ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 01-026-03

"Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение".

Для повышения качества восстановления деталей разработан способ электроконтактной наварки проволокой (ЭКНП) оплавлением. Особенностью способа является локальное подплавление присадочного и основного металлов, что способствует удалению из зоны контакта окисных и гидроокисных пленок, обеспечивает смачивание и активацию поверхностей соединяемых металлов. Образование литой структуры подавляется большими скоростями охлаждения и значительной пластической деформацией присадочной проволоки. На основе изучения механизма усталостного разрушения и структурных превращений разработаны технологические мероприятия обеспечивающие значительное повышение выносливости по сравнению с новыми не наваренными деталями.

Для обеспечения качества шаг наварки должен быть выдержан в узких диапазонах. По этой причине установки ЭКНП изготавливаются на базе жестких станин токарно-винторезных станков, привод которых изначально обеспечивает согласование вращения навариваемой детали и продольного перемещения электродов, что позволяет при любой частоте вращения детали обеспечивать заранее установленный шаг наварки. Плавное регулирование скорости вращения обеспечивается приводом постоянного тока с дополнительным понижающим редуктором. Приводы сжатия и регулировки раствора сварочных клещевин и сварочный трансформатор размещаются на поперечном суппорте станка и могут отводиться назад, чтобы клещевины не мешали установке и снятию массивных валов. Конструкция узла крепления клещевин обеспечивает возможность раздельной вертикальной регулировки положения каждой клещевины, что позволяет выполнять обработку полых деталей. Узел подачи проволоки позволяет осуществлять наварку двумя присадочными проволоками, что повышает производительность процесса. Для управления параметрами тока наварки применяется регулятор сварочных циклов. Охлаждение электродов и детали, закалку наваренного слоя производят технической водой, подаваемой в зону обработки.

Существует три основных способа реализации электроконтактной наварки (ЭКН), когда в качестве присадочного материала используется: лента, металлический порошок или проволока (ЭКНП). Сопоставление трех способов показывает, что при использовании ленты в значительной степени теряется универсальность процесса. Для каждого типа деталей необходимо вырубать заготовки соответствующих параметров, заказывать или изготовлять ленту соответствующего химсостава и свойств. Кроме того, при многослойной наварке восстанавливаемую деталь необходимо периодически снимать, перешлифовывать и только после этого наносить следующий дополнительный слой. Значительные сложности возникают и при восстановлении деталей с относительно сложной, отличающейся от цилиндрической, образующей. Известно, что использование порошка целесообразно для восстановления внутренних поверхностей. При восстановлении деталей с использованием ЭКНП, в качестве присадочного материала используются широко распространенные общедоступные сварочные проволоки ( например: Св 08 Г2 С, пружинная типа 65 Г, нержавеющая типа 40 Х 13 и др.). Помимо стандартных операций по подготовке поверхности деталей, отсутствуют дополнительные подготовительные операции. При многослойной наварке не требуется периодическая перешлифовка восстанавливаемой или упрочняемой поверхности. Таким образом, взаимный сравнительный анализ трех способов реализации ЭКН однозначно показывает что при использовании проволоки, техпроцесс наиболее универсален, экономически выгоден и целесообразен.

Экономические расчеты показывают, что при условии работы комплекса в одну смену, 75%-ой загрузке оборудования, восстановления 1/3 относительно выгодных деталей и 2/3 в 2-3 раза менее выгодных, эффективность одного комплекса составляет не менее 2,3 млн./руб. в год. Наибольший экономический эффект достигается на деталях сложной геометрии с изнашиваемыми цилиндрическими поверхностями диаметром 10-100 мм. Однако широкие технологические возможности ЭКНП делают экономически целесообразным и восстановление иных деталей. Например, восстановление шеек осей локомотивов обеспечивает экономический эффект 60 тыс. руб. в смену. Для примера, приведем вариант оценки экономической эффективности способа. Учитывая многообразие деталей, восстанавливаемых с использованием ЭКНП, зависимость экономической эффективности от типа восстанавливаемых деталей, примем, что работы осуществляются в одну смену и загрузка «специального оборудования» составляет 75 %. Исходя из опыта эксплуатации «специального оборудования» при его универсальном использовании, примем, что одна треть восстанавливаемых деталей имеет относительно высокую экономическую эффективность, остальные детали в 2-3 раза менее выгодны. Проведем расчет потенциально возможной прибыли при восстановлении деталей, имеющих относительно высокую экономическую эффективность, на примере семи деталей. Для этого воспользуемся зависимостью (1) (С₁- С₂) ·N= К.₂илиN=К₂/ (С₁- С₂), где С₁, С₂- стоимостьновой детали и восстановления; К₂- первичные затраты;N- количество деталей, которое необходимо восстановить для обеспечения равенства зависимости (1). С учетом зависимости (1), определим срок окупаемости - Т _ок по зависимости (2) Т _ок =N/n, гдеn- нормативное количество деталей определенного типа восстанавливаемых ЭКНП в одну смену. Потенциально возможную прибыль П _РЭ от работы одной единицы «специального оборудования» определим по зависимости (3) П _РЭ = К ₂ * К _СМГ / Т _ок , где К _СМГ - количество рабочих смен в год.

