Организация и обеспечение безопасности труда процесса индукционной пайки Борфрез

Курсовая работа

По дисциплине «Безопасность технологических процессов и производств»

На тему «Организация и обеспечение безопасности труда процесса индукционной пайки Борфрез»»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1 Описание технологического процесса и оборудования……………………..5

1.1 Понятие и область  применения твердосплавных борфрез……………5

1.2 Подготовка инструмента  перед пайкой……………………………...5

1.3 Выбор припоя………………………………………………………….6

1.4 Выбор флюса………………..……………………………………………6

1.5 Выбор оборудования  для пайки…………...………………………….7

1.6 Очистка инструмента  после пайки……………………………………..9

1.7 Обработка инструмента  на шлифовальном круге……...…………….10

2 Анализ технологических операций и выявление вредных производственных факторов………………………………………………………………………….11

2.1 Характеристика вредных и опасных производственных факторов процесса индукционной пайки……………………………………….…………11

2.2 Источники и причины возникновения опасных и вредных факторов в процессе индукционной пайки………………………………………………….12

3 Организация и обеспечение безопасных условий труда……………………17

3.1 Выбор и обоснование применения коллективных и индивидуальных средств защиты………………………………..…………………………………..17

3.2 Требования к производственным помещениям……………………....17

3.3 Пожарная безопасность………………………………………………..19

3.4 Требования к вентиляции……………………………………………...20

3.5 Требования к установкам для индукционной пайки……...…………21

4 Расчет физических факторов производства, технических средств защиты от их воздействия……………………………………………….……………………23

4.1 Расчет защитного заземления электроустановок…………………….23

4.2 Расчет местной вытяжной вентиляции………………………...……..26

5 Инструкция по технике безопасности…………………..……………………..29

Заключение………………………………………………………………………...33

Литература……………………………………………………………..………….34

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Карта типового технологического процесса………………35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Данная курсовая работа посвящена  проблеме организации и обеспечения  безопасных условий труда при  пайке металлических изделий  с использованием электротермических установок повышенной и высокой частот в машиностроительной промышленности. Актуальность проблемы заключается в том, что на рабочих при паянии изделий может воздействовать ряд неблагоприятных факторов окружающей среды: возникновение электромагнитных полей высокой частоты работающих установок, тепловое излучения от нагретых деталей, выделения вредных веществ от расплавленных припоев или флюсов, а также возможность поражения электрическим током при касании токоведущих элементов индукторов индукционных установок.

Целью настоящей работы является пооперационный анализ технологического процесса с целью выявления опасных  и вредных производственных факторов и их источников, а также организация  и обеспечение на основе анализа  безопасных условий труда в процессе выполнения каждой технологической  операции за счет применения автоматизации  опасных технологических операций, дистанцирования рабочих от источников опасных и вредных воздействия, применения коллективных и индивидуальных средств защиты и т.п.

Курсовая работа выполнена  на основе изучения материалов лекционных и практических занятий и изучения научно-технической и нормативной  литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Описание технологического  процесса и оборудования

В данном разделе курсовой работы будет рассмотрен технологический процесс изготовления твердосплавных борфрез.

1.1 Понятие и область применения твердосплавных борфрез

Борфреза - вид режущего инструмента, твердосплавный бор в виде металлического штифта — хвостовика, к которому припаяна головка, спечённая из твердого сплава (рис. 1).

 

Рисунок 1 - Примеры исполнения борфрез.

 

С помощью твердосплавных борфрез можно обработать металл практически любой твердости: различные виды стали, цветные металлы, материалы из чугуна, пластмассы и прочее. Эффективность обработки поверхности зависит от формы и числа зубьев, угла наклона и точности кругового вращения борфрезы. Область применения борфрез достаточно обширна: они могут применяться в областях судостроения, машиностроения, металлообработки в прямошлифовальных машинах с электрическим или пневматическим приводами. Именно от области применения зависит конфигурация головки твердосплавного бора (борфрезы).

