Опыт самого массового производства литых автокомпонентов – тормозных вентилируемых дисков

 Мельников И.А.

Развитие производства современных автокомпонентов подстёгивается не только желанием руководства автосборочных заводов получить поставщиков в единой таможенной зоне и непосредственной близости, но и законодательными мерами правительства России. По действующим актам и постановлениям любые предприятия, работающие в режиме промсборки, за пять лет после заключения соглашения должны выйти на уровень 60% локализации автокомпонентов, в том числе обязательно и за счёт отечественного производства двигателей и коробок передач, которые должны устанавливаться как минимум на 30% выпускаемых автомобилей.

Выполняющим требования заводам положен бонус в виде льготных условий таможенного ввоза автокомпонентов (сниженные или вовсе нулевые пошлины). В 2013 году был принят закон о господдержке производителей автомобилей и автокомпонентов, действующих в режиме промышленной сборки. Аналитическая компания Boston Consulting Group предсказывает, что к 2020 году рынок новых автомобилей в России возрастёт до 4,4 миллиона машин. В этом случае у России появится шанс стать крупнейшим рынком в Европе, сместив с первой строчки Германию. Подобные прогнозы — одна из причин роста интереса потенциальных производителей автокомпонентов в России. Следует особо отметить, что наиболее эффективно осваивать литые автокомпоненты, т.к. это технологически проще и они составляют самую весомую часть в массе автомобиля.  

В ближайшее время в г.Тольятти откроется завод корейской компании Kdac по производству автомобильных радиаторов и некоторых компонентов систем охлаждения, отопления и кондиционирования — СП «Кейдак Термал Рус». В созданном предприятии с российской стороны учредитель группа «Объединённые автомобильные технологии», крупнейшее в России объединение производителей автокомпонентов. Первым потребителем продукции должны стать предприятия АвтоВАЗ и GM-АвтоВАЗ, но Kdac планирует поставки на сборочные заводы в Калуге, а также других автомобильных кластеров в России. Первую продукцию СП даст уже в 2014 году.

Осенью 2013 года было подписано соглашение о строительстве завода мексиканской компании Nemak в Ульяновской области. Запуск предприятия намечен на конец 2015 года - по выпуску отливок блока и головки блока цилиндров для нескольких автосборочных заводов. Компания Ford  также решила построить завод двигателей в Елабуге, который должен быть запушен в 2015 году. В Калужском регионе в 2015 году откроется завод двигателей Volkswagen. Шинный завод Bridgestone в Ульяновской области должен вступить в строй в 2016 году. В Калининградской области в 2016 году заработают сразу 15 заводов автокомпонентов структур «Автотора», создаваемых с участием таких гигантов, как Magna и GM.

Мировой гигант Bosch строит сейчас свой второй российский завод автокомпонентов — в Самаре. Он будет выпускать блоки АБС, генераторы, стартёры и инжекторы для систем Common Rail. (Сейчас завод Bosch в Саратове производит свечи зажигания, датчики массового расхода воздуха, лямбда-зонды, блоки управления, бензонасосы, жгуты проводов, топливные рампы.) Другой пример — это СП «Вистеон Автоприбор Электроникс» во Владимире. Оно изготавливает автомобильную электронику, в том числе комбинации приборов и аудиосистемы. Минувшей осенью американская корпорация Visteon увеличила свою долю в этом СП с 49 до 68,77%, получив тем самым контрольный пакет акций [1]. По сообщению Automotive News Europe, вопрос о создании промышленных предприятий в России сейчас рассматривают компании GKN Driveline (системы привода), TRW Automotive (электроника, системы безопасности) и Getrag (трансмиссии). GKN раскроет свои планы в самое ближайшее время, а TRW и Getrag — попозже. Так что в ближайшие годы стоит ждать появления у нас новых предприятий по производству различных отливок автокомпонентов. 

Для каждого нового современного автомобиля необходимо четыре отливки тормозных дисков, а с учетом многократных замен в процессе его эксплуатации и технического обслуживания данные отливки являются наиболее востребованными на рынке автомобильных комплектующих. Литейный завод, который первым в России или Украине освоит серийное производство вентилируемых дисков, снимет все «сливки» при пока абсолютно свободной нише огромного рынка данных отливок для обеспечения производства и ремонта автомобилей в РФ и СНГ – основного рынка отливок в мире.

