Проект участка по производству изделий-тигли из смеси ЦМ 322

Курсовой проект

Проект участка по производству изделий-тигли из смеси ЦМ 322

1. История завода

шликерный литье керамический технологический

«Завод технической керамики» с 1992 года успешно работает в России на рынке производства изделий из тонкой технической керамики, твердых сплавов и их полуфабрикатов.

Предприятие создано на базе ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов».

«ЗТК» занимается производством керамических режущих сменных многогранных пластин (СМП) и износостойких изделий для различных отраслей промышленности и техники, а также разработкой новых композиционных материалов для режущих инструментов.

Производство изделий из тонкой технической керамики имеет полный технологический цикл: от размола и обжига керамического сырья до производства готовых шлифованных изделий, включая высокотемпературное газостатическое доуплотнение изделий. Завод оснащен передовым высокопроизводительным технологическим оборудованием.

Коллектив «ЗТК» составляют ученые и инженеры, прошедшие школу основоположников науки о твердых сплавах, а также опытные квалифицированные специалисты.

Заказчиками «ЗТК» являются предприятия в различных отраслях промышленности, использующие конструкционную керамику, наплавочные порошковые материалы и режущий инструмент для металлообработки.

2. Описание изделия

На заводе технической керамики изготовляются изделия-тигли из смеси ЦМ 332 рис. 1. Масса изделия составляет 28 г. Годовой выпуск продукции 3600 штук в год.

Рис. 1 Изделие — тигель из смеси ЦМ 3322.

2.1 Состав и характеристики компонентов смеси

Состав смеси

1. Оксид алюминия ГН по ГОСТ 30 559–98

2. Оксид магния по ГОСТ 4526–75 (в количестве 0,6% масс.)

Характеристики компонентов смеси

1. Оксид алюминия ГН по ГОСТ 30 559–98

(ГОСТ 30 559−98 Глинозем неметаллургический. Технические условия:

Настоящий стандарт распространяется на глинозем, представляющий собой кристаллический порошок оксида алюминия различных модификаций:

с высоким содержанием альфа-оксида алюминия — для производства электроизоляционных, электрои радиокерамических изделий, специальных видов керамики, электрофарфора, огнеупоров, шлифовальных и абразивных материалов;с низким содержанием альфа-оксида алюминия — для производства высокоглиноземистых цементов в качестве катализаторов и др.) Так же существуют другие ГОСТы. рис. 2

Рис. 2 ГОСТы по глинозему Настоящий стандарт распространяется на глинозем, представляющий собой кристаллический порошок оксида алюминия различных модификаций:

с высоким содержанием альфа-оксида алюминия — для производства электроизоляционных. электрои радиокерамических изделий, специальных видов керамики, электрофарфора, огнеупоров, шлифовальных и абразивных материалов;

с низким содержанием альфа-оксида алюминия — для производства высокоглиноземистых цементов в качестве катализаторов и др.

В зависимости от физико-химического состава выпускают марки глинозема, указанные в таблице I.

Неметаллургический глинозем выпускают в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

По физико-химическим показателям глинозем должен соответствовать требованиям, установленным в таблице 2.

Массовая доля влаги в глиноземе всех марок не должна быть более 1.0%. При определении массы партии глинозема влажность не учитывают.

В глиноземе марки ГН содержание монозерен размером более 11 мкм не должно быть более 8%.

В глиноземе всех марок не допускаются видимые невооруженным глазом посторонние включения, технологически не связанные с производством.

По степени воздействия на организм человека глинозем относят 4-му классу опасности (вещества малоопасные) по ГОСТ 12.1.005 и ГОСТ 12.1.007.

Глиноземная пыль оносится к аэрозолям, преимущественно фиброгенного действия, предельно допустимая концентрация глиноземной пыли в воздухе рабочей зоны составляет 6 мг/м³ по ГОСТ 12.1.005.

