Разработка маршрутной технологии изготовления режущего инструмента: резца проходного, фрезы прорезной и метчика машинно-ручного

- правильно-винтовой пресс используется для правки 10 % фрез (9 шт. за 2 смены), производительность которого 4 шт/ч или 64 шт. за 2 смены. Следовательно, на участке достаточно одного правильно-винтового пресса;

- камера гидропескоструйная используется для очистки 100% (216 шт. за две смены) фрез и метчиков от остатков селитры после отпуска, производительность которой составляет 50 шт за 3 часа или 250 шт за 2 смены. Следовательно, на участке достаточно одной камеры для гидропескоочистки;

- прибор Роквелла используется для измерения твердости после отпуска 100 % (216 шт. за две смены) фрез и метчиков, производительность которого составляет 70 шт/ч или 1120 шт. за две смены. Следовательно, на участке достаточно одного прибора Роквелла.

В качестве вспомогательного оборудования на участке имеется:

- для проведения отжига (три печи) необходимо на каждую печь: захват, клещи, лопата и тара;

- при проведении закалки и отпуска на каждую ванну необходимы: проволока и крюк (для каждой фрезы), приспособление и захват (для метчиков);

- для контроля температуры и времени режима на каждой печи, ванне установлен потенциометр, преобразователь и часы электрические [14,17,18,19].

Составляем сводную ведомость оборудования имеющегося на участке термообработки (см. таблицу 2.2).

Таблица 2.2 - Сводная ведомость оборудования

Оборудование	Модель	Назначение	Краткая характеристика	Кол-во, шт.	Мощность, кВт
1	2	3	4	5	6
Основное оборудование
Печь камерная электрическая	СНО 8.16.5/10	отжиг	рабочая температура 980	3	86
Колодец нагревательный газовый	9978-2643	закалка, І подогрев	500-600 С	2	-
Ванна соляная	9978-2671	ІІ подогрев	800-850 С	3	160
Ванна соляная высокотемпературная	9978-2192	ІІІ подогрев	1210-1230С	2	140
Ванна селитровая	9978-2639	отпуск	560-570 С	5	140
Дополнительное оборудование
Обдирочно-шлифовальный станок	ШС-251	зачистка	50 м/с	1	7
Прибор Бринелля	ТБ-2М	измерение	нагрузка 1000 кг	1	-
Бак закалочный	9986-924	охлаждение	80 С	3	-
Правильно-винтовой пресс	-	правка	производительность 4 шт/ч	1	-
Камера гидропескоструйная	ГП-612	очистка	17 шт/ч	1	-
Прибор Роквелла	ТК-14-250	измерение	нагрузка 150 кг	1	-
Вспомогательное оборудование
Потенциометр, преобразователь, часы	КСП3 ТХА-0806 16р	контроль температуры и времени режима	-	15	7
Подъемно-транспортное оборудование
Кран мостовой	КМ-10	перевозка грузов	Q =10 т	1	13
Кран-балка	КБ-1	перевозка	Q =1 т	2	7,5
Монорельс с тельфером	Т-0,25	перевозка	Q =0,25 т	2	3,5

2.5 Расчет энергетики участка

Энергоносителями на участке термообработки является электроэнергия, газ, вода. Электроэнергия используется для работы камерных печей для отжига, закалочных соляных ванн, селитровых ванн для отпуска и для работы дополнительного и вспомогательного оборудования. Электроэнергия поступает на участок из центральной заводской подстанции. Силовая цепь участка трехфазная, частота тока 50Гц, напряжение 380-220 В, напряжение осветительной сети 120 В.

Общая установленная мощность токоприемников по участку равна сумме мощностей отдельных токоприемников. Мощность каждого токоприемника берется из паспортных данных оборудования (на заводе). Установленная мощность токоприемников на участке определяется:

Nу = Ni , (2.3)

где Ni - мощность каждого токоприемника, кВт:

- камерная печь для отжига (3 шт.) - 88 кВт;

- ванна соляная для ІІ подогрева (3 шт) - 160 кВт;

- ванна высокотемпературная для ІІІ нагрева (2 шт) - 140 кВт;

- ванна селитровая для отпуска (5 шт.) - 140;

- обдирочно-шлифоальный станок - 7 кВт; - кран-балка (2 шт.) - 7,5 кВт; - тельфер (2 шт.) - 3,5 кВт;

Nу = 88 3 + 160 3 + 140 2 + 540 5 + 7 + 3,5 2 + 7,5 2 = 1 753 (кВт)

Потребляемая мощность токоприемников:

Nпот = Nу Кз , (2.4)

где Кз - коэффициент использования или одновременности работы оборудования (Кз = 0,4);

Nпот = 1 753 0,4 = 701,2 (кВт)

Годовой расход электроэнергии определяется:

W = Nпот Фобд л, (2.5)

где Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования;

л - коэффициент загрузки оборудования (л = 0,85);

W = 701, 2 3 527 0,85 = 2 102 162,54 (кВт)

Расчет расхода воды

Вода расходуется на производственные нужды и на очистку инструмента.

Рассчитываем годовой расход воды гидропескоструйного аппарата, с учетом того, что расход воды составляет 0,06 м3/ч, действительный годовой фонд времени работы оборудования Фобд = 3 527 ч, коэффициент загрузки оборудования л = 0,85 %: 0,06 3 527 0,85 = 180 м3/год



3. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Тепловой расчет печи

Для теплового расчета и определения мощности электрической камерной печи типа СНО 8.16.5/10 необходимо знать коэффициенты теплопроводности и удельные теплоемкости материалов кладки и инструментов.

а) Коэффициенты теплопроводности ккал/мчС приняты следующие:

шамот легковесный (объемный вес 1300 кг/м3)

= 0,27 + 0,00041 tср, (3.1)

пенодиатомит (объемный вес 400 кг/м3)

= 0,067 + 0,00027 tср, (3.2)

Теплопроводность материала кожуха печи (сталь) принимаем равной 30 ккал/мчС.

б) Удельная теплоемкость С ккал/кгС. Теплоемкость материалов кладки мало зависит от температуры. Ее можно принять для всех материалов равной 0,22 ккал/кгС; среднюю теплоемкость стали (кожуха печи) принимаем 0,11 ккал/кгС; среднюю теплоемкость режущих инструментов при 25 С принимаем 0,11, а при 850-1 000 С - 0,17 ккал/кгС. Среднюю теплоемкость жароупорного поддона принимаем 0,14 ккал/кгС.

Тепловые потери. Печь теряет тепло через кладку и разгрузочное окно. Потери через кладку рассчитываем по частям. Для этого кладку печи делим на следующие расчетные участки: стенку, под и свод.

Рассчитываем потери через стенку печи. Стенка состоит из двух слоев: пенодиатомита и шамота-легковеса (рисунок 3.1).

Площади раздела:

Fвн = а в, (3.3)

где а и в - длина и ширина печи;

Fвн = 1,660 0,85 = 1,411 м2;

F2 = 2,016 1,254 = 3,27 м2;

Fн = 2,445 1, 740 = 4,25 м2.

