Таблиця 1.3

Технологічні параметри плазмової зварки

Плазмоутворюючий газ	Потужність дуги, кВт	Витрата газу, г/с	ККД, %	Н, МДж/м3	Середньомасова температура плазми, єС
Азот	25	0,5	60	37,681	7080
Водень	25	0,1	80	18,066	3800
Повітря	25	0,5	50	32,490	6550
Аргон	25	0,5	40	35,775	13830

Основними параметрами регулювання теплових характеристик плазми струменя є: сила струму, довжина дуги, витрата плазмоутворюючого газу. Збільшення сили струму і довжини дуги приводить до зростання температури струменя. Підвищення витрати плазмоутворюючого газу при колишніх його значеннях знижує середньовагову температуру струменя, унаслідок конвективних втрат при турбулентному характері виділення струменя з сопла.

Збільшення витрати газу при малих його значеннях приводить до різкого збільшення потужності струменя.

Переваги лазерної зварки полягають в наступному:

1. В порівнянні з аргонодуговою плазмова зварка характеризується стабільнішим горінням дуги і забезпечується більш рівномірне проплавлення кромок.

2 За проплавляючою здатністю вона займає проміжне положення між ЕПЗ та аргонодуговою зваркою.

3. Плазменодугова зварка менш чутлива до зміни довжини дуги, чим аргонодугова зварка, завдяки циліндровій формі стовпа дуги.

Одним з істотних недоліків плазмової зварки є можливість утворення подвійної дуги, що виникає при підвищенні щільності зварювального струму, що утворюється між соплом і виробом, внаслідок чого оплавляється сопло і зменшується струм основної дуги.

Окремо слід виділити зварку мікроплазмовою дугою.

В порівнянні з аргонодугової, мікроплазмова зварка має наступні переваги:

1) зміна довжини мікроплазмової дуги робить значно менший вплив на якість зварного з'єднання деталей малої товщини;

2) чергова плазмова дуга упевнено запалюється при струмах менше 1 А;

3) полегшується доступ до об'єкта зварки і покращується зоровий огляд робочого простору (на струмі - 15 А довжина дуги досягає 10 мм).

Найчастіше при мікроплазмовій зварці зустрічаються з'єднання по відбортовці.

Мікроплазмова зварка знаходить широке вживання в радіоелектроніці і приладобудуванні для зварки тонких листів і фольги. У авіаційній промисловості за допомогою мікроплазмової зварки виготовляють деталі завтовшки 0,1-0,5 мм типа сильфонів, тонкостінних трубопроводів, деталей приладів з легованих сталей, алюмінієвих сплавів, тугоплавких металів. Останнім часом мікроплазмова зварка широко застосовується у виробництві і ремонті деталей електроніки і космонавтики, вимірювальних інструментів, ювелірних виробів, металевих фільтрів та ін.

1.13 Мета дослідження

Метою роботи є дослідження структури та фазового складу перехідних шарів біметалевої композиції АМг6+АД1, отриманої методом зварювання вибухом за різними режимами.

1.14 Матеріал і методи дослідження

1.14.1 Матеріал дослідження

Об'єктом дослідження є біметал, що складається з двох алюмінієвих сплавів типу АМг6 та АД1, хімічний склад який представлений у таблиці 1.4.

Таблиця 1.4

Хімічний склад сплавів

Сплав	Вміст елементів
	Fe	Al	Mg	Ti	Zn	Mn	Si	Cu
АМг6	до 0.4	осн.	5,8	0,02	до 0,2	0,6	0,3	0,1
АД1	0.3	осн	-	-	0.1	-	0.35	0.05

1.14.2 Методика дослідження

Мікроструктуру досліджуваного з'єднання вивчали за допомогою мікроскопу Neophot-21 після хімічного травлення.

Труднощі приготування і дослідження зразків полягають в істотному розходженні фізико-хімічних властивостей з'єднаних металів та відсутності універсального травителя для виявлення їх структури.

Хімічне травлення АМг6 проводили в реактиві складу: 4мл Н2SO4, 4мл HF, 2г СrО3, 90 мл Н2О протягом 20~30 с.

Мікротвердість фаз вимірювали на мікротвердомері ПМТ-3 при: навантаженні Р = 10г. На кожному зразку проводили не менше 15 вимірів.

Розподіл елементів та кількісний склад фаз, що утворюються в зонах контакту АД1 + АМг6, досліджували за допомогою рентгеноспектрального мікроаналізатора MS - 46 фірми «Cameca»(Франція). Аналіз здійснювали при прискорюючій напрузі Е₀ = 20 кВ і струмі зразка ~ 25 мА. Рентгенівське випромінювання реєстрували по КЬ - лініях характеристичних спектрів елементів. Криві розподілу інтенсивності рентгенівського випромінювання уздовж маршрутів, що вибираються на шліфах записували за допомогою самописця В-54 фірми «Рікаденкі» (Японія). При кількісному мікрозондовому аналізі використовували в якості еталонів чисті Mn, Ti, Al.

Рентгеноструктурний аналіз проводився на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3М в фільтрованому мідному випромінюванні з в-фільтром на дифрагованому пучку.

Визначення фазового складу зразків здійснювалося методом рентгенівського фазового аналізу, заснованого на тому, що кожна фаза має свою специфічну кристалічну гратку з певними параметрами. Скупчення атомних площин, які утворюють цю решітку, мають свій, характерний тільки для даної решітки набір міжплощинних відстаней dhkl. Кожному набору dhkl (з урахуванням законів згасання) на діфрактограмі даної фази будуть відповідні дифракційні максимуми, положення яких визначається умовою дифракції - рівнянням Вульфа-Брегга:

2 dhkl*Sinи=nл [1.4]

де л- довжина хвилі рентгенівського випромінювання, в dhkl-міжплощинна відстань, в А;

n- порядок відображення, n = 1, 2, 3 ….