1.2 Подготовка  поверхности инструмента к пайке

Головку борфрезы изготавливают  обычно  из вольфрамосодержащих твердых сплавов (например, марки ВК8), хвостовик – из инструментальных сталей (например, 35ХГСА, 20ХГН). Подготовка поверхности твердых сплавов группы WC— Со с большим содержанием кобальта не требуется, так как их поверхности хорошо смачиваются расплавленным припоем без какой-либо специальной обработки.

 

1.3 Выбор припоя

Припой выбирается в зависимости  от марки основного металла. Обязательным свойством припоя, позволяющим получить прочное паяное соединение, является его способность смачивать основной металл. Рекомендуемые для пайки  припои  (ГОСТ 231377-78) приведены в  таблице 1.

Таблица 1 - Припои

Марка припоя	Химический состав, %							Предел проч- ности при растяже- нии, МПа	Темпе- ратура плавле- ния, ⁰С
	Медь	Ни- кель	Мар- ганец	Крем-ний	Цинк	Кадмий	Се- реб- ро
Л63	62	-	-	-	38	-	-	260	905
Л68	68	-	-	-	32	-	-	260	938
ПрМЦН86-4-2	68	5	2	0,3	24,7	-	-	300	930
ПСр-40	16,7	0,3	-	-	17	26	40	280	605
Медь М1	99,5	-	-	0,5	-	-	-	-	-

 

1.4 Выбор флюса

В большинстве случаев  пайка производится на открытом воздухе, в связи с чем при пайке необходимо применять флюс. Во-первых, флюс способствует растворения оксидных пленок на поверхности твердого сплава и стального корпуса инструмента, а во-вторых, он защищает спаиваемые поверхности от окисления. В таблице 2 приведены составы и технологические свойства флюсов.

Таблица 2 - Флюсы

Марка флюса	Бура	Ф100	№200	№201
Химический состав, %
Окись кобальта	-	2-3	-	-
Окись вольфрама	-	14-16	-	-
Бура обезвоженная	100	32-64	19-21	13-15
Фтороборат калия	-	остальное	-	-
Борный ангидрид	-	-	68-72	79-81
Прочие	-	8-10	Фтористый кальций лигатура	То же 5-6 (Al, Cu, Mg) 0,4-0,6
Температура, ⁰С
Плавления	740	620-650	620-650	620-650
Интервала активного действия	800-1100	1000-1100	850-1150	850-1150

 

1.5 Выбор оборудования для пайки

Процесс индукционной пайки  борфрез заключается в нанесении  на основание стальной шпильки флюса, припоя и твердосплавной заготовки, сквозном одновременном нагреве основания шпильки и твердосплава индукционным способом до необходимой температуры и выдержке на заданное время при этой температуре.

Для индукционной пайки используются высокочастотные генераторы, а также  установки повышенной и промышленной частот. В комплекс оборудования входят источники питания (генераторы), трансформаторы, индукторы и устройства, необходимые для ручной, механизированной либо автоматизированной фиксации и транспортирования паяемых изделий. Кроме этого, источник питания индуктора дополняется пирометрическими схемами контроля, которые позволяют не только повысить эффективность работы приборов и качества паяных изделий, но и сократить количество потребляемой оборудованием электроэнергии.

При выборе генератора  следует  учитывать номенклатуру паяемых  изделий, т.к. применение генераторов  высокой мощности может привести к перерасходу электроэнергии и охлаждающей воды. В выборе мощности и правильной настройке генератора процессы нагрева изделий из ферромагнитных металлов протекают удовлетворительно если на 1 см² нагреваемой поверхности приходится 1 кВт мощности тока высокой частоты, обозначенной в паспорте генератора. Так, например, на генераторах мощностью 10кВт паяют металлорежущий и буровой инструмент с поперечным сечением в зоне пайки до 5 см², а также тонкостенные ферромагнитные изделия.

Индуктор состоит из индуктирующего провода, создающего магнитное поле, необходимое для индуктирования тока в нагреваемые изделия, токопроводящих шин, контактных колодок для соединения индуктора с выводами понижающего  трансформатора, устройства для подачи воды, охлаждающей индуктор и поверхность  запаянного изделия (если необходимо). Основная часть индуктора – индуктирующий  провод, форма и конструкция которого определяются конфигурацией и массой паяемого изделия. По способу пайки  индукторы делятся на 2 основных типа: для одновременного и непрерывно-поступательного нагрева. Характерными размерами индуктора являются ширина индуктирующего провода h₁, его толщина b₁ и зазор между рабочей поверхностью и нагреваемой поверхностью.

