Основные заблуждения и мифы в литейном производстве

"Высшая мудрость - философствуя,
не казаться философствующим и шуткой
добиться серьезной цели"
Плутарх

1. Миф о финансовом кризисе в литейном производстве, сложности освоения современного формовочного оборудования

Главное заблуждение заключается в том, что вообще существует множество развитых конкурентоспособных отечественных литейных предприятий - скорее, их всего единицы. Соответственно, следует по отдельности исследовать состояние производства на модернизированных, экономически эффективных литейных заводах с морально устаревшим технологическим оборудованием. Конечно, до кризиса в условиях ажиотажного спроса и такие предприятия могли ежегодно увеличивать объемы производства отливок. Но кризис 2008г. все поставил на свои места - в условиях ограниченного спроса клиенты покупают в первую очередь самые качественные отливки по оптимальным ценам. Что, в свою очередь, возможно только при наличии обновленного и, соответственно, более конкурентоспособного производства. Кризис литейного производства продолжается более 30 лет, поэтому не стоит обманывать себя и искать причины в нынешнем мировом финансовом кризисе. Последними яркими примерами создания нового литейного производства было активное строительство литейных цехов КамАЗ, Промтрактор (г. Чебоксары) и многих других. Еще один пример - завод КамАЗ, который одним из первых в июне 2009г. внедрил производство отливок головки блока цилиндров в стержневых формах. Кроме того, это один из немногих заводов, кто после кризиса 98г. освоил еще две новых АФЛ.

Структура литейного производства России определяется наличием традиционно вспомогательных литейных цехов примерно при 45.000 машиностроительных заводах, что составляет ок. 77% всех заводов и работающего населения (диаграмма 1). Модернизацию машиностроения и повышение конкурентоспособности ее заводов абсолютно объективно можно назвать достойной национальной идеей. Литейное производство есть база машиностроения. Вопрос, что должно модернизироваться и обновляться первым - литейное производство или машиностроение, похож на логический парадокс взаимосвязи следствия и причины первенства "яйца или курицы". Основная рентабельность всегда достается конечному сборочному производству, а цены на отливки находятся под жестким прессом головных предприятий, что и является очередным препятствием модернизации литейного производства. Нет жесткой конкуренции - нет и развития. Еще со времен СССР сформирован устойчивый, но ущербный компромисс - нерентабельные отливки самого низкого качества гарантированно забирает головное машиностроительное предприятие. Идея создания конкурентоспособных Центролитов, специализированных на широкой номенклатуре отливок, так и не была окончательно реализована по причине неблагоприятных периодов экономики всей страны. Но сегодня она становится как никогда актуальной - создание самостоятельных и независимых литейных заводов и цехов.

Только экономически "свободные и независимые" литейные мощности могут быть развитыми, конкурентоспособными и высокоэффективными. Понятие "развитые" не стоит ассоциировать с формально декларируемыми терминами развитого коммунизма. Аналогии следует проводить скорее с развитой мускулатурой атлетов, с реально развитым автомобилестроением, например, Японии и других экономически развитых стран мира.

Вторая по значимости проблема состоит в том, что литейные производства организованы скорее как кустарные по типу натурального хозяйства, где все расходные материалы и комплектующие пытаются делать пусть и плохо, зато своими силами (например, жеребейки, противопригарные краски, фильтры, керамические трубы для литниково-питающей системы и пр.). Все помнят подсобные хозяйства по животноводству и сельхозпродукции у машзаводов. Можно смело утверждать, что принципы подобной организации кустарной системы остались и по сей день. Но ведь гораздо более рационально покупать компоненты у тех, кто это делает лучше остальных - вот главный принцип аутсорсинга, как одной из основ эффективности. Ситуация в своей двойственности граничит с парадоксом - формирование цен на продукцию и портфель заказов по-прежнему определяет головное предприятие, но при этом отсутствует взаимосвязь с поставщиками и полномасштабное освоение аутсорсинга. При сохранении этих порочных традиционных подходов к организации любого литейного производства, оно просто обречено всегда "вяло плестись" далеко позади развитых литейных заводов мира. Литейное производство формально не является самостоятельной отраслью промышленности, как, например, станкостроение или автомобилестроение, однако фактически имеет гораздо более значимое влияние на развитие всей экономики, чем некоторые другие отрасли.

У многих собственников сохраняется стабильно пренебрежительное отношение к литейному производству, как к второстепенному. При рассмотрении новых проектов модернизации машиностроительного завода, если и планируют финансировать "литейку", то всегда по остаточному принципу. Естественно, последним всегда не остается выделяемых инвестиций. В лучшем случае они сильно урезаются в ущерб системному подходу при необходимости создании современного уровня производства. Все это в последующем снижает и так минимальный уровень рентабельности самих отраслей отечественного машиностроения. Оценивая состояние литейного производства, следует автоматически проецировать все его проблемы на различные отрасли машиностроения.

Так, немецкому машиностроению гарантировано высшее качество благодаря использованию лучших комплектующих - например, гидравлики от Bosch Rexroth, электрики от Siemens, а также первоклассных отливок, что и обеспечивает при последующей сборке качество продукции самого машиностроения. Но если, например, свечи Bosch еще можно купить для обеспечения отечественного сборочного производства, то покупать отливки блоков двигателей или станин станков уже крайне неэффективно. В таком случае предприятие становится аналогом "отверточной сборки". Так же неразумно покупать отливки корпусов запорной арматуры в Китае, лучше сразу купить задвижку в сборе и закрыть собственное производство. Однако, например, Коломенский машзавод покупает крупные отливки корпусов дизельных тепловозных двигателей в Германии; даже автомобильный дивизион Группы ГАЗ покупает отливки блоков двигателей в Европе. Напрашивается неоднозначный вопрос - если мы не можем производить отливки, то способны ли мы вообще на производство более сложной продукции? Покупка некоторых высокотехнологичных комплектующих (автоматическая коробка передач или микропроцессор) в Европе - вынужденная необходимость начального этапа разумного аутсорсинга с последующим импортозамещением, но это никоим образом не может распространяться на импорт отливок.

Производство отечественных отливок - стержень развития машиностроения. Ведь нет отливок - нет и машиностроения, есть только новые сборочные автозаводы (которые, кстати, пока гораздо более эффективны и конкурентоспособны по сравнению с подавляющим числом машзаводов).

Очевидно, что нужно модернизировать отечественное машиностроение поэтапно, по принципу "step by step". При этом начинать стоит с обновления литейного производства как базового. Таким образом можно гарантировать, что первыми покупателями качественных отливок станут клиенты даже из различных уже "машиностроительно-развитых" стран мира. Что сегодня и демонстрируют объемы экспорта отливок литейных заводов, например, Турции, Китая, Бразилии, Польши, Болгарии и др. Однако мы вновь и вновь "наступаем на одни и те же грабли". Мы слепо по инерции покупаем дорогие многокоординатные станки высокоскоростного фрезерования и пытаемся обрабатывать бракованные отливки с пригаром и т.п., что быстро выводит тонкую технику из строя. Как нельзя молотком регулировать электронный микроскоп, так просто преступно на обрабатывающие центры последнего поколения ставить отливки качества прошлых веков. При этом на механообрабатывающие станки крайне неразумно уходит львиная доля всех инвестиций в машиностроение. Литейное производство дает машиностроению станины станков, блоки и головки блоков двигателей автомобиля, основные стальные детали тележек для грузовых вагонов, корпуса запорной арматуры и многое другое. Первые шаги модернизации машиностроения всегда следует начинать комплексно и поэтапно с освоения производства качественных отливок - как, например, следует сначала выбрать и купить самую лучшую муку, чтобы потом с большей гарантией приготовить вкусные блинчики.