Через те, що системи міжплощинних відстаней різних кристалічних речовин мають індивідуальний характер, вони надаються в довідниковій літературі. Розрахувавши за отриманою дифрактограмою експериментальний ряд значень d_hkl (d_hkl =nл/2Sinи) і, порівнюючи його з табличними значеннями d_hkl різних фаз, можна встановити фазовий склад досліджуваного зразка.

З метою визначення процесів, що відбуваються в зоні контакту при зварюванні вибухом, проводився пошаровий рентгеноструктурний аналіз зразків, який включає в себе як фазовий аналіз, так і визначення параметрів гратки основних фазових складових: Ь-Al (по лініях (111), (200), та (511)).

2. Основна частина

Зварювання металів вибухом представляє собою складне фізичне явище. Подібно до інших способів зварювання тиском його механізм визначається головним чином процесом пластичної деформації металів у зоні з'єднання. Однак зварювання вибухом має ряд специфічних особливостей, що є наслідком високої інтенсивності пластичної течії і короткочасності дії високих тисків і температур в приконтактних шарах що співударяються пластин. Зокрема, при оптимальних режимах зварювання вибухом завдяки цьому, не встигають розвинутися повною мірою фізико-хімічні процеси, що обумовлюють утворювання проміжних фаз. Це дозволяє одержувати міцні з'єднання з різнорідних металів, зварювання яких іншими способами ускладнення або взагалі неможливе.

Зварення вибухом, зокрема застосовується для утворення надійного біметалічного матеріалу зі зварним швом високої якості. Перевагою методу зварки вибухом в умовах відкритих полігонів є можливість з'єднання заготовок вибухом практично необмежених габаритів.

В даній роботі основними матеріалами для проведення зварки вибухом служать зразки двох алюмінієвих сплавів: типу АМг6 та АД1. Зразки травили в 0,5% розчині плавикової кислоти, мікроструктуру вивчали за допомогою мікроскопу NEOPHOT-21. Мікротвердість виміряли за допомогою приладу ПМТ-3. Розподіл елементів в області границі АМг6+АД1 отриманий мікрорентгеноспектральним аналізом. Рентгеноструктурні дослідження проведені на дифрактометрі ДРОН-3М (Cu_Kб).

Мікроструктура вихідних сплавів, використаних як складові біметалу, представлена на рис. 2.1.

У роботі було досліджено дію п'яти режимів зварювання вибухом на структуру, фазовий склад зон контакту АМг6 + АД1, а також механічні властивості кінцевого біметалу.

а б

Рисунок 2.1 Мікроструктура вихідного сплаву АМг6 (а) та АД1 (б)

Параметри досліджених режимів зварювання вибухом і відповідні до них параметри профілю хвилеподібного кордону АМг6 + АД1 наведені в таблиці 2.1.

На рисунку 2.2 представлені мікроструктури контактних зон АМг6+АД1 після різних режимів зварювання вибухом.

Найбільші значення амплітуди і висоти хвилі спостерігаються в режимі I. У режимах II_ОП, 0_ОП і III ці величини досягають приблизно одного рівня. Режим ІV займає проміжне значення. Поблизу гребенів хвиль при металографічному дослідженні виявлені темні скупчення з боку АМг6, рис. 2.3. Дослідження цих утворень при великому збільшенні, рис. 2.2, б, а також результати мікрорентгеноспектрального і рентгеноструктурного аналізів дозволили зробити висновок про те, що скупчення, які спостерігаються, є механічною сумішшю двох контактуючих сплавів АМг6 і АД1.

Параметр гратки б-Al, визначений в зоні контакту АМг6 + АД1 (а_б-Al = 4,0580 нм) на зразку, який зруйнувався по цій границі, має проміжне значення між а_{б-Al АД1} = 4,0490 нм і а_{б-Al АМг6} = 4,0740 нм. В окремих випадках саме по цих скупченнях йде тріщиноутворення, рис. 2.3, в. Мікротвердість їх досягає значень Н_м=9000-10000 МПа при Н_мАД1=3300-4500 МПа і Н_мАМг6=10000-13000 МПа.

Таблиця 2.1

Параметри режимів зварювання вибухом і профілю хвилеподібної границі АМг6+АД1

Режим зварювання	№ зразка	Товщина пластини АД1, д, мм	Швидкість детонації, Д, м/с	Швидкість співудару, V, м/с	Кут накату, в, град.	Параметри хвилі, мм
						висота	амплітуда
						max	min	серед.	max	min	серед.
0ОП	1	2	1600	630	24	0,27	0,13	0,21	0,91	0,6	0,75
І	2	3	1800	600	18	0,65	0,39	0,55	1,63	1,12	1,4
ІІОП	3	2	1600	630	24	0,25	0,09	0,18	0,82	0,55	0,67
ІІІ	4	2	1600	630	24	0,31	0,23	0,28	0,9	0,73	0,81
ІV	5	2	2400	1080	24	0,36	0,12	0,28	1,04	0,69	0,87

а б

в г

д

а - режим зварювання вибухом І; б - режим ІІ_ОП; в - режим 0_ОП; г - режим ІІІ; д - режим ІV

Рисунок 2.2 Мікроструктури зон контакту АМг6+АД1, отримані за різними режимами зварювання вибухом

а

б в

Рисунок 2.3 Структура границі АМг6+АД1; а - х100, б, в - х500

Розподіл елементів в області границі АМг6+АД1, отриманий мікрорентгеноспектральним аналізом, представлений на рис. 2.4 і підтверджує відсутність інтерметалідних фаз в цій зоні.

Мікротвердість під час переходу через границю АМг6-АД1 змінюється стрибкоподібно у всіх досліджених режимах, рис. 2.5, що вказує також на відсутність інтерметалідів в цій зоні контакту.

Був проведений пошаровий рентгеноструктурний аналіз. Послідовні зішліфовки проводили, починаючи з шару АМг6 на відстані ~ 3 мм від зони контакту АМг6+АД1. Товщина шару, що знімається, зменшувалася від 1,8 мм до 0,002 мм при наближенні до зон контакту.

