Фісун
А.О.
Економічна оцінка ефективного використання нових
технологій в заготівельній базі машинобудування.
Вихід економіки України із кризового
стану значною мірою залежить від потенційних можливостей машинобудування,
продукція якого є об’єктом попиту всього національного господарства. Необхідною
передумовою задовільнення цього попиту є наявність потужної заготівельної бази.
У заготівельній базі машинобудування більш ніж 50% від загального обсягу
заготовок належить продукції, виготовленій ливарним методом [1]. Тому для
задовільнення попиту галузей машинобудування у ливарних заготовках для
сучасного обладнання, що відповідає міжнародним стандартам, необхідні пошук і
мобілізація інтенсивних резервів ливарного виробництва. Основний акцент
інтенсифікації його ґрунтується на підвищенні якісних характеристик продукції,
досконалості її конструкцій та наближенні їх за розмірами і конфігураціями до
параметрів готових деталей. У міру розвитку продуктивних сил великого значення
набуває збільшення довговічності ливарних заготовок, що в комплексі з іншими
якісними показниками забезпечує продуктивність та безвідмовність майбутніх
знарядь праці в експлуатації. Одним із найважливіших резервів інтенсифікації, які
у перспективі забезпечать підвищення ефективності машинобудування, є
впровадження прогресивних науково-дослідних розробок у процесі виготовлення
міжгалузевої заготівельної продукції. На базі значного масиву інформації щодо
нових технологічних процесів, розроблених вченими Фізико-технологічного
інституту металів і сплавів Національної Академії Наук України, автором даних
тез розраховані їх основні техніко-економічні переваги порівняно з базовими
традиційними технологіями. До високоефективних технологічних процесів належать
такі методи виготовлення ливарних виробів:
–
литво під
низьким регульованим тиском;
–
литво з
протитиском;
–
технологія
лиття по газифікованим моделям у магнітні форми;
–
технологія
високоміцного чавунного литва з кульковидним графітом;
–
автоматизація контрольно-вимірювальних і
зважуючих засобів у технологічних процесах ливарного виробництва.
У міру зростання технічного прогресу в
машинобудуванні збільшується питома вага витрат на матеріальні ресурси у
результаті зменшення їх природного запасу і більш глибокого залягання в надрах
землі. У ливарному виробництві витрати на метал складають 60–75% усієї
собівартості ливарних виробів. Економія металу та інших матеріальних затрат в
результаті впровадження указаних вище
нових технологічних процесів проявляється у наступних спрямуваннях:
–
у зниженні
коефіцієнта використання металу як підсумкового скорочення відходів на стадіях
виготовлення ливарної продукції (металозавалки, рідкого стану, твердого
металу);
–
у зменшенні
маси виробів і їх габаритів за рахунок удосконалення конструкції із одночасним
збереженням або підвищенням досягнутого рівня експлуатаційних якісних
показників;
–
у підвищенні
показників надійності, ремонтоздатності, витривалості, що слугують фактором
матеріалозбереження у сфері експлуатації устаткування;
–
у підвищенні довговічності ливарних виробів як
фактора зменшення виробничих затрат на додатковий приріст їх технічного ресурсу
і зниження норм споживання у результаті збільшення їх терміну використання у
сфері експлуатації.
Найпоширенішого впровадження метод лиття
під низьким регульованим тиском набув у кольоровому ливарному виробництві.
Литво, виготовлене цим методом, має високі фізико-механiчні властивості, чисту
поверхню і розмірну точність. Впровадження технології низького тиску зумовило розробку
цілої серії автоматизованих ливарних установок (АЛУ-1, АЛУ-2, АЛУ-3 тощо),
модифікованих відповідно до специфічних властивостей технологічних процесів
[2]. В результаті механізації і автоматизації технологічних операцій знижується
трудоємність виготовлення відливків, скорочується виробничий цикл.
