
Минералокерамические материалы более дешевые, чем твердые сплавы, так как в их состав не входят дефицитные и дорогие элементы кобальт, вольфрам и др.

Минералокерамика ЦМ-332 обладает высокой твердостью НRС 91—93, ее красностойкость достигает 1200 0С. Однако она отличается низкой прочностью при изгибе (350—400 мн/м2) и большой хрупкостью, что приводит к частым выкрашиваниям и поломкам режущих пластинок при работе.

Существенным недостатком минералокерамики является ее крайне низкое сопротивление циклическому изменению температуры. Вследствие этого даже при небольшом числе перерывов в работе на контактных поверхностях инструмента появляются микротрещины, которые приводят к его разрушению даже при небольших усилиях резания. Это обстоятельство ограничивает практическое применение минералокерамического инструмента.

Минералокерамика успешно может применяться для чистового обтачивания чугуна, сталей, неметаллических материалов и цветных металлов с большими скоростями и ограниченным числом перерывов в работе. Имеются примеры удачного применения минералокерамики также и на обдирочных операциях.

Минералокерамические инструменты целесообразно применять только на станках повышенной жесткости, характеризующихся безвибрационной работой.

С целью улучшения свойств минералокерамики проводятся работы по созданию керметов, состоящих из минералокерамики и металлических добавок в виде карбидов вольфрама, молибдена и др.

2. Производство тиглей из смеси марки ЦМ-332

2.1.Технологическя схема производства тиглей.

б/п в/п





0,7%


(удаление агломератов и усреднение порошка и создание однородной смеси)

1,6 масс. % С
1,2 масс. % Воска

11% масс. % Парафина


1,5%





(в печи с выдвижным подом при 1160°С)




(зашкуривание места где был питатель)




(при высоких температурах 1700°С, нагреватель MoS



(ОТК)



Упаковка


(а) Отдельная стадия конструирование пресс-формы по чертежу детали с учетом свойств смеси.


2.2.Описание технологического процесса

Сырьём для производства керамического сопла для аэроабразивной очистки служит:

1. ЦМ-332 – 86,2 масс. %

2. Парафин –11 масс. %;

3. Воск – 1,2 масс. %;

4. Олеиновая кислота – 1,6 масс. %.

1. Подготовка порошка

Глинозем ГН + 0,6 масс. % МgO. Проводят размол/усреднение порошка в течении 1 -3 суток в ШВМ футерованных полиуретаном для того, чтобы исключить натирание и загрязнение порошка. Размольные тела – цилиндры из спечённого глинозема. Размол проводят в воде.


Рис. 2. ШВМ

2. Сушка

Осуществляется в специальных шкафах. Длительность – 9 часов. Нагрев до 350°С.

3. Просев

Используют главным образом механические сита различных типов с максимальным размером ячейки 63 мкм. Параметры: диаметр сита 460 мм, частота вращения дебаланса 240 об/мин, производительность 100 кг/час, масса 145 кг, габариты 600х800х1200 мм.
4. Приготовление шликера

На этом этапе в смесь ЦМ-З22 (Глинозём марки ГН+0,6% МgO) добавляют связующие парафин, а также для повышения текучести олеиновую кислоту и воск (ПАВ). Механическое смешение проводят с предварительно расплавленными парафином и воском.


Рис.3. Печь и смесители для приготовления шликера.

Состав:

Al2
O3 – 570, 02 (кг);

MgO – 3, 44 (кг)

Парафин – 33, 08 (кг);

Воск – 6, 9 (кг);

Олеиновая кислота – 9, 175 (кг).

Время приготовления 3 часа, 1час без вакуумирования + 2часа в вакууме при постоянном перемешивание в специальном смесителе. Температура приготовления – 90°С

5.Формование заготовки

Методом горячего литья под давлением. Температура формования 55 - 65°С. Барометрическое давление литья 2,6 – 4,5 атм.


Рис. 4. Машина для литья ТПШ

6. Механическая обработка

Удаление питателя

7.Удаление связки

Осуществляют путём медленного нагрева заготовок в засыпке оксида алюминия до температуры 1160°С.
Режим отгонки:
Температура °С Время от начала (час)

140 (нагрев) 5

140 (выдержка) 9

180 (нагрев) 13

180(выдержка) 17

250 (нагрев) 21

250 (выдержка) 26

500 (нагрев) 34

500 (выдержка) 35

1160 (нагрев) 46

1160 (выдержка) 48


Рисунок 5. Режим отгонки пластификатора


8. Спекание

Спекание проводят в высокотемпературной печи при Т=1700°С. А затем отправляются на упаковку. В год изготавливают 12000 керамических сопел. Их используют в качестве насадки для сварочных аппаратов.