Во-первых, это простота освоения их производства благодаря тому, что вентилируемые диски являются самыми простейшими плоскими осесимметричными автомобильными отливками, которые не требуют сложной технологической подготовки как, например, ответственный много стержневой блок двигателя автомобиля.

Во-вторых, с тормозными дисками нет таких больших проблем лицензирования как, например, в сравнении с тем же блоками или головками блока двигателя.

В-третьих, и это главное - огромный спрос на вентилируемые диски диктуется рынком запасных частей, как и на тормозные колодки, поэтому нет ограничений по выбору покупателей со стороны только сборочных заводов.    

При организации массового производства отливок «вентилируемый тормозной диск» в большинстве случаев, конечно, используют формы по ПГС на линиях горизонтальной опочной формовки (рис.1). Например, на немецком заводе FritzWinter[2] данные отливки производят по технологии Сейатцу-процесс на линии фирмы HWS-Sinto, Германия (размер опок 1120x1080х350/250 мм) производительностью до 3000 дисков в час (рис.2).

При этом следует учитывать, что АФЛ по Сейатцу-процессу благодаря высокому качеству форм обеспечивают возможность одновременного производства самых разнообразных по размеру и конфигурации отливок автокомпонентов [4-11]  путем замены модельных плит в цикле работы линии (рис.3). Технология уплотнения форм по Сейатцу-процессу позволяет располагать отливки в непосредственной близи друг от друга и края опоки, что обеспечивает максимальные объемы производства отливок. Часто на одной АФЛ производятся еще и тормозные барабаны (рис.3). Однако требуемые объемы производства вентилируемых дисков настолько огромны, что некоторые формовочные линии на передовых заводах мира загружены только данными отливками, тогда как на многих других линиях изготавливают до нескольких тысяч различных наименований отливок. Во-вторых, производство отливок  вентилируемых дисков характерно высоким уровнем автоматизации операций производства, обработки, транспортировки и простановки стержней (рис.4.). [12-16]   

Бесспорным мировым лидером по изготовлению тормозных вентилируемых дисков является итальянский концерн Brembo. Деятельность компании Brembo началась еще в 60-х годах прошлого века, когда вблизи итальянского города Бергамо появилась механическая мастерская отца нынешнего президента компании Эмилио Бомбассеи. Начав в 1964 году производство первых в Италии тормозных дисков для рынка автозапчастей, компания стала получать признание и на международном уровне. Уже в 1972 году Brembo являлся лидером на рынке систем торможения для мотоциклов, а с 1975 года и лидером в производстве тормозных систем для автомобильных гонок.

Сегодня Brembo, изготавливая более чем 25 миллионов тормозных дисков в год, имеет уникальные технологии производства тормозных систем для автомобилей, сделанных в Японии, США и Европе. Благодаря богатому опыту эти системы постоянно совершенствуются. Диапазон разработанных типоразмеров тормозных дисков и барабанов закрывает 95% всех европейских автомобилей и коммерческих транспортных средств. Сегодня концерн имеет 22 производственные площадки (в т.ч в Китае, США, Бразилии, Польше, Чехии и Франции).

Предприятие постоянно развивается, и в 2011 году концерн объявил об открытии еще одного, уже второго литейного завода в г. Даброва Горница на западе Польши [3]. Разумеется, завод оборудован самым современным формовочным оборудованием – высокопроизводительной опочной линией фирмы HWS-Sinto по Сейатцу-процессу. Другой литейный цех, находящийся по соседству, действует с 2005 года, и также профилирован на производстве тормозных систем марки Brembo. Объем последних инвестиций, вложенных в создание нового цеха, составил почти 100 млн. Евро-, об этом объявил президент группы компаний Brembo Альберто Бомбассеи во время торжественного открытия завода в октябре 2011 (рис.5).Новый завод включает всю цепочку производства – от подготовки сырья до отгрузки готового товара. Новый завод производит на линии HWS-Sintoчугунные отливки весом от 5 до 45 кг. 

Место расположения завода в г. Даброва Горница было выбрано благодаря своему расположению  в центре Европы. Преимущества такого расположения – короткие логистические маршруты, что позволяет снизить транспортные расходы.

С открытием нового завода, длиной полкилометра и несколько сот метров шириной, производственные площади под изготовление и дальнейшую механическую обработку вентилируемых и невентилируемых дисков и тормозных барабанов для легковых и грузовых а/м увеличились до 90 000 кв. м.

