Производство стальных железнодорожных отливок на ВКМ-Сталь по вакуумно-пленочной технологии

Котлягин Е.Г. Исполнительный директор ООО «ВКМ-Сталь»

Для вагоностроителей России вопросы качества крупных стальных железнодорожных отливок являются более чем актуальными: аварии с участием грузовых вагонов продолжают держать в напряжении всю отрасль. Основная причина – низкое качество литых узлов вагонной тележки, которые не выдерживают существующих нагрузок. Проблему могут решить только современные литейные комплексы.

По новому пути

Одним из заводов, который пошел по пути обновления технологий литейного производства, стала РМ Рейл ВКМ-Сталь. В 2011 году здесь была запущена инновационная линия по изготовлению крупного вагонного литья проектной мощностью 30 тысяч тонн в год. Поставщиком выступил крупнейший мировой производитель формовочного оборудования HWS-Sinto (Германия).

Компания вот уже 80 лет создает инновационное оборудование для литейного производства. Она поставляет автоматические формовочные машины и линии по Сейатцу-процессу, Вакуум-процессу, горизонтальной безопочной формовки FBO и многое другое. По всем технологиям формовки HWS-Sinto является признанным лидером.

Основное преимущество вакуумно-пленочной формовки (V-процесс) заключается в том, что «вакуумные» отливки более качественные по сравнению с теми, которые изготовлены по традиционным технологиям. Во-вторых, они дешевле. Не менее важен и третий параметр – высокая экологичность производства.

В 2011-2012 гг. РМ Рейл ВКМ-Сталь сертифицировала производство ключевых деталей вагонной тележки - балки надрессорной и рамы боковой (рис.1). В 2013 году завод получил разрешение на клеймение литья, что дало ему право поставлять на рынок полный вагонокомплект.

Рис.1. Подготовка и сертификация производства «вакуумных» стальных железнодорожных отливок на ВКМ-Сталь, г.Саранск

По заключению экспертов ОАО «РЖД», Ространснадзора, ОАО НВЦ «Вагоны», ОАО «ВНИИЖТ», ФБУ «Мордовский ЦСМ», Регистра сертификации на федеральном железнодорожном транспорте конструкторские особенности продукции «ВКМ-Стали» признаны уникальными и рекомендованы в качестве образца другим российским производителям.

В марте 2013 года компания РМ Рейл ВКМ-Сталь запустила собственное литейное производство для крупных вагонных отливок, а в мае уже изготовила первый вагон на собственной тележке (рис.1).

От общего к частному – двойное усиление

Тележка для грузовых вагонов, которую производит компания РМ-Рейл «Двойное усиление» 18-9801 отличается  РМ-Рейл Двойное усиление улучшенными эксплуатационными характеристиками и повышенной надежностью. Эта надежность достигается за счет прогрессивной конструкции тележки, а также использования в ней принципа так называемого двойного усиления (рис.2.).

Общеизвестно, что безаварийность на железных дорогах в решающей степени зависит от надежности тележек грузовых вагонов. А надежность самих тележек, в свою очередь, напрямую связана с конструкцией одной из узловых деталей – рамы боковой. Согласно статистике, изломы происходят в одном и том же месте. Это внутренний радиус надбуксового проема R-55. В компании РМ Рейл была проделана большая работа, целью которой было добиться двойного усиления в конструкции рамы. Это было достигнуто за счет введения внутренних ребер-перемычек в районе надбуксового проема и в районе R-40 коробчатого сечения нижнего проема. Проделанная работа завершилась получением четырех патентов на ее конструкцию. И с декабря 2012 года рама с двойным усилением начала выпускаться на РМ Рейл ВКМ-Стали.

Другим фактором, влияющим на надежность рамы боковой, является качество металла и технология литья. Новую технологию на РМ Рейл ВКМ-Стали приходилось осваивать «с нуля», самостоятельно.

– До каждой тонкости нам приходилось доходить своим умом, часто методом проб и ошибок, - рассказывает начальник цеха №3 Владимир Сидорков. - На заводе реализуется проект по улучшению качества крупного вагонного литья, который позволил полностью уйти от таких основных видов брака, как песчаные засоры и газовые раковины в отливках.

В рамках этого проекта на предприятии был усилен контроль за всеми этапами производства – начиная от поставок материалов до диагностики каждого технологического процесса в отдельности. Произведена отладка сепаратора на линии VDK-10 таким образом, что теперь на линию попадает песок только с фракцией, исключающей образование песчаных засоров в отливках. Чтобы решить проблему газовых раковин, был усилен входной контроль за поступающими на предприятие материалами. Созданы все условия, чтобы исключить попадание в печь стружки с неметаллическими включениями, масла и т.п.

- Снижению количества газовых раковин в отливках также способствовало и внесение ряда технологических изменений, - поясняет Владимир Сидорков. – Мы провели ряд экспериментов, после чего изменили некоторые параметры (давление в печах, время заливки металла в форму) в технологическом процессе производства.

