Расширение технологических возможностей базовой многофункциональной лабораторной печи сопротивления для осуществления в ней различной химико-термической обработки деталей и инструмента, а также для высококачественного переплава и литья в ней медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов с применением шнекового обогреваемого дозатора. (заключительный)

Структура и объём отчета. Отчет состоит из содержания, введения, основной части, заключения, библиографии, приложений. 99 с., 9 таблиц, 28 иллюстраций, 27 библиографии, 14 приложений. Перечень ключевых слов. Вставной (съемный) тигель, СОЖ, химико-термическая обработка, жидкий карбюризатор, твердый карбюризатор, вакуум, металлизация, переплав порошкообразной меди, кабельное производство. Цель работы. 1.Расширение технологических возможностей базовой многофункциональной лабораторной электрической печи сопротивления (далее - МФУ ЭПС-0,03) с целью не только реализации в ней традиционных методов термической обработки деталей и инструментов (закалка, отжиг, отпуск, нормализация и т.п.), но и реализация в ней процессов термической обработки и упрочнения различных деталей и инструментов методом химическо-термической обработки с использованием твердых карбюризаторов, жидких карбюризаторов и вакуума. 2.Разработка специального оборудования – шнекового обогреваемого дозатора для расширения технологических возможностей МФУ ЭПС-0,03 для высококачественного переплава и литья в ней медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов (далее - шнековый обогреваемый дозатор). При этом, для высокоэффективного переплава различных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных цветных материалов не потребуется никакого дополнительного оборудования, требуемого для обычного метода их подготовки к переплаву, то есть не требуется ни промывка, ни сушка, ни прессового механизма и другого оборудования. Шнековый обогреваемый дозатор так же позволяет осуществлять сушку и офлюсовывание порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных цветных материалов и автоматизированную подачу их во вставной (съемный) тигель МФУ ЭПС-0,03. Результаты работ, основные конструктивные, технические и технико-эксплуатационные характеристики. 1.В результате выполненной работы разработаны, изготовлены и испытаны вставные (съемные) тигли к МФУ ЭПС-0,03 для термической и химико-термической обработки различных деталей из черных и цветных металлов: - Вставной (съемный) тигель для химико-термической обработки деталей в твердых карбюризаторах; - Вставной (съемный) тигель для химико-термической обработки деталей в жидких карбюризаторах; - Вставной (съемный) тигель для термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумном). В результате выполненной работы разработаны: - Комплект чертежей вставного (съемного) тигля для химико-термической обработки деталей в твердых карбюризаторах (Приложение 1); - Комплект чертежей вставного (съемного) тигля для химико-термической обработки деталей в жидких карбюризаторах (Приложение 2); - Комплект чертежей вставного (съемного) тигля для термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумном) (Приложение 3); - Технологический процесс упрочнения деталей и инструментов цементацией, борированием, хромированием в твердых карбюризаторах (Приложение 4); - Технологический процесс упрочнения деталей и инструментов цементацией, с использованием жидких углеводородов (керосин, индустриальные масла, в том числе и извлекаемые из стружки) (Приложение 5); - Технологический процесс термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумным) (Приложение 6); Для подтверждения основных конструктивных, технических и технико-эксплуатационных характеристик вставных (съемных) тиглей были проведены соответствующие испытания, согласно разработанной - Программе-методике приемочных испытаний вставного (съемного) тигля для химико-термической обработки деталей в твердых карбюризаторах, вставного (съемного) тигля для химико-термической обработки деталей в жидких карбюризаторах, вставного (съемного) тигля для термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумном) (Приложение 7). Результаты испытаний вставных (съемных) тиглей представлены в - Протоколе испытаний вставного (съемного) тигеля для химико-термической обработки деталей в твердых карбюризаторах (Приложение 8); - Протоколе испытаний вставного (съемного) тигеля для химико-термической обработки деталей в жидких карбюризаторах (Приложение 9); - Протоколе испытаний вставного (съемного) тигеля для термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумном) (Приложение 10). 