Новый литейный цех, который по площади практически в два раза превосходит старый, позволил увеличить производство тормозных дисков более чем на 50%. В планах руководства завода в текущем 2014 году выпустить 13,5 млн. тормозных дисков общим весом 140.000 тонн.

Причина такого решения расширить производство заключалась в том, что мощностей первого завода уже не хватало. Новый литейный завод принимает и выполняет заказы от новых клиентов, таких как Mercedes, Rover и др. Польский завод Brembo является поставщиком тормозных дисков для легковых а/м таких марок, как Ford, BMW, Volkswagen, Fiat, Suzuki и Mitsubishi, а также грузовых CargoBull, Iveco, Renault и др..

Для нового плавильного отделения были установлены 4 индукционных печи фирмы Inductothermемкостью по 12,5 т, в то время как в старом цеху использовались 16-тонные печи. Такой объем – лучший компромисс в плане обеспечения качества, сокращения затрат и энергосбережения. Использование печей меньшей ёмкости было невозможно из-за больших объемов нового производства. Одну печь для полного разлива обслуживают 3 ковша (рис.6). Сырьем для плавки служат в т.ч. стальной лом, железнодорожные рельсы, чугунные чушки и оборотный материал.

Рисунок 6. Плавильное отделение завода Brembo оборудовано индукционными печами Inductotherm

История сотрудничества ведущего мирового производителя формовочного оборудования  фирмы HWS-Sinto (Германия) и именитого итальянского концерна началась в 2005 году, когда на литейный завод концерна в г. Даброва Горница (Польша) была поставлена и запущена первая автоматизированная высокопроизводительная формовочная линия Сейатцу (рис.7)

Рисунок 7. Первая высокопроизводительная АФЛ Сейатцу (240 ф/ч) на заводе Brembo в Польше была запущена в 2005 году

В новом цеху также используется высокопроизводительная формовочная линия Сейатцу фирмы HWS-Sinto (Германия) с размером опок 1120x1100x300/250 мм и производительностью 240 ф/ч (рис.8). Её исполнение, размеры и производительность повторяют уже использующуюся в другом цехе линию. Всего две линии потребляют до 300 т формовочной смеси в час. Такой подход, т.е. использование аналогичных производственных комплексов (в т.ч. формовочного оборудования), выбран не случайно – это позволяет заводу быть максимально гибким, т.е. спроектированная единожды отливка может в дальнейшем производиться на заводах Brembo в других странах. Так, еще одна формовочная линия HWS-Sinto по Сейатцу-процессу, которая работает на заводе концерна Brembo в Китае (BremboNanjingFoundry, рис.10), имеет те же характеристики.

Рисунок 8. Вторая формовочная линия фирмы HWS-Sinto по Сейатцу-процессу на новом заводе Brembo, Польша

После заливки детали вместе со смесью поступают в охлаждающий барабан, где охлаждаются до 60-80 град. Это упрощает последующую обрубку отливок, а также позволяет избавиться от мелких частиц песка благодаря системе аспирации. После отделения отливки от смеси формовочный песок поступает на регенерацию, а сами отливки по конвейерным лентам поступают на станки. Затем тормозные диски проходят 100% автоматический контроль на наличие дефектов поверхности и внутренних вентиляционный каналов. Качество готовых форм и стержней автоматически проверяется двумя системами контроля CoreVision прямо на конвейере.

Рисунок 9. Выдача готовых и обработанных отливок тормозных дисков. Завод Brembo, Польша

Стоит опираться на опыт Brembo как на самый эффективный положительный пример, но есть большое число и других ведущих литейных производств [17-19], где адекватно относятся к качеству производства автомобильных отливок и, в частности, рассматриваемых тормозных вентилируемых дисков. И соответственно все литейные заводы мирового автопрома имеют богатый технологический опыт и его нужно перенимать отечественным предприятиям для скорейшего выхода на мировые стандарты качества отливок.