Рисунок 2.4 Розподіл елементів у зоні границі АМг6+АД1

а

б

а - режим ІІ_ОП; б - режим 0_ОП; в - режим ІІІ; г - режим ІV

Рисунок 2.5 Зміна мікротвердості біметалу АМг6+АД1 після різних режимів зварювання вибухом

в

г

Рисунок 2.5 Продовження

Результати досліджень фазового складу і величини параметрів граток основних фаз залежно від глибини залягання аналізованого шару від поверхні зразка приведені в таблиці 2.2 і ілюструються рис. 2.6.

Таблиця 2.2

Дані рентгеноструктурного аналізу контактної зони АМг6+АД1

Режим зварювання	Мікротвердість зони контакту	Характер розташування фази	Фазовий склад	Параметр гратки, Е
І	5353	переривиста	-	-
ІІОП	3696	непереривна	-	-
0ОП	4079	тонка, майже непереривна	б-Al	aб-Al АМг6=4,07734 aб-Al АМг6=4,07378 aб-Al АД1=4,05088 aб-Al АД1=4,05015
ІІІ	6687	непереривна	-	-
ІV	8786	крупні скупчення інтерметаллідних фаз, несуцільності	б-Al	aб-Alк=4,0580 aб-Al АД1=4,0490 aб-Al АМг6=4,0740

Визначення параметрів гратки здійснювалося методом зйомки з еталоном: по дифрактограммі еталонного зразка алюмінію визначалася поправка на інструментальну погрішність, яка потім враховувалася при точному розрахунку кутів дифракції.

Розрахунок параметрів гратки твердого розчину б-Al, що має ГЦК-гратку, проводився за формулою:

[2.1]

де л - довжина хвилі використаного випромінення;

и - експериментальне значення кута дифракції;

H, K, L- ~ індекси Міллера.

Рисунок 2.6 Зміна параметрів гратки б-Al після зварювання вибухом за режимом 0_ОП

Визначення параметрів гратки б-твердого розчину алюмінію проводилося по положенню дифракційних максимумів лСuK_б1 лінії (511) розташованих в інтервалі кутів 2и=158-162°. Розрахунок по лінії (511) можна вважати досить коректним, оскільки вірогідність деформаційних дефектів упаковки (д.д.у.) для алюмінію украй мала і похибка, що вноситься ними, є незначною.

Дані рентгеноструктурного аналізу свідчать про те, що у зоні хвилеподібної границі АМг6+АД1 з боку АМг6 спостерігається зменшення параметра гратки б-Al-твердого розчину з а=4,07583 Е до а=4,07378 Е (а_{б-Al-АМг6}=4,07734 Е). Змін параметру гратки б-Al-твердого розчину АД1 у цій же зоні не виявлено (незначні відмінності в їх значеннях не перевищують похибки методу). Ймовірно, відбувається перерозподіл компонентів сплаву АМг6 між твердим розчином і інтерметалідними фазами. Будь-яких з'єднань, не властивих АМг6, в зоні контакту не виявлено.

Зіставлення результатів дослідження структури і фазового складу контактних зон з механічними властивостями з'єднань, таблиця 2.3, дозволяють вибрати як оптимальний режим зварювання вибухом 0_ОП.

Таблиця 2.3

Залежність механічних властивостей біметалічної композиції від режимів зварювання вибухом

Режим зварювання	Міцність на відрив, увідр, МПа	Вигин на кут до 90°	Герметичність
ІІОП	103,0	По границі АМг6+АД1 розшарування 20 мм	Герметична
	115,0
0ОП	114,0	Розшарування немає	Герметична
	115,0
І	82,0	Розшарування по границі АМг6+АД1 50 мм	Не герметична
	100,0
ІІІ	120,0	Розшарування по границі АМг6+АД1 90 мм	Не герметична
	125,0
ІV	92,0	Розшарування немає	Не герметична
	84,0

Вивчена мікроструктура зон контакту АМг6 + АД1, отриманих при різних режимах зварювання вибухом. Визначені параметри хвилеподібної границі контакту АМг6 + АД1 та фазовий склад перехідного шару. Виявлені зони механічного перемішування в області контакту АМг6+АД1 - після режимів I і ІV. У режимах II_ОП і Ш товщина прошарків зменшується. Режим 0_ОП з точки зору мікроструктурного аналізу можна вважати оптимальним.

Вивчена зміна мікротвердості по перетину біметалічної композиції. Виявлена стрибкоподібна зміна мікротвердості в зоні контакту АМг6+АД1, що свідчить про відсутність інтерметалідної фази.

Методом мікрорентгеноспектрального аналізу визначений фазовий склад проміжних зон після різних режимів зварювання.

Дані мікрорентгеноспектрального аналізу підтверджені рентгеноструктурним дослідженням фазового складу проміжних шарів і параметрів гратки фаз багатошарових композицій.

Зіставлення даних мікроструктурного та рентгеноструктурного аналізів, мікротвердості і механічних властивостей біметалічної композиції свідчить, що як оптимальний може бути рекомендований режим 0_ОП.

зварювання твердий фазовий рентгеноструктурний

3. Економічна частина

Зварювання металів вибухом представляє собою складне фізичне явище. Подібно до інших способів зварювання тиском його механізм визначається, головним чином, процесом пластичної деформації металів у зоні з'єднання. Однак зварювання вибухом має ряд специфічних особливостей, що є наслідком високої інтенсивності пластичної течії і короткочасності дії високих тисків і температур в приконтактних шарах, що співударяються. Зокрема, при оптимальних режимах зварювання вибухом, не встигають розвинутися повною мірою фізико-хімічні процеси, що обумовлюють утворювання проміжних фаз. Це дозволяє одержувати міцні з'єднання з різнорідних металів, зварювання яких іншими способами ускладнене або взагалі неможливе.