Стоит отметить также, что технология, которая применяется на РМ Рейл ВКМ-Стали, предусматривает так называемую направленную кристаллизацию всех основных тепловых узлов, что обеспечивается за счет выкатывания условного шара из теплового узла с последующей пропиткой этого узла экзотермической прибылью. Тем самым обеспечивается стабильное получение плотного, без дефектов, внутреннего радиуса R-55.

Речь идет о той части рамы, которая несет максимально критическую нагрузку при эксплуатации. На качество металла влияет и термообработка. На РМ Рейл ВКМ-Стали она производится на термопечах с использованием новых термоизоляционных материалов на волокнистой основе. Благодаря этому, а также за счет стабильного процесса поддержания режима термообработки с помощью системы автоматического управления удается получать стабильный режим и, тем самым, самый важный показатель стойкости металла при эксплуатации в минусовых температурах, когда и ломаются рамы – коэффициент ударной вязкости с острым надрезом при -60 градусов. У нас средний KCV -60 за 2013 год равняется 25,1 (при допустимом 16,7 Дж/см²). Пожалуй, это самый высокий показатель из всех заводов-производителей.

В рамках программы сознания инновационного подвижного состава специалистами РМ Рейл также разработаны две конструкции инновационных тележек для грузовых вагонов: модель 18-9889 с увеличенной до 27 тс осевой нагрузкой и конструкционной скоростью 100 км/ч и модель 18-9890 с осевой нагрузкой 20 тс для конструкционной скорости 140 км/ч. Конструкция рамы боковой и балки надрессорной для этих тележек проектировалась по аналогии со стандартами Ассоциации американских железных дорог.

В настоящее время РМ Рейл ВКМ-Сталь динамично наращивает объемы производства крупных отливок для тележек грузовых вагонов «рама боковая» и «балка надрессорная». Все выпускаемые железнодорожные отливки предназначены для внутренних нужд, главным потребителем выступает РМ Рейл Рузхиммаш (рис.3).

 Рис.3. Современное автоматизированное производство стальных отливок

Ежемесячный рост объемов производства (около 20%) в экономически сложный период, на фоне спадов и стагнации, как нельзя лучше иллюстрирует преимущества и конкурентоспособность, достигнутые путем активной модернизации литейного производства. «Ставка на суперсовременное оборудование оказалась верной, технология вакуумно-пленочной формовки все больше оправдывает себя» - с уверенностью говорят специалисты завода.

Наша справка о ВКМ-Сталь

ООО «ВКМ-Сталь» (Республика Мордовия) – специализируется на производстве мелкого, среднего и с 2013 года крупного вагонного литья.

Предприятие было построено в 1958 году. Саранский литейный завод «Центролит» был спроектирован как предприятие по производству чугунных и стальных отливок для автомобильной промышленности страны.
В 1977 году завод вошел в производственное объединение ГАЗ, и за 10 лет работы нарастил производственные мощности до 220 тысяч тонн отливок в год. В этот период завод выпускал свыше 180 наименований литейной продукции массового производства, 200 наименований для станкостроения и ремонтно-эксплуатационных нужд. 26 февраля 2004 года производство было перепрофилировано с выпуска чугунного на - стальное вагонное литье.

Первые вагонные отливки были поставлены на поток в середине 2005 года. За прошедшее время освоено свыше 50 наименований вагонного литья (детали автосцепного устройства, буксового узла, корпуса поглощающих аппаратов и т.д.).
В начале 2007 года ВКМ-Сталь» получила сертификат соответствия системы менеджмента качества ИСО 9001:2000, что явилось признанием на международном уровне и открыло перспективы выхода на европейский рынок вагоностроения.

Сейчас предприятие является производителем в России, работающим по уникальной технологии вакуумной формовки. По итогам сертификационных испытаний эксперты РЖД и ФАЖТ подтвердили высокое качество литья, и в частности, надежную конструкцию рамы боковой, которая является собственной разработкой РМ Рейл Инжиниринг.

Полноценный запуск производства крупного вагонного литья в 2013 году (рис.4-6.) позволил сделать еще один шаг к сырьевой независимости и укреплению позиций компании на рынке. Он открыл новый этап на пути превращения РМ Рейл в интегрированного производителя грузового подвижного состава с полным циклом работ.

После выхода ВКМ-Стали на проектную мощность компания сможет увеличить объем производства до 12-ти тысяч вагонов в год. Основной потребитель продукции ОАО «Рузхиммаш».

 Рис.4. Запуск и первая заливка форм на ВКМ-Сталь, г. Саранск (вверху). Вакуумные отливки «рама» и «балка» производства ВКМ-Сталь на выставке ЛитМаш 2013, Москва (внизу)

Рис.5. Стержневой участок ВКМ-Сталь на базе оборудования фирмы Laempe, Германия

Рис.6. На ВКМ-Сталь отлажено производство крупных стальных Ж.Д. отливок «рама» и «балка» по вакуум-процессу и  получены сертификаты на отливки. 

Опубликовано: ИТБ "Литье Украины", №1 (161) 2014 г.