Успешный опыт работы заводов США по технологии ВПФ

  Буданов Е.Н.

В США есть много современных примеров эффективно действующих АФЛ по ВПФ, где многие годы производство отливок, как это часто происходит,переводилось в другие страны мира. Однако высокорентабельные производства отливок по технологии ВПФ продолжают расти и развиваться. Особо следует обратить внимание на уровень сложности и тонкостенность алюминиевых отливок по ВПФ и расширение области их применения, что в целом также обозначаетперспективы в развитии современного мирового литейного производства – перевод стальных отливок на чугунные, а впоследствии на алюминиевые. Так,в 2013 году в США произведено 1.682.000 тонн алюминиевых отливок.Вот некоторые из наиболееэффективных литейных заводов США, выпускающих отливки по ВПФ:

Завод Harmony Castings – V-Process Aluminum Castings

Формовочная линия ВПФ – опока 1200х900х300 мм, производительность 20 ф/ч.

В 1979 году Билл Виллмонт, основатель компании HarmonyCastings[1], купил у концерна Sinto права на использование ВПФ.Таким образом, на сегодняшний день HarmonyCastings является самым старым и преданным пользователем технологии ВПФ в мире. Предприятие площадью чуть более 2300 м² полностью автоматизировано и контролируется лучшими специалистами в отрасли.

В сети Интернет доступны наглядные видео-материалы промышленного производства отливок по ВПФ: http://www.youtube.com/watch?v=Ri__95oxxec:http://www.youtube.com/watch?v=xMOCzg4bJWU

Рис.1. Типовые тонкостенные алюминиевые отливки по ВПФ завода HarmonyCastings для самых разных отраслей экономики. Защитная каска показана для сравнения реальных размеров отливок

Области применения алюминиевых отливок по ВПФ заводаHarmonyCastings, США (рис.1,2):

Оборонная промышленность. Завод HarmonyCastings – это сертифицированный согл. ITAR  (Правила международной торговли оружием) производитель деталей.Производимые по ВПФ отливки для оборонной промышленности: Картеры моторов / подвески; Несущие рамы оружейных систем (левые/правые); Элементы приборных панелей; Кожух гироскопа; Подрамник антенны & корпус азимут-компаса. ВПФ обеспечивает превосходное качество отливок при минимальных дополнительных затратах, которые возникают при литье по другим процессам. Отливки по ВПФ изготовляются с нулевыми уклонами и жесткими допусками – таким образом упрощается проектирование и отпадает необходимость в механической обработке. 

Медицинское оборудование.HarmonyCastingsявляется лидером в производстве отливок для медицинского и стоматологического оборудования, поэтому гарантирует превосходное качество поверхности и долгую жизнь модельной оснастки. Компаниявыпускает самые разные детали, начиная от оснований медицинских тележек до стоматологических кресел и систем освещения операционных. Типичные отливки ВПФ для деталей медицинского оборудования: Устройство подачи реагентов; Опора для подбородка; Спинка/сиденье медицинских кресел; Ручка/основание устройств визуализации; Корпус оптического резонатора; Рама тележки для обезболивающего; Столешница; Камера центрифуги.

Авиационные отливки. Специалисты HarmonyCastings проектируют отливки и рассчитывают их оптимальный вес, даже если у клиента нет чертежей. Сертификат AS 9100, жесткие допуски, тонкие стенки и великолепное качество поверхности делают HarmonyCastings идеальным партнером в области производства литья. Некоторые примеры авиационных отливок по ВПФ: Корпус электронного блока; Внутренние элементы; Освещение взлетно-посадочной полосы.

Транспорт/Тяжелая техника. Компания HarmonyCastings наладила тесное сотрудничество с заказчиками в области автомобилестроения, производства ж/д и тяжелой техники, внедорожного и мототранспорта. Благодаря V-процессу HarmonyCastings производит отливки с безупречным качеством и непревзойденной скоростью, что принесло заслуженное признание на рынке. Некоторые отливки по ВПФ для тяжелой техники: Патрубок хладагента; Головка блока цилиндров крупного мотора; Топливный переходник; Крышка клапанного механизма; Впускной коллектор двигателя; Кожух сцепления; Крышка кик-стартера.

Энергетика. ВПФ гарантирует высокую размерную точность, требующуюся для нефтегазовой отрасли. Отливки представители: Корпус жидкостного расходомера; Корпуса запорной арматуры/насосов; Детали компрессоров и др.

Робототехника / Автоматизация.Harmonycastings тесно сотрудничает с производителями погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных машин, трехмерных принтеров, автоматизированного упаковочного оборудования и роботов. Типичные отливки: 3D оптический поверхностный профилировщик, Основание и рукаваустройств 3-осного перемещения, Корпус сканирующего модуля, Конструктивные элементы робота, Корпус башенки

Осветительная аппаратура.Алюминиевые отливки HarmonyCastingsиспользуются в коммерческом освещении в самых разнообразных средах, больничных операционных, больших коммерческих зданиях(как пример - новый комплекс Всемирного торгового центра в Нью-Йорке) и даже для суровых морских условий. HarmonyCastings использует такие преимущества ВПФ, какпревосходное качество поверхности в 150 RMS и нулевой уклон. Некоторые типичные отливки: Кожух светодиодной осветительной аппаратуры, Световой люк с крышкой Z-образного профиля, Корпус/крышка головного прожектора.

Рис.2. Алюминиевые отливки по ВПФ завода HarmonyCastings, США: детали медицинского оборудования, элемент сверлозаточного станка, литая деталь для промышленного принтера, отливка корпуса компьютера, спинка сидения, кронштейны и др.