Деталь 1- Крестовина электровоза типа ЧС Э.136.37.60.01. С ₁@2600 руб., С ^восст = 488 руб.n= 4ё8.N= К ₂ / (С ₁ - С ₂ ) = 1200000 / (2600 - 488)@568 деталей. Т _ок = 568 / [(4 + 8)/2]@95 смен П _РЭ = 1200000 * 260 /95@3,3 млн. руб./год.

Деталь 2- Серьга электровоза ЧС типа Э.290.33.00.01./02. С ₁@450 руб., С ^восст = 76 руб.n= 17ё21.N= К ₂ / (С₁- С₂) = 1200000 /(450 - 76)@3209детали. Т _ок = 3209/ [(17 + 21)/2]@169 смен. П _РЭ = 1200000 * 260 /169@1,9 млн.руб./год.

Деталь 3- Шестерня УГП типа 55-305-03. С ₁@9110 руб., С ^восст = 910 руб.,n= 2ё3N= К ₂ / (С ₁ - С ₂) = 1200000/(9110 - 910)@146 деталей. Т _ок = 146 /[(2 + 3)/2]@58 смен. П _РЭ = 1200000 * 260 / 58@5,4 млн.руб./год.

Деталь 4- Ось колесной пары локомотива (восстановление шеек без распресовки колесной пары) С ₁@36000 руб., С ^восст@3000 руб.,n= 2ё3.N= К₂/ (С₁- С₂) = 1900000(36000 - 3000)@58деталей. Т _ок= 58 /[( 2 + 3)/2]@39 смен. П _РЭ = 1900000 * 260 / 39@12,7 млн.руб./год.

Деталь 5- Поводок крепления бруса пассажирского вагона. С ₁@2833 руб., С ^восст = 410 руб. n = 6ё10. N = К₂/ (С ₁ - С ₂ ) = 1200000/(2833 - 410)@495 деталей. Т _ок = 495 /[(6 + 10)/2]@62 смены П _РЭ = 1200000 * 260 / 62@5,02 млн.руб./год.

Деталь 6- Кулак поворотный автомобиля МАЗ. С ₁@1680 руб., С ^восст = 340 руб., n = 15ё20 N = К ₂ / (С ₁ - С ₂ ) = 1200000 / (1680 - 340)@896 деталей. Т _ок = 896 /[( 15 + 20)/2]@51 смена П _РЭ = 1200000 * 260/51@6,1 млн.ру./год.

Деталь 7- Вал коленчатый автомобиля КАМАЗ. С ₁@20700 руб., С ^восст = 1460 руб., n =1 N = К ₂ / (С ₁ - C ₂ ) = 1200000 | (2070 - 1460)@62детали. Т_ок= 62 / 1@62 смены П _РЭ = 1200000 * 260 /62@5,0 млн.руб./год.

С учетом приведенных выше примеров расчета, средняя потенциальная прибыль П ^СР_РЭ от работы одной единицы "специального оборудования" при восстановлении деталей, обеспечивающих относительно высокую экономическую эффективность, составит:

П ^СР_РЭ = (3,3 + 1,9 + 5,4 + 12,7 + 5,0 + 6,1 + 5,0) / 7 = 5,6 млн.руб./год

Учитывая выше принятые допущения (работа в одну смену; 75 %-ая загрузка; 2/3 восстанавливаемых деталей обеспечивают в (2 - 3 раза меньшую эффективность) определим среднюю расчетную прибыль от эксплуатации одной единицы "специального оборудования" в течение одного года;

П ^СР_РАСЧ= 5,6/3 + (5,6*2/3) /[(2 + 3)/2]= 3,4 млн.руб./год

Следует отметить, что приведенный расчет экономической эффективности сделан из предположения, что детали восстанавливаются "для себя". Если некий собственник оборудования восстанавливает детали на продажу, то прибыль ниже.

По сравнению с другими технологиями ЭКНП обладает рядом преимуществ: высокое качество наваренного металла и его сцепления с основным, отсутствие дефектов сплошности и выгорания легируюших элементов; низкая себестоимость и материалоемкость (не требуются защитные газы, флюсы); позволяет обрабатывать детали диаметром от 10 мм и формировать слои толщиной от десятых долей до нескольких мм С различным НRС и назначением; малое тепловложение в основной металл, отсутствие коробления детали, возможность наварки тонкостенных деталей; экологическая чистота и технологическая безопасность.