Рисунок 3.1 - Стенка печи: а) по длине б) по ширине

Средние расчетные площади:

F1ср= 2,148 м2; (3.4)

F2ср= 3,728 м2. (3.5)

Коэффициенты теплопроводности материалов кладки зависят от температур, которые еще неизвестны. Для расчета задаемся температурами слоев стенки печи. Температура внутренней поверхности стенки, на которой подвешены нагреватели, принимаем равной 1 000 С, рабочую температуру печи 980 С; температуру помещения, где установлена печь 25 С. Температуру пограничной поверхности между первым и вторым слоями предполагаем равной t12 = 730 С; температуру наружной поверхности стенки (кожуха печи) tн = 60 С. Таким образом считаем, что tв = 1 000 С, t12 = 730 С, tн = 60 С.

Средние расчетные температуры:

первый слой

t1 = = 865С; (3.6)

второй слой

t2 = = 395С. (3.7)

Коэффициенты теплопроводности:

1 = 0,27 + 0,00041 tср1 = 0,27 + 0,00041 865 = 0,624 ккал/мчС;

2 = 0,067 + 0,00027 tср2 = 0,067 + 0,00027 395 = 0,173 ккал/мчС.

Коэффициент теплопередачи наружной поверхности стенки (вертикальной при tн = 60 С и t0 = 25 С) 2 = 10,5 ккал/мчС .

Тепловой поток через стенку печи:

Q = , (3.8)

где R - тепловое сопротивление:

R = Rв +R1 + R2 + Rн,

здесь:

R1 = , R2 = - сопротивление теплопередаче первого и второго слоев стенки;

- коэффициент теплопроводности материала слоя;

F- средняя расчетная площадь слоя;

- толщина слоя;

Rв = , Rн = - сопротивление теплоперехода внутренней поверхности стенки от рабочего пространства и наружной поверхности в окружающее пространство;

2 - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки к окружающему воздуху.

Так как температура внутренней поверхности печи задана (1000 С), то при расчете теплового потока через стенку сопротивление теплоперехода от печного пространства к стенке не принимаем во внимание и в расчетной формуле Rв отсутствует:

Qст = =

Qст = = 1 805 ккал/ч.



Проверяем температуру кладки:

t12 = tв - Qст R1 = 1 000 - 1805 0,15 = 729 С; (3.9)

tн = tо + Qст Rн = 25 + 1805 0,02 = 61 С . (3.10)

Полученные температуры соответствуют заданным, следовательно температуры выбраны правильно. Таким образом, потери через стенку печи Qст = 1 805 ккал/ч.

Расчет потерь через под. Под состоит из двух слоев: пенодиатомита и шамота-легковеса (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Под печи: а) по ширине б) по длине

Площади раздела:

Fвн = 1,660 0,85 = 1,411 м2;

F2 = 2,041 1,282 = 2,616 м2;

Fн = 2,445 1,740 = 4,25 м2.

Средние расчетные площади:

F1ср = 1,921 м2;

F2ср = 3,334 м2.

Задаемся следующими температурами: tв =1 000 С; t12 = 710 С; tн = 70 С. Тогда средние расчетные температуры слоев:

первый слой

t1 = = 855С,

второй слой

t2 = = 390С.

Определяем коэффициенты теплопроводности слоев кладки:

1 = 0,27 + 0,00041 tср1 = 0,27 + 0,00041 855 = 0,620 ккал/мчС;

2 = 0,067 + 0,00027 tср2 = 0,067 + 0,00027 390 = 0,172 ккал/мчС.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности пода при 70 С для низа горизонтальной стенки н = 9,1 ккал/м3чС.

Qп = = 2 074 ккал/ч.

Проверяем температуры:

t12 = t в - Qп R1 = 1000 - 2 074 0,14 = 710 С;

tн = t о + Qп Rн = 25 + 2 074 0,02 = 66 С.



Полученные температуры совпадают с заданными. Потери через под печи Qп = 2 074 ккал/ч.

Расчет потерь через свод печи. Свод печи имеет два слоя: пенодиатомит и шамот-легковес (рисунок 3.3).

Площади раздела:

Fвн = 1,660 0,85 = 1,411 м2;

F2 = 1,922 1,146 = 2,202 м2;

Fн = 2,445 1,740 = 4,25 м2.

Рисунок 3.3 - Свод печи: а) по длине б) по ширине

Средние расчетные площади:

F1ср = 1,762 м2;

F2ср = 3,059 м2.

Задаемся следующими температурами: tв = 1 000 С; t12 = 830 С; tн = 60 С. Тогда средние расчетные температуры слоев:

первый слой



t1 = = 915С;

второй слой

t2 = = 445С.

Определяем коэффициенты теплопроводности слоев кладки:

1 = 0,27 + 0,00041 tср1 = 0,27 + 0,00041 915 = 0,645 ккал/мчС;

2 = 0,067 + 0,00027 tср2 = 0,067 + 0,00027 445 = 0,187 ккал/мчС.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности свода при 60 С для верха горизонтальной стенки 2 = 11,3 ккал/м2чС.

Тепловой поток через свод печи:

Qсв = = 1 911 ккал/ч.

Проверяем температуры:

t12 = t в - Qсв R1 = 1 000 - 1 911 0,09 = 828 С;

tн = tо + Qсв Rн = 25 + 911 0,02 = 63 С.

Температуры выбраны правильно. Тепловой поток через свод печи Qсв = 1 911 ккал/ч.

Расчет тепла через загрузочное окно. Расчет производится по формуле Стефана-Больцмана:

Qл = С ккал/ч, (3.11)

где Qл - тепловой поток из отверстия;

С- коэффициент лучеиспускания, отверстие в стенке печи можно считать за абсолютно черное тело и принять С = 4,9 ккал/м2чК4;

Тn- абсолютная температура пространства печи;

Тn = tn + 273;

Т0- абсолютная температура среды, окружающей печь;

Т0 = t0 + 273;

F- эффективная площадь отверстия, равная действительной площади F0, умноженной на коэффициент диафрагмирования, т.е.:

F= F0 Ф,

Ф - коэффициент диафрагмирования (Ф = 0,75).

Действительная площадь отверстия:

F0 = 0,415 0,85 = 0,35 м2;

F = 0,35 0,75 = 0,262 м2.

Определяем тепловые потери:



Qл = 4,9 = 33 612 ккал/ч.

Часовая потеря тепла через отверстие:

Qоткр = Qл , (3.12)

где Zоткр - время открытия за цикл составляет 0,2 часа;

Zцмкла- время цикла (Zцмкла = 2 часа);

Qоткр = 33 612 = 3 361 ккал/ч.

Определяем общие тепловые потери печи:

Qобщ = Qкл + Qоткр; (3.13)

Qкл = Qстен + Qпода+ Qсвода = 1 805 + 2 074 + 1 911 = 5 790 ккал/ч;

Qобщ = 5 790 + 3 361 = 9 151 ккал/ч,

что соответствует мощности 10,6 кВт.

Неучтенные потери принимаем в размере 20 % от учтенных:

Qнеучт. = 9 151 0,20 = 1 830 ккал/ч или 10,6 0,2 = 2,12 кВт.

Полные потери печи:

Qпот = Qобщ + Qнеучт = 9 151 + 1 830 = 10 981 ккал/ч, (3.14)

или 10,6 + 2,12 = 12,72 кВт.