Зварення вибухом, зокрема, застосовується для утворення надійного біметалічного матеріалу зі зварним швом високої якості. Перевагою методу зварки вибухом в умовах відкритих полігонів є можливість з'єднання заготовок вибухом практично необмежених габаритів.

В даній роботі основними матеріалами для проведення зварки вибухом служать зразки двох алюмінієвих сплавів: типу АМг6 та АД1. Зразки травили в 0,5% розчині плавикової кислоти, мікроструктуру вивчали за допомогою мікроскопу NEOPHOT-21. Мікротвердість виміряли за допомогою приладу ПМТ-3. Розподіл елементів в області границі АМг6+АД1 отриманий мікрорентгеноспектральним аналізом. Рентгеноструктурні дослідження проведені на дифрактометрі ДРОН-3М (Cu_Kб).

Була вивчена мікроструктура вихідних сплавів АМг6 та АД1 та біметалічного з'єднання АМг6+АД1, визначена мікротвердість структурних складових біметалічного з'єднання та розподіл елементів по перетину зразка, проведений пошаровий рентгеноструктурний аналіз.

У даному розділі дипломної роботи виконано розрахунок кошторису витрат на НДР за економічними елементами витрат:

- матеріальні витрати;

- оплата праці;

- нарахування на заробітну плату;

- витрати на амортизацію;

- інші витрати (накладні).

3.1 Витрати на основні матеріали

Витрати на основні матеріали розраховуються за формулою:

В_о.м.= К_о.м ЧЦ _о.м. (3.1)

де К_о.м - кількість основного матеріалу, кг;

Ц_о.м. - ціна 1 кг основного матеріалу, грн.

Результати розрахунку витрат на основні матеріали представлені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Витрати на основні матеріали, використані при проведенні дослідження

Матеріали для дослідження	Ціна 1 кг, грн	Кількість матеріалу, кг	Зварювання вибухом	Вартість, грн
АМг6	32	1	1	32
АД1	50	1		50
Разом				82

3.2 Витрати на допоміжні матеріали

Дана стаття включає витрати на листи шліфувального паперу, алмазні пасти, реактиви для травлення зразків і т.д. В таблиці 3.2 приведені найменування допоміжних матеріалів, що використовуються при виконанні даної дослідницької роботи з вказівкою їх кількості, ціни за одиницю і величини витрат на кожний вид матеріалу.

Таблиця 3.2

Витрати на допоміжні матеріали

Найменування матеріалу	Одиниця виміру	Ціна, грн	Кількість	Витрати, грн
Алмазна паста	тюбик	35	0,6	21
0.5% водний розчин HF	кг	14	0,5	7
Листи наждачного паперу	шт	3	2	6
Листи шліфувального паперу	шт	7	4	28
Спирт етиловий, 70%	літр	25	1	25
Вата	кг	30	0,2	6
Батарейки	шт	5	4	20
Разом				113

3.3 Витрати на електроенергію

При виконанні роботи використане наступне обладнання, що споживає електроенергію:

- Мікроскоп “Неофот”;

- Заточний станок;

- Шліфувальний станок;

- Полірувальний станок;

- Мікротвердомір ПМТ-3;

- ПЕОМ.

Витрати на електроенергію визначаються виходячи з потужності устаткування і часу його роботи:

В_е = ЦЧNЧt (3.2)

де N - потужність устаткування, кВт;

t - час роботи, год;

Ц - ціна 1 кВт*год енергії.

На сьогоднішній день тариф за 1 кВт*год. електроенергії, прийнятий за даними бухгалтерії НМетАУ, становить 0,87грн. Калькуляція витрат на електроенергію представлена в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3

Витрати на електроенергію

Устаткування	Потужність, кВт	Час роботи, год	Споживання електроенергії, кВт·год	Витрати, грн
1	2	3	4	5
Мікроскоп “Неофот”	0,44	30	13,2	11,5
Заточний станок	0,4	3	1,2	1,04
1	2	3	4	5
Шліфувальний станок	0,2	20	4	3,48
Полірувальний станок	0,4	10	4	3,48
Мікротвердомір ПМТ-3	0,4	50	20	17,4
ПЕОМ	0,44	20	8,8	7,6
Разом				44,5

3.4 Витрати на амортизацію

Амортизація - це процес відшкодування зносу основних фондів в грошовій формі. Цей процес здійснюється постійно, тобто вартість основних фондів переноситься на вартість готового продукту, в даному випадку на вартість НДР, і накопичується для повного відшкодування зносу основних фондів.

Грошовий вираз розміру амортизації - це амортизаційні відрахування, що є частиною поточних витрат на виробництво продукції (собівартості).

У відповідності до Податкового кодексу України (стаття 144) "Об'єкти амортизації" річна норма амортизаційних відрахувань для 4-ї групи основних фондів, що були введені в експлуатацію до 01.01.2004р., (лабораторне і оптичне устаткування) становить 25% від залишкової їх вартості. Залишкова вартість лабораторного устаткування прийнята за даними бухгалтерії НМетАУ.

Тривалість експлуатації устаткування під час експерименту склала 3 місяці.

Сума амортизаційних відрахувань розрахована за формулою:

(3.3)

де ОФ_зал - залишкова вартість устаткування, грн;

Н_ам - квартальна норма амортизаційних відрахувань, %.

Результати розрахунку витрат на амортизацію приведені в таблиці 3.4.

Таблиця 3.4

Витрати на амортизацію

Устаткування	Квартальна норма амортизації, %	Вартість устаткування, грн	Витрати, грн
Мікроскоп “Неофот”	6,25	5000	312,5
Заточний станок	6,25	300	18,75
Шліфувальний станок	6,25	540	33,75
Полірувальний станок	6,25	480	30
Мікротвердомір ПМТ-3	6,25	600	37,5
Фотоапарат	6,25	1000	62,5
ПЕОМ	6,25	3000	187,5
Разом			682,5

3.5 Витрати на оплату праці

Склад виконавців роботи: керівник, науковий співробітник, лаборант.