Завод FrogSwitch, США[2], производит стальные марганцовистые отливки конусов дробилок для горно-перерабатывающей промышленности на линиях ВПФ. Размеры опок трех АФЛ по ВПФ следующие: 2440х1370 мм (5 форм в час), 1800x1800 мм (15 форм в час), 3400x1700 мм (1 форма в час).

Завод MEElecmetal, США[3]является мировым лидером по поставкам брони для мельниц, шаровых и конусных дробилок. Производительность одной АФЛ по ВПФ 25.400 тонн стальных марганцовистых отливок в год, вес отливок от 135 кг до 7.250 кг, серии от 1…100 шт. и более. Опока 2440х1370 мм.

Завод NorthVernonIndustryCorp., США[4]в 2011 году на  АФЛ по ВПФ произвел 98.000 т чугунных отливок. Завод построен и запушен не так давно - в 1996 году. Литейные формы изготовляют по технологии ВПФ на АФЛ концерна Sinto (размеры опок 1500х1500 мм).

Компания North Vernon Industry Corp. (NVIC), США, демонстрирует всем литейным производствам мира, как реально оптимизировать и организовать производство исходя из двух важнейших параметров технико-экономической эффективности предприятия, объемов производства отливок в год на одного сотрудника и на один квадратный метр занимаемых площадей. На данные параметры уровня развития литейного производства, как правило, в странах СНГ пока мало обращают внимание – скорее всего из-за наличия старых избыточных литейных площадей и традиционного использования большой доли ручного труда низкооплачиваемых сотрудников.

Основанная в 1996 г., менее чем через два года, в марте 1998 г., компания NVIC отправила первую партию отливок по ВПФ. А уже к 2004 г. NVIC стала ведущим производителем противовесов для различных вилочных погрузчиков в Северной Америке. В 2005 г. компания достигла объема производства 82.000 тонн отливок в год при штате всего в 230 сотрудников.В целом NVIC постоянно увеличивает объемы производства. Так, в 1998 г. было произведено 10 тыс. тонн отливок при 46 служащих, в 2001 – 22 тыс. тонн отливок (66 служащих), в 2004 – 49 тыс. тонн отливок (164 служащих), в 2005 – 82 тыс. тонн отливок (230 служащих). В 2011 году объем производства достиг 98 тыс. тонн отливок при 400 сотрудниках. В настоящее время есть все основания предполагать, что производственные мощности компании будут продолжать увеличиваться.

Показатель эффективности литейного производства - объем производства тонн отливок в год на одного сотрудника. На данном заводе получают по ВПФ до350 тонн отливок в год на одного сотрудника, включая администрацию, вспомогательный персонал, специалистов по окончательной обработке, покраске, упаковке, отгрузке, продажам изделий и т.п.

Второй параметр для экономического сравнения – производство продукции на 1 м² занимаемых площадей. В компании NorthVernonIndustryCorp. этот показатель составляет около 8 тонн отливок в год по ВПФ с полной механообработкой на 1 м² занимаемых площадей, включая вспомогательные.

Все заводы США, использующие АФЛ по ВПФ, отмечают следующие главные преимущества данной технологии (что подтверждают официальные интернет-сайты компаний): Нулевой модельный уклон – отличительная особенность ВПФ, благодаря чему удается сократить вес и объем механообработки отливок; Тонкостенность – толщина стенок отливок по ВПФ может всего 3 мм; Точность отливок, получаемых по ВПФ, приблизительно в два раза превышает отливки по ПГС; Неограниченный срок службы моделей – гарантия, что модельная оснастка проживет столько же, сколько и их продукция; Высокое качество поверхности (шероховатость RMS 150 ед.) - в сравнении с показателем 250-550 ед. для литья в песчаную форму и  200-500 ед. для кокильного литья ВПФ дает значительные преимущества по качеству поверхности; Повторяемость размерности отливок на автоматических формовочных линиях ВПФ.

Предложенные по результатам длительных исследований и анализа опыта многих современных литейных заводов мира два параметра оценки эффективности предлагается применять во всех технических и экономических показателях завода, с целью постоянной оптимизации и модернизации литейного производства до современного мирового уровня. А конкретно - объемы производства в год (тонн и $US) на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал, и тонн отливок на один кв. метр производственных и вспомогательных площадей. Никто не спорит, например, со справедливостью расчета на душу населения страны по росту ВВП - поэтому также честно и корректно рассчитывать производство отливок на одного сотрудника и сравнивать с западными конкурентами, особенно на новом этапе повышения целесообразности экспорта отливок в Европу.

Отливки по технологии ВПФ на сегодняшнем этапе развития литейного производства являются самыми качественными и одновременно самыми дешевыми по производственным затратам. Другие преимущества ВПФ касаются широкого спектра решенных литейных вопросов, таких как: Уменьшение припуска на механообработку (иногда в 2,5 раза по сравнению с отливками по ПГС); Заполняемость формы по опытам на спиральных пробах выше на 30% по сравнению с ПГС; Превосходная поверхность и особо точные размеры отливок; Отсутствие традиционной выбивки – после отключения вакуума сухой песок «вытекает» естественным образом; Отсутствие связующих и иных добавок в литейной форме кроме песка как наполнителя; Длительный срок службы моделей за счет отсутствия контакта модели с песком благодаря пленке и противопригарной краске, а также устранение многих других традиционных проблем литейщиков.

 Литература:

1. www.harmonycastings.com
2. www.frogswitch.com
3. www.me-elecmetal.com
4. www.nvic-cwt.com
   Опубликовано: ИТБ "Литье Украины", №10 (182) 2015 г.
   Стр. 5-8