Определяем мощность печи и мощность нагрева инструмента. Одновременно в печь загружается 12 фрез весом 43,2 кг.

Прирост теплосодержания:

І = с (tк - tн) = 0,17 (1000 - 25) = 165 ккал/кг. (3.15)

Тепло, аккумулированное загрузкой, будет:

Qсадки = G I = 43,2 165 = 7 160 ккал. (3.16)

Т.к. время нагрева инструмента 2 часа, то

Qсадки = = 14 321 ккал/ч, или 20,4 кВт.

Мощность на нагрев поддона подсчитывается следующим образом. В печь загружается инструмент на один поддон весом 15 кг. Средняя удельная теплоемкость материала поддона с = 0,14 ккал/кгС. Прирост теплосодержания:

І = 0,14 (1000 - 25) = 136 ккал/кг;

Qподдона = 136 15 = 2 047 ккал, или 3,4 кВт.

Мощность на нагрев рабочего пространства печи принимается равной 1,5 кВт. Таким образом, потребное количество тепла и потребная мощность печи будет:

		ккал/ч.	кВт.
	на нагрев садки	14 321 или	20,4
	на нагрев поддона	2 047	3,4
	на нагрев рабочего пространства	1 230	1,5
	Полные тепловые потери	10 981	12,72

Qобщ = 28 579 ккал/ч или 38,02 кВт.

Потери в электрокабелях составляют 1,6 % , таким образом:

Qприх = 1,016;

Qобщ = 1,016 28 579 = 29 036 ккал/ч.

Определяем мощность печи:

N = К = 86 кВт, (3.17)

где К - коэффициент запаса (К =1,3).

Установленная мощность печи 86 кВт.

Аккумуляция тепла печью. Стенка печи.

Слой шамота легковеса:

V = F = 2,148 0,202 = 0,433 м3; (3.18)

G = V = 0,433 1300 = 562 кг; (3.19)

I = c (t1- t0) = 0,22 (865 - 25) = 184 ккал/кг; (3.20)

Q = I G = 184 562 = 103 408 ккал. (3.21)

Слой пенодиатомита:

V = F = 3,728 0,243 = 0,905 м3;

G = V = 0,905 400 = 362 кг;

I = c (t1 - t0) = 0,22 (395 - 25) = 81,4 ккал/кг;

Q = I G = 81,4 362 = 29 466 ккал.

Под печи.

Слой шамота-легковеса:

V = F = 1,921 0,17 = 0,326 м3;

G = V = 0,326 1 300 = 423 кг;

I = c (t1 - t0) = 0,22 (855 - 25) = 182 ккал/кг;

Q = I G = 182 423 = 77 532 ккал.

Слой пенодиатомита:

V = F = 3,334 0,18 = 0,600 м3;

G = V = 0,600 400 = 240 кг;

I = c (t1 - t0) = 0,22 (390 - 25) = 80,3 ккал/кг;

Q = I G = 803 240 = 19 272 ккал.

Свод печи.

Слой шамота-легковеса:

V = F = 1,762 0,11 = 0,193 м3;

G = V = 0,193 1 300 = 251 кг;

I = c (t1 - t0) = 0,22 (915 - 25) = 195 ккал/кг;

Q = I G = 195 251 = 48 945 ккал

Слой пенодиатомита:

V = F = 3,059 0,22 = 0,672 м3;

G = V = 0,672 400 = 268 кг;

I = c (t1 - t0) = 0,22 (445 - 25) = 92,4 ккал/кг;

Q = I G = 92,4 268 = 24 763 ккал.

Кладкой аккумулируются:

шамот-легковесный: 103 408 + 77 532 + 48 945 = 229 885 ккал;

пенодиатомит: 29 466 + 19 272 + 24 763 = 73 501 ккал.

Итого аккумулировано кладкой: 229 885 + 73 501 = 303 386 ккал.

Аккумуляция тепла кожухом печи. Вес кожуха Gк = 560 кг. Удельная теплоемкость с = 0,11 ккал/кгС;

tср = = 63;

I = c (t1 - t0) = 0,11 (63 - 25) = 4,18 ккал/кг;

Qкож = I G = 4,18 560 = 2 340 ккал.

Общая аккумуляция тепла:

Qобщ = Qкл + Qкож + Qсадки + Qподдона

Qобщ = 303 386 + 2 340 + 14 321 + 2 047 = 322 094 ккал.

Неучтенная аккумуляция тепла (30 % от общей):

Qнеучт = 322 094 0,3 = 96 628 ккал.

Полная аккумуляция тепла:

Qакк = Qобщ + Qнеучт = 322 094 + 96 628 = 418 722 ккал (3.22)

или 390 кВт/ч.

Составляем тепловой баланс печи (таблица 3.1), конечный результат которой должен иметь следующий вид: Qприх =Q расх.

Таблица 3.1 - Тепловой баланс

Статья прихода (Qприх)	ккал/ч	Статья расхода (Q расх.)	ккал/ч
Q садки	14 321	Q кладки	9 151
Q возд.	1 230	Q поддона	2 047
		Q кожуха	2 340
		Q неучт.	1830
Итого:	15 551	Итого:	15 368

Термические показатели печи.

Термический К.П.Д.:

= 54 % (3.23)

Удельный расход электроэнергии:

N = , кВтч /кг, (3.24)

где Qпотр - потребляемая мощность печи в кВт;

А- производительность печи кг/час.

N = = 1,7 кВтч/кг.

Время разогрева печи:



Z = = 4,5 ч. (3.25)

3.2 Электрический расчет печи

Печь типа СНО 8.16.5/10 трехфазная. Напряжение на нагревателях 269,4 В. Печь имеет одну электрическую зону. Установленная мощность печи 86 кВт. На каждой стенке имеется по три нагревателя.

Нагреватели изготовлены из сплава Х15Н60. Температура нагрева приблизительно 1000 С. Нагреватели ленточные располагаются на боковых стенках, на дверце и на поде печи. Удельное электрическое сопротивление нагревателя в холодном состоянии Qхол = 0,95 Ом мм2/м.

Температурный коэффициент сопротивления = 0,00013 на 1 град. Коэффициент увеличения сопротивления:

К = 1 + t = 1 + 0,00013 1000 = 1,13 (3.26)

Удельное электрическое сопротивление в горячем состоянии:

Qгор = Qхол К = 0,95 1,13 = 1,07 Оммм2/м (3.27)

Удельная поверхностная мощность идеального нагревателя для температуры 1000 С определяется по графику на рисунке 72 20 ng =1,2 Вт/см2.

Удельная поверхностная мощность стены печи:

Рст. уд. = 21 кВт/м2,

где Fст- боковая поверхность стены печи.

Единичная удельная поверхностная мощность стены (характеристика использования стен):

Рст. уд.(1) = = 10,8 (3.28)

Для ленточного зигзагообразного нагревателя таблица 59 20 находим отношение = 0,75, откуда удельная поверхностная мощность печи

= 0,46 пд = 0,46 2 = 0,92 Вт/см2.

Выбираем ленту с отношением сторон m = в/а = 10.

