5. Технологический раздел.

5.1 Расчет норм времени сборочно-сварочных операций.

Расчеты производятся при скорости лазерной наплавки 2,5 м/мин (41,7 мм/с).

Время необходимое для установки и снятия из приспособления детали и массой 0,586 кг составляет Т_пр=32 сек.

Производительность лазерной наплавки:

Произведем расчет количества теплоты – Q, необходимой для расплавления 1 см³ железа, которое определяется по формуле:

Q = Q_н + Q_пл (4.41)

Где, Q_н – количество теплоты, необходимое для нагрева 1см³ до температуры плавления.

Q_пл – количество тепла, необходимое для плавления 1см³

Q_н = С·М(Т_пл – Т₀) = С·ρ·V(T_пл – Т₀) (4.42) Q_пл = М·λ = ρ·V·λ (4.43)

Где С = 0,44·10³ – удельная теплоемкость.

М= ρ V – масса 1см³.

V = 1 см³ – объем.

Ρ = 8,9·10^-3 – удельный вес.

Т_пл = 1453ºС – температура плавления.

Т₀ = 30ºС – начальная температура.

Λ = 293·10³ – удельная теплоемкость плавления.

Q_н = 0,44·10³·8,9·10^-3·1·(1453-30) = 5,57·10³ Дж.

Q_пл = 8,9·10^-3·1·293·10³ = 2,6·10³ Дж.

Q = 8,17·10³ Дж – количество тепла, необходимое для расплавления 1 см³ железа.

Примем среднюю мощность луча лазера равной 2700 Вт (P = 2700 Вт).

Количество энергии, которое несет в себе луч лазера, – Q_л за время t определяется по формуле: Q_л = Р·t. Данная энергия с определенным коэффициентом полезного действия – η, вкладывается в зону наплавки. Коэффициент полезного действия (η) имеет невысокое значение. Примем, что η ≈ 0,01.

Тогда P·t·η = Q, откуда t = == 0,3∙10³сек

Теоретическое значение производительности – П, наплавляемого объема в единицу времени лазерной наплавки на плоскую поверхность определяется как:

П = == 6,2

–эффективный КПД примем равным 0,3.

Учтем коэффициент использования наплавочного материала – α, при наплавке на поверхность проволокой, который, как показывает практика, примерно равен 0,9.

Тогда практическое значение производительности будет равно

П_п = П∙α =5,6 мм³/сек.

Практические значения производительности лазерной наплавки будут меньше, так как часть тепла уходит в наплавляемую деталь и нагрев защитных газов.

Объем металла, которыq необходимо наплавить вычисляется по формуле:

(4.44)

Где L₁ – диаметр вала после наплавки (166,1 мм);

L₂ – диаметр вала после абразивной обработки (165,6 мм);

H – длина наплавляемой поверхности ;

d – диаметр пятна.

Тогда время необходимое для наплавки равно:

5.2 Разработка маршрутной технологии наплавки изделия

Технологический процесс лазерной наплавки торца пера лопаток турбин проходит следующим образом:

Маршрутная технология содержит последовательное описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям.

Построение маршрутной технологии зависит от конструктивно-технологических особенностей детали и требований точности.

Схема маршрута представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема маршрута заготовок

В цех наплавки лопатки поступают после предварительной механической обработки и обезжиривания, на последующую механическую обработку и шлифовку после наплавки лопатки отправляются в другой цех.

Весь технологический процесс выглядит следующим образом:

Со склада лопатки поступают на участок очистки, где с них удаляется консервационная смазка. Далее его устанавливают в прижимное устройство, находящееся на лазерной установке PSM 400. После этого оператор включает лазерную установку, устанавливает соответствующие режимы лазерной наплавки и производит наплавку. После завершения лазерной наплавки установка оператором. Пока лопатка еще находится прижимном устройстве производят визуальный контроль и замер размеров наплавленного слоя, выявленные дефектные места подвергают повторной наплавке. После этого лопатка извлекается из прижимного устройства и подается на участок контроля, где производится замер твердости наплавленного металла. Если лопатка не имеет дефектов, то она поступает на участок консервации и упаковки, где его укладывают в ящик, наплавленные места покрывают консервационной смазкой, ящик закрывают и в таком виде лопатка поступает на склад готовой продукции.

Со склада готовой продукции цеха лазерной наплавки лопатка отправляется на последующую механическую с помощью шлифовальной машинки с гибким валом Suhner MINIFIX 25-R. После шлифовки идет окончательная проверка размеров.

Аналогично запускается на лазерную наплавку следующая лопатка.

Единый технологический процесс лазерной наплавки валка холодной прокатки представлен в Приложении А.