Оплата праці співробітників НМетАУ проводиться за системою посадових окладів. Час виконання дипломної роботи 3 місяці.

Заробітна платня визначається за формулою:

З_по = МЧЗ_пчЧd (3.4)

де М - кількість місяців роботи;

З_пч - зарплата, грн/міс;

d - частина ставки.

Для керівника (доцент, к.т.н.):

З_П1 = 3Ч2640Ч0,5 = 3960грн

Для наукового співробітника:

З_П2 = 3Ч1400Ч0,5 = 2100грн

Для лаборанта:

З_П3 = 3Ч1100Ч0,5 = 1650грн

Сумарні витрати на оплату праці складають:

ЗП_общ = 3960+2100+1650 = 7710грн

3.6 Нарахування на заробітну плату

За діючим законодавством відрахування на соціальні заходи складають 39% від заробітної платні:

В_відр = 0,39Ч7710 = 3006,9грн

3.7 Накладні витрати

Накладні витрати включають всі витрати, віднесені на вартість даної роботи непрямим шляхом. Згідно літературним даним накладні витрати визначаються виходячи з нормативу, встановлюваного в % до суми витрат за статтями кошторису (С20%).

НВ =

З_? = В_о.м.+ В_д.м. + В_е + В_ам. + З_Побщ. + В_відр. = 82+113+44,5+682,5+7710+3006,9 = 11638,9грн.

НВ = = 2909,7грн (3.5)

Загальний кошторис витрат на виконання науково-дослідної роботи представлений в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5

Загальний кошторис витрат на виконання науково-дослідної роботи

Стаття витрат	Сума, грн.	%
Основні матеріали	82	0,56
Допоміжні матеріали	113	0,78
Електроенергія	44,5	0,31
Амортизація основних засобів	682,5	4,69
Заробітна плата	7710	52,99
Відрахування на соціальні заходи	3006,9	20,67
Накладні витрати	2909,7	20,00
Разом	14548,6	100

Згідно представленого кошторису, витрати на виконання даної науково-дослідної роботи складають 14548,6грн.

3.8 Розрахунок ціни науково-дослідної роботи

Найбільш поширеним методом ціноутворення в даний час є витратне ціноутворення, що приймає як відправну точку фактично витрати організації на виробництво, реалізацію і пост-супровід послуги.

Цей метод використовується в ринкових умовах, коли необхідно встановити ціну на принципово нову продукцію, яка не має аналогів, а також на товари, що виробляються на замовлення.

Ціна науково-дослідницької роботи визначається з використанням витратного методу ціноутворення за формулою.

Ц_НДР= 3*(1+R) (3.6)

де 3 - сума всіх витрат, грн.;

R- рентабельність роботи, %.

Рентабельність приймаємо на рівні 20%

Ц_НДР = (1 +0,2)*14548,6 = 17458,32 грн.

Ціна науково-дослідницької роботи з ПДВ визначається за формулою.

Ц_{НДР з ПДВ} = Ц_НДР*1,2 (3.7)

Ц_{НДР з ПДВ} = 17458,32*1,2 = 20950 грн.

3.9 Висновки

У даному розділі виконано розрахунок кошторису витрат на проведення науково - дослідної дипломної роботи. У структурі витрат найбільшу частину складають витрати, пов'язані з оплатою праці та нарахуваннями на ФОП (майже 74%); на долю витрат на основні матеріали припадає близько 0,56% кошторису, допоміжні матеріали мають частку приблизно 0,78% кошторису, амортизаційні відрахування склали приблизно 4,69% кошторису, витрати на електроенергію становлять менше одного відсотка (0,31%) у структурі кошторису. Ціна роботи склала 17458,32 грн., з ПДВ - 20950 грн.

4. Охорона праці

Рівень вирішення проблем забезпечення безпеки життєдіяльності людини в будь-якій сучасній державі може служити найбільш достовірнім та комплексним критерієм для оцінки як ступеня економічного розвитку і стабільності цієї держави, так і для оцінки норовливого стану суспільства.

В системі забезпечення безпеки життя та здоров'я робітників в процесі їх праці основна роль належить правовим і нормативним основам охорони праці на підприємстві: Конституції України, Кодексу законів про працю, Закону України «Про охорону праці», постановам Верховної Ради та кабінету Міністрів України, Державного комітету України по надзору за охороною праці.

Кодекс законів про працю зобов'язує керівників виробництв створювати безпечні та не шкідливі умови праці (ст.153); вводити сучасні засоби техніки безпеки, попереджуючи виробничий травматизм та забезпечуючи санітарно-гігієнічні умови, попереджуючи появу професійних захворювань робітників (ст.158).

У даній дипломній роботі проведені мікроструктурні дослідження як окремо зразків сплавів АМг6 та АД1, так і біметалічної композиції АМг6+АД1, яка отримана методом зварювання вибухом, вивчена мікротвердість структурних складових біметалічної композиції АМг6+АД1, а також розподіл легуючих елементів по перетину біметалічної композиції.

Результати даної роботи можуть стати основою для вибору оптимального режиму зварювання вибухом для отримання біметалічних композицій різного складу.

У даному розділі дипломної роботи розглянуті основні шкідливості та небезпеки в лабораторії «Ливарні конструкційні сплави» та розроблені заходи щодо їх зниження.

4.1 Загальні вимоги до приміщень

Природне освітлення приміщення повинне здійснюватися крізь вікна, орієнтовані переважно на північ і північний схід, і забезпечувати коефіцієнт природного освітлення (КПО) не нижче 1,2% в зонах із стійким сніговим покривом і не нижче 1,5% на іншій території.

Вказані значення КПО нормуються для будівель, розташованих в III світловому кліматичному поясі.