При одновременном нагреве  требуемая ширина индуктирующего провода  определяется шириной нагреваемого изделия. Если нагревается участок поверхности, то ширина индуктора берется на 10-20 % больше ширины нагреваемого участка изделия. Если нагревается вся поверхность изделия, то ширина индуктирующего провода и ширина изделия примерно одинаковы.

Во время нагрева длительность индуктирующий провод обычно не охлаждается. Постоянное охлаждение имеют только токоподводящие шины. Поэтому индуктирующий  провод выполняют массивным; его  толщина при частотах тока f≤10 кГЦ составляет (2,5÷4,0)b_h  ( b_h - ширина нагреваемого изделия).

Зазор между рабочей поверхностью индуктора и нагреваемой поверхностью составляет 1-5 мм в зависимости от размеров изделия.

 

Рисунок 2 - Некоторые виды индукторов для пайки: 
1 — индуктор; 2 — детали; 3 — припой.

 

1.6 Очистка инструмента  после пайки

После пайки изделие охлаждают  в песке, а затем при помощи щипцов помещают в электрическую  печь для отпуска. Для твердосплавных изделий используют средний отпуск с нагревом инструмента до температуры 350-400⁰С.

После термической обработки  инструмент может иметь на поверхности  окалину, закалочные соли или минеральные  масла. Их удаления может проходить  в несколько этапов:

1. Предварительная промывка. Производится в моечной машине  или выварочном баке с горячем (70-90⁰С) щелочном растворе (0,38-0,41% NaOH).

2. Кипячение в подкисленной  среде. Кипятят в течении 5…10 мин в 12%-ном растворе соляной кислоты HCl.

3. Травление. Предназначено  для окончательного удаления  окалин и солей. 3…5 мин при  температуре 8…20⁰С.

4. Повторная промывка. Проводится  в проточной воде.

5. Кипячение в 2%-ном  содовом растворе. Производится  в течении 10 мин до полной нейтрализации кислоты.

6. Пассивирование. Производится  в горячем 25%-ном водном растворе  NaNO₂ с выдержкой инструмента в ванной в течении 3…5 мин для предохранения от коррозии.

1.7 Заточка инструмента

Дальнейшая заточка инструмента  производится на оборудовании для обработки  твердых сплавов – обычно круги  из синтетических алмазов. Для предварительной  заточки иногда применяются круги из карбида кремния зеленого. Технологические схемы полной алмазной обработки твердосплавного режущего инструмента включают две группы операций, выполняемых кругами из синтетических алмазов:

1) шлифование и заточка рабочих поверхностей инструмента по пластинке твердого сплава;

2) доводка фасок по пластинкам твердого сплава.

 Характеристики кругов  и режимов заточки выбирают  в зависимости от марки   затачиваемого твердого сплава (табл.3).

Таблица 3 - Характеристика круга

Марка сплава	Твердость	Зернистость	Связка	Скорость заточки
ВК6, ВК8	С1, СМ2	25-40	Керамическая	18-22
Т5К10	С2, СМ1	-	Бакелитовая	22-26
Е15К6	СМ1, СМ2	-	Керамическая	15-18
МР4	С1, СМ2	-	Бакелитовая	18-22
Т30К4, МК306	М1, М2	-	Керамическя	10-12

 

Карта типового технологического процесса с элементами обеспечения  безопасности труда приведена в  Приложении 1.

 

 

 

2 Анализ технологических  операций и выявление вредных производственных факторов

2.1 Характеристика  вредных и опасных производственных  факторов процесса индукционной  пайки.