"Справедливость заключается в том, чтобы воздать каждому свое"
"Существуют два первоначала справедливости:
никому не вредить и приносит пользу обществу"
Цицерон

Положительный пример реализованной программы развитого и эффективно действующего литейного производства - Кировский завод Калужской области. В 2009 кризисном году Кировский завод, Калужской на АФЛ по Вакуум-процессу увеличил производство отливок чугунных ванн на 15% достигнув 20.000 тн/год. Тогда как многие другие заводы на устаревшем еще до "перестройки" литейном оборудовании не смогли противостоять кризисным тенденциям и уменьшали объемы производства на 50-70%. Следует особо отметить, что Кировский завод своевременно, за 2 года до кризиса, освоил современную АФЛ по Вакуум-процессу, что позволило сократить литейные площади в 2,2 раза, увеличить производительность производства отливок на одного сотрудника в 3,5 раза, обеспечить ресурсосбережение - снизить вес отливок на 10-12%, уменьшить брак в 2 раза, увеличить качество поверхности и т.д. То есть, модернизация литейного производства позволила Кировскому заводу быть конкурентоспособным и независимым в любых экономических условиях.

На Кировском заводе нет никаких типовых признаков мирового кризиса - налицо только позитивные тенденции. Так, двойное положительное влияние оказало увеличение курса доллара, которое сказалось как на уменьшении продаж импортных ванн, так и на увеличении продаж отливок завода на экспорт. Таким образом, следует сделать очевидный вывод - развитое отечественное литейное производство вообще не чувствует последствий финансового кризиса или других проблем, о которых постоянно твердят многие заблуждающиеся специалисты. Все очень просто - нужно было своевременно и систематически работать по обновлению литейных производств - это лучший способ избежать любых рыночных потрясений. Другие литейные заводы, наоборот, давно находятся в запушенном техническом состоянии, "болеют" практически постоянно, тем более во времена мирового финансового кризиса. Кризис для многих стал очередным оправданием и объяснением слабости, пассивности, лени и т.д.

АФЛ с инновационным способом уплотнения форм ввести в эксплуатацию гораздо быстрее и проще, нежели это кажется многим специалистам литейщикам. На АФЛ нет влияний множества отрицательных причин т.н. "человеческого фактора", зато всегда гарантирован высший уровень современного качества отливок за счет использования инновационных технологий и первоклассного литейного оборудования. Тем самым обеспечивается выполнение основных законов экономической безопасности и конкурентоспособности предприятия. Без длительного обновления основного технологического оборудования вообще не стоит считать любое конкретное литейное производство развитым и даже существующим, его можно сравнить с ржавым 40-летним "Запорожцем" без двигателя и без колес, который кто-то в порядке заблуждения тоже может называть автомобилем. Не стоит даже диагностировать уровень эффективности их производства, подобные литейные заводы "отжили свое". Нужно создавать новые технологические литейные мощности как на старых, так и на новых производственных площадках. В Европе за вывоз на свалку старых автомобилей платят субсидии, неплохо и у нас иметь что-то аналогичное для стимулирования избавления от устаревшего литейного оборудования.

Более того, дальнейшее поддержание самих иллюзий относительно возможности производства отливок на сотнях и тысячах отечественных литейных цехов только усугубляет проблемы и отодвигает этапы их технологического и организационного обновления. Пока большинство заводов ценой больших затрат производят скорее брак, чем конкурентоспособные и высоколиквидные отливки. Отсюда очевидное объяснение, почему объемы их производства упали в 2009 году на 20…80%. Подтверждением этого печального диагноза является простая оценка параметра процента отливок, поставляемых на экспорт, от общего объема их производства. Но ситуация может быть не настолько трагичной и необратимой, если остается коллектив опытных технологов, металлургов завода. В таком случае остается всего лишь быстро обновить литейное оборудование, которое само по себе обеспечит дополнительные возможности производства отливок гарантированного качества и с минимальными текущими затратами.

Любой отечественный литейный завод после модернизации практически обречен стать высокоэффективным и конкурентоспособным, так как он войдет в первую, пока малочисленную, группу технологически обновленных и современных производств. Такие заводы на внутреннем рынке автоматически станут лидерами с большим "отрывом" от многочисленной группы "аутсайдеров", как это ярко демонстрирует новый лидер- Кировский завод Калужской области. Полный аналог Кировского завода и второй лидер литейного производства - "Универсал", г. Новокузнецк - на современной линии вакуумно-пленочной формовки в мае-июне 2009 года произвел максимальный объем чугунных отливок по сравнению с аналогичными периодами последних 5-ти лет. Но это благополучие в такое время далеко не случайно, так как Кировский завод и "Универсал" первыми в 2003-2004 годах полностью обновили формовочное литейное оборудование на самое инновационное по V-процессу. Тут же стоит отметить, что в настоящее время в России производство чугунных ванн на 100% переведено на инновационную технологию ВПФ, что является отечественным и пока редким примером в модернизации литейного производства на территории бывшего СССР. Есть и некоторые другие литейные заводы, которые в настоящее время активно осваивают современные формовочные линии и стержневые комплексы, но, к сожалению, их пока единицы из многих сотен.

2. Миф о серийности отливок на современных АФЛ

АФЛ является "сердцем" литейного цеха и основой производства различных отливок. Иногда настойчиво утверждают, что если нужно организовать мелкосерийное производство отливок, то автоматические формовочные линии (АФЛ) неэффективны. В реальности все обстоит с точностью до наоборот - на современных литейных заводах мира АФЛ одновременно работают с 2 тыс., а иногда даже с 10 тыс. комплектов модельных плит. Это касается как Сейатцу-процесса для песчано-глинистых форм, так и Вакуум-процесса (вакуумно-пленочной технологии) мелкосерийного производства отливок. В чем причина устойчивого заблуждения некоторых специалистов, часто с многолетним опытом работы в области литейного производства:

• во-первых, в 60-70-х годах на отечественных заводах АФЛ в основном работали по принципу массового производства ограниченного числа отливок в пределах одной отрасли и даже одного сборочного завода. И многим литейным заводам и цехам по-прежнему сложно освоить мелкосерийное производство широкой номенклатуры качественных отливок, особенно для других отраслей машиностроения. Ведь ранее все отечественные заводы работали строго в условиях одного министерства. В мире же наоборот, литейные цеха и заводы экономически развитых стран всегда работали по принципу активного поиска любого нового клиента и освоения широкой номенклатуры отливок, что гарантировало экономическую безопасность предприятия и устойчивость к перепадам деловой активности в отдельных отраслях машиностроения. Это обеспечивает повышенный уровень конкурентоспособности и "развитости" литейного производства.