Розташування робочих місць з ВДТ і ПЕОМ для дорослих користувачів в підвальних приміщеннях не допускається. Розміщення робочих місць з ВДТ і ПЕОМ в усіх учбових закладах і дошкільних установах не допускається в цокольних і підвальних приміщеннях.

У випадках виробничої необхідності експлуатація ВДТ і ПЕОМ в приміщеннях без природного освітлення може проводитися тільки за узгодженням з органами і установами Державного санітарно-епідеміологічного нагляду.

Площа на одне робоче місце з ВДТ або ПЕОМ в усіх учбових установах має бути не менше 6,0 м², а об'єм - не менше 24,0 м³.

Учбові кабінети обчислювальної техніки або дисплейні аудиторії (класи) повинні мати суміжне приміщення - лаборантську, площею не менше 18,0 м², з двома входами: в учбове приміщення і на сходовий майданчик або в рекреацію.

Для внутрішньої обробки інтер'єру приміщень з ВДТ і ПЕОМ повинні використовуватися дифузно-відбиваючі матеріали з коефіцієнтом віддзеркалення для стелі - 0,7-0,8, для стін - 0,5-0,6, для підлоги - 0,3- 0,5.

Поверхня підлоги в приміщеннях експлуатації ВДТ і ПЕОМ має бути рівною, без вибоїн, неслизькою, зручною для очищення і вологого прибирання, мати антистатичні властивості.

4.2 Основні шкідливості і небезпеки лабораторії «Ливарні конструкційні сплави»

Лабораторія «Ливарні конструкційні сплави» розташована на шостому поверху дев'яти поверхового будинку. Загальна площа лабораторії складає 600 м². Вона складається з 5 виробничих приміщень: пічної, шліфувальної та травильної зали, а також мікроскопної і зали для рентгеноструктурного аналізу.

В даному розділі ми розглянемо основні шкідливості та небезпеки пічного залу лабораторії «Ливарні конструкційні сплави». Пічний зал займає площу 30м². Стіни пофарбована в пастельних відтінках, стеля пофарбована в білий колір, підлога - коричневого кольору. В залі розташовані електричні пічки та витяжка; знаходяться 7 розеток з напругою 220 В, а також пакетники з напругою 380 В.

Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 [44] пічний зал лабораторії відноситься до Іа категорії робіт - легкі фізичні роботи, тобто роботи, що виконують сидячи, стоячи або пов'язані з ходінням, але які не потребують систематичної фізичної напруги або підняття та переносу великої ваги, з енергетичними витратами 150Дж/с.

На промислових підприємствах існують певні норми, що визначають температуру та вологість повітря в робочій зоні виробничих приміщень. Такі санітарні норми приведені в таблиці 4.1, відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 [44].

Таблиця 4.1

Температура і вологість повітря в робочій зоні виробничого приміщення

Період року	Температура повітря, єС	Відносна вологість повітря, %	Швидкість руху повітря, м/с
	оптимальна	допустима	фактична	оптимальна	допустима	фактична	оптимальна	допустима	фактична
Холодний	21-22	24-20	18-20	40-60	75	50	?0,1	?0,2	0,05
Теплий	22-24	28-21	23-25	40-60	60	40	?0,2	?0,1-0,3	0,1

Основними шкідливими факторами в пічному залі лабораторії можуть бути погане освітлення, шум, вібрація, пил.

Лабораторна піч має малі розміри, тому навколишнє середовище практично не нагрівається. Таким чином впливу температури на організм людини, пов'язаного з нагрівом повітря, не спостерігається.

Джерелом шуму в лабораторії є робота вентиляційної системи. Припустимий рівень шуму в лабораторії згідно до вимог СН 3223-85 [44] складає 50 дБ (А). Фактичний рівень шуму в дослідницькій лабораторії не перевищує припустимих значень.

Шум, як фізіологічне явище, являє собою несприятливий фактор для людини, викликає гіпертонію, глухоту, розлад нервової системи, злоякісні пухлини тощо.

Інтенсивність шуму є тим шкідливим фактором виробничого середовища, який негативно впливає не лише на слух, але і на нервову, серцево-судинну та інші системи організму. Судинні розлади та захворювання нервової системи в більшій мірі обмежують працездатність людини, ніж зниження слуху [45].

Вібрація під час проведення дослідницьких робіт не виникає. Таким чином шум та вібрація не завдають шкоди працівникам лабораторії.

Механічна обробка зразків на верстатах супроводжується виділенням пилу, стружки, туманів масел і емульсій, які через вентиляційну систему викидаються з приміщень.

Пил, що утворюється в процесі абразивної обробки, перебуває на 30-40% з матеріалу абразивного круга, на 60-70% з матеріалу оброблюваного зразка. Кількість пилу, що виділяється, залежить від розмірів і твердості оброблюваного матеріалу, діаметру і окружної швидкості круга, а також способу подачі зразка.

Гранично допустимі та фактичні значення концентрації пилу у шліфувальному приміщенні наведені в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2

Гранично допустимі концентрації пилу в повітрі робочої зони приміщень

№	Речовина	ГДК, мг/м3	Фактичне значення концентрації, мг/м3
1	Пил, що містить більше 10% і до 70% SiO2	2,0	1,0
2	Сплави алюмінію і алюміній	2,0	0,8
3	Оксиди заліза (з домішкою фтористих або марганцевих з'єднань)	4,0	2,0
4	Марганець і його оксиди	0,3	0,05
5	Титан і його діоксид	10,0	3,0

Домінуючим джерелом небезпечних факторів є електричний струм. Основними причинами електротравматизму є: випадкове доторкання до неізольованих струмопровідних частин електроустаткування, використання несправних ручних електроінструментів, робота без надійних захисних засобів та запобіжних пристосувань, доторкання до незаземлених корпусів електроустаткування, що опинилися під напругою внаслідок пошкодження ізоляції, недотримання правил улаштування, технічної експлуатації та правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок та ін. [46].