2.1.1 Электромагнитные поля  высоких частот. Биологическое воздействие  полей электромагнитных полей  радиочастот характеризуется тепловым  действием и нетепловым эффектом. Под тепловым действием подразумевают  интегральное повышение температуры  тела или отдельных его частей  при общем и локальном облучении.  Нетепловой эффект связан с  переходом электромагнитной энергии  в объекте в нетепловую форму  энергии (молекулярное резонансное  истощение, фотохимическая реакция  и др.). Чем меньше энергия электромагнитного  излучения, тем выше тепловой  эффект, который он производит. Разные  части тела человека имеют  разный коэффициент поглощения  энергии. Это может привести  к образованию стоячих волн  и локальному перегреву ткани,  особенно с плохой терморегуляции (хрусталик, желчный пузырь, кишечник, семенники). Влияние ЭМП на организм зависит от таких физических параметров как длина волны, интенсивность излучения, режим облучения – непрерывный, прерывистый, а также продолжительность воздействия на организм, комбинированного действия с другими производственными факторами (повышенная температура воздуха, наличие шума и др.), которые способны изменять сопротивляемость организма ЭМП, и определяется характеристиками и состояние используемого при работе оборудования.

2.1.2 Химические вещества. В описываемом в данной курсовой работе процессе вредные химические вещества могут находиться в газообразном или коллоидном (в виде аэрозолей) состоянии и способны проникать в организм человека через органы дыхания. Биологическое действия вредных химических веществ на человека изменяет его гомеостаз ( относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма), т.е. способность организма к авторегуляции при изменении окружающей среды.

2.1.3 Электрический ток,  протекая через тело человек,  производит термическое, электролитическое,  биологическое, механическое и  световое воздействие. Термическое  воздействие характеризуется нагревом  кожи, тканей вплоть до ожогов. Электролитическое воздействие  заключается в электролитическом  разложении жидкостей, в том  числе и крови. Биологическое  воздействие электрического тока  проявляется в нарушении биологических  процессов, протекающих в организме  человека, и сопровождается разруением и возбуждением тканей и судорожным сокращением мышц. Механическое воздействие приводит к разрыву тканей, а световое – к поражению глаз. Поражение человека электрическим током может произойти при прикосновении: к токоведущим частям, находящимся под напряжением; отключенных токоведущих частях, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного включения; к металлическим нетоковедущим частям электроустановок после перехода на них напряжения с токоведущих частей. Кроме того, возможно электропоражение напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю, электрической дугой в установках с напряжением более 1000 В; при приближении к частям, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние, зависящее от значения высокого напряжения. Степень поражения электрическим током зависят от силы тока, его частоты и рода, а также электрическим сопротивлением различных частей тела человека.

2.2 Источники и причины возникновения опасных и вредных факторов в процессе индукционной пайки

2.2.1 При нанесении флюса и припоя имеют место следующие причины возникновения опасных и вредных производственных факторов:

- флюсы, приготовленные на основе легко воспламеняющихся жидкостей, могут быть источником возникновения пожара.

-  попадание флюса на кожу рабочего является источником возможного ожога.

- пары кислотных и других химически активных флюсов и аэрозоли припоев, содержащих свинец, кадмий и другие высокотоксичные компоненты, могут быть источником острых отравлений и профзаболеваний.

Мероприятия по снижению возникновения вредных и опасных  производственных факторов:

- постоянно действующая общеобменная и местная приточно-вытяжная вентиляция с разводкой притока в рабочую зону;

- работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции;

- наличие водопроводного крана с раковиной и нейтрализующих жидкостей для удаления паяльных флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли, в случаях их попадания на кожу рабочего;

- соблюдение правил ношения  спецодежды;

- на участках пайки должны находиться первичные средства пожаротушения;

- рациональная организация  режима рабочего времени и  отдыха.

2.2.2 При включении генератора и привода механизма вращения источниками опасных факторов технологического процесса являются:

- возможность поражения  электрическим током при прикосновении  к токоведущим частям электрических  установок;

- неисправность оборудования  и повреждение защитной изоляции  токоведущих частей.

Мероприятия по снижению возникновения вредных и опасных  производственных факторов:

-  наличие блокировочных устройств, исключающих при обслуживании установок доступ работника к частям, находящимся под напряжением;

- металлические части установки для индукционной пайки должны быть заземлены или занулены;

- ручки, рукоятки, маховики пусковых устройств электрооборудования должны быть сделаны из изолирующих материалов;

- своевременная диагностика  и ремонт оборудования.