Найважливішою перевагою даної технології порівняно з литвом у металеві форми на
кокільних верстатах є значна економія металу, як результат зменшення угарових
відходів, браку, прибилів і припусків на механічну обробку, необхідність якої у
деяких випадках зовсім відпадає. Так, впровадження технології низького тиску
для алюмінієвих сплавів на установці АЛУ-1 дає змогу зменшити трудоємність виготовлення
виробів у 8-10 раз, а вихід придатного литва збільшити на 10-30 %. Природно, що
зниження непродуктивних витрат металу веде до відносно пропорційного зменшення
питомих витрат на енергоносії та інші допоміжні матеріали. Звільнення від низки
допоміжних ручних операцій (підготовки шихтових матеріалів, транспортування установки
і зняття кокілів, наповнення форм рідким металом тощо) та заміщення їх
автоматизованими сприяє інтенсифікації технологічного процесу. Виходячи з
середніх даних, впровадження технології під низьким регульованим тиском
забезпечує економію шихтових матеріалів на 618,8 кг на 1 т придатного кольорового
і на 247,7 кг чавунного литва; витрати рідкого металу зменшуються на 233,8 кг
(14,7%) при виготовленні чавунних відливків і на 587,9 кг (28,1%) у разі
виробництва кольорових виробів. Вихід придатних ливарних виробів у процесі
впровадження низького регульованого тиску збільшується в середньому в чавунному
виробництві на 10,2% , в кольоровому – на 18,6%.
Технологія литва з протитиском дає змогу
продукувати відливки будь-яких конфігурацій і розмірів. Особливо ефективним є
виготовлення за цією технологією великогабаритних корпусних і площинних зливків
з металевими і піщаними стрижнями, а також товстостінних виробів складної
конфігурації. Для ливарних виробів, виготовлених за допомогою технології
протитиску, характерна рівномірність структури металу по всьому перерізу,
висока його пластичність, зносостійкість, чистота поверхні заготовки і великий
ступінь пристосованості до термічної обробки. Можливість здійснення контролю і
регулювання процесу заповнення форм металом, а також забезпечення безперервного
тиску на всіх розрізах сприяє виготовленню високоякісних виробів з належною
кристалізацією, завдяки запобіганню появі міжкристалічної пористості під час
осідання металу. Найпоширеніше використання технології з протитиском набуло у
процесі виготовлення заготовок із алюмінієвих сплавів. Переваги впровадження
цієї технології реалізуються також у зниженні трудових витрат на одиницю випущеної
продукції. Економія трудоємності забезпечується скороченням живої і уречевленої
праці у результаті використання багатопозиційних прес-форм, повної
автоматизації процесів заливки металом відповідної установки та відрізки
припусків тощо. Значне скорочення, а в багатьох випадках і повна відсутність
механічної обробки деталей, виготовлених за технологією з використанням
протитиску, свідчить про можливість одержання високоточної продукції.
Розрахунки показали, що витрати на механічну обробку ливарних виробів,
виготовлених методом протитиснення, на 61% нижчі порівняно з литвом у піщані
форми і на 10-12% менші , ніж при технології литва у кокіль. Крім цього,
технологія протитиснення забезпечує поліпшення міцності, підвищення довговічності
та інших якісних показників [3]. Завдяки зниженню кількості бракованих виробів,
скороченню непродуктивних витрат металу на літниково-прибильну систему та інших
виробничих втрат економія шихтових матеріалів у середньому складає 429 кг, а
рідкого металу – 399 кг на кожну тону виготовленої продукції, що забезпечує
збільшення виходу придатного литва на 14,6%.
Технологія ливарного виробництва з
використанням пінополістиролових газифікованих моделей належить до найперспективніших
процесів, при яких майже повністю ліквідуються земельні та піщані дільниці у
ливарному виробництві для виготовлення форм і стрижнів. Виняток складають
великогабаритні відливки трудоємної конфігурації, для яких потребується
виготовлення стрижнів. Особливо ефективна технологія газифікованих моделей у
магнітні форми, використання якої скорочує витрати на обладнання і транспортні
операції на 50% у формувальних відділеннях. Загальна потреба у складських
приміщеннях і у виробничих площах модельного і формувального відділень
зменшується на 60–70%. Крім того, скорочення механічної обробки (за рахунок
зменшення припусків на 30–50%) складає у середньому 25%, що сприяє частковому
вивільненню виробничих потужностей і використанню їх для розширеного виробництва.
