Активные инновационные процессы в литейном производстве.

 Феркингхофф Андреа, ProTEC Marketing и  Скельник Верена, ASK Chemicals

Значение вносимого поставщиками вклада для производителей в литейной промышленности

Цепочка формирования стоимости в промышленном производстве сложна и требует от всех участников процесса высочайшей эффективности при обеспечении требуемого качества. На рост требований существенно влияет постоянное ужесточение стандартов по снижению выбросов и оптимизации менеджмента качества (ISO-TS 16949). Это касается также литейных заводов и их поставщиков. Производители ожидают от поставщиков все более масштабного участия в решении опытно-конструкторских и производственных задач и обеспечения устойчивости производства, так как все более настойчиво звучат требования использования более эффективных энергетических и материальных ресурсов в производстве.

 Эти задачи ежедневно стоят на повестке дня на литейном заводе MGG Netherlands B.V. (далее MGG), который находится в приграничном с Германией городе Тегелен (Нидерланды). Там находится крупнейший в Западной Европе завод по изготовлению алюминиевых отливок в песчаных формах, производящий более 12 000 тонн литья в год (рис. 1). На площади 29000 м^2 более 400 сотрудников изготавливают высококачественные серийные отливки для заказчиков из разных стран мира. Изготовленные в Нидерландах отливки используются, прежде всего, в производстве грузовых и легковых автомобилей, а также отопительных котлов. Производственные мощности такого масштаба требуют стратегического партнерства с поставщиками, чья продукция должна соответствовать высоким требованиям по надежности.

Рис. 1: Завод MGG Netherlands B.V. окружен жилыми районами. Поэтому на предприятии придается особое значение минимизации вредных выбросов и образования дыма в процессе производства.

На первый взгляд, химические материалы, например, огнеупорные покрытия и системы связующих компонентов не очень важны для производства литья. Но это серьезное заблуждение, поскольку они играют решающую роль в производственном процессе.

Поэтому голландский цех по изготовлению стержней (рис. 2), где изготавливается 15000–20000 стержней еженедельно и расходуется 400 тонн песка, уже давно тесно сотрудничает с компанией ASK Chemicals, одним из ведущих поставщиков материалов для литейных производств, и использует высококачественные связующие колд-бокс компоненты компании.

Рис. 2: Цех по производству стержней завода MGG в г. Тегелен.

Обеспечение качества на всех этапах производства

 Предприятие MGG производит отливки на пределе физических возможностей. Соответствие постоянно растущим требованиям достигается на литейном заводе за счет интенсивного обмена информацией с заказчиками и поставщиками, а также постоянной оптимизации литейного производства. При этом используется солидный перечень вспомогательных инструментов, таких как методы моделирования, изготовление опытных образцов или быстрое прототипирование опытных образцов. Предприятие MGG видит свою основную задачу не в разработке новых методов, а, скорее, в оптимизации процессов, которая возможна только в тесном сотрудничестве с клиентами. Его цель - поставлять изделия, готовые к использованию и соответствующие высоким требованиям заказчиков. По мнению Джона Хаскеса, главного инженера-технолога завода MGG, этого можно достичь только за счет ужесточения контроля качества (рис. 3).

Рис. 3: В ходе испытания на герметичность производится проверка отливок на наличие газовых дефектов и усадочной пористости. При производстве отопительных котлов благодаря использованию технологии ECOCURE SL удалось процент брака по газовым дефектам более чем на 5 %.

Соответствующие требования без каких-либо поблажек передаются и поставщикам вспомогательных материалов, таких как связующие материалы и огнеупорные покрытия.

Постоянно растущая конкуренция, разумеется, является результатом стремления к повышению эффективности, которое требует изготавливать отливки во все более сжатые сроки, с уменьшением затрат и усложненяющейся геометрией при стабильно высокой или повышающейся надежности технологического процесса. В соответствии с этим возрастают и требования к поставщикам. «Мы ищем партнеров, которые будут не только продавать нам свою продукцию, но и оказывать всестороннюю поддержку и вносить свой вклад в дальнейшее развитие нашего производства», - заявил Джон Хаскес. «Процессы принятия решений при выборе поставщиков очень сложны. Большую роль здесь играют взаимодействие, технологические ноу-хау и экономическая эффективность».

Инновации - залог успеха

На предприятии MGG всегда использовались высокоэффективные связующие материалы от ведущих производителей. Традиционные/стандартные связующие вещества для производства стержней по колд-бокс технологии никогда не соответствовали высоким требованиям голландского предприятия. В 2011 компания MGG начала тестировать новую технологию связующих материалов ECOCURE с пониженным содержанием растворителей, чтобы с ее помощью снизить выбросы БТК (бензола, толуола, ксилола) и запаха, улучшить физические и термические свойства стержней и, наконец, добиться снижения добавки связующих компонентов и амина. После года работы в испытательном режиме началось серийное производство отливок с использованием нового поколения связующих материалов с пониженным содержанием растворителя ECOCURE производства компании ASK Chemicals.

Если раньше компания MGG использовала материалы двух других поставщиков, то после успешного завершения испытаний она почти на 100 % использует новую эффективную, ресурсосберегающую технологию.