Устаткування лабораторії має напругу до 1000 В, ГОСТ 12.1.030-81 [47]. Лабораторія відноситься до приміщень з підвищеною небезпекою, згідно ПУЕ-06. Тому для захисту від ураження струмом пічки обладнані надійним заземленням.

Освітлення, що відповідає гігієнічним вимогам, сприяє підвищенню продуктивності праці, створює гарний психологічний тонус, відповідний настрій і самопочуття, запобігає загальній втомі організму, впливає на обмін речовин, серцево-судину систему, знижує кількість нещасних випадків. Недостатнє освітлення є однією з причин виробничого травматизму.

Таким чином, освітлення повинне бути достатнім, тобто відповідати вимогам санітарних норм, рівномірним, не повинно осліплювати очі та створювати відблиски на робочій поверхні, за спектральним складом має наближатися до сонячного світла. Оптимальним вважається таке освітлення, при якому втома зору є найменшою.

Для освітлення лабораторії застосовується природне і штучне освітлення. Згідно з умовами гігієни праці, для освітлення виробничих і інших приміщень повинне бути максимально використане природне освітлення. В залі мається два вікна розміром 1,5Ч2м, які забезпечують природне освітлення. Штучне освітлення забезпечують люмінесцентні лампи, які утворюють сприятливі умови для зорової роботи.

Так як робота, що виконується відноситься до розряду малої точності (найменший розмір об'єкта розходження від 1 до 5 мм), чому відповідає п'ятий розряд зорової роботи СНиП ІІ-4-79/85 [47], то коефіцієнт природного освітлення дорівнює 1, необхідна освітленість - 150 лк. Фактична освітленість відповідає вимогам.

Згідно СНиП II-4-79/85 “Природне та штучне освітлення. Норми проектування“ [47] роботи з об'єктами розрізнення розмірів 0,3-0,5мм відносяться до зорової роботи III-го розряду, високої точності, підрозділу В, так як контраст об'єкта розрізнення з фоном - середній та сам фон теж середній. Норма освітлення при комбінованому штучному освітленні на робочому місці дорівнює 750лк, в тому числі 350лк від системи загального штучного освітлення.

Звичайно на металево-ріжучих станках для місцевого освітлення використовують світильник с лампами накалювання, котрі не створюють стробоскопного ефекту.

4.3 Заходи щодо зниження шкідливостей і небезпек у лабораторії «Ливарні конструкційні сплави»

Як виявив аналіз, в лабораторії існує небезпека враження електричним струмом. У зв'язку з цим необхідно обладнати електричне устаткування системою захисного заземлення. Шнури електроприладів та устаткування повинні мати надійну ізоляцію.

Перед початком роботи слід перевіряти справність обладнання, ізоляцію проводів.

Захисне заземлення виконується з метою зниження напруги до безпечної. Згідно за правилом опір захисного заземлення не повинен перевищувати 4 Ом.

Для проведення правильного захисного заземлення проведемо наступний розрахунок.

Вихідні дані:

Розраховувати заземлюючий прилад для заземлення електроланцюгів серії 4А з напругою U=380В в трифазній мережі з ізольованою нейтральністю при потужності електроланцюга до 20кВт.

Грунт - цеглина з питомим електричним опором с=100Ом*м.

Потужність трансформатора мережі - 150кВ*А, допустимий опір, який передбачений нормами [r₃]?4Ом.

Тип заземлення - стержньовий з труб d=0,06м, що розташовані вертикально і сполучені зварюванням сталевою смугою 40Ч4мм.

Довжина стержнів заземлення - 1=3м

Розрахувати пристрій, що заземлюється.

Рішення:

Визначення питомого опору ґрунту:

С_розрах=с*ш=100*1,7=170Ом*м (4.1)

де ш - коефіцієнт сезонності. Для І кліматичної зони приймаємо ш - 1,7.

1. Опір одиночного вертикального заземлення.

Визначимо опір одиночного вертикального заземлення R_в, Ом за формулою:

(4.2)

де t - відстань від середини заземлення до поверхні грунту, м;

l і d - довжина і діаметр заземлення.

2. Опір сталевої смуги, яка сполучає стержньові заземлення:

(4.3)

де l - довжина смуги, м;

t - відстань від смуги до поверхні землі, м;

d - 0,5*b (b - ширина смуги, яка дорівнює 0,06м)

с?_розрах - розрахунковий питомий опір грунту, при використанні з'єднуючої смуги у вигляді горизонтального електроду, завдовжки 50м.

При довжині смуги 50м, ш?=5,9

с?_{розрах.}=с*ш?=100*5,9=590Ом*м (4.4)

3. Визначаємо орієнтовне число окремих стержньових заземлень.

Визначаємо орієнтовне число n окремих стержньових заземлень по формулі:

n=R_в/[r₃]з_в=45/4*1=11шт (4.5)

де: [r₃] - допустимий нормами опір заземленого пристрою;

з_в - коефіцієнт використання вертикальних заземлень (для орієнтовного розрахунку приймаємо рівний з_в=1).

Приймаємо розташування вертикальних заземлень по контуру з відстанню між сусідніми заземленнями рівним 2l. Дійсні значення коефіцієнта використання, виходячи з розташування вертикальних заземлень дорівнюватимуть:

з_в=0,66 та з_r=0.39.

Визначаємо необхідно число вертикальних заземлень:

n=R_в/[r₃]з_в=45/4*0,66=17шт

Обчислюємо загальний розрахунковий опір відстані від смуги до поверхні заземлюючого пристрою з урахуванням з'єднуючої смуги:

(4.6)

Правильно розрахований заземлюючий прилад повинен відповідати умові R?[r₃].

Розрахунок виконаний правильно, тому що 3,73<4Ом.

Розрахунок повітрообміну у робочому приміщенні лабораторії.

Забезпечення повітряного комфорту в робочих приміщеннях залежить від систем аспірації, вентиляції і кондиціонування повітря [48]. Повітряне опалювання, поєднане з вентиляцією, створює в приміщенні цілком задовільний клімат і забезпечує сприятливі умови повітряного середовища.