Рассчитываем размер ленты:

а = мм.

Ближайшее сечение нагревателя 6 х 60 мм с закругленными концами.

Площадь сечения нагревателя:

g = 0,97 2аm = 0,97 10 62 = 349 мм2 (3.29)

Сопротивление нагревателя зоны:

Rз = = 0,16 Ом. (3.30)

Длина нагревателя зоны:



Lз= = 52 м. (3.31)

Длина трех нагревателей: 52 3 = 156 м.

Вес нагревателя зоны:

G = Lз g 10-3 = 8,4 52 349 10 -3 = 152 кг, (3.32)

( для сплава Х15Н60 равно 8,4 г/см3).

Нагреватели размещены на стенках печи в виде зигзагов (рисунок 3.4). Размеры зигзагов следующие: расстояние внутри зигзагов Д = 30 мм, радиус петли R= 12 мм, высота зигзагов между центрами закругления ленты А = 170 мм, шаг зигзага h = 2Д = 60 мм, длина одного зигзага:

зиг = 2r + 2А = 2 3,14 12 + 2 170 = 415 мм.

Рисунок 3.4 - Схема нагревателя

Поверхность излучения нагревателя

S = р Lобщ см2, (3.33)

где р - периметр ленточного нагревателя в см:



р = 2а 2в = 2 6 + 2 0,6 = 13,2 см,

S = 13,2 15 600 = 205 920 см2.

Удельная поверхностная нагрузка на нагревательные элементы:

= 0,4 (3.34)

Допустимая поверхностная нагрузка равна 0,9. Следовательно, нагреватели рассчитаны правильно [20].

4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для изготовления качественного режущего инструмента большое значение имеет качество используемой стали, правильность изготовления и режима термообработки, т.к. количество режущего инструмента влияет на себестоимость, производительность, на эксплуатационные издержки у потребителя, на уровень брака.

Для изготовления режущего инструмента небольших размеров и несложной формы, работающего при небольших нагрузках, не подвергающегося резким и сильным ударам (развертки, метчики, плашки) используют инструментальную углеродистую сталь У10, У10А, У11, У11А, У12, У12А.

Для изготовления режущего инструмента большого размера сложной конфигурации и для длинных и тонких инструментов, деформация которых при закалке должна быть наименьшей, используют инструментальную легированную сталь 9ХС, ХВГ, Х12М.

Для изготовления инструмента, работающего в тяжелых условиях, при высоких скоростях резания, при обработке сталей повышенной твердости (резцы, фрезы, метчики, сверла, протяжки) применяют быстрорежущие стали Р18, Р12, Р9, Р6М5 и др. В целях экономии быстрорежущей стали режущий инструмент чаще всего изготовляют составным 1.

4.1 Исследование причин возникновения брака режущего инструмента

В процессе изготовления и эксплуатации в режущем инструменте могут возникать различные виды брака.

Брак, возникающий в процессе термообработки может быть исправимым и неисправимым.

К исправимым видам брака относится:

а) брак, возникающий при предварительной термообработке:

- повышенная твердость - результат увеличения скорости охлаждения или при недогреве. Для исправления этого брака проводят повторно нормализацию при требуемой температуре с охлаждением по установленному графику;

- окисление и обезуглероживание может происходить при 800-900 С, для их предупреждения отжиг следует производить в чугунной стружке или использовать в печи защитную атмосферу 10;

б) дефекты, возникающие при окончательной термообработке (трехступенчатая закалка + двукратный отпуск).

При закалке:

- недостаточная твердость - результат понижения температуры закалки, недостаточной выдержки или малой скорости охлаждения. Для исправления этого брака инструмент необходимо отжечь и снова закалить с соблюдением нормального режима;

- повышенная хрупкость, крупнозернистый излом - результат значительного превышения температуры закалки или излишне длительная выдержка. Для исправления необходимо снова отжечь и закалить с соблюдением нормального режима;

- деформация и коробление - результат интенсивного нагрева и неправильного способа погружения инструмента в нагревающие и охлаждающие среды. Кривизну инструмента исправляют правкой или шлифовкой;

- разъедание (точечное или ручьеобразное) поверхности инструмента - результат химического действия хлористых солей в соляных ваннах. Для предупреждения брака необходимо более тщательно проводить контроль состава солей для нагрева и раскисление соляных ванн;

- нафталиновый излом - результат неудовлетворительного отжига. Режим исправления: нагрев до 1140-1160 С, выдержка 3-8 минут, охлаждение до 800-720 С, выдержка 30 минут, охлаждение на воздухе.

При отпуске:

- недоотпуск, пониженная твердость - результат пониженной температуры отпуска и недостаточная выдержка. Для устранения проводится вторичный отпуск при нормальном режиме;

- переотпуск, пониженная твердость и низкие пределы прочности и упругости в результате проведения отпуска при температуре выше требуемой. Для исправления проводится отжиг, закалка и отпуск по нормальному режиму;

- отпускная хрупкость. Низкая ударная вязкость после отпуска при температуре 450-600 С и медленного охлаждения - в результате выпадения карбидов, оксидов, нитридов по границам зерен. Предупреждение брака: охлаждение в воде или масле после отпуска или применение стали, содержащей молибден, титан.

К неисправимым видам брака относятся следующие:

- окисление, в результате которого происходит нарушение химического состава поверхностного слоя металла при глубине проникновения, больше чем припуск на шлифование 6;

- сильная деформация (коробление) - результат неправильного способа погружения инструмента в нагревающие и охлаждающие среды;

- порча теплостойкости;

- пережог получается в том случае, если сталь была нагрета до температуры, близкой к температуре начала плавления. Пережог характеризуется оплавлением и в связи с этим окислением металла по границам зерна, поэтому сталь становится очень хрупкой;

- трещины (внутренние и наружные) - результат чрезмерно быстрого нагрева; перегрева, создающего быстрый рост зерна, но еще не вызывающего образования эвтектики по границам зерен, результатом которого может быть значительная карбидная неоднородность, нарушения условий охлаждения, неправильный выбор режима шлифования 10.

Брак, возникающий при механической обработке:

а) перегрев в результате несоблюдения режима механической обработки, т.е. сталь была нагрета до температуры намного выше критической или при оптимальной температуре была дана очень большая выдержка;

б) трещины в результате неправильно выбранного режима шлифования или в результате скрытых дефектов в стали после предварительной термической обработки.

При термической и механической обработке, основными причинами возникновения брака являются следующие:

а) несоответствие химическому составу стали;

б) неправильное назначение или проведение режима термообработки;

в) несоблюдение технологии термообработки.

Так как резец проходной изготовлен составным (державка - сталь 45, пластина - Т15К6), поэтому термообработка резца заключается в отжиге нормализационном и проводится только для державки, после чего проводится наплавка пластины на державку резца. При наплавке пластины на державку могут образоваться следующие виды брака:

- припой не затекает в зазоры паза;

- припой сворачивается в шарики;

- пустота под пластиной;

- чернота по шву;

- подгар державки в месте контакта с электродом;

- трещины в пластине твердого сплава.