• во-вторых, современные АФЛ оснащены устройствами быстросменной модельной оснастки, что так же было ограничением при переналадке старого модельного ряда АФЛ, производимых на многих заводах мира в 60-70-х годах прошлого века. От ряда современных тенденций как от и "фантазий роботизации" многие продолжают отмахиваться по чисто субъективным причинам. Но активная роботизация стержневых участков - бесспорная мировая тенденция развития литейного производства. Однако историческая память многих специалистов жестко запрограммирована еще с молодых студенческих и первых трудовых лет, а также за время стабильной работы по уменьшению брака в течение последующих 3-х десятилетий на одном и том же формовочном автомате при полном отсутствии обновления парка литейного оборудования. Безысходность стабильной необходимости работать на морально устаревшем оборудовании создают различные устойчивые заблуждения. Многие ведущие специалисты литейных заводов заблокированы информационно - не выписывают периодические литейные журналы, не имеют скоростного Интернета, ограничены в посещении даже главных литейных выставок и съездов литейщиков, не занимаются перспективными планами модернизации литейного производства и т.д.>

• в-третьих, АФЛ прошлых технических поколений работали, например, методом встряхивания или нижнего прессования. Эти технологии приводили к сильному износу моделей и, соответственно, требовали только дорогостоящих металлических моделей и модельных плит, что и ставило непреодолимые барьеры для мелкосерийного производства, а также вообще для эффективности использования АФЛ для широкой номенклатуры отливок.
  Новейшие технологии уплотнения форм - Сейатцу-процесс и Вакуум-процесс - позволили применять на АФЛ деревянные и пластиковые модели, которые изнашиваются лишь незначительно. Например, при вакуумно-пленочной технологии модель вообще не соприкасается с формовочным песком и может оставаться "вечной". Ведь перед установкой опоки на модельную плиту вся площадь рабочей поверхности моделей обтягивается пленкой и далее происходит только плавная гравитационная засыпка песка без дополнительных нагрузок на модели. Для сравнения и иллюстрации устаревшего способа уплотнения песчано-глинистых форм методом нижнего прессования представьте, как ваша ладонь с большим усилием часто вдавливается во влажный уплотненный песок. Вы быстро сотрете кожу руки до крови. Так и нижнее прессование путем высокого гидравлического надавливания модели снизу на песчано-глинистую смесь приводит к моментальному износу моделей.
  Современные АФЛ для песчано-глинистых форм, как правило, в большинстве случаев работают по Сейатцу-процессу, современному мировому стандарту отрасли (уплотнение - воздушный поток и последующее прессование многоплунжерной головкой). Нежный, щадящий режим предварительного уплотнения воздушным потоком позволяет плавно обтекать контуры моделей с минимизацией их износа.

• в-четвертых, точность и качество поверхности отливок современного мелкосерийного производства уже давно должны соответствовать высоким мировым стандартам. Ранее единичные отливки для собственного сборочного машиностроительного производства некоторые литейщики при полном отсутствии конкуренции могли делать и "на коленке" кустарными устаревшими способами. Это так же отразилось на исторической памяти литейщиков, что единичное и мелкосерийное производство сложно автоматизировать. Но в мире уже давно все по-другому - АФЛ выпускают отливки любых серий, включая одновременно единицы одних и сотни, тысячи других отливок самой разнообразной конфигурации и размеров.

Вывод. Для современной АФЛ с быстросменными моделями со способом уплотнения форм Сейатцу-процесс нет различий в серийности производимых отливок. Кроме того, система управления АФЛ хранит в памяти все технологические режимы для каждой отдельной модельной плиты без ограничений по времени. В качестве примеров регулирования АФЛ под конкретную единичную отливку можно привести следующее:

• плотность песчано-глинистой формы по Сейатцу-процессу для каждой отливки может быть разной. Верхняя полуформа, как правило, менее плотная чем нижняя - для улучшения отвода газов. Регулируемая плотность формы так же эффективно используется для увеличения податливости форм и т.д.

• высота безопочной горизонтальной формы меняется с целью оптимизации параметра металл/форма и уменьшения расхода формовочной смеси и т.д.

• различное время охлаждения отливок достигается путем нескольких параллельных разноскоростных ветвей охлаждения. Скорость каждой ветки охлаждения возможна от 0 м/сек до скорости, кратной длине формы и производительности линии ф/час.

Сейатцу-процесс за последние 25 лет стал самым широко применяемым в литейном производстве. Правильней позиционировать Сейатцу-процесс как современный стандарт высшего качества уплотнения разовых песчано-глинистых форм.

3. Миф о расположении плоскости разъема отливок относительно опок АФЛ

Ошибочно считать, что плоскость разъема отливок обязательно совпадает с плоскостью разъема полуформ. Новые АФЛ по инновационному Сейатцу-процессу позволяет многое. Так плоскость разъема конкретной отливки смещается вниз, если этого требует конфигурация отливки или литниково-питающая система. Например, при изготовлении отливки более крупного блока цилиндров в опоках, которые проектировались для более мелких отливок, нужны не только более высокие прибыли, но и высокий стояк для повышения гидравлического напора заливаемого металла. На АФЛ по Сейатцу-процессу в составе формовочного автомата есть держатели модельных плит в виде коробчатой полой конструкции. Эта полость позволяет установить модельные плиты для формирования высоких болванов, выступающих над поверхностью опок, а не только рабочих плоскостей по ладу полуформ.

Рис. 1. Полуформа низа - АФЛ на 45 ф/час, Вакуум-процесс, Кировский завод

Таким образом, на современных АФЛ как по Сейатцу-, так и по Вакуум-процессу рабочая поверхность полуформы может иметь перепады по высоте больше высоты самой опоки. Так, на Кировском заводе (Калужской обл.) в опоке низа высотой всего 200 мм и длиной 2000 мм, формируется болван, выступающий над опокой на 700 мм для отливки типа чугунной ванны (рис.1), что было нереально по ПГС-процессу на машинах 235 серии. Естественно это стало возможно благодаря появлению инновационных способов уплотнения форм. На Кировском заводе все производство ванн осуществляется только на АФЛ по Вакуум-процессу, Германия. Обратите также внимание на другие технологические возможности - отсутствие плоскости разъема на внутренней стороне отливок КамАЗ (рис.2) и смещении вниз плоскости разъема отливки (рис.3).

Рис. 2. Полуформы отливок тормозного барабана КАМАЗ на АФЛ по Сейатцу-процессу - как пример максимального заполнения модельной плиты и минимальных расстояний между отливками и опокой	Рис. 3. Полуформа низа АФЛ по Сейатцу-процессу

4. Миф о высокой производительности линий безопочных форм и оценке АФЛ на базе устаревших способов уплотнения форм

На конкретных примерах можно легко показать, что максимальная производительность отливок возможна только в горизонтальных опочных формах АФЛ. Литейный завод выпускает продукцию - отливки, а не формы. Не важно, сколько форм сделано на той или иной АФЛ в час, следует считать число отливок в час. Этот тривиальный в понимании вывод часто теряется или умышленно умалчивается при выборе и анализе формовочного оборудования. Традиционный вопрос, задаваемый поставщику АФЛ, звучит так: "Сколько форм в час производит ваша линия?" В то время как следовало бы изучить и проанализировать следующее: максимальная металлоемкость формы; минимальное расстояние от отливки до опоки или края безопочной формы; какие сложные по конфигурации, толщине стенки и т.д. отливки можно изготовить; максимальная глубина полостей и болванов формы; минимальная толщина ребер отливки, изготавливаемых без стержней и многие другие возможности той или иной АФЛ.

Рис. 4. Полуформа со стержнями АФЛ по Сейатцу-процессу, завод Fritz Winter, Германия.

На Луганском литейном заводе осенью 2009 запущена опочная АФЛ по Сейатцу-процессу с производительностью 240 форм в час. Это самая скоростная опочная АФЛ в странах СНГ. Аналогичных скоростных линий в мире по Сейатцу-процессу большое количество. Пример - завод Fritz Winter, Германия (рис.4) иллюстрирует реальную производительность АФЛ - 2880 отливок вентилируемых автомобильных дисков в час. Одновременно в одной опочной форме изготавливают 12 отливок. Аналогичные отливки в вертикальной безопочной форме тоже изготавливают, но всего лишь по 2-4 штуки. При этом, осесимметричные отливки вентилируемых дисков имеют жесткие требования - перепад по толщине различных отливок ±0,1 мм; полная равномерность внутренней структуры отливок по любым плоскостям сечений через ось диска.