Початкові дані. Параметри приміщення:

Довжина - 10 м; Ширина - 4 м; Висота - 3,2 м.

Дані по устаткуванню: Кількість штук - 10; Потужність, P_ОБ=0,5 кВт/ч; ККД=0,95.

Дані по джерелу світла: Потужність, N_ОС=40 Вт/м²; Вид джерела - лампи розжарювання.

Число співробітників: Чоловіків - 4; Жінок - 3.

Вікна: Кількість - 3/3; Площа вікна - 3 м².

Температура в приміщенні: влітку - 26°C; взимку - 20°C.

Вид положення роботи - стоячи, або легкий рух.

Розрахунок.

Розрахуємо витрату повітря (L, [м³/год]) за формулою:

(4.7)

де С=0,24 ккал/(кг*°C) - теплоємність повітря;

г=1,206 кг/м³ - питома маса припливного повітря;

(4.8)

1) , кВт - кількість тепла від устаткування.

2) , кВт - кількість тепла від освітлювальних пристроїв.

F - площа приміщення (м²).

3) - кількість тепла від людей.

- тепловиділення явне;

4) - кількість тепла від сонячного випромінювання.

(4.9)

де:

m - кількість вікон

F₀ - площа вікна

, - теплові потоки від прямої і розсіяної радіації(Вт/м²)

- коефіцієнт теплопропускання;

- коефіцієнт затемнення скла;

- коефіцієнт забруднення скла.

, кВт.

5) - теплопостачання і тепловтрати в результаті різниці температур.

, кВт.

;

де

V_ПОМ - об'єм приміщення (м³)

X₀=0.42 Вт/(м³ x °C) - питома теплова характеристика;

, кВт.

6) Тепловий баланс для літа більше зимового теплового балансу. Розрахуємо теплонапругу повітря за формулою:

, ккал/м³.

При _>20ккал/м³, =8°C;

при _<20ккал/м³, =6°C.

7) Визначення кількості повітря, необхідного для надходження до приміщення:

м³/год;

8) Визначення кратності повітрообміну:

год^-1.

На підставі отриманих у результаті розрахунку даних, можна підібрати відповідну модель кондиціонера, характеристики якого представлені у таблиці 4.3.

Таблиця 4.3

Характеристики моделі кондиціонера для забезпечення повітрообміну у приміщенні

Модель з верхньою подачею SUA	0501
Електроживлення	У/Ф/Гц	400/3/50+N
Витрата повітря	Макс.	м3/ч	4720
	Хв.	м3/ч	2950
Максимальна холодопродуктивність	(24°C, 50%)	кВт	16,7
	(26°C, 50%)	кВт	17,7
Потужність компресора	кВт	4,5
Електронагрівач	кВт	6,6
Зволожувач	кВт	2,3
Витрата пари	кг/ч	3,0
Виносний стандартний конденсатор малошумний	CAL	0511
	CAL	0661
Розміри	Висота	мм	1740
	Ширина	мм	1200
	Глибина	мм	450
Маса	кг	260
Сполучні лінії	Газова	мм	16
	Рідинна	мм	16
	Дренажна	мм	21

З урахуванням отриманих даних був вибраний кондиціонер SUA 0501 з верхньою подачею повітря.

4.3.1 Засоби індивідуального захисту

Вибір засобів індивідуального захисту і розрахунок річної потреби в них виробляється на підставі «Типових галузевих норм безкоштовної видачі робітникам та службовцям особливого одягу, особливого взуття й інших засобів індивідуального захисту» [49].

Річна потреба в засобах індивідуального захисту приводиться в таблиці 4.4.

Таблиця 4.4

Річна потреба в засобах індивідуального захисту

№ п/п	Професія або посада	Кількість чоловік за професією	Спецодяг, спецвзуття й інші засоби індивідуального захисту	Термін носки, міс.	Загальна кількість на рік
1	Професор	1	- Халат бавовняний	12	1
2	Доцент	3	- Халат бавовняний - Рукавички гумові - Рукавички бавовняні	6 1 2	6 36 18
3	Лаборант (у тому числі аспіранти)	5	- Халат - Рукавички гумові - Рукавички бавовняні	6 1 2	10 60 30

4.3.2 Санітарно-побутові приміщення та пристрої

Виробничий процес у лабораторії «Ливарні конструкційні сплави» по санітарно-гігієнічній характеристиці, згідно СНиП 2.09.04-87, відноситься до Іа групи [50].

Для групи Іа передбачений такий склад побутових приміщень: гардеробні, умивальні, пункти харчування, туалети, пункти питного водопостачання, медпункт.

Гардеробні для збереження домашнього та робочого одягу при виробничих процесах групи Іа повинні бути обладнані лавками для роздягання шириною 0,3м. Кількість місць для роздягання повинна бути не менш 25% від кількості працівників у найбільшій зміні.

Кількість кранів умивальників і душових варто приймати, виходячи з найбільшої за кількістю працівників зміни (1 кран умивальника на 7 працівників).

Умивальні розташовані суміжно з гардеробними.

Для харчування працівників існує їдальня або буфет, кількість посадкових місць у якій розрахована за нормою 1 місце на чотирьох працівників.

Туалети не повинні бути віддалені від робочих місць більш ніж на 75м. Кількість санітарних пристроїв у них визначається за нормою 1 санітарний пристрій для обслуговування 15 працівників.

4.4 Пожежна профілактика

Виробничий процес у лабораторії за вибуховою і пожежною небезпекою, згідно СНиП 2.09.02-85, відноситься до категорії Г, тому що обробці підлягають непальні матеріали у розігрітому стані [51].

Приміщення лабораторії побудоване з непальних матеріалів (металоконструкції, цегла, залізобетон, скло та ін.) і згідно СНиП 2.01.02-85, має ІІІа ступінь вогне...