Метчик машинно-ручной изготовлен сварным (режущая часть - сталь Р6М5, хвостовик - сталь 40Х). Поэтому в нем могут образоваться дефекты как при термической или механической обработках (см. 4.1.1) так и при сварке в стык режущей и хвостовой частей. Виды брака при изготовлении сваренного в стык инструмента могут быть следующие:

а) непровар в результате низкой температуры плавления или недостаточного усилия осадки;

б) пустоты в результате недостаточной осадки из-за малой мощности машины;

в) трещины кольцевые на быстрорежущих заготовках на расстоянии 1-3 мм от сварного шва, в результате быстрого остывания сваренной заготовки;

г) перегрев - чрезмерный перегрев заготовок.

Все перечисленные виды брака могут привести к разрушению инструмента в процессе эксплуатации или к снижению его эксплуатационных свойств.

Рисунок 4.1 - Трещины на фрезе

Например, рассмотрим фрезу из стали Р6М5 в которой в процессе эксплуатации образовались трещины (рисунок 4.1).

Для установления причин образования трещин был проведен визуальный осмотр трещин, химический анализ, макро- и микроанализ, замер твердости.

Исследования показали:

- химический состав соответствует стали Р6М5 ГОСТ 19265-73;

- твердость рабочей части и по сечению фрезы НRС 63-64, что соответствует требованиям технических условий чертежа;

- излом фарфоровидный, дефектов в металле нет;

- трещины, расположенные по впадине, зубьям и телу сквозные, извилистые, проникают вглубь фрезы и соединяются в центре;

- по краям трещин нет неметаллических включений, окислов и других дефектов;

- структура - крупноигольчатый мартенсит + карбиды + остаточный аустенит (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Микроструктура стали Р6М5 после травления

Крупноигольчатый мартенсит свидетельствует о перегреве металла при нагреве под закалку, что и послужило причиной образования трещин.



5. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

5.1 Анализ экологической опасности инструментального производства

В настоящее время наиболее опасным видом антропогенного воздействия на окружающую природную среду является ее загрязнение. Загрязнение окружающей среды - это внедрение человеком в нее таких отходов производства и других видов промышленной деятельности (в виде веществ и энергии), которые либо вообще не характерны для биосферы, либо не характерны их концентрации и интенсивности и которые создают угрозу здоровью человека, ухудшают условия его жизни, труда и отдыха, наносят ущерб жизненно важным природным ресурсам, отрицательно влияют как на отдельные живые организмы, так и на структуру и функционирование экологических систем в целом.

Опасные и вредные производственные факторы, возникающие при термической обработке инструмента, в первую очередь обусловлены ее видом (отжиг, закалка, отпуск), применяемым оборудованием (электрические печи для отжига, колодец нагревательный газовый, закалочные соляные ванны, селитровые отпускные ванны) и рабочими средами (воздушные, природный газ, расплавы солей). На участке термической обработки режущего инструмента основным видом загрязнения окружающей среды является тепловое. Источники теплового загрязнения - в основном печи, ванны и технологические процессы, использующие тепло для получения электроэнергии, нагрева инструмента. Определенная доля этого тепла и тепла от охлаждаемого инструмента всегда теряется в окружающую среду, в большей или меньшей степени нагревая ее.

Последствия теплового загрязнения биосферы в настоящее время изучены еще недостаточно. По оценкам ученых, тепло антропогенного происхождения в настоящее время еще неизмеримо мало по сравнению с теплом, поступающим от Солнца и из земных недр, и составляет примерно 0,005 % этого количества и таким образом не может существенно сказаться на тепловом балансе Земли. Однако мощные источники антропогенных выбросов тепла при условии их высокой концентрации на небольших территориях могут оказать заметное влияние на тепловой режим этих территорий (температура воздуха зимой в городе на несколько градусов выше, чем вблизи расположенных небольших населенных пунктах).

Химические загрязнения на участке термообработки вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, пропан, метан).

Химически инертные, нетоксичные (пыль) загрязнения проникая в организм человека, при соответствующих концентрациях также могут оказывать раздражающее действие и накапливаться в дыхательных путях в следствии плохой растворимости в биологических средах [21].

5.2 Определение максимальных приземных концентраций вредных веществ

Исходные данные для определения содержания пыли в воздухе рабочей зоны приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Параметры источника выбросов

Н, м	D, с	, м/с	Tr, С	То, С	Наименование загрязнителя	F	Содержание в выбрасываемых газах, г/м3
14	0,2	7	250	20	Твердые частицы	2	0,5

Определяем объем газов, сбрасываемых в атмосферу за 1 с:

V1=, м3/c , (5.1)

где D - диаметр устья источника выброса, м;

- средняя скорость выхода газов из устья источника выброса, м/с

V1=7 = 0,22 (м3/c)

Определяем массу вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу за 1с:

М = С V1, г/с, (5.2)

где С- содержание загрязнителя в выбрасываемых газах, г/м3

М = 0,5 0,22 = 0,11 (г/с)

Определяем разность температур выбрасываемых газов и окружающего атмосферу воздуха:

Т = Тг - То, С, (5.3)

где Тг - температура выбрасываемых газов, С;

То- средняя температура наружного воздуха в 13 ч. наиболее жаркого месяца года;

Т = 250-20 =230 С

Вычислим специальный параметр f:

f = 103 , м/(Сс2), (5.4)

где Н - высота источника выброса над уровнем земли, м

f = 103 = 0,21 м/(Сс2)

Т.к. f 100, в этом случае выбросы считаются нагретыми

Вычисляем параметр Vм для нагретых выбросов:

Vм = 0,65 (5.5)

Vм = 0,65 = 0,99

В зависимости от величины параметра Vм, согласно таблицы 5.2, определим значение коэффициента n.

Согласно таблице 5.2 при

Vм = 0,99; n = 0,532V2м -2,13Vм + 3,13;

n = 0,5320,992 -2,130,99 + 3,13 = 1,55

Таблица 5.2 - Алгоритм определения коэффициента n

Vм 0,5	n = 4,4 Vм
0,5 Vм 2	n = 0,532V2м -2,13Vм + 3,13
Vм 2	n = 1

Для нагретых выбросов определим коэффициент m и максимальную приземную концентрацию вредного вещества См:

m = (5.6)



m = = 1,08

См = , мг/м3 (5.7)

где А - размерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (распределение по высоте температуры в атмосфере Земли) и определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания примесей в воздух и изменяется от 120 до 240; для Украины А = 200;

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе

См = = 0,1 (мг/м3)

Выбираем из таблицы 5.3 расчетную формулу и вычисляем значение безразмерного параметра d:

Таблица 5.3 - Формулы для вычисления параметра d

Vм 0,5	d = 2,48 (1+ 0,28)
0,5 Vм 2	d = 4,95Vм (1+0,28 )
Vм 2	d = 7 (1 + 0,28 )

Согласно таблице 5.3 при Vм = 0,99 для нагретых выбросов

d = 4,95Vм (1+0,28 ) (5.8)

d = 4,95Vм (1+0,28 ) = 5,72



Определяем расстояние от источника выброса до точки с максимальной концентрацией вредного вещества в приземном слое:

Хм= , м (5.9)

Хм= = 60 (м)

Сравнивая полученные значения максимальных приземных концентраций (пыли) См=0,1 мг/м3 с предельно-допустимой концентрацией пыли в атмосферном воздухе (ПДК=0,04 мг/м3), делаем вывод о том, что для уменьшения загрязненности атмосферы и рабочей зоны пылью необходимо установить на участие термообработки системы пылеуловителей.