2.2.3 При работе высокочастотного оборудования при индукционной пайке место следующие опасные и вредные производственные факторы:

- при работе генератора  возникают электромагнитное поле высокой частоты;

- тепловые излучения от нагретых деталей;

- выделение паров, газов, аэрозолей металлов при расплавлении флюса и припоя;

- возможное поражения электрическим током токоведущими элементами индукторов индукционных установок;

- возможное получение  ожогов кожи при прикосновения к раскаленным деталям;

- пожароопасность;

- неисправность механизмов  управления – электрических кнопочных  устройств, пирометрической схемы  контроля, двигателя вращения заготовки.

Мероприятия по снижению возникновения вредных и опасных  производственных факторов:

- постоянно действующая общеобменная и местная приточно-вытяжная вентиляция с разводкой притока в рабочую зону;

- работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции;

- своевременная очистка  и ремонт вентиляционных установок;

-  наличие блокировочных устройств, исключающих при обслуживании установок доступ работника к частям, находящимся под напряжением;

- металлические части установки для индукционной пайки должны быть заземлены или занулены;

- ручки, рукоятки, маховики пусковых устройств электрооборудования должны быть сделаны из изолирующих материалов;

- своевременная диагностика  и ремонт оборудования;

-  наличие устройства для снятия остаточного заряда конденсатора при неработающем генераторе;

- силовой трансформатор и выпрямляющее устройство должны размещаться в экранирующем шкафу;

- вода для охлаждения индуктора установки для индукционной пайки должна подаваться с применением приспособления, выполненного из диэлектрического материала;

- наличие блокирующего устройство, исключающего пуск установки при отсутствии воды в системе охлаждения;

- наличие необходимых  средств пожаротушения.

2.2.4 При выключении нагрева и механизма вращения заготовки имеют место следующие опасные факторы:

- неисправность механизмов управления – электрических кнопочных устройств, пирометрической схемы контроля, двигателя вращения заготовки;

- поражение электрическим током;

- пожароопасность;

- ожоги при прикосновении  к нагретым деталям и инструментам;

Мероприятия по снижению возникновения вредных и опасных  производственных факторов:

- своевременная диагностика и ремонт оборудования;

- соблюдение норм пожаробезопасности;

- ручки, рукоятки, маховики пусковых устройств электрооборудования должны быть сделаны из изолирующих материалов;

- использование средств  индивидуальной защиты рабочего;

- знание правил и приемов  безопасной работы с нагретыми  приборами и деталями;

2.2.5 При выводе изделия с готовым паяным соединением из индуктора возникают следующие опасные факторы:

- возможность получения  ожогов при прикосновении к  нагретым частям инструмента;

- пожароопасность;

- попадание остатков флюса  или припоя на кожу рабочего;

- загазованность рабочей  зоны парами расплавленных флюсов  и припоев.

Мероприятия по снижению возникновения вредных и опасных  производственных факторов:

- соблюдение норм пожаробезопасности;

- использование средств  индивидуальной защиты рабочего;

- знание правил и приемов  безопасной работы с нагретыми  приборами и деталями;

- постоянно действующая общеобменная и местная приточно-вытяжная вентиляция с разводкой притока в рабочую зону;

- работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции;

- своевременная очистка  и ремонт вентиляционных установок.

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Организация и обеспечение безопасных условий труда

3.1 Выбор и обоснование  применения коллективных и индивидуальных  средств защиты

Обслуживающий персонал цеха обязан знать свойства обращающихся в технологическом процессе веществ, их воздействие на организм, средства защиты и меры оказания первой помощи и должен быть обеспечен спецодеждой, спецобувью и СИЗ в соответствии с "Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи рабочим и служащим спецодежды, спецобуви и других СИЗ".

Ношение спецодежды и средств  защиты на рабочих местах обязательно.

Все работы со щелочами и  кислотами должны проводиться в  защитных очках или противогазной  маске, резиновых перчатках, резиновом  фартуке и резиновых сапогах.

В соответствии с ГОСТ 12.4 011-87 в качестве коллективных средств  защиты персонала предусмотрены:

- вентиляция и отопление производственных помещений;

- общее и местное аварийное освещение производственных помещений и наружных установок приборами, соответствующими среде;