Воздушную среду рабочей зоны контролируют в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007. Анализ проб воздуха на содержание глиноземной пыли проводят по методикам, утвержденным Министерством здравоохранения.

Глинозем пожарои взрывобезопасен.

На предприятиях-производотелях и потребителях глинозема должна быть разработана нормативная документация по безопасности труда на производстве, применении и хранении глинозема в соответствии с ГОСТ 12.1.007.

Для индивидуальной зашиты органов дыхания от глиноземной пыли применяют респиратор ШБ-1 «Лепесток» по ГОСТ 12.4.028.

2. Оксид магния по ГОСТ 4526–75 (в количестве 0,6% масс.)

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.

Показатели технического уровня, установленные настоящим стандартом, предусмотрены для высшей категории качества.

Формула МgO.

Молекулярная масса (по международным атомным массам 1971 г.) — 40,31.

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. I.

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.

Глинозём марки ГН, химическая формула Al₂O₃. Содержание примесей в глиноземе должно быть минимальным. Насыпная плотность 0.9−1 г./см3.

Оксид магния препятствует росту кристаллов и является хорошим связующим средством.

2.2 Применение смеси

Смесь ЦМ-332 обладает высокой твердостью, её красностойкость достигает 1200 °C. Она отличается низкой прочностью при изгибе (350−400 МН/м²) и большой хрупкостью. Существенным недостатком смеси является её крайне низкое сопротивление циклическому изменению температуры. Применяется для обтачивания чугуна, сталей, неметаллических материалов и некоторых сплавов на основе цветных металлов.

3. Технологическая схема производства шликерного литья

Подготовка дисперсной фазы Размол Подготовка термопластичной связки Сушка Приготовление шликера Загрузка Расплавка Вакуумирование Подготовка формы к заполнению шликером Заливка под давлением Низкотемпературный отжиг, удаление связки Высокотемпературный отжиг

Шликерное формование позволяет получать изделия сложных форм, малои крупногабаритные, полые с равномерной толщиной стенок, с высокой чистотой поверхности и точных размеров.

К основным свойствам шликеров относят текучесть, характеризующую его способность течь, заполнять форму и увеличивать массу заготовки, и устойчивость, то есть способность не расслаиваться в течение длительного времени. Различают седиментационную и агрегативную устойчивость. Седиментационная устойчивость определяется скоростью оседания твердых частиц в жидкости. Она зависит от плотности материала порошка, формы и размера частиц (размера в большей степени), а также от концентрации твердой фазы в шликере. Чем тяжелее частицы, чем ближе их форма к сферической, тем быстрее произойдет расслоение.

Агрегативная устойчивость связана со слипанием отдельных частиц в более крупные агломераты под действием электростатических сил.

Величина этих сил зависит от природы твердой и жидкой фаз, дисперсности порошка, формы частиц, величины удельной поверхности, поверхностных энергий обеих фаз, характера процессов на межфазных границах.

Обычно концентрация твердой фазы в шликерах от 40 до 70%, в данном случае около 80%.

Дисперсность порошка, используемого при приготовлении шликеров составляет от 1 — 3 мкм (W, Mo) до 5 — 10 мкм (Fe, Ni, Cu). Предельным значением видимо является 40 мкм (Al и другие легкие металлы).

Жидкая фаза шликера должна иметь низкую упругость пара, быть нетоксичной, пожаровзрывобезопасной (желательно), не должна активно взаимодействовать с твердой фазой, одновременно хорошо смачивая ее. Смачиванием можно управлять, добавляя в жидкость поверхностно-активные вещества (ПАВ). Наиболее часто в качестве основы жидкой фазы используют воду, которая обеспечивает шликеру достаточную жидкотекучесть, хорошее заполнение формы и даже возможность прокачки по трубопроводам. Для нашего случая используется олеиновая кислота.