Таким образом, в вертикальной безопочной форме имеем в 3 раза меньше отливок, чем в горизонтальной опочной. И еще более весомый минус вертикальной заливки вентилируемого диска - неравномерность структур каждой отливки и различие между отливками расположенными в верхнем и нижнем ярусе при заливке. Далее при первом торможении диск изнашивается и происходит биение рулевой колодки, так как эти плохие отливки, полученные в вертикальных формах, уже по условию заливки не могут быть сбалансированными. Далее из-за их износа сбивается самая тщательная предварительная балансировка.

5. Миф о сложности модельной оснастки современных АФЛ из-за применения вент

Во-первых, основное количество вент по Сейатцу-процессу стоит на узле формовочной машины - держателе модельных плит (рис. 5). Держатель с вентами не меняется как составная часть формовочной машины, меняют только модельные плиты с моделями.

Рис. 5. Стационарный держатель модельных плит по Сейатцу-процессу, входящий в базовую комплектацию формовочного автомата АФЛ

Следует особо отметить, что держатель модельных плит используется при переналадке для любой модельной оснастки. Модельная плита (с моделями) устанавливается в пазы данного держателя. Кроме этого, держатель позволяет снизить цену самой новой модельной оснастки, т.к. упрощается ее конструкция - часто это просто плита из листового проката с установленными пластиковыми моделями или даже лист фанеры с моделями. Благодаря Сейатцу-процессу и Вакуум-процессу соответственно, с сопутствующим использованием вент модельная оснастка становится проще и дешевле, т.к. может быть пластиковой или деревянной. Таким образом, утверждение, что модельная оснастка по Сейатцу-процессу дорогая, тоже является заблуждением. Как правило, она существенно дешевле аналогов.

Конечно, венты ставят не только на держателе, но и на модельной плите. Но это позволяет дополнительно уплотнить смесь в очень глубоких карманах, что невозможно по устаревшим технологиям вроде нижнего прессования или встряхивания. Кроме того, использование вент позволяет уменьшить число стержней, что также уменьшает затраты производства. Например, на заводе Olsberg в Германии на АФЛ корпус электродвигателя высотой до 850-900 мм изготавливают по Сейатцу-процессу без центрального стержня (болваны формы) и без стержней для оформления боковых ребер. При этом расстояние между ребрами достаточно узкое, а сами ребра корпуса электродвигателя должны быть тонкими для максимального теплоотвода. Только благодаря использованию вент по периметру диаметра отливки, установленных между ребрами, стало возможно изготовление аналогичных отливок без стержней (рис.6).

Рис. 6. Полуформа и модель для корпусов электродвигателей по Сейатцу-процессу

Эта отливка наиболее ярко иллюстрирует преимущества и возможности Сейатцу-процесса. Например, АФЛ с уплотнением форм нижним прессованием будут использоваться для отливок типа аналогичного ажурного корпуса электродвигателя только как транспортный конвейер, т.к. технологи будут вынуждены использовать много стержней - а это уже скорее литье в стержнях, чем в формах по ПГС-процессу.

Вывод - правильное использование вент для модельной и стержневой оснастки расширяет технологические возможности современных АФЛ. Многие отливки, которые ранее изготавливались в кокиль, методом ЛПД, литьем по выплавляемым моделям и т.д., теперь с успехом изготавливаются с гораздо меньшими текущими затратами производства литьем в разовые песчано-глинистые и вакуумно-пленочные формы.

При этом, например, качество отливок по V-процессу часто превосходит качество более дорогих технологических процессов изготовления отливок. А многие отливки просто невозможно изготовить другими способами изготовления форм, кроме как по Сейатцу- и Вакуум-процессам. Например, сложно представить, как иначе без использования стержней можно дешево изготовить корпус электродвигателя, кроме как по Сейатцу процессу (рис.7).

Рис.7. Отливки корпусов электродвигателей высотой 850-900 мм, изготовленные по Сейатцу-процессу ("сырые" песчаные формы с бентонитом). Без внутреннего стержня и без стержней для боковых ребер. Без видимых следов по плоскости разъема форм при вертикальном расположении отливок в формах. Без дополнительной мехобработки между ребрами

6. Миф об экологичности современного ХТС-процесса (Фуран и Альфа-сет)

Само название "фурановая смола" как связующее уже говорит само за себя. А если одна форма весит 8 тн, например, для железнодорожных отливок "рама" и "балка", а доля связующих достигает 2%? То тогда всего на одну форму из ХТС будет приходиться ок. 160 кг фурановой смолы, которые при заливке 1,5 тн стали, естественно превращаются во многие и многие кубометры отравляющего газа. И это все происходит на фоне широкомасштабных экологических дискуссий и запретов по вредности мебели из ДСП с содержанием фенолформальдегида и т.д. Идти на такое загрязнение окружающей среды и отравление сотрудников собственного литейного производства неразумно, за исключением редких случаев. К таким исключениям можно отнести разовое единичное производство крупных и особо крупных отливок исходя из принципа "необходимое зло".

Крайне преступно рекомендовать ХТС-процесс в массовом крупносерийном производстве. Следует отметить, что и затраты на производство отливок по ХТС-процессу гораздо выше альтернативных способов изготовления разовых песчаных форм, так как на одну тонну стальных отливок только на хорошее связующее по ХТС процессу затрачивается около 500 USD. Сюда также следует добавить высоко затратные позиции - регенерации, захоронения токсичных отходов ХТС- производства и т.д. Стоит отметить, что затраты на связующие играют огромную роль при выборе варианта технологии изготовления форм (см. табл.1). (Выбраны 2 типа связующих по минимальной цене от 4-х европейских Поставщиков).

Таблица 1. Расходы на связующие для Фуран-процесса (ХТС) по состоянию на конец 2009

Экологические проблемы сегодня волнуют мировое сообщество ничуть не меньше, чем проблемы терроризма и ядерной безопасности, и обсуждаются на самом высшем уровне. Еще в начале 2008 года, выступая на Совете безопасности, Д.Медведев подверг критике природоохранное законодательство, которое не стимулирует предпринимателей развивать экологически эффективные технологии. Однако репрессивные меры не столь действенны без личной внутренней ответственности за экологию руководства литейных заводов при выборе технологического процесса. Многие литейные заводы Европы закрываются (в Англии, например, их осталось единицы). Так, с 1991 г. по 2006 г. количество чугунолитейных заводов в Германии уменьшилось с 403 до 213 (почти в 2 раза), а количество сталелитейных заводов упало с 89 до 53 (т.е. тоже почти в 2 раза). За тот же период количество рабочих в чугунолитейной промышленности сократилось с 53.500 до 37.000 человек, в сталелитейной промышленности - с 11.800 до 7.200 человек (спад 30...40%), но независимо от уменьшения количества рабочих мест зарегистрирован стабильный рост производства- с 3,2 до 4,3 млн. тн чугунного литья (рост 34%) и сохранение производства стальных отливок на уровне всего 0,2 млн. тн в год.

Экологически вредное литейное производство (особенно по ХТС-процессу) переносится в Турцию, Украину, Россию и другие страны, что, конечно, напоминает перемещение мест захоронения вредных и радиоактивных отходов. Поэтому не стоит особо сильно радоваться и заблуждаться по поводу роста таких объемов литейного производства по принципу одной ТВ-программы: "наши челябинские мужики самые крепкие, что…". Экология, развитие эффективного бизнеса и вопросы квалифицированного персонала тесно связаны. Руководителю завода нужно ответить откровенно себе лично на вопрос: кто добровольно и за какую зарплату будет работать на "химии" (соответственно, кроме заключенных)?