Режим спекания:
Температура °С Время от начала (час)

до 600 3

1300 (нагрев) 8

1300 (выдержка) 8 часов 30 мин

1500 (нагрев) 10

1500 (выдержка) 10 часов 30 мин.

1700 (нагрев) 11 часов 30 мин.

1700 (выдержка) 12 часов 30 мин.

Рисунок 6. Режим спекания изделия из смеси ЦМ-332

Изделия из микролита, полученные методом литья термопластичных шликеров, после спекания имеют усадку 1,20-1,22 против 1,25-1,30 прессованных на каучуковой связке. Преимущество в том, что снижается усадка при спекании и снижается способность к короблению. Прочность на изгиб формованного по этому методу корундового микролита составляет 336 – 367 МПа. Удельное электрическое сопротивление при 100 и 7000С 2*104 и 6,9*109 Ом*см, соответственно.

3. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА
Изделие – тигель. Масса изделия составляет 25 г. Годовой выпуск продукции – 24000 деталей в год. Масса 24000 изделий равна 600 кг.

Составим таблицу пооперационных потерь и отходов и определим прямое (S*) и полное (S) пооперационное извлечение:

Прямое извлечение: S*=100 - б/п - в/п,

где б /п – безвозвратные потери,

в/п – возвратные потери.

Полное извлечение: S=100 - б/п

№ операции
б/п
в/п
η*
η
Мокрый размол
0,002
0
0,998
0,998
Сушка
0,001
0
0,999
0,999


    Просев смеси
    0,0005
    0,001
    0,9925
    0,9995
Приготовление шликера
0,004
0
0,996
0,996
Формование детали
0,0008
0,015
0,9842
0,9992
Отгонка связки
0.001
0
0,999
0,999
Механическая обработка
0,003
0
0,997
0,997
Спекание
0,009
0
0,991
0,991
ОТК
0,01
0
0,99
0,99

Полное извлечение:

S= η
Операция 9 - ОТК
Приход
Расход
Материал
Кол-во, T
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
606,00
602,36
ЦМ 332
600,00
596,40
 
 
 
б/п
6,00
5,96
Итого
606,00
602,36
Итого
606,00
602,36
Операция 8 - Спекание
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
611,45
607,79
ЦМ 332
606,00
602,36
 
 
 
б/п
5,45
5,42
Итого
611,45
607,79
Итого
611,45
607,79
Операция 7 – Механическая обработка
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
613,29
609,61
ЦМ 332
611,45
607,79
 
 
 
б/п
1,83
1,82
Итого
613,29
609,61
Итого
613,29
609,61
Операция 6 – Отгонка связки
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
613,90
610,22
ЦМ 332
613,29
609,61
 
 
 
б/п
0,61
0,61
Итого
613,90
610,22
Итого
613,90
610,22
Операция 5 – Формование детали
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
614,39
610,71
ЦМ 332
613,90
610,22
 
 
 
б/п
0,49
0,49
 
 
 
в/п
9,21
9,15
Итого
614,39
610,71
Итого
614,39
610,71


Операция 4 – Приготовление шликера
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
616,85
613,15
ЦМ 332
614,39
610,71
в/п с 5
9,21
9,15
б/п
2,46
2,44
Итого
626,06
622,30
Итого
626,06
622,30
Операция 3 – Просев смеси
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
617,16
613,46
ЦМ 332
616,85
613,15
 
 
 
б/п
0,31
0,31
 
 
 
в/п
4,32
4,29
Итого
617,16
613,46
Итого
617,16
613,46
Операция 2 - Сушка
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
617,78
614,07
ЦМ 332
617,16
613,46
 
 
 
б/п
0,62
0,61
Итого
617,78
614,07
Итого
617,78
614,07
Операция 1 – Мокрый размол
Приход
Расход
Материал
Кол-во, кг
В т.ч. AlМатериал
Кол-во, кг
В т.ч. AlЦМ 332
619,01
615,30
ЦМ 332
617,78
614,07


 
 
 б/п
1,24
1,23
в/п с 3
4,32
4,29
  в/п с 3
3,97
3,95
Итого
623,33
619,59
Итого
623,33
619,59

На операцию «Мокрый размол» необходимо подать:

Al
MgO – 3, 74 (кг)

На операцию приготовление шликера подается:

Парафин – 33, 08 (кг);

Воск – 6, 9 (кг);

Олеиновая кислота – 9, 175 (кг).
Проверка правильности расчета материального баланса:

Выход составляет: S* = (600/619,59) ∙100 = 96,83%.