Подготовка дисперсной фазы включает в себя получение или выделение порошка заданной дисперсности и формы, что призвано обеспечить максимальную плотность укладки без ухудшения технологических свойств шликера. Крупные порошки дают неустойчивые суспензии и заготовки с пониженной прочностью. Высокодисперсные порошки (обеспечивая шликеру хорошую седиментационную устойчивость, а заготовкам достаточную прочность) имеют низкую скорость набора массы; полученные формовки могут коробиться при спекании из-за анизотропии усадки. Измельчение порошка для шликера целесообразно проводить в жидкости во избежание адсорбции на его поверхности газов, ухудшающих смачивание. Затем идет просушка.

При приготовлении термопластичных шликеров (ТПШ) в качестве связки чаще (и в нашем случае тоже) всего используют парафины (предельные углеводороды) с общей формулой C_nH_2n+2: от нонадекана C₁₉H₄₀ до пентатриоктана C₃₅H₇₂. Температура плавления этих соединений меняется в диапазоне от 49 до 54 ^оС. Парафины легко растворяются в органических растворителях. Кроме них можно использовать церезины и полиэтилен. Последний хорошо смешивается с парафинами, и его применяют в качестве добавки, увеличивающей устойчивость шликеров. Есть упоминания об использовании при приготовлении ТПШ воска, твердых жиров, пеков, фенолформальдегидных смол.

Любая связка в расплавленном состоянии должна смачивать твердую дисперсную фазу и не должна образовывать вокруг ее частиц толстые структурированные оболочки с аномально высокой вязкостью.

Термопластичные шликеры готовят, перемешивая порошок с расплавленной связкой, причем частицы твердой фазы часто предварительно подогревают до 60 — 80 ^оС. Содержание связки (пластификатора) в ТПШ 8 — 15% (14,35%).

Обычно формы для этой разновидности шликерного формования изготавливают из стали; при производстве небольших партий изделий их делают из меди, алюминиевых сплавов, пластика и даже гипса. В нашем случае использовалась стальная форма.

Термопластичные шликеры на парафиновой основе формуют, предварительно разогревая их до 70 — 100 ^оС и заливая в равномерно подогретые резервуары, откуда шликеры будут перекачиваться в формы под избыточным давлением 0,3 — 0,6 МПа. Помимо перекачки это давление обеспечит хорошее заполнение всего объема формующей полости, особенно тонких каналов и сечений.

Важно, чтобы избыточное давление поддерживалось в системе до момента полного затвердевания шликера, чтобы естественно возникающая усадка не изменила геометрию заготовки.

Очень важной операцией при формовании ТПШ является отгонка пластификатора, которая в большинстве случае сочетается с начальным (неизотермическим) периодом спекания. Она осуществляется при медленном нагреве, с промежуточными изотермическими выдержками. В качестве поглотителя расплавленного пластификатора используют ламповую сажу, активированный уголь, оксид алюминия, прокаленный при 1200−1300 ^оС. В нашем случае изделие спекалось при 1150 ^оС при первом низкотемпературном отжиге для удаление связки.

Процесс удаления связки включает в себя ее плавление, улетучивание легких фракций углеводородов, пиролиз (термическое разложение) тяжелых фракций, выгорание углеродного остатка. Общая продолжительность этого процесса, длительность отдельных его этапов, скорости подъема температуры, температуры и время изотермических выдержек будут зависеть от используемой связки-основы ТПШ.

Второй раз мы спекаем в печи высокотемпературного отжига при 1690−1700 ^оС.

Коэффициент усадки изделия в конечном итоге составляет 1,2−1,19.

Конечная плотность изделия 3,85 — 3,90 г./см³.

4. Основные производственные цеха и участки

1. Участок размола порошка

Содержит шаровые вращающиеся мельницы, гуммированные резиной, в которых осуществляется мокрый размол порошка. Производительность — 50 т в месяц.