Вывод

Eсли есть технологическая возможность изготовить те или иные отливки, например, литьем в песчано-глинистые формы, то, конечно, следует отказаться от применения технологии ХТС. В качестве самого экологически чистого, безусловно, лидирует вакуумно-пленочный способ изготовления разовых песчаных форм. Согласно простым законам физики и химии в форме по V-процессу нет связующего и более того, при заливке все газы отсасываются из герметично закрытой пленкой формы. Это создает возможность гуманного отношения к сотрудникам литейного цеха. Данный эффект был продемонстрирован всем желающим участникам IX Съезда Литейщиков России на Благовещенском арматурном заводе 23.04.09. При заливке отливок из "нержавейки" и других сталей в цехе атмосфера не изменилась и все присутствующие не почувствовали запахов газов - даже не запылили свою обувь. Таким и должно быть современное литейное производство - максимально экологически чистым.

V-процесс полностью соответствует современным экологическим требованиям, предъявляемым к организации литейного предприятия XXI века. Ни процедура уплотнения, ни выбивка форм не сопровождается шумом. Воздух остается чистым. Газы, выделяющиеся в процессе заливки и установки стержня, дополнительно отсасываются посредством вакуума. Использованный песок также не содержит вредных веществ, т.к. формовочный песок и пленка не содержат каких-либо токсических элементов.

Так внедрение V-процесса на Кировском заводе, Калужской области демонстрирует продолжение исторических традиций экологической безопасности. Завод существует более 250 лет с 1745 г. и ранее он принадлежал предпринимателю Мальцову. Василий Мальцов первоначально приобрел несколько деревень, вблизи Москвы, где и планировал развивать различные производства. Однако в 1747 году Сенат постановил "об уничтожении всех хрустальных, стеклянных и железных заводов в 200 верстах от Москвы стоящих" с целью сохранения лесов. Такие указы прочитывались в церквах во всеобщее сведение. Однако в период хаотичного индустриального бума экологии уделялось самое малое внимание и даже в центре Москвы и Санкт-Петербурга появились литейные цеха. Городские заводы, как например, ЗИЛ, АЗЛК, Станколит и другие по законам логики и здравого смысла наконец-то закрыты или переносятся и будут по возможности полностью удалены из крупнейших городов России. Но самое малое, что могут сделать сами литейщики уже сегодня - отказаться от использования самых вредных технологических процессов.

ХТС-процесс - самый дорогой и самый экологически вредный. При его использовании крайне важно учитывать следующее:

• ХТС-процесс имеет строго определенную область применения - для особо крупных отливок, и только когда нет никакой альтернативы (рис.8,9).

• Необходимо выдерживать минимальный процент связующего при постоянном процессе поиска самых качественных компонентов литейной химии, например производства лидера - фирмы Ashland и др. Совместно с поставщиками связующих постоянно работать в области исследований и внедрения новых, менее токсичных связующих, чем существующие (по Фуран, Альфа-сет).

• Важно применять систему самой полной регенерации смесей по No-bake - процессу (Фуран, Альфа-сет) с целью минимизации вредных отходов.

• Выбирать самое лучшее в мире оборудование по No-bake - процессу. Крайне необходимо избегать покупки более дешевых смесителей по ХТС-процессу; наоборот, важно выбрать самые эффективные и лучшие, которые обеспечат уменьшение расхода связующих на 20-30%, например, за счет оптимизации и технических решений для подогрева и обеспыливания, включая сам смеситель.

Рис. 8. Отливки корпуса турбины, корпуса ветряка, блока цилиндров, ВЧ, вес 18.900 кг, 43.000 кг. 11.500 кг. Заводы R?mheld&Moelle и Friedrich-Wilhelms- H?tte, Германия. ХТС-процесс, оборудование фирмы FAT. GIFA-2007

Рис. 9. Корпусная отливка по ХТС-процессу, ВЧ, размеры: 5.580x2.200x3.500 мм, вес ок. 40 тн. Завод Friedrich-Wilhelms-H?tte, Германия

7. Миф о возможности производства одной и той же отливки различными способами изготовления форм

"Мудрость существует в единственном числе
и имеет определенные свои границы, а глупостей
тысяча, и все они безграничны"
Ж.Ж.Руссо

Данное заблуждение основано, скорее, на теоретической возможности, чем на реальной экономически обоснованной производственной задаче. Все способы изготовления разовых песчаных форм имеют свои ограничения и, соответственно, область эффективного применения. Самое простое ограничение - размер опок песчано-глинистой формы по высоте до 500 мм и по длине до 1700 мм (известный предел 3000 мм). Реально эффективная и широко используемая длина современных опок по ПГС-процессу сегодня редко когда достигает 1500-2000 мм, но никогда не превышает 3000 мм. В 60-70-е годы еще не было современных альтернативных технологий (V-процесс) и все были вынуждены идти по сложному пути попыток изготовления АФЛ с предельно крупным размером опок. Но анализ современных АФЛ показал, что целесообразней размер длины опок песчано-глинистых форм ограничить по длине, например, до 1700 мм.

Так, самый крупный размер опок для форм по ПГС-процессу в Европе - 2500 мм - отмечен на заводе Georg Fischer (Лейпциг, Германия) для производства чугунных мостов грузовых автомобилей по технологии Сейатцу-процесс (рис.10). Это, естественно, редкое европейское исключение последних 20-25 лет, другие линии в основном имеют существенно меньшую длину опок независимо от производителя АФЛ. Выбор обоснован законами целесообразности последних 25 лет на сотнях заводов мира. В Европе АФЛ с длиной опок ≥2000 мм по V-процессу ≈40%, но менее 1% по ПГС-процессу. Однако на некоторых заводах России и Украины по инерции 70-х годов или по причине отложенных планов модернизации с 70-х годов продолжаются попытки внедрения АФЛ по ПГС-процессу с необоснованно запредельной длиной опок около 2900-3000 мм. Это одно из самых дорогих заблуждений литейщиков, которое затем оплачивает собственник литейного завода. Граница между технологическими процессами должна быть разумной и строго обоснованной.

Рис. 10. Полуформа АФЛ по Сейатцу-процессу, опока 2500х1600x500/500 мм, завод Georg Fischer, Германия

Длина опок линий по V-процессу может достигать 8000 мм, а высота опок, например, на ВКМ-Сталь и Сумском Центролите - 1250 мм (линии работают и готовы принимать заказы на крупные стальные отливки). Таким образом, по V-процессу размеры опок и, соответственно, отливок могут быть гораздо больше, чем по ПГС-процессу. По V-процессу на заводе Sandvik изготавливают стальные марганцовистые отливки весом до 12 тонн для машиностроения горно-перерабатывающей промышленности. Особо крупные отливки, например, весом более 15-50 тонн без АФЛ можно изготовить и по ХТС-процессу.

Рис. 11. Примеры особо крупных опок по Вакуум-процессу АФЛ, поставленных в Казахстан

Вторым важным параметром выбора технологического процесса для конкретной отливки является выполнение нужной производительности форм/час на АФЛ. Самыми высокоскоростными являются, конечно, опочные линии по ПГС-процессу, затем следуют линии по V-процессу и на обособленно стоящем последнем месте стоит оборудование по ХТС-процессу. Особо следует отметить, что при наличии одной модельной плиты по ХТС-процессу можно получить максимум около 1 ф/час. При этом, например, по Сейатцу-процессу по одной модельной плите можно получить 120 ф/час и более. Во избежание дальнейших заблуждений при оценке ХТС-процесса для варианта с производительностью более одной формы в час всегда нужно помнить о необходимости изготовления новых комплектов дорогостоящей модельной оснастки из расчета по тривиальной приблизительной формуле:

N ф/час ≤ N моделей = ХТС-процесс.