2.В результате выполненной работы разработан, изготовлен и испытан: - Шнековый обогреваемый дозатор для расширения технологических возможностей базовой многофункциональной лабораторной печи сопротивления для высококачественного переплава и литья в ней медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов. В результате выполненной работы разработаны: - Комплект чертежей шнекового обогреваемого дозатора для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов (Приложение 11); -Технологический процесс для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов (Приложение 12). Для подтверждения основных конструктивных, технических и технико-эксплуатационных характеристик шнекового обогреваемого дозатора для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов были проведены соответствующие испытания, согласно разработанной - Программы-методике приемочных испытаний шнекового обогреваемого дозатора для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов (Приложение 13). Результаты испытаний шнекового обогреваемого дозатора для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов представлены в - Протоколе испытаний шнекового обогреваемого дозатора для переплава медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов (Приложение 14). Степень внедрения. Работа «Расширение технологических возможностей базовой многофункциональной лабораторной печи сопротивления для осуществления в ней различной химико-термической обработки деталей и инструмента, а так же для высококачественного переплава и литья в ней медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов с применением шнекового обогреваемого дозатора» (далее - НИОКР) ориентирована на различные реальные сектора экономик, носит прикладной характер. В результате выполнения НИОКР изготовлены образцы продукции по новой разработанной рабочей конструкторской и технологической документации и проверены посредством испытаний соответствия их параметров и характеристик заданным техническим требованиям и правильности технических решений. В результате проведённых испытаний было принято решение о возможности перехода к освоению мало серийного производства. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИОКР. 1.Печь МФУ ЭПС-0,03 совместно с разработанными, изготовленными и испытанными в результате проведённого НИОКР - Вставным (съемным) тиглем для химико-термической обработки деталей в твердых карбюризаторах; - Вставным (съемным) тиглем для химико-термической обработки деталей в жидких карбюризаторах; - Вставным (съемным) тиглем для термической обработки деталей с малоокислительным и безокислительным нагревом (вакуумном); - Шнековым обогреваемым дозатором будет продемонстрирована различным Заказчикам, что ускорит внедрение и реализацию разработанного оборудования. В процессе демонстрационных работ различным Заказчикам, полученные новые научные результаты также будут использоваться для дальнейшей работы по запуску мелкосерийного производства. Область применения. Категории потенциальных потребителей: 1. Промышленные предприятия различных отраслей промышленности (машиностроение, приборостроение, металлургическая промышленность, автомобильная промышленность, авиационная промышленность, электротехническая промышленность, пищевая промышленность). 2. Ремонтные предприятия различных отраслей промышленности (автомобильной, сельскохозяйственной, автотракторной, железнодорожной и специальной техники). 3. Ремонтные мастерские мясоперерабатывающих предприятий (в основном для литья, замены и ремонта подвижных тележек и обойм подвесных крюков автоматизированных линий переработки мясной продукции). 4. Ремонтные предприятия птицеперерабатывающих предприятий (в основном для литья, замены и ремонта подвижных тележек и обойм подвесных крюков автоматизированных линий переработки птицы - кур, гусей, уток, индеек, перепелов, цесарок и т.п.). 5. Научно-исследовательские предприятия, занимающиеся разработкой новых металлов и сплавов, упрочнением различных деталей, штамповой, прессовой, литейной оснастки, упрочнения различного режущего инструмента и других деталей. 6. Высшие учебные заведения - практически все технические ВУЗы и кафедры, обучающих студентов по программам: «Металловедение», «Технология конструкционных материалов», «Технология важнейших отраслей промышленности», «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты», «Электротехнология», «Электротермические процессы и установки», «Литейное производство», «Порошковая металлургия» и другие предметы, связанные с подготовкой кадров по литью и обработке различных черных и цветных металлов. 