2. Участок приготовления смеси

В результате размола получают пульпу, которая поступает на сушку. Полученную смесь просеивают на вибросите. В зависимости от дальнейшего цикла производства в порошок может быть добавлена связка (каучука в бензине, поливиниловые спирты, растворы ПВС в воде). После смешивания идет протирка и грануляция смеси, в результате которой уходит весь бензин и смесь становится очень пластичной.

Количество связки зависит от способа формования порошка. Так, например, для прессования на гидравлическом прессе вводят 4−5 об.% связки, тогда как для шликерного формования необходимо 30−40 об.%. Приготовление шликера также происходит в этом цехе.

3. Цех формования

Основным производственным помещением является цех формования, в котором установлены гидравлические пресса, гидравлический длинноходовой пресс мундштучного формования усилием 100 т, механические пресса с автоматической подачей навески, на которых получают 1000−3000 изделий за смену, машина для литья термопластичного шликера и пресс горячего формования.

4. Участок удаления связки и спекания

После формования заготовки, необходимо удалить связку. Процесс проводят в печах предварительного спекания объемом 200 л. Температура удаления связки 1150 °C. Если заготовки имеют небольшие размеры, то удаление связки происходит в капсуле. Засыпкой служит, в основном, глинозём. акже на этом участке установлена печь с выкатным подом и высокотемпературные печи, максимальная температура нагрева в которых 1700 °C.

5. Цех механической обработки

В этом цехе установлены шлифовальные машины для механической обработки изделий, фрезерные станки и др.

5. Расчет материального баланса

Масса изделия до термической обработки — 33 г.

Масса готового изделия — 28 г.

а значит это равно изначальному соотношению, во время спекания теряется только связка — 14, 35% о общей массы шликера. На 4000 г Al₂O₃ приходится 671 грамм связки. Из данного количества материала получается 142 изолятора. В месяц количество товара достигает 300 штук. Для такого количества изделий материала на месяц требуется:

8400 г. Al₂O₃

1142 г. парафина

118 г. воска

156 г. олеиновой кислоты Изделие-тигель. Масса изделия составляет 28 г. Годовой выпуск продукции — 3600 штук в год. Масса 3600 изделий равна 100 800 г.

а) Потери от брака составляют 0.085 (кг/кг):

100 800*0.085=8568г б) Улавливаемые отходы вентиляции — 0.009 (кг/кг):

109 368*0.009=984.312 г.

в) Кусковые отходы после операции просева — 0.0222 (кг/кг):

110 352,312*0.0222=2449,82 г Доля расхода: (112 802.133−100 800) /(112 802.133+100 800)=0.056=5.6%

6. Опасные и вредные факторы на каждой операции и меры техники безопасности

По степени воздействия на организм человека глинозем относят 4-му классу опасности (вещества малоопасные) по ГОСТ 12.1.005 и ГОСТ 12.1.007. Глиноземная пыль относится к аэрозолям, преимущественно фиброгенного действия, предельно допустимая концентрация глиноземной пыли в воздухе рабочей зоны составляет 6 мг/м³ по ГОСТ 12.1.005. Воздушную среду рабочей зоны контролируют в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007. Анализ проб воздуха на содержание глиноземной пыли проводят по методикам, утвержденным Министерством здравоохранения. Глинозем пожарои взрывобезопасен. На предприятиях-производителях и потребителях глинозема должна быть разработана нормативная документация по безопасности труда на производстве, применении и хранении глинозема в соответствии с ГОСТ 12.1.007. Для индивидуальной зашиты органов дыхания от глиноземной пыли применяют респиратор ШБ-1 «Лепесток» по ГОСТ 12.4.028.

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 ПДК глинозема в рабочей зоне составляет 6 мг/м3, а ориентировочно безопасный уровень воздействия в атмосферном воздухе составляет 0,001 мг/м3.

ПДК осида магния в воздухе рабочей зоны 4 мг/м3, класс опасности 4.

