Стержневые технологии и оборудование Laempe на ведущем чугунолитейном заводе Германии – Fritz Winter
Статьи от автора: Голенков Ю.В.Актуальное состояние литейной промышленности Германии
По объему выпускаемой литейной продукции (5,2 млн. т) Германия заняла в 2012 г. пятое место в мире, отставая только от Китая (44,5 млн. т), США (12,3 млн. т), Индии (9,8 млн. т), а также Японии(5,5млн.т)[1].
Основные особенности литейной промышленности Германии – высокий уровень инноваций, автоматизациии рентабельности (100...130 тонн литья и соответственно 130...320 тыс. Евро на сотрудника). Капиталооборот в результате сбыта литейной продукции «MadeinGermany» в 2012 г. превышал 12 млрд. Евро. По среднему выпуску отливок в тоннах на одного сотрудника литейного производства Германия сильно опережает остальные «литейные » страны [2].
Прогноз Общества Немецких Литейщиков на развитие литейной промышленности Германии в период 2015...2020 гг. – стабильность производства в номинальном производственном режиме при среднем уровне загруженности производственных мощностей 75...85% и с ожидаемым годовым ростом производства 1...3%[3].
Основной потребитель отливок «MadeinGermany» – автомобильная промышленность. Сбыт в автомобильной промышленности находят не менее 60% от всех произведенных в Германии отливоки з черных и не менее 75% отливок из цветных сплавов, в основном из алюминия. Остальные отрасли, которые массово применяют литые заготовки - арматурная и электротехническая промышленность, общее машиностроение, энергетика[3].
Технологии и оборудование Laempe на литейных заводах Германии
Запоследние 25 лет группа Laempe поставила на заводы Германии более 3000 единиц стержневого оборудования, а также десятки автоматизированных стержневых участков. Соответственно для передового уровня оснащенности литейного производства в других странах со сравнимыми объемами производства отливок также необходимо достичь таких показателей и по числу стержневых центров Laempe.
Бесспорен вклад Laempe в развитие литейного машиностроения и автоматизации технологических процессов. Так, например, еще в 2003 г. фирма Laempe получила приз от небезызвестного технологического концерна ABB за самое массовое внедрение роботов ABB в литейной промышленности.
Огромен вклад фирмы Laempe в разработку инновационных идей и по внедрению метода «литья в стержнях». Стержневые пакеты - это необходимое условие для серийного производства отливок блоков двигателей или головок цилиндров на современных АФЛ.
В 2001 г. фирмой Laempe было разработано неорганическое связующее, а в 2003 г. запатентован и официально представлен на международной литейной выставке GIFA в г. Дюссельдорф в 2004 г. метод изготовления стержней из неорганических связующих BeachBox на стержневых автоматах Laempe. Эти разработки Laempe дали новый качественный толчок в развитии литейной химии. В настоящий момент современные версии неорганических связующих с успехом применяются при производстве стержней для блочного литья на заводах немецких концернов VWиBMW.
Коротко о чугунолитейном заводе «FritzWinter»
Fritz Winter Eisengiesserei – крупнейший чугунолитейный завод Германии, основан в 1951 г. в городе Штадталлендорф (земля Гессен, Германия). На трех производственных площадках Fritz Winter выпускает около 600.000 т отливок в год. Персонал превышает 3700 сотрудников, из них 2800 работают на головном предприятии в г. Штадталлендорф. Годовой капиталооборот FritzWinter 700млн. Евро (754млн. Еврона 505.00 0тотливок и 3570 сотрудников-в 2011 год).
Показатели эффективности литейного производства – производство 141,5 ти объем продаж отливок 212.000 Евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.
Завод специализируется на производстве отливок из легированного и нелегированного серого и высокопрочно гочугунов, а также блочного литья из чугуна с вермикулярным графитом (рис.1,2). Вес отливок от 1 до 3000 кг [4].
Типичные представители отливок – блоки двигателей, коробки передач, оси, тормозные диски. [4]. Основные клиенты Fritz Winter – ведущие автомобильные концерны, например VW, Daimler, BMW, Renault, Volvo, Ford, Fiat, Peugeot, Citroen, Toyota, Kia, Isuzu, GM.Завод Fritz Winter поставляет отливки и в Россию на Ярославский моторный завод (ЯМЗ) Группы ГАЗ.
Другое направление из производственной программы FritzWinter - отливки для гидравлических клапанов и систем. Основные клиенты поэтому направлению– BoschRexroth, Parker, Hydac. Доля экспорта превышает 50% [4].