брак отжиг термический участок

5.3 Определение предельно допустимых выбросов вредных веществ

1 Вычисляем значение ПДВ для нагретых выбросов:

ПДВ = , г/с (5.10)

где ПДК - предельно-допустимая концентрация пыли в атмосферном воздухе, мг/м3

ПДВ = = 0,04 (г/с)

Вычислим максимальные концентрации вредных веществ в выбросе около устья источника:



См.т. = , г/см3 (5.11)

См.т. = = 0,18 (г/см3)

Определим (если М ПДВ) необходимую степень очистки:

= (5.12)

= = 64%

Согласно 64 % степени очистки газа от пыли назначаем в качестве очистного устройства - батарейный циклон.

5.4 Разработка мероприятий по снижению выбросов

Для снижения выбросов в окружающую среду, очистки воздуха рабочей зоны от пыли предлагается использовать батарейный циклон (мультициклон), который состоит из группы параллельно включенных циклонных элементов небольшого диаметра, размещенных в общем корпусе (секции); число их в секции и число секций определяются режимом и условиями работы установки. Батарейный циклон рассчитан на давление (разрежение) до 2500 Па и температуру до 673 К. Циклон имеет простую конструкцию, обладает большой пропускной способностью и несложный в эксплуатации (рисунок 1) [22].



Рисунок 5.1 - Схема батарейного циклона: 1 - входной патрубок; 2 - корпус; 3 - пылеосадочный бункер; 4- пылевой затвор; 5- канал для удаления пыли; 6- циклонные элементы; 7- труба для выхода воздуха



6. ОХРАНА ТРУДА

Согласно закону об охране труда (1993г.) и дополнении от 1.01.2003 года на каждом рабочем месте работодатель должен обеспечить комфортные или безопасные условия труда, которые должны соответствовать по факторам нормативным значениям согласно заданным условиям работы. Приоритетным направлением государства является здоровье рабочих по отношению к труду.

Цель данного раздела заключается в анализе условий труда рабочих на участке термообработки режущего инструмента и разработке мероприятий для создания безопасных условий труда.

6.1 Анализ вредных и опасных факторов на участке термообработки режущего инструмента

Создание здоровых и безопасных условий труда основано на учете опасных и вредных факторов инструментального производства и проведении мероприятий, предотвращающих их воздействие на работающих. При термообработке инструмента опасные и вредные производственные факторы обусловлены ее видом, применяемым оборудованием (основное, дополнительное, вспомогательное и контрольное) и рабочими средами (воздушные, с расплавами солей, селитры) [23].

На участке термообработки режущего инструмента выполняются следующие операции: транспортирование в таре заготовок и инструмента кран-балкой к печи, ванне, на участок сдачи; тельфером - на участок ТВЧ и механической обработки. В печь для отжига заготовки укладываются и выгружаются при помощи захвата. В закалочные ванны инструмент загружается и выгружается при помощи крюка и проволоки (фрезы), в приспособлении при помощи захвата (метчики); в отпускные ванны - в корзине. На участке проводится контроль твердости, шлифовка и правка инструмента. Контроль режимов осуществляется потенциометром и часами электрическими.

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 опасны и вредные производственные факторы, которые могут возникнуть на участке термообработки подразделяются на следующие:

а) физические:

- движущиеся машины и механизмы: кран мостовой, кран-балки, тельфер; передвигающиеся заготовки, инструменты: из закалочной ванны в масляный бак и в отпускную ванну; из печи, ванны на участок сдачи или механической обработки;

- повышенная запыленность воздуха рабочей зоны (0,1мг/м3) возникает в результате работы гидропескоструйного аппарата;

- повышенная температура поверхности оборудования и инструмента, может привести к перегреву и тепловым ожогам рабочего;

- повышенная температура воздуха (летом 35С, зимой 25С), повышенная или пониженная влажность и подвижность воздуха (0,5м/с) рабочей зоны может вызвать быструю утомляемость работающего, перегрев организма и большое потовыделение. Это ведет к снижению внимания, вялости и может оказаться причиной возникновения несчастного случая;

- уровень шума (63дБА) и вибрации (96дБ) возникают из-за работы трансформаторов, кран-балок, тельфера и движения крана мостового;

-недостаток естественного освещения (оконные проемы, светоаэрационный фонарь), недостаточная освещенность рабочей зоны (лампы ДРЛ), повышенная яркость света или пониженная контрастность вызывает быструю утомляемость глаз и может оказаться причиной несчастного случая;

- острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхности заготовок, инструмента, оборудования могут привести к травме;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи в следствии неисправности изоляции при соприкосновении с открытыми токоведущими частями оборудования при загрузке, выгрузке, перемещении заготовок и при других технологических операциях возникает опасность поражения работающего электрическим током.

На участке термообработки в производственных электрических печах, соляных и селитровых ванных, образуются высокие температуры, которые могут создать пожарную опасность при нарушении целостности и исправности действия самой печи, ванны, их кожуха. При термообработке инструмента применяется минеральное масло для охлаждения инструмента, температура которого для избежания возгорания не должна превышать предела, установленного для данного сорта масла; предметы, находящиеся в соприкосновении с расплавленной солью, должны быть абсолютно сухими, так как попадание в ванну даже незначительного количества влаги вызывает бурное испарение, похожее на взрыв. Выбрасываемая из ванны расплавленная соль может стать причиной возникновения пожара. При работе с селитрой нагрев ее свыше 580 С не допускается, так как при температуре 560 С происходит ее разложение, способное вызвать пожар.

б) химические:

- раздражающие (выделение паров масла при охлаждении, соли, селитры при нагреве инструмента), проникающие в организм человека через органы дыхания и вызывающие раздражение верхних дыхательных путей, появление насморка, раздражение слизистой оболочки глаз.

6.2 Нормы по факторам

Согласно ГОСТ 12.1.007-76 предельно-допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ на участке термообработки составляет: пары солей ПДК=5, пары селитры ДПК=5, пары масла минерального ПДК=5, пыли ПДК=0,04 мг/м3.

Согласно СНиП 245-71 ПДУ вибрации = 111 дБ.

СНиП ІІ-12-77 ПДУ шума = 92 дБа.

По ГОСТ 12.1.005-88 ПДУ температуры воздуха на участке летом при 3-й категории тяжести работ = 20 С, зимой ПДУ = 18 С; скорость движения воздуха летом 0,2-0,6 м/с, зимой 0,5 м/с; относительная влажность воздуха зимой и летом 75 %.

Освещение участка должно соответствовать СНиП ІІ-4-79. Общий уровень освещенности по цеху от одного общего освещения должен быть не менее 200 лк, что даст возможность рабочему хорошо видеть процесс работы, не напрягая зрения и не наклоняясь для этого к инструменту не далее 0,5 м от глаз. На случай внезапного прекращения подачи электроэнергии помещение оборудовано аварийным освещением, обеспечивающим освещенность не менее 5 % освещенности, нормируемой при общем освещении, не менее 2 лк на полу основных проходов для выхода людей и 10 лк на рабочих местах, где невозможно немедленное прекращение работы [24].