Третьим аспектом при выборе технологического способа изготовления отливок является группа параметров при оценке самой отливки, например, тип сплава; минимальная толщина стенки; требования к плоскостности; склонность к горячим трещинам; шероховатость поверхности; критичность по газовым дефектам; конфигурация поверхности; протяженность и т.д. Самые качественные и самые дешевые отливки выполняются по V-процессу, что можно проиллюстрировать в виде сравнения производства, например, стальных ж/д отливок "рама боковая" и "балка надрессорная" (табл. 2). Как видим, при комплексном сравнении разрыв между лидером- V-процессом и ХТС-процессами огромен.

Таблица 2. Сравнение различных технологических процессов по качественным оценочным параметрам путем простого распределения мест по приоритету с 1-го по 5-е. оценочным параметрам путем простого распределения мест по приоритету с 1-го по 5-е

Следует отметить, что разрыв между соседними местами в каждой строке таблицы может быть слишком большим в сравнении с последующими местами, но это только качественное сравнение с целью определения бесспорного лидера, а не расчет конкретных данных и параметров по тому или другому способу изготовления стальных ж/д отливок.

"Кто не знает, куда направляется,
очень удивится, попав не туда"
Марк Твен

Огромное заблуждение, что в XXI веке, как ранее в XX веке в песчано-глинистые и вакуумно-пленочные формы редко льют алюминий (рис.12-16). Многие литейщики, увидев данные отливки, автоматически оценили - кокиль или ЛПД. Также большинство современных отливок алюминиевых блоков цилиндров легковых автомобилей получают литьем в стержневые формы по Cold-Box-Амин-процессу.

Рис. 12. Особо тонкостенные алюминиевые отливки завода MGG, Голландия - Сейатцу-процесс. Длины данных отливок около 1000 мм.

Рис. 13. Алюминиевая отливка на фоне крупных стальных, изготовленных тоже по Вакуум-процессу. Толщина стенок всего 2,5 мм, вес ок. 1,5 кг. Выставка Литмаш-2009, Москва		Рис. 14. Типовая алюминиевая отливка завода MGG по Сейатцу-процессу. Корпус теплообменника конденсатора, удостоенный награды "Aluminium Award". Вес 32,9 кг

Рис.15. Алюминиевые отливки по ПГС-процессу - корпус привода (вес 47 + 24 кг, размер 700x400x600 мм), средняя часть фланца (вес 11 и 10 кг, размер 450x330x150 мм), корпус исполнительного механизма коробки передач грузовика (вес 3,5 кг, размер 300x250x80 мм), газоотводная лунка(вес 4,0 кг, Ø 380x250 мм). Завод Ohm und Häner, Германия

Рис.16. Алюминиевые отливки по ПГС-процессу - корпуса распределителя для внедорожника (вес 44 кг), корпус коробки передач грузовика (вес 42,5 кг), судовая трансмиссия (вес 90 кг), Судовой картер привода (вес 44,6 кг). Заводы Metallguss Seifert и Wutal, Германия

Алюминиевые отливки являются прочным и великолепно подходящим для производства разнообразных деталей. Новейшая технология производства литья по V-процессу придает новые качественные свойства алюминию, внося вклад в преображение внешнего вида любого современного города (рис.17).

Рис. 17. Алюминиевые отливки по Вакуум-процессу, используемые как панели для облицовки зданий. Япония

Выбор способа изготовления разовых литейных форм - ХТС-процесс (Фуран) или Cold-box-Амин-процесс

"Твердо зная лучший путь,
мы избираем худший"
Еврипид

Основной недостаток технологии на основе ХТС-процесса (No-bake - процесс) с жидким отверждением - низкая живучесть смеси. В зависимости от химических особенностей компонентов живучесть может изменяться в широких рамках - от 5 …15 мин (для ХТС на основе фурановых смол / КСК (ПТСК)) до 20 …120 мин (для ЖСС с эфирным отвердителем). Живучесть ХТС на базе фурановых смол определяется лабораторным путем по диаграмме нарастания прочности смеси (прочность на сжатии или изгиб) во времени. Время, соответствующее 75% максимально возможной для данной смеси прочности, является живучестью смеси. Из-за того, что нарастание прочности начинается сразу после контакта смолы с отвердителем, заполнение опоки или жакета смесью должно быть завершено по возможности быстро (до начала отверждения смеси в форме). Для крупногабаритных форм это означает применение "сверхскоростных" смесителей непрерывного действия. Современные варианты смесей по Cold-box-Амин-процессу, напротив, имеют живучесть не менее 6-ти часов, а отверждение происходит в диапазоне 10…90 сек (в зависимости от сложности и веса стержневых форм).

Дополнительный недостаток для производственного процесса- плавное уменьшение текучести смеси во время заполнения жакета смесью с плавным нарастанием прочности смеси, что означает дополнительное "доуплотнение" трамбовкой в случае изготовления форм со сложной конфигурацией модели. Для удаления модели из формы, форма должна иметь определенную манипуляционную прочность. По данным производителей фурановых смол (например, Ashland, H?ttenes-Albertus) ориентировочная прочность на изгиб должна быть в пределе 2,0...2,2 МПа, что соответствует времени от 0,5 до 2-х часов после заполнения жакета смесью! В технологическом отношении это связано наличием достаточного количества модельных плит, которые "применяются" на участке формовки и "заблокированы" формами. И альтернативно - манипуляционная прочность смеси по Cold-box-Амин-процессу достигается еще во время цикла формообразования на стержневом автомате, т. е. при снятии формы с машины (макс. через 5 мин. после начала цикла изготовления стержневой формы) она уже имеет минимальную прочность на изгиб 2,2 МПа.

Раствор фурановой смолы содержит до 20% низкомолекулярных соединений, в том числе воды. Чем выше содержание воды в смоле, тем ниже прочностные характеристики смеси. Из-за того, что реакция отверждения смолы с кислотными отвердителями следует по принципу поликонденсации, в результате чего всегда образуются низкомолекулярные соединения, достижение максимальной прочности заканчивается после "испарения" всех побочных продуктов реакции из стержневой смеси - для ХТС на базе фурановых смол этот процесс считается законченным не менее чем через 24 часа. Заливку формы, конечно, можно осуществить и заранее, но с учетом повышенного газовыделения и опасности образования газовых раковин. И наоборот- стержневые формы по Cold-box-Амин-процессу не содержат низкомолекулярные соединения. Конденсация паров амина в форме возможна только в случае применения ТЭА и ДМЭА в качестве катализаторов, причем доля конденсата не превышает 10% от применяемого при продувке амина, но их долю можно свести до минимума, применяя унифицированное оборудование для испарения жидких аминов, как это практикуется на производственных центрах Laempe.