Рисунок 1. Склад готовой продукции Fritz Winter – отгрузка отливок блоков двигателей
Рисунок 2.Типичные отливки-представители завода FritzWinter
Рисунок 3. Роботизированный участок сборки и спаренного стержневого пакета для получениядвух отливок 4-х цилиндровых рядных грузовых двигателей на чугунолитейном заводе FritzWinter, Германия
Рисунок 4. Фрагменты автоматизированного участка производства стержневых пакетов для грузовых блоков на чугунолитейном заводе FritzWinter, Германия
Активное внедрение последних достижений литейных технологий, постоянное обновление технологического парка оборудования и высокая рентабельность выпу- скаемой продукции – основные причины, почему чугунолитейный заводимеет сильное притягивающее воздействие на молодежь. Только за последние два года на FritzWinter были назначены более 380 молодых рабочих.
Рисунок 5. Примеры съема стержней вентилируемых тормозных дисков для грузовых машин на чугунолитейном заводе FritzWinter, Германия
Руководство завода обеспечивает технические возможности и квалифицированный персонал для обучения до 50 молодых кадров в год. Эти кадры проходят многолетнюю практику в условиях классической немецкой «двойной» системы образования (учебный процесс с параллельным участием в практических курсах работы в реальном производственном процессе). Большинство из уже обученных молодых людей после получения диплома остаются на постоянной работена FritzWinter [5].
Некоторые факты из истории технологического развития завода [4]:
1959 г - Получение первой серии отливок блоковдвигателей.
1975 г - Производство первой серии отливок вентилируемых тормозных дисков
1990 г - Поставка первой партии отливок в Россию
1994 г- Производство первой партии отливок из чугуна с вермикулярным графитом
2003 г - Разработка инновационной технологии Verifer [7-9] получения легированного чугуна с вермикулярным графитом с повышенными физико-механическими и технологическими свойствами.
2007 г - Запуск сверхсовременного стержневого участка с максимальным уровнем автоматизации.
Рисунок 6. Пример сборки стержней грузового V8 блока в пакет
Сотрудничество Laempe с чугунолитейным заводом FritzWinter
Общее количество поставленного на чугунолитейный завод FritzWinter оборудования Laempe в периоде 2000...2014 гг.- 25 стержневых центров, шесть из которых это роботизированные участки производства и последующей обработки стержней, в основном для отливок тормозных дисков (рис.3-6).
В марте 2015 г. Laempe получила новый заказ на поставку стержневого центра на базе стержневого автомата LHL для производства стержней вентилируемых дисков. Номинальная производительность стержневого автомата LHL (с пескострельной головкой 50 литров) на холостом ходу составляет 15 сек. В соответствии с актуальными потребностями завода, стержневой центр Laempe будет иметь возможность производить до 480 стержней тормозных дисков с максимальным внешним диаметром 415 мм в час.
Разработанный в 2010 г. стержневой автомат Laempe типа LHL – последнее поколение высокопроизводительной стержневой техники. Прототип стержневого автомата LHL был показан впервые на международной выставке GIFA в 2011 г. (рис.7).
Отличительные характеристики стержневых автоматов Laempe типа LHL [10]:
1. Максимально допустимые размеры применяемой стержневой оснастки (ШхГхВ)=1600x2000x950мм.
2. Максимально допустимый вес применяемой стержневой оснастки = 10т.
3. Объем надувной головки от 40 до 300 л.
4. Размеры надувной плоскости (ШхГ) = 1350х1600мм.
5. Максимальное усилие запирания стержневой оснастки, обеспечивающее плотное замыкание ящика вовремя цикла изготовления стержней (надув и продувка)=100 т.
6. Минимальный машинный цикл на холостом ходу (безнадува и продувки) = 15 сек.
Основные конструктивные особенности стержневого автомата LHL:
1. Стабильная 4-колонная несущая конструкция, на которой подвешены верхняя рама машины и траверсы для крепления верхних частей стержневых ящиков.
2. К верхней раме машины прикреплена каретка пескострельного и продувного механизма. К основанию корпуса машины прикреплены каретка стола с встроенным роликовым транспортером для установки и подачи стержневой оснастки в машину.
3. Автоматизированная система наладки комплекта стержневой оснастки на машине.
4. Автоматизированная система замены комплекта стержневой оснастки.
5. Пескострельный механизм со сменной головкой. При необходимости возможно исполнение стержневого автомата LHL с двумя надувными головками. Гидравлические фиксаторы для быстрой замене надувных головок, а также для замыкания/размыкания пескострельных плит к надувных головках. Оптическая система контроля уровня заполнения надувной головки стержневой смесью.