Убедительный результат совместной работы

Традиционная система колд-бокс связующих состоит из трех компонентов: компонент 1 состоит приблизительно из 55 % фенольной смолы и 45 % растворителя, компонент 2 состоит главным образом из производных полиизоцианата и 15–30 % растворителя, компонент 3  - это третичный аминовый катализатор, который активизирует реакцию. Компонент 1 и компонент 2 связующей системы могут содержать специальные добавки, которые применяются для оптимизации специальных свойств или обеспечения заданных свойств отливок. Полиуретановая реакция состоит из фенольных гидроксилов в компоненте 1, которые реагируют с NCO (группы цианатов) в компоненте 2. В новых системах с пониженным количеством растворителей (SL-система) компонент 2 создан специальным образом так, чтобы обеспечивать эффективность, аналогичную стандартной 2-компонентной системе, но без использования в своем составе растворителей. Не содержащая растворителя рецептура компонента 2 имеет в своем составе специальные полиизоцианатные компоненты. Дополнительно применяются специальные добавки, которые точно взаимодействуют с адаптированным компонентом 1. Это уникальное сочетание обеспечивает сокращение суммарной добавки связующих на 20 %. Новая SL-система содержит растворители без ЛОС (летучие органические соединения) на основе высококачественных химических компонентов. В рецептурах связующих веществ последнего поколения такие растворители замещают эфиры растительного происхождения, что позволяет пользователям уникальную возможность сократить долю вредных выбросов.

Физические свойства стержней, изготовленных с применением новой технологии, убедили специалистов MGG в ее преимуществах. Джон Хаскес был восхищен высокой размерной точностью и термической стойкостью стержней, изготовленных на заводе в Тегелене (рис. 4 и 5).

Рис. 4: Технология ECOCURE SL соответствует самым высоким требованиям внешнего вида и размерной точности.

Рис. 5: Главный инженер-технолог завода MGG Джон Хаскес доволен высоким качеством изготовленных стержней.

Хорошая выбивка стержня является результатом снижения содержания органических компонентов при поддержании одинакового количестве кислорода в процессе заливки. Благодаря этому также уменьшается налипание связующих, что позволяет сократить затраты на чистку стержневой оснастки.

Наконец, за счет использования связующих материалов нового поколения компании MGG удалось значительно сократить вредные выбросы в процессе заливки, охлаждения и выбивки отливок при одновременном сохранении высокой геометрической точности.

Как показывает используемая рецептура связующих (рис. 6), добавка материалов при работе по новой технологии выгоднее, чем при использовании конкурентных продуктов; снижение добавки амина на 30 % по сравнению с конкурентным продуктом также выглядит весьма убедительно. При использовании технологии ECOCURE SL имеющееся в распоряжении время на обработку составляет 90 минут, тогда как при использовании конкурентного продукта на предприятии MGG временное окно составляло 60 минут. Преимущество технологии ECOCURE SL для завода MGG очевидно: более высокая производительность.

Рис. 6: Благодаря применению системы ECOCURE SL удалось снизить добавляемое количество компонента 2 более чем на 20 %. Количество добавки конкурентного продукта: часть 1 0,52 % и часть 2 0,52 %; количество добавки системы ECOCURE SL: часть 1 0,53 % и часть 2 0,40 %.

Кроме того, специалисты предприятия MGG установили, что используемый на заводе песок снижает влагопоглощение на 60 %. Процент брака изготовленных стержней составляет 2 %. В производстве отопительных котлов, где используются стержни повышенного качества, более чем на 5% удалось снизить процент брака по газовым дефектам.

 Критерии устойчивого развития – эффективное использование энергии и ресурсов – становятся фактором конкуренции

 Безопасность для окружающей среды и устойчивое развитие сегодня играют важную роль при выборе поставщиков и вспомогательных материалов для производства отливок.

Поэтому компания MGG поручила Институту литейных технологий (IFG, Дюссельдорф) провести сравнительное исследование выбросов БТК и образования запаха при использовании системы ECOCURE SL и конкурентных продуктов, применявшихся ранее. Новая разработка компании ASK Chemicals и здесь показала свои сильные стороны. Образование запаха уменьшилось на 20 % (рис. 7), а выбросы БТК благодаря использованию технологии ECOCURE SL удалось снизить на 60 % по сравнению с двумя другими системами колд-бокс связующих. Само собой разумеется, что образование видимого дыма на этом литейном заводе практически осталось в прошлом. Подобные результаты как для сотрудников MGG, так и для жителей г. Тигелен, служат важным и четким сигналом того, что предприятие успешно предпринимает усилия в использовании экологически безопасных технологий.

Этот практический пример наглядно доказывает, что поставщики материалов вносят важный вклад в создание добавочной стоимости литейных производств. В частности, использование эффективных систем связующих материалов, обеспечивающих низкий уровень выбросов в окружающую среду, показывает, что основу обеспечения качества продукции и соответствие экологическим требованиям можно заложить уже на этапе тщательного выбора расходных материалов.

Рис. 7: Образование видимого дыма на голландском литейном заводе ушло в прошлое.

О предприятии MGG Netherlands B.V.

 Предприятие MGG Niederlande, расположеное в г. Тегелен, является одним из самых современных и инновационных заводов по производству алюминиевого литья в песчаных формах в Западной Европе.

Кроме изготовления алюминиевого литья в песчаных формах, на предприятии MGG применяется технология изготовления отливок литьем под низким давлением (рис. 8), запатентованная технология, созданная специально для производства ответственных и контролируемых отливок. Этот метод позволяет изготавливать тонкостенные отливки с улучшенными механическими свойствами, которые используются преимущественно в грузовых и легковых автомобилях известных производителей. Еще одним важным направлением деятельности компании является производство высококачаственных компонентов для отопительных котлов.

Предприятие делает ставку на уникальные технологические разработки, которые на протяжении ряда лет создаются и сохраняются работающими здесь специалистами. Компания MGGпозиционирует себя как новатора в области технологий и новых разработок, который тесно сотрудничает с клиентами. Портфолие продукции варьируется от отливок до готовой к применению продукции.

Рис. 8: На предприятии MGG применяется технология изготовления тонкостенных отливок методом литья под низким давлением.