Технологія лиття по газифікованим моделям у магнітні форми може бути
використана у чавунному, стальному і кольоровому ливарному виробництві. Особливо
ефективне використання даної технології у важкому машинобудуванні, де
здебільшого вживаються дорогі і трудомісткі дерев’яні моделі, витрати на які у
5-6 разів вищі порівняно з пінополістиролом. Впровадження технології лиття по
газифікованим моделям у магнітні форми забезпечує раціональне використання
металу за рахунок ліквідації формувальних нахилів та втрат під час роз’єднання
форм у процесі традиційних технологій [4]. Досягнення підвищеної точності,
досить високої чистоти поверхні і поліпшеної щільності при осіданні металу
сприяє зменшенню браку і збільшенню виходу придатної продукції. Завдяки
впровадженню технології газифікованих моделей у магнітних формах вихід
придатного металу збільшується у чавунному виробництві на 7,6%, у стальному –
на 9,7% і у кольоровому – на 3,3%.
Технологія високоміцного чавунного лиття набула широкого розповсюдження у високорозвинених країнах, де темпи його зростання значно випереджають динаміку загальних темпів ливарного виробництва. Практика цих країн свідчить про високу ефективність заміни стальних кованок та штамповок, а також стального литва високоміцним чавуном із стабільними механічними властивостями і підвищеними показниками з жаростійкості, зносостійкості, корозієстійкості тощо. Ливарні вироби із модифікованого чавуну з кульковидним графітом за якістю і фізико-механічними характеристиками не поступаються стальним деталям, а витрати на їх виготовлення значно нижчі порівняно із затратами у сталеливарному виробництві. Ефективність такої заміни підтверджується більш високими показниками зниження (в середньому на 10–12%) маси виробів із високоміцного чавуну, підвищенням їх надійності і довговічності та зменшенням браку [5]. Перелічені переваги дають змогу збільшити вихід придатного литва в середньому на 4,3% і значно скоротити фінансові витрати порівняно із стальними виробами. Особливо перспективне впровадження високоміцного чавуна з кульковидним графітом для виробництва труб і сільськогосподарських машин.
Велике значення має використання автоматизованих ліній контрольно-вимірювальних і зважуючих засобів для дозування та вантаження шихти в індукційні печі. Інформація про вміст вуглецю і про стан температури рідкого металу під час палення, а також регулювання цього процесу сприяє підвищенню якісних характеристик литва за фізико-механічними властивостями, що впливає, у свою чергу, на зменшення кількості бракованих виробів у середньому на 2,3%. Забезпечення стабільної температури в індукційних печах дає можливість ліквідувати перегріви, збільшити міжремонтні цикли печей і зменшити у середньому на 18% витрат електроенергії. Регулювання теплового режиму палення, інтенсифікація завантаження печей, автоматичне дозування шихтових матеріалів, ліквідація допоміжних операцій дозволяє значно скоротити трудові й матеріальні витрати на ремонт і амортизацію устаткування, на обслуговування виробничих площ, а на стадії проектування – зменшити кількість паливних агрегатів. Використання автоматизованих ліній контрольно-вимірювальних і зважуючих засобів у чавунному виробництві забезпечує середню економію шихтових матеріалів на 126,2 кг і рідкого металу – на 112,7 кг на кожну тону, що дозволяє збільшити вихід придатної продукції на 5,9%. Коефіцієнт економії рідкого чавуну складає 0,076, рідкої сталі – 0,018.
Аналіз підвищення техніко-економічних
показників у результаті впровадження прогресивних технологій у ливарному виробництві,
дозволяє зробити висновок, що заготівельна база машинобудування має найбільші
резерви розширення виробництва нового устаткування, оскільки якісні показники
заготівельних виробів у пріорі зумовлюють усі переваги майбутніх машин.
Література.
1.
Найдек В.Л. Прогрессивная технология обработки металлических расплавов.
– К.: УкрНИИНТИ – 1991. – 52 с.
2.
Борисов Г.П. Применение
регулируемого давления при изготовлении отливок. //Литейное производство. –
1989. – №5 – с. 47–49
3.
Фисун А.А. Методика определения экономической эффективности от
внедрения технологии литья с противодавлением. – В кн.: Новое в литье с
противодавлением. – София. – 1988. – с. 34–37
4.
Шуляк В.С. Метод литья по газифицируемым моделям из пенополистерола. –
К.: Техника – 1991. – 78 с.
5.
Десятая всесоюзная конференция по высокопрочному чугуну. – Киев-Львов –
1997. – 244 с.