Естественное освещение используется в дневное время суток, оно должно обеспечивать хорошую освещенность и равномерность. Согласно СНиП ІІ-4-79 и исходя из разряда зрительных работ ІІ-в коэффициент естественного освещения участка термообработки при боковом освещении ен=2,5, при верхнем освещении ен=7.

Искусственное освещение используется в темное время суток, а также при недостаточном естественном освещении. Нормируемое значение искусственной освещенности определяется по СНиП ІІ-4-79 Ен = 500 лк.

Для создания в производственных помещениях нормальных метеорологических условий, удалить из них вредные газы и пары, пыль, необходимо правильно спроектировать и надлежащим образом эксплуатировать вентиляционную систему (ГОСТ 12.4.021-75).

Согласно ГОСТ 6625-85 количество воздуха удаляемого одной вентиляционной установкой - 6000 м3/ч, вытяжным зонтом - 15400 м3/ч, бортовым отсосом - 3060 м3/ч, количество воздуха подаваемого приточными установками - 43200 м3/ч.

6.3 Влияние опасных и вредных производственных факторов на рабочих участка термообработки режущего инструмента

Фактическое значение условий труда определяется на основе данных аттестации рабочих мест и специальных замеров уровней факторов среды.

При работе с расплавами солей образуются вредные выделения = 6,2 (ПДК=5), т.к. они превышают ПДК, то следовательно являются вредным фактором, для уменьшения которого необходимо произвести очистку местных вентиляций (вытяжные зонты).

При работе с селитровыми ваннами также образуются вредные выделения=7,4 (ПДК=5), для уменьшения содержания их в воздухе необходимо произвести очистку местных вентиляций (бортовые отсосы).

При охлаждении инструмента в закалочном баке происходит выделение масляных паров =6,8 (ПДК=5), следовательно для уменьшения их содержания в воздухе рабочей зоны необходимо заменить систему циркуляции закалочного масла и произвести очистку местных вентиляций (бортовые отсосы).

Запыленность воздуха составляет 0,1 мг/м3, что превышает ПДК=0,04 мг/м3. Для уменьшения содержания пыли необходимо установить пылеуловиетль.

Вибрация на участке составляет 96 дБ, тогда как ПДУ=111 дБ, следовательно во время пребывания на рабочем месте она не опасна для здоровья работающих.

Уровень шума = 63 дБА (ПДУ=92 дБА), на рабочих местах шум не представляет вреда для здоровья работающих.

Микроклимат в помещении:

- температура воздуха на участке летом 35 С (ПДУ=20 С), зимой 25С (ПДУ=18 С), следовательно для понижения температуры необходимо увеличить количество приточных и вытяжных установок;

- скорость воздуха на рабочих местах составляет 0,5 м/с (ПДУ=0,6), значит воздушные потоки не представляют вреда для здоровья рабочих.

6.4 Мероприятия по обеспечению безопасных и здоровых условий труда

Естественное освещение

Естественное освещение на участке термообработки осуществляется через светоаэрационный фонарь и окна в наружных стенах здания. Нормируемое значение общей естественной освещенности на участке должно соответствовать следующему значению:

ен =ен(б) +ен(в) = 2,5+7 =9,5

Рассчитываем площадь при боковом освещении:

Sб = (6.1)

где ен - нормированное значение естественной освещенности при боковом освещении;

Sуч - площадь участка;

Кз - коэффициент запаса (Кз =1,5);

Кзд - коэффициент затемнения здания (Кзд =1);

б - светочувствительная характеристика (б =15);

о - коэффициент светопропускания стекла принимаем согласно формуле:



о = 1 2 3

где 1- коэффициент, учитывающий вид светопропускающего материала, для двойного оконного листового стекла 1 = 0,8;

2- коэффициент, учитывающий вид переплета, для окон и фонарей промышленных зданий (стальные, двойные открывающиеся) 2 = 0,6;

3- зависит от вида несущих конструкций покрытий для железобетонных ферм и арок 3 = 0,8;

о = 0,8 0,6 0,8 = 0,3

r1 - коэффициент (r1=1,5);

Площадь участка вычисляем по формуле:

Sуч. = А В (6.2)

Sуч. = 36 24 = 864 (м2)

где А - длина участка, м;

В- ширина пролета, м

Sб = =1080 (м2)

Определяем расчетное значение освещенности:

ер(б) = = =2,5 (6.3)

Площадь при верхнем освещении

Sв = , (6.4)

где ер- расчетное значение освещенности при верхнем освещении;

ф- светочувствительная характеристика фонаря (ф =3,5);

r2 - коэффициент, учитывающий повышение КЕО за счет отражения светового потока от пола, потолка, стен (r2==1,7).

Определяем расчетное значение освещенности:

ер(в) = , (6.5)

где Sво- площадь верхнего освещения (Sво= 600 м2)

ер(в) = = 6,7

Sв = =397,2 (м2)

ен(р) = 2,5+6,7=9,2

Фактическое значение освещения на участке равно 9,2, что ниже нормы, поэтому для обеспечения нормальных условий труда необходимо использовать искусственное освещение.

Искусственная освещенность

На участке термообработки принимаем 18 ДРЛ ламп типа ГсР 1000, световой поток которых равен 57000 лм.

Величину искусственной освещенности найдем по формуле:

Еф = , (6.6)

где Fл- световой поток лампы, лм;

N- число ламп (N=1 шт.);

n- число светильников;

- коэффициент (=0,7);

Кз- коэффициент запаса (Кз=1,5);

Z- коэффициент неравномерности освещения (Z= 1,1).

Еф = =503 (лк)

Т.к Ен(500) Еф(505), следовательно на участке достаточная искусственная освещенность.

Эффективность вентиляции

Вентиляция на участке термообработки смешанная: естественная вентиляция - проветривание и механическая - местная вытяжная и общая приточная и вытяжная.

Проветривание участка проводится путем открывания форточек в окнах и светоаэрационного фонаря - это периодически действующая естественная вентиляция.

Приточная вентиляция обеспечивает подачу чистого воздуха. Она применяется в производственных помещениях со значительными тепловыделениями ( 23 Дж / м3).

Вытяжная вентиляция применяется для удаления вредных веществ выделившихся вне ванны, т.к. в процессе выгрузки инструмент держат над ванной для стекания с него раствора, а следовательно, испарение происходит вне зоны действия бортовых отсосов.

Местная вентиляция предназначена для удаления выделяемых вредностей непосредственно в месте их образования для предотвращения распространения их в воздухе всего производственного помещения. Преимуществом местной вентиляции является то, что отсос минимальных объемов воздуха с большим содержанием вредных примесей в нем предупреждает загрязнение воздуха всего помещения.

На участке термообработки местная вытяжная вентиляция установлена в виде вытяжных зонтов на соляных ваннах, в виде местных бортовых отсосов на селитровых ваннах и закалочных баках [25].