7. Технические специальные учебные заведения профтехобразования, занимающиеся подготовкой кадров по машиностроительным специальностям, подготовкой кадров по литью и обработке различных черных и цветных металлов. 8. Малые предприятия, индивидуальные предприниматели, занимающиеся отработкой технологии и изготовления товаров народного потребления, выпуском различных кондитерских форм, радиаторов, элементов оград, мебельной фурнитуры, фигурных скульптур, художественного литья различных изделий и прочих товаров. 9. Кабельные заводы, выпускающие различную проволоку, различные специальные изделия и кабельную продукцию. 10. Предприятия электротехнической промышленности, выпускающие различные электрические низковольтные и высоковольтные аппараты. Экономическая эффективность или значимость работы. В результате проведенного НИОКР в МФУ ЭПС-0,03 можно достаточно эффективно вести плавку и литье практически всех марок цветных металлов и сплавов (максимальная рабочая температура печи МФУ ЭПС-0,03 до +1200 градусов Цельсия), включая их различные вторичные кусковые металлы, пищевые алюминиевые банки, эффективно переплавлять вторичные алюминиевые шлаки («обсоски»), вести переплав различной витой алюминиевой стружки, в том числе загрязненной различными СОЖ и эмульсиями, а также проводить в печи МФУ ЭПС-0,03 и эффективный переплав различных медных, алюминиевых и других цветных порошкообразных и мелкоразмерных кускообразных материалов и их стружки (в том числе и влажных, загрязненных с СОЖ и эмульсиями) с использованием шнекового обогреваемого дозатора. После проведенного НИОКР в МФУ ЭПС-0,03 (без какой либо ее переделке), можно осуществлять в ней как различные традиционные методы термообработки различных заготовок и деталей - нагрев под закалку, отпуск, отжиг, нормализацию и другие (при извлеченных тиглях из печи), но и дополнительно, с помощью новых вставных (съемных) тиглей с их крышками и приспособлениями, осуществлять в печи МФУ ЭПС-0,03 и различные процессы упрочнения деталей и инструмента с использованием различных твердых карбюризаторов, жидких карбюризаторов и вакуума. Учитывая, что объем тиглей печи ЭПС-0,03 по жидкому алюминию составляет 30 кг, а по жидкой меди до 100 кг, плавильные печи МФУ ЭПС-0,03 могут быть использованы и в различных промышленных мелкосерийных производствах. Установка печей МФУ ЭПС-0,03 на участке литья до 3 штук, при плавке алюминия и его сплавов, или одной печи при плавке меди (и медных сплавов) на участке литья, не требует специальной сертификации литейного участка. Тоже относится и к упрочнению различных деталей и инструментов методами термической или химико-термической их обработкой в твердых карбюризаторах, в жидких карбюризаторах, и под вакуумом. Все это повышает экономическую эффективность печи МФУ ЭПС-0,03, расширяет круг потенциальных Заказчиков. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. Дальнейшие исследования и расширения области применения могут быть связаны с процессами и технологиями упрочнения различных деталей и инструмента методами: азотирования, цианирования, борохромированием, бороалитированием, хромотитанированием, хромосилицированием, хромоалитированием, ванадированием, циркосилицированием, алитированием, металлизацией поверхностей различных деталей, для придания им особых свойств. Другим направлением исследовательских работ может быть «Извлечение из различных стружек с разветвленной поверхностью, различных СОЖ и эмульсий, с целью их очистки и возврата обратно в производственный цикл производства». Перспективным направлением также может стать «Разработка и изготовление из различных стружек цветных металлов и сплавов, новых совмещенных рафинирующих добавок, новых легирующих материалов, новых дегазирующих материалов, и других материалов для порошковой металлургии». Объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работы. По итогам НИОКР подана заявка на Полезную модель «Многофункциональная лабораторная электрическая печь сопротивления». Заявка № 2023108638 от 06.04.2023, авторы Кривошеева М.С., Новикова А.А., заявитель и патентообладатель ООО «Термодиал». Оценка исполнителем успешности выполнения работы по этапу. Работы выполнены в соответствии с Календарным планом, в соответствии с Техническим заданием.