Таблица 3. Сравнение некоторых свойств ХТС-процесса (Фуран) и Cold-box-Амин-процесса

Смесеприготовление для ХТС-процесса (Фуран) - смесители периодического или непрерывного действия (одно- или двухрукавные шнековые смесители). Возможны различные технологические варианты: например предварительное перемешивание песка с отвердителем с подачей смолы к смеси на более поздней фазе процесса смесеприготовления; альтернативно- предварительное перемешивание двух отдельных потоков (песок + отвердитель) и отдельно (песок + смола), которые "встречаются" и перемешиваются между собой непосредственно до выдачи смеси из головки смесителя в жакет с моделью. Химреакция между смолой и отвердителем начинается сразу после контакта между ними. Характеристика отверждения определяет резко ограниченную живучесть смеси.

Смесеприготовление для Cold-box-Амин-процесса. Смесители периодического или непрерывного действия. В потоке песка впрыскиваются сразу оба жидких компонента. Химреакция между смолой и полиизоцианатом протекает только в присутствии катализатора-амина, причем амин подается в газообразном состоянии в цикле работы формообразующего стержневого автомата, и после того, как стержневой ящик заполнен стержневой смесью. Химреакция при Cold-box-Амин-процессе начинается вне смесителя. Смесь в нормальных условиях хранения имеет живучесть 6...8 часов.

Увеличение температуры песка на 10°С приводит к нарастанию скорости отверждения фурановой смолы в 2...3 раза. Например, для ХТС-процесса (с составом смеси 100% веса кварцевого песка 1,0% фурановой смолы и 0,6% ПТСК) время формообразования зимой при температурах цеха и песка 12°С - 50 мин, а летом, при температурах цеха и песка 30°С - всего 4 мин. Для пользователя ХТС-процесса на базе фурана это означает, что зимой песок нужно нагревать, а летом- охлаждать для поддерживания оптимального время формообразования 18... 20 минут !!! При Cold-box-Амин-процессе основные требования связаны с поддерживанием оптимальной температуры окружающей среды и песка в диапазоне 10...30°С и влажности воздуха не более 75%, причем современные связующие по Cold-box-Амин-процессу допускают работу и при постоянно повышенной влажности 90..95% - температуры типичные для традиционных "литейных" стран, как Япония, Мексика, Бразилия, Индия и Китай.

Влияние повышенной влажности воздуха катастрофически ухудшает качество форм ХТС на базе фурана. По данным Foundry Management & Technology от марта 1995, хранение фурановой формы в течении 24 часов в условиях 100% относительной влажности воздуха приводит к потере максимальной прочности на растяжение в 2 раза - с 2,8 МПа до ок. 1,4 МПа (это соответствует прочности на изгиб ок. 2,0...2,1 МПа).

Газотворная способность ХТС-процесса (Фуран) превышает в 3...4 раза газотворную способность смеси по Cold-box-Амин-процессу (диаграмма 2).

Диаграмма 2. Газотворная способность различных процессов формообразования для чугунных отливок: 1 - ХТС на базе ЖС; 2 - Термошок-процесс; 3 - Кронинг-процесс; 4 - Hot-box-процесс на базе фенольно-фурановых смол; 5 - Redset-процесс; 6 - Cold-box-Амин-прцесс

Размерная точность внутренних полостей в отливках, оформленных стержнями, является важнейшим фактором при разработке технологии литейной формы. Это особенно важно при производстве массивных отливок типа блока двигателя (рис.18-20). Сравнение показывает, что стержни/формы по Cold-box-Амин-процессу имеют максимальную стабильность и с максимальной точностью воспроизводят номинальные диаметры отливок. Неслучайно более 90% всех высокоточных отливок типа блока двигателей легковых и грузовых машин в мире производятся с оформлением внутренних поверхностей "стержневыми пакетами" по Cold-box-Амин-процессу.

Рис. 18. Стержневые формы для производства отливок головки блоков цилиндров. Завод КамАЗ, Cold-box-Амин-процесс, выставка Литмаш 09, Москва	Рис. 19. Изготовление и испытание стержневых форм по Cold-box-Амин-процессу для завода КамАЗ

Рис. 20. Комплект внутренних и наружных стержневой формы для изготовления отливки V- образного блока цилиндров

Механической регенерации песка абсолютно достаточно для производства стержней и форм с воспроизводимым качеством по Cold-box-Амин-процессу. Чем больше отношение металл-форма, тем лучше прогревается формовочно-стержневая смесь отданной металлом теплотой и тем эффективнее можно регенерировать отработанную выбитую смесь по Cold-box-Амин-процессу на основе механической регенерации. В случае производства отливок из легких сплавов в стержневых пакетах по Cold-box-Амин-процессу, отливки вместе с песком подвергаются "термообработки" с последующей механической регенерацией песка. По данным Института Литейного Производства, г. Дюссельдорф, Германия, на базе механической регенерации оборотного песка получается регенерат со следующими характеристиками (см. таблицу 4).

Таблица 4. Сравнение некоторых свойств ХТС-процесса (Фуран) и Cold-box-Амин-процесса

Результаты исследования доказывают, что независимо от метода регенерации (термической, механической, комбинированной) добавка 10% свежего песка оправдана и служит для "стабилизации" смеси после эффективного удаления пылевидных фракций, чья доля увеличивается после каждого цикла из-за интенсивного удаления смоляных оболочек с поверхности зерна стиранием, а также из-за измельчения песчаного зерна в результате повышенной механической нагрузки. В противном случае резко уменьшается прочность ХТС при одинаковом расходе связующего (1,5...2 раза) и ухудшается текучесть смеси. Нарастает склонность к пенетрации, особенно при низкой прочности форм ХТС на фурановой основе. Потери от прокаливания являются критерием для оценки накапливания остатков органических смол на поверхности зерна. Для ХТС на базе фурана не допускается, чтобы потери от прокаливания превосходили значение 3%- в противном случае прочность на изгиб уменьшается ниже 1,5 МПа, в результате чего резко увеличивается опасность образования эрозионных дефектов.

Основные недостатки ХТС-процесса (Фуран) по сравнению с Cold-box-Амин-процессом:

• Отверждение компонентов смеси начинается еще в смесителе, живучесть ограничена.

• Формообразование должно "закончиться" за определенное время, параллельно с уменьшением живучести уменьшается текучесть классической ХТС, что является критическим фактором при получении качественной формы.

• Отделение модельной плиты от формы возможно только после достижения манипуляционной прочности 2,2 МПа (на изгиб).

Преимущества при использовании Cold-box-Амин-процесса:

• во время "продувки" стержневой смеси, газообразный амин проникает во все участки стержневой смеси, т.е. по сечению стержня (стержневой формы) градиент прочности незначителен;

• несравнимо более высокая живучесть смеси создает идеальные предпосылки для получения плотной формы со сложной конфигурацией в условиях машинной формовки в результате мгновенного заполнения модельной оснастки смесью;

• заполняемость модельной оснастки из-за отсутствия когезионных связей между песчаными зернами несравнимо лучше, возможно получение ажурных, тонкостенных стержней и тонкостенных элементов формы (до 2 мм);

• высокие усилия запирания модельной оснастки на современных автоматах, а также возможность "выравнивания" поверхностей погружных надувных сопел до продувки, гарантируют изготовление стержневых форм с минимальной шероховатостью поверхности - необходимое условие для получения высококачественных отливок.

В этой связи самым универсальным с точки зрения предлагаемых комплексных технологических возможностей является процесс Cold-box-Амин-процесс (по нашим экспертным оценкам на стержневых автоматах по Cold-box-Амин-процессу целесообразно изготавливать формы размером до 2,0 x 2,0 x 2,0 м).