Т.к. установлено, что вентиляционные установки выполняют не только функцию воздухообмена, но и функцию очистки воздуха от пыли, газов, избыточного тепла, поэтому для выяснения необходима ли очитка воздуха на данном участке, определяем количество необходимого подаваемого воздуха по избыткам явного тепла:

Lnд = Lуд +, (6.7)

где Lуд- количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны вентиляцией, м3/ч;

Qя- избыток явного тепла на участке, Вт;

tпд- предельно-допустимое значение температуры на участке;

tф,tпод- фактическое значение температуры на участке и подаваемого воздуха, С.

Избыток явного тепла на участке термообработки равен 105 Дж/с/м3. По ГОСТ 12.1.005-76 определяем, что данное помещение со значительными избытками тепла (более 23 Дж/ м3).

Определяем избыток явного тепла для данного участка:

Qя = g явн Vуч (6.8)

Объем участка вычисляем по формуле:

Vуч = А В h = 36 24 8,4= 7257,6 (м3)

где h - высота участка;

Qя = 105 7 257,6 = 762048,0 (Вт)

Количество воздуха, удаляемого из рабочей зоны вентиляцией:

Lуд = Lвыт. nвыт. (6.9)

где Lвыт- количество воздуха, удаляемого одной вытяжной установкой - 600 м3/ч, зонтом - 15400 м3/ч, бортовым отсосом -3060 м3/ч;

nвыт. - количество установок: вентилятора - 2 шт., вытяжных зонтов - 5 шт., бортовых отсосов - 8 шт.

Lуд1 = 6000. 2= 12000 (м3/ч),

Lуд2 = 15400. 5= 77000 (м3/ч),

Lуд3 = 3060. 8 = 24480 (м3/ч),

Lуд. общ. = 12000.+ 77000 + 24480= 113480 (м3/ч).

Все остальные параметры приняты: tф=35 С, tпд=20 С, tпод=10 С.

Lnд = 113480 += 173198,0 (м3/ч)

Фактическое значение подаваемого воздуха:

Lф = Lприт. nприт. (6.10)

где Lприт- количество воздуха, подаваемого приточными вентиляционными установками равно 43200 м3/ч;

nприт. - количество установок равно 3 шт.

Lф = 43200 3 = 129600 (м3/ч).

Т.к. Lф Lп.д., значит установленная система приточно-вытяжной вентиляции не обеспечивает оптимальную подачу свежего воздуха, следовательно необходимо установить дополнительную приточно-вытяжную вентиляционную установку.

Электробезопасность

На участке термообработки режущего инструмента напряжение электрической печи на нагревателях = 269,4 В; селитровых и соляных ванн на электродах = 18,5 В. Согласно системе стандартов безопасности труда (ССБТ) и правилами устройства электроустановок (ПУЭ) сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать 4 Ом в установках с напряжением до 1000 В.

При устройстве защитного заземления все соединения выполняться при помощи сварки. В качестве заземлителей используем трубы диаметром d = 60 мм, длиной = 3 м. Заземлители вбиваются в землю на расстоянии друг от друга L= 4 м, глубина погружения полосы h = 0,8 м. Заземлители соединены между собой металлической полосой шириной в= 410-3 м.

Длина соединительной полосы Ln определяется из формулы:

Ln =Lв(n-1), (6.11)

n- количество вертикальных заземлителей равно 8 шт.

Ln =4(8 - 1)= 28 (м).

Общее сопротивление защитного заземления Rз.р., Ом:

Rз.р = , (6.12)

где RT- сопротивление одиночного заземлителя (трубы), Ом;

Rn- сопротивление горизонтального заземлителя («полосы»), Ом;

n и T- коэффициенты использования «полосы» (n=0,6-0,85) и «трубы» (T = 0,8);

n- число труб (= 8 шт.)

RT =, (6.13)

где - удельное сопротивление грунта (=300 Омм);

- длина вертикального заземлителя,м;

d- диаметр трубы, м;

t- глубина заложения трубы (равна расстоянию от поверхности грунта до середины трубы, м)

t = h +/2=0,8 + 3/2 = 2,3 (м)

RT == 34,18 (Ом)

Rn= = 7,83 (Ом) (6.14)

Rз.р.= =3,5 (Ом)

Т.к. Rз.р (3,5м) Rн (4Ом), следовательно работа на электрооборудовании не представляет опасности для жизни рабочих.

6.5 Средства индивидуальной защиты

Рабочим термических цехов бесплатно выдаются спецодежда, средства для защиты глаз, головы, органов дыхания, рук и ног. Выдаваемые рабочим средства индивидуальной защиты должны отвечать требованиям ГОСТов, ОСТов и ТУ, быть пригодными и удобными для пользования, строго соответствовать условиям труда и требованиям личной безопасности.

Все рабочие, соприкасающиеся с солями, обеспечены на время работ: костюмом из хлопчатобумажной плотной ткани, который должен обеспечивать высокую степень защиты, возможность проведения в нем различных ремонтных и аварийных работ; резиновыми перчатками, головным убором, резиновыми сапогами, прорезиненным фартуком, противогазом марки БКФ и противопыльным фильтром или противогазом В.

Участок имеет отделение для хранения спецодежды, воды, мыла и аптечки.

В качестве средств защиты головы работающих применяют каски разных конструкций, которые представляют собой жесткий головной убор для смягчения и равномерного распределения ударной нагрузки.

В качестве средств защиты рук от растворов солей и минеральных масел применяют рукавицы, которые изготовляют из полимерных материалов (пленочных и на трикотажной основе), резин, пластмасс и т.п. Резиновые промышленные и технические перчатки, предназначены для защиты рук от воды, растворов солей, масел, изготавливаются из листовой резины. В качестве средств защиты рук от повышенных температур применяют рукавицы из шине-льного сукна. В качестве средств защиты рук от поражения электрическим током применяют диэлектрические перчатки при напряжении до 1000 В.

В качестве средств защиты ног от теплового потока применяют специальную кожаную обувь, а от воды, масел - специальные резиновые формовые сапоги.

Для защиты лица и глаз используют щитки или очки из органического стекла [23].



6.6 Строительно-планировочная характеристика участка термообработки режущего инструмента

Участок термообработки режущего инструмент расположен в одноэтажном здании из железобетонных конструкций, которые в свою очередь состоят из железобетонных колонн, связующих рам, балок, подкрановых элементов здания, несущих сборочных конструкций для покрытий.

Ширина пролета участка 24 м, шаг колонны 12 м, высота 8,4 м, длина 36 м. Он оборудован светоаэрационным фонарем и оконными проемами в стене. Стены окрашены огнеупорной краской. Полы бетонные имеют ровную, удобную для очистки поверхность.

На участке термообработки оборудование установлено с учетом направления основного грузопотока цеха и так что к нему открыт свободный доступ для ремонта. Расстояние между оборудованием и стенами здания 2 м, расстояние между смежным оборудованием: электропечами 2,5 м; соляными ваннами 1,5 м; селитровыми ваннами 2 м; от ванны до закалочного бака 2,5 м. Расстояние от оборудования до складного места 1-1,5 м. Проходы для людей на участке 1,5 м.

На участке имеется три эвакуационных выхода. На территории участка имеются: кладовые приема и сдачи инструмента, контора мастера, экспресс лаборатория, комната отдыха.