7. Описание полуавтомата для литья керамических изделий

Данный полуавтомат представляет собой прямоугольную конструкцию весом 950 кг (габариты: длина 1275 см ширина 820 см высота 1870 см) Год выпуска 1981

Изготовитель ИМЗ

Назначение

Предназначен для изготовления керамических изделий методом горячего литья под давлением из стеатитовых глиноземных и ферритовых шликеров.

Полуавтомат состоит из следующих основных групп:

· Корпуса

· Шликерных баков

· Редуктора

· Прижимного устройства

· Ресивера

· Вакуум насоса

· Клапана управления

· Клапана комбинированного

· Охладительных плит

· Пультов

· Трубопровода

· Предохранительного щитка

Заключение

Многие углеводороды, которые подвергаются сульфированию и сульфохлорированию, являются токсичными, пожарои взрывоопасными веществами. Особую опасность представляют процессы сульфирования в парах, так как в этом случае вероятность возникновения токсических и взрывоопасных концентраций сульфирумых веществ при нарушении герметичности аппаратуры являются наибольшей.

Продукты сульфирования представляют значительно меньшую опасность, чем исходное сырье, как в смысле токсичности, так и в отношении опасности взрыва и пожара.

Для защиты работающих от вредных веществ необходима полная герметизация, а также механизация и автоматизация производственных процессов. Если отсутствует возможность комплексной механизации процесса, то механизация производится для отдельных узлов и аппаратов. В каждом случае особое внимание обращают на ликвидацию источников проникновения паров вредных жидкостей и газов в рабочие помещения.

Для перекачивания вредных и опасных жидкостей вместо обычных насосов применяют бессальниковые насосы (погружные, с электромагнитным приводом, с газовым уплотнением сальника и др.), изготовленные из материала, стойкого к коррозии. Для транспортирования вредных и опасных жидкостей используют трубопроводы с усиленными соединениями и надежными зажимами прокладок. Открытые люки для отбора проб из аппаратов заменяют герметическими пробоотборниками с засасыванием проб вакуумом или автоматическими аналитическими приборами.

Вентиляционные устройства должны обеспечивать в рабочих помещениях 4−6-кратный обмен воздуха за час. В отдельных помещениях, где проводятся особенно вредные операции, кратность обмена воздуха должна составлять 8−12 в час. Все аппараты, из которых возможно выделение вредных газов, оборудуются местной вентиляцией.

Ппомещения, в которых перерабатываются легковоспламеняющиеся жидкости, оборудуются в соответствии с противопожарными нормами специальным взрывобезопасным электрооборудованием и средствами для тушения пожара.

Для работающих с кислыми растворами и реакционными массами предусматривается выдача спецодежды из шерстяной ткани, которая мало разрушается кислотами. Большое значение для безопасности труда имеет покрой спецодежды. Работающим с кислыми растворами выдаются куртки и брюки. Применение комбинезонов в этом случае противопоказано, так как в аварийном случае может возникнуть необходимость быстро снять одежду.

1 Авраменко Ю. Ф. Ремонт и регулировка CD-проигрывателей. Санкт-Петербург «Наука и техника» 2010.

2 Чикмарев А. А. Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. М. «Высшая школа» 1994.

3 Б. С. Иванов. Энциклопедия начинающего радиолюбителя. Москва «Патриот» 1993.

4 Ельяшкевич А. Е. Пескин А.С. Устройство, регулировка, ремонт. Москва МП «Символ-Р» 1993. Авторы

5 Городилин В. М. и Городилин В. В. Регулировка радиоаппаратуры. Москва «Высшая школа» 2011.

6 Чистяков М. Н., Справочник молодого рабочего по радиоизмерительным приборам. М. «Высшая школа» 2010.

7 Боровик С. С, Бродский М. А. Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Минск «Высшая школа» 2009

8 Голомедов А. В. Справочник. Диоды высокочастотные. М. «Радио и связь» 1989.