Общие выводы

Cовременные АФЛ для горизонтальных опочных форм самые производительные по количеству выпускаемых отливок. Развитое литейное производство должно соответствовать мировым параметрам эффективности - объемам производства отливок (тонн/год) на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал и на кв. метр занимаемых площадей. Отливки по V-процессу самые качественные и самые дешевые. Сейатцу-процесс "де-факто" стал современным стандартом высшего качества уплотнения разовых песчано-глинистых форм и самым распространенным технологическим процессом в мире. Заблуждения многих советников и высших технических специалистов завода в первую очередь мешают развитию эффективного литейного производства.

Все просто при подготовке новых проектов модернизации литейного производства, если конечно опираться на опыт лучших в мире литейных заводов по производству аналогичных отливок. Однако, при всей очевидности этого подхода, все в то же время очень сложно, ведь редко кто изучает опыт мировых лидеров литейного производства. Продолжаются неудачные попытки найти очередной плохой, но все-таки свой "доморощенный" вариант модернизации. Поэтому, например, и появляются, слепо перекочевав из крупной металлургии, системы печь-ковш для плавки стали, системы ХТС в массовом крупносерийном производстве мелких и средних отливок, и даже выжигаемые модели для фасонных отливок, что является экзотикой для большинства литейных заводов других стран мира.

Отставание нашего литейного производство обусловлено многими пропущенными этапами модернизации и целыми поколениями литейных технологий и оборудования. Следует просто смириться с этим и брать за основу лучший мировой опыт как бесспорный. В этом есть и очевидная выгода. Так, если в вашей бухгалтерии еще пользуются деревянными счетами, то нет смысла внедрять и совершенствовать калькулятор или, скажем, компьютер 286-й модели (90-х годов) - нужно сразу брать самое современное оборудование. Но, видимо, есть препятствие (какой-то странный "вирус" или "ген"), из-за которого и страдает все отечественное машиностроение. Например, ВАЗ десятки лет никак не хочет перенимать опыт Mercedes и BMW. Однако у многих сборочных автозаводов теперь есть слабое оправдание - нет качественных отливок (что совершенно очевидно), как возможно нет и других качественных деталей и узлов. Невозможно из плохих элементов собрать что-то выдающееся, скорее стоит учитывать и прогнозировать вероятность поломки как умножение вероятностей поломки отдельных низкокачественных элементов. Но конечно без систематического выполнения экономических законов обновления основной продукции и технологического оборудования все объяснения и оправдания "слабых" заводов никто не воспринимает всерьез.

В 1975-1985 годах в СССР ежегодно производилось 25,2 млн. тн отливок из черных и цветных сплавов, Россия производила 18,5 млн. тн отливок в год. Даже в 1990 году в России производилось 13,4 млн. тн отливок в год, включая 9,3 млн. тн чугунных, 3,24 млн. тн стальных и 1 млн. тн цветных сплавов. Пик падения пришелся в РФ на 1998 год - 4,6 млн. тн отливок в год, но затем снова подъем и в 2004 году уже 7,6 млн. тн отливок низкого качества, изготовленных на крайне устаревшем оборудовании, с использованием большой доли ручного труда. Потенциальная потребность в значительных объемах литья сохраняется, но это касается только качественных отливок, изготовленных согласно евростандартам. Однако за последние более 40 лет редко кто обновлял технологическое оборудование литейного производства. Поэтому любой завод, который будет развивать бизнес в области литейного производства, на многие годы застрахован от какой-либо существенной конкуренции. Пока есть только точечные положительные примеры модернизации и создания новых литейных производств, но в целом конкурентоспособной отрасли литейного производства современного мирового уровня в РФ, по сути, нет.

В мире основной объем отливок потребляет автомобилестроение. Примером состояния и характерных проблем машиностроения России является ВАЗ, который не спешит обновляться по примеру General Motors. GM - крупнейшая американская автомобильная корпорация, до 2007 года на протяжении 77 лет крупнейший производитель автомобилей в мире (с 2007 - Toyota). Производство налажено в 35 странах. Из-за кризиса GM официально объявлен банкротом 1 июня 2009 года. В благополучном 2007 году корпорация GM продала 9,37 млн. легковых автомобилей и грузовиков. По подсчётам компании Ernst&Young, в 2007 году в России было продано около 2,65 млн. автомобилей, из которых АвтоВАЗ продал 663,5 тыс. автомобилей.

Новый GM станет существенно более рационально организованной компанией. К концу 2010 года она будет управлять 34 (вместо 47 у старой GM) сборочными конвейерами, заводами по производству двигателей и штампов. Штат компании GM будет составлять 64 тысячи работников (вместо 91 тысячи). Руководство GM полагает, что компания таких размеров будет оперативнее реагировать на изменения рынка. Компанию создали на основе лучших активов старого General Motors, оставив на плаву четыре ключевых бренда в США - Chevrolet, Cadillac, Buick и GMC, а также сохранив самую разветвленную и сильную в стране дилерскую сеть, которая останется таковой даже после сокращения количества дилеров с 6 тысяч до приблизительно 3,6 тысячи к концу следующего года. Число сотрудников ВАЗ ~104 000 чел. (3 кв. 2008 г., Тольятти на основной "плошадке"), плюс гораздо больше сотрудников на заводах-спутниках ВАЗ.

Выпуск автомобилей на одного работника ВАЗ составляет около 5 автомобилей в год, например у "Renault S.A." этот показатель равен 19 автомобилям в год, а у Honda Motor - 25 автомобилям и 88 мотоциклам в год, при соизмеримом количестве сотрудников.

Показатель эффективности производства простейших и дешевых автомобилей ВАЗ в год на одного сотрудника в 5 (и более) раз ниже, чем у мировых конкурентов, а соответственно объемы продаж в долларах еще гораздо ниже (в 20-30 раз на одного сотрудника). Выручка GM в 2007 году 181 млрд. USD, а у ВАЗ - 187 млрд. рублей. Аналогично с этим и показатели конкурентоспособного литейного производства должны соответствовать лучшим мировым параметрам эффективности - объемам производства отливок (тонн/год) на одного сотрудника и на кв. метр занимаемых площадей. Есть много литейных заводов в мире, где параметры эффективности по производству отливок литья в год на 1 сотрудника, включая вспомогательный персонал - 167 тн отливок в год / чел.; по объему годового оборота на 1 сотрудника - 200.000 Евро / чел.; по тоннажу литья на единицу площади - 2,5-3 т отливок / м² в год.

Нужно динамично реагировать на любое изменение экономической ситуации. Литейные заводы Великобритании в основном закрылись, однако менее эффективные отечественные почему-то продолжают работать. Так, махине GM достаточно менее года для "перестройки и ускорения", однако ВАЗу и большинству литейных заводов недостаточно и 20 лет для простейших шагов. Без соблюдения мировых законов обновления технологического оборудования и основной продукции с целью повышения конкурентоспособности и соответствия мировым параметрам эффективности литейного производства нет и диверсификации экономики страны. Неэффективные даже в 2007 году заводы, пользуясь кризисной ситуацией, продолжают просить деньги из налогов и "нефтедолларов" для поддержания себя "на плаву". Собственники и руководители заводов по инерции "показухи" 70-80-х годов явно пока не хотят брать на себя ответственность за пропущенные 20 лет для диверсификации и модернизации. Вот основное преступно-халатное отношение по законам экономической безопасности заводов и главное заблуждение литейного производства.

Сведения об авторе:

• БУДАНОВ Евгений Николаевич - руководитель представительства в СНГ немецкой компании "HEINRICH WAGNER SINTO (HWS)", т.: +7 (499) 907-50-00, 907-52-55, 907-51-71; ф.: +7 (499) 907-21-50; e-mail: hws-moscow@nln.ru

 Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №3-4 (115-116) 2010 г.