Вентилируемые тормозные диски, а также тормозные барабаны - выпускаются на линиях фирмы HWS-Sinto по Сейатцу-процессу на многих других заводах мира, например:

• M. Busch GmbH (рис.11), Германия. АФЛ 120 ф/ч с опокой 1300x800x250/450 мм и АФЛ 300 ф/ч с двумя формовочными автоматами с размером опок 600х600х225/225 мм, 2 линии фирмы HWS-Sinto, Германия
• VolvoPowertrainCorporation, Швеция. Опока 870x870x250/250 мм, 200 ф/ч, линия HWS-Sinto, Германия
• ЗИЛ, Россия. Опока 1150x900x350/350 мм, 40 ф/ч., формовочный автомат HWS-Sinto, Германия
• DaimlerAG, Германия. Опока 1120x1080x250/250 мм,  180 ф/ч, 3 АФЛ по Сейатцу-процессу фирмы HWS-Sinto, Германия

• КамАЗ, Россия. Опока 1500x1100x400/400 мм, 70 ф/ч и 1100x750x300/300 мм, 100 ф/ч, 2 линии HWS-Sinto, Германия
• PSAPeugeotCitroën, Франция. Опока 800x700x220/220 мм, 260 ф/ч, 2 АФЛ HWS-Sinto, Германия
• FritzWinter, Германия. Опока 1120x1080x350/250 мм, 250 ф/ч, 3 АФЛ HWS-Sinto, Германия 
• Weifang Haoxin Mechanical Products Company, Китай. АФЛ HWS-Sinto по Сейатцу-процессу. Опока 1200x800x350/350 мм, 120 ф/ч
• ShandongHaoxinMachinery, Китай.Опока1200x800x320/350, 100 ф/ч, 3 АФЛ Sinto, Германия 
• EkdöksanDökümMetal, Турция. Опока 850x850 x350+/-50/250 мм, 120 ф/ч, АФЛ HWS-Sinto, Германия

Литература:

1.      Интернет-портал www.drive.ru
2.      Буданов Е.Н. Опыт модернизации ведущего литейного производства Германии – завода FritzWinter // Литейное производство. – 2005. - №5. – С.26-30.
3.      Robert Piterek. Brembo baut Bremsscheibenfertigung in Polen aus // Gießerei 05/2012
4.      Попов А., Мельников И.А. Производство автомобильных отливок на заводах Германии  // Литейщик России. – 2009. – №9
5.      Буданов Е.Н. Пример модернизации производства отливок по Сейатцу-процессу на заводе Tupy, Бразилия // Литье Украины. -2012. – №02
6.      Голенков Ю.В. Производство тракторных отливок на Минском тракторном заводе. // Литейное производство . – 2007. - №10
7.      Буданов Е.Н. Стратегический рынок – подъем и обновление российского автопрома. // Литейщик России. – 2007. – №9
8.      Абрамов В.И., Хальфин Ф.Б. Современные формовочные линии по Сейатцу- процессу на ОАО «КАМАЗ-Металлургия». // Литейное производство . – 2007. - №10
9.      Буданов Е. Тенденции и перспективы развития производства автомобильных отливок в России. // Литейное производство . – 2007. - №10
10.     Афонаскин А.В. Самая крупная опочная линия в Европе и эффективное литейное производство GeorgFischer. // Литейщик России. – 2007. – №9
11.     Буданов Е.Н. Инновационная технология СЕЙАТЦУ-процесс для модернизации литейного производства России // Литейщик России. – 2010. – №10
12.     Буданов Е.Н. Сотрудничество фирмы Laempe с литейными заводами концерна  GeorgFischerAG // Литейщик России. – 2007. - №5
13.     Попов А. Мировой опыт фирмы Laempe при производстве автомобильных отливок типа тормозных дисков // Литейное производство. – 2008. - № 12
14.     Попов А. Опыт фирмы Laempe & Mössner по созданию комплексных автоматизированных литейных участков // Литье Украины. -2013. – №01
15.     Попов А., Модернизация литейного производства автомобильной промышленности Японии. // Литейное производство. – 2007. – №4
16.     Попов А., Стержневые центры фирмы Laempe на автомобильных концернах Японии// Литейное производство. – 2007. – №3
17.     Голенков Ю.В. Три проекта по Seiatsu-процессу для Mercedes-Benz концерна DaimlerChrysler. // Литейщик России. – 2007. – №9
18.     Шеремет А.Н. Запуск осенью 2009 года на ЛЛМЗ самой производительной в Восточной Европе опочной АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия // Литье Украины. -2009. – №12
19.    Мельников И. Производство чугунных отливок по Сейатцу-процессу на заводе Luitpoldhütte, Германия и опыт фирмы Sinto по внедрению АФЛ для «блоков цилиндров»  // Литье Украины. -2011. – №11