Ошибка расчетов составляет: Δ= S - S* = 96,91 – 96,83 = 0,07% < 0,5% . Следовательно, расчет выполнен правильно. Из расчетов видно, что для получения 600 кг изделий из материала

ЦМ-332 в год необходимо подать на операцию мокрый размол 623,33 кг смеси ЦМ-332.
4. ОПИСАНИЕ СПЕЦАГРЕГАТА

Электропечь сопротивления камерная
Электропечь сопротивления камерная СНО 1000/12-ВП-В-М1
Назначение установки: электропечь сопротивления камерная лабораторная

СНО 1000/12-ВП-В-М1 предназначена для термообработки изделий, не выделяющих агрессивные компоненты в воздушной среде до температуры 1250°С.
Техническая характеристика:

Максимальная температура - 1250°С

Номинальная температура – 1200 °С

Номинальная мощность – 63 кВт

Напряжение питающей сети - 380 В

Число фаз - 3

Частота – 50 Гц

Среда в рабочем пространстве – воздух

Размеры нагревательной камеры:

ширина – 800 мм

высота – 1600 мм

длина – 800 мм

Объем – 1024 л.

Габаритные размеры:

ширина – 2000 мм

высота – 2850 мм

длина – 2200 мм

Масса – 2600 кг

3
1


4
5
2

Рис.7 Электропечь сопротивления камерная:

1 – камера нагрева; 2 – шкаф управления; 3 – вытяжное устройство; 4 – нагревательные

элементы; 5 – футеровка

Устройство и принцип работы:

Электропечь состоит из:

1) Камера нагрева

2) Шкаф управления

3) Вытяжное устройство

4) Тележка (выкаткой под) с съёмной ручкой

5) Нагревательные элементы

6) Футеровка

Нагревательная камера включает в себя кожух и футеровку. Сварной кожух изготовлен из листовой стали. Футеровка выполнена из огнеупорного кирпича и муллито-кремнеземистого волокна.

В нагревательной камере, тележке и на двери установлены нагреватели из сплава сопротивления (фехраль). Нагреватели выполнены в виде спиралей и смонтированы на керамических трубках.

Футеровка печи состоит из шамотно-волокнистых плит и огнеупорного кирпича.

Спиральные нагреватели, расположенные на тележке, закрываются карбидно-кремниевыми плитами. Питание на нагреватели подаётся при помощи подвижных контактов, которые входят в неподвижные контакты внутри камеры при вкатывании тележки в камеру печи.

4.1 Описание печи-аналога

Для повышения производительности производства и улучшения качества выпускаемых изделий можно заменить камерную электропечь сопротивления модели СНО 1000/12-ВП-В-М1 на электропечь сопротивления ТК-40-1650.

Применение:

Печь предназначена для всех видов термической обработки материалов и изделий, связанных с воздействием температуры до 1650 ˚С в окислительной среде. Может быть использована для спекания ферритов, резисторов, пьезокерамики, обжига высококачественных огнеупоров, варки оптических стекол, глазурей, эмалей, отжига монокристаллов и т.д.


Технические характеристики:

Максимальная рабочая температура - 1650°С

1. Объем камеры полезный – 40 л.

2. Номинальная мощность – 63 кВт

3. Размеры камеры, рабочие, мм:
ширина – 360
глубина – 460
высота – 380

4. Напряжение питания – 220 В
5. Частота переменного тока – 50 Гц
6. Потребляемая мощность – 11 кВт
7. Тип нагревателей – ДМ-250/400
8. Количество нагревателей – 6
9. Схема коммутации и сопротивления нагревателей – последовательно.
10. Максимальная разница температур по камере при температуре 1650 ˚С : +-5˚С

Описание конструкции.