6. Общая каретка для пескострельного и продувного механизма. В случае исполнения стержневого автомата для «холодных» процессов, продувной механизм выполен с встроенной верхней толкательной плитой. Стержневой автомат LHL по заказу с FritzWinter оснащен газогенератором LGi по ColdBox- Амин-процессу - новейшая технологическая разработка Laempe.
Рисунок 7. Общий вид прототипа стержневого автомата Laempe типа LHL-премьера на стенде Laempe во время выставки GIFA-2011 в г.Дюссельдорф, Германия
Рисунок 8. Вид сверху на участок автоматической простановки стержней АФЛ фирмы HWS-Sinto.
Газогенераторы LGi обеспечивают воспроизводимую точность дозировки 0,1% от объема хода дозировки. Это возможно по причине принципиально нового бесступенчатого принципа работы дозирующего узла. Оператор имеет возможность настраивать и наблюдать на цифровом дисплее пульта управления как температуру испарения жидкого амина, температуру перегрева амино-воздушной смеси, динамику изменения давления продувки амино-воздушной смесью за время продувки и таким образом управлять минимальным расходом амина для конкретных условий производства стержней по ColdBox-Амин- процессу в установленном на стержневом автомате конкретном стержневом ящике. По сравнению с классическими газогенераторами на базе поршневых дозирующих насосов последнее поколение газогенераторов LGiдает возможность снизить расход жидкого амина до 60%, а также общую продолжительность цикла продувки до 40%.
|
|
|
Рисунок 9. Участки АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия по Сейатцу-процессу на заводе FritzWinter, Германия (опока 1120х1080х350/250 мм, 250 ф/час, отливки тормозных дисков для грузовиков)
Рисунок 10.Чертеж формовочной линии HWS-Sinto по Сейатцу-процессу на FritzWinter: тип EFA-SD, размер опок 1120х1080х350/250 мм, производительность 250 ф/ч
Таким образом, только одним стержневым автоматом LHL50, оснащенный газогенератором LGi можно производитьдо 2,5 млн. стержней тормозных дисков для грузовых а/м в год.
Что эти цифры означают можно понять, анализируя статистические данные по выпуску новых грузовыхмашин в Германии за 2014 г, а именно :536.000 шт./год, из них DaimlerAG = 371.000 шт. (мировой лидер) и соответственно VW-Group (занимает 5 место в мире, основной брендгруппы–M.A.N.=165.000шт.).Т.е.одним стержневым центром Laempe обеспечивается годовая потребность в стержнях для отливок «грузовых вентилируемых дисков» для двух немецких производителей вместе взятых.
Именно по причине высокой производительности стержневого оборудования Laempe, руководство чугунолитейного завода Fritz Winter намеревается модернизировать свой литейный завод поэтапной закупкой нескольких подобных стержневых центров. Обсуждаются варианты производства стержней с полной автоматизацией съема и последующей обработки стержней, включая окрашивание антипригарной краской.
Чугунолитейный цех FritzWinter также оснащен самым современным оборудованием для изготовления форм [11]. В первую очередь это «сердце литейного цеха» - современные высокопроизводительные АФЛ фирмы HWS- Sinto, Германия, работающие по технологии уплотнения форм «Сейатцу-процесс» (опока 850x850x220/400 и 400/220 мм, 220 ф/ч; опока 1120x1080x350/250 мм, 250 ф/ч; технология уплотнения - воздушный поток и последующее многоплунжерное прессование) – рис.8-10.
В середине октября 2003 г. завод FritzWinterEisengiesserei запустил в эксплуатацию новый литейный цех G7 в рамках расширения производства по выпуску тормозных дисков для легковых автомобилей. В основе расширения производства–высокоскоростная формовочная линия HWS-Sinto, Германия по Сейатцу- процессу, тип EFA-SD. Данная формовочная линия имеет следующие характеристики: размер опок: 1120х1080х350/250 мм, производительность - 250 комплектных форм/ час[6].
Благодаря тому, что тормозные диски заливаются в горизонтальные формы, структура литья получается однородной и имеет меньшие предпосылки к образованию пористостей и других литейных дефектов. Среди других преимуществ - высокая размерная точность отливок и минимизация сдвигов формы, т.е. полная «повторяемость» отливок. Также и смена модельной оснастки происходит без потерь времени в такте формовочнойлинии.
Обобщение
Немецкая литейная промышленность продолжает стабильно развиваться, а сотрудничество Laempe с немецкими литейщиками, а том числе с литейным гигантом FritzWinter сохраняет свою повышенную динамику.