Электропечь состоит из :

1)Камера нагрева

2)Шкаф управления

3)Вытяжное устройство

4)Тележка ( выкатной под ) с съёмной ручкой

5)Нагревательные элементы

6)Футеровка

Нагревательная камера включает в себя кожух и футеровку. Сварной кожух изготовлен из листовой стали.
Футеровка – двойная: внутренний слой из волокнистых поликристаллических плит типа VALOX, внешний – из шамотно-волокнистых плит.
Футеровка печи требует регулярного осмотра. Появление трещин на внутренней поверхности стен, свода и пода – закономерное явление. Замена футеровки требуется только если обнаружено появление больших проломов, существенно снижающих характеристики печи и затрудняющих проведение обжига. Материал футеровки очень хрупок. Нельзя допускать ударов по футеровке, двери должны закрываться плавно, «без захлопываний». Материал футеровки не влагостоек. Нельзя устанавливать и хранить печь вне помещений. Длительное воздействие воды приводит к разрыхлению футеровки. Еще более губительным является воздействие низких температур – для полного разрушения футеровки достаточно однократного пребывания печи в течение трех часов при температуре ниже 0˚С.
Футеровка из данного типа материалов не подвергается воздействию кислородсодержащей и восстановительной атмосфер до температуры 1050˚С, инертна к воде и водяному пару, маслам, щелочам и кислотам кроме сильных щелочей, фосфорной и плавиковой кислот.
Негигроскопична, имеет хорошие электроизоляционные свойства, не смачивается жидким алюминием, магнием, цинком и их сплавами. Однако футеровка разрушается под воздействием газообразных сульфатов, хлоридов, фторидов, оксида свинца, оксида ванадия, серы.
Электрическая часть.
Нагреватели – силицид-молибденовые типа ДМ-250/400
После проведения первых четырех обжигов необходимо перетянуть все силовые контакты, начиная от щита и кончая контактами нагревателей. Проверять состояние контактов и подтягивать их необходимо ежемесячно. Термопреобразователь подключается к блоку управления в соответствии с инструкцией по эксплуатации блока управления.

Преимущества

- прочная конструкция печи, предназначенная для эксплуатации в тяжелых условиях; стабильная подвеска дверей;

- расположение нагревательных элементов обеспечивает равномерное распределение температуры во внутреннем пространстве печи;

- механизм закрывания дверей обеспечивает их хорошую герметизацию;

- высококачественные изоляционные материалы дают возможность быстрого повышения температуры до требуемого значения, а также низкое потребление электроэнергии;

- вентиляция печи, предотвращающая образование пара при обжиге (ограничение коррозии) и значительно снижающая температуру корпуса;

- расположение нагревательных элементов на всех стенках и дне тележки; идеальное распределение температуры;

- независимый граничный блок для защиты печи от разрушения;

- высокоточное программируемое регулирование температуры;

- полупроводниковое реле (плавная и бесшумная работа, минимальные помехи для работы иных устройств);

- высокое качество заводского изготовления, техническое оснащение и безопасность эксплуатации.

Замена камерной электропечи сопротивления модели СНО 1000/12-ВП-В-М1 на электропечь сопротивления ТК-40-1650 дает возможность повысить качество и стабильность свойств выпускаемых изделий, так как расположение нагревательных элементов в пространстве печи и программируемый нагрев обеспечивают равномерное распределение температуры и скорости нагрева детали; максимальная рабочая температура в 16500С увеличивает срок службы огнеупора, т. к. максимальная температура отгонки составляет 11600С и дает возможность, при желании совместить стадию спекания при 13000С и придать изделию достаточную механическую прочность, а также сократить время спекания; мощная вентиляция печи, предотвращающая образование пара при обжиге (ограничение коррозии) и значительно снижающая температуру корпуса; автоматизированный выкатной под облегчает работу персонала и обеспечивают максимальную герметизацию, автоматическая система нагрева по заданной программе не требует контроля.
Вывод:
Приведены описание изделия, состав материала, характеристики его компонентов и применение.
Спроектирован производственный участок по изготовлению высокотемпературных изоляторов из материала ЦМ-332 производительностью 12000 штук в год.
Приведена технологическая схема производства изделий и подробно описаны все технологические операции в производстве сопел с указанием технологических режимов на каждом переделе.
Рассмотрен спецагрегат с подробным описанием и предложена его замена на аналог.
Рассчитан материальный баланс.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В. Процессы порошковой

металлургии. Т.1, Производство металлических порошков. – М.: МИСиС, 2001. –

368 с.

2. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В. Процессы порошковой

металлургии. Т.2. Формование и спекание. – М.: МИСиС, 2002.

3. Кипарисов С.С, Падалко О.В. Оборудование предприятий порошковой

металлургии. – М.: Металлургия, 1988. – 488 с.

4. Панов В.С, Чувилин А.М. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и

изделий из них. – М.: МИСиС, 2001. – 428 с.

5. Либенсон Г.А., Панов В.С. Оборудование цехов порошковой металлургии. – М.: Металлургия, 1983 г. – 264 с.



перейти в каталог файлов
связь с админом