Запуск новой формовочной линии «Сейатцу» фирмы HWS-Sinto/Германия для сложных тонкостенных отливок на литейном заводе Olsberg/Германия

 Мельников И.А.

История попыток освоения производства отливок корпусов электродвигателей в «сырые» песчано-глинистые формы (ПГФ) без использования центрального стержня развивалась на протяжении многих десятилетий. И только с появлением в 1983 году нового способа заполнения и уплотнения форм по «Сейатцу»-процессу (воздушный поток и последующее прессование) стало возможным высокоавтоматизированное производство качественных тонкостенных отливок, аналогичных по сложности ребристому «корпусу электродвигателя» (рис.1).

Было необходимо решить два основных вопроса – равномерное уплотнение формы по объему и дальнейшая протяжка без подрывов смеси. Сегодня отливку «корпус электродвигателя» по технологии «Сейатцу» получают с самыми минимальными уклонами (0°…0,25°), при этом форма не имеет стержней для боковых ребер и центральной части (за исключением некоторых отливок с небольшим стержнем для оформления мест крепления корпуса электродвигателя к основанию).

Технология «Сейатцу» изготовления разовых форм по ПГС (песчано-глинистым смесям) изначально была изобретена как раз для производства наиболее сложных по геометрии типов отливок, таких как ребристый «корпус электродвигателя». Никаким другим методом нельзя было эффективно получить аналогичные по размеру и форме отливки с протяжкой по длине ребер до 800…950 мм с внутренним «болваном» (для замены внутреннего стержня и стержней для боковых ребер). При «веерном» расположении наружных ребер охлаждения протяжка полуформ возможна только в направлении по длине ребер. Протяжка в перпендикулярном направлении относительно боковых ребер возможна только для параллельных ребер, а для всех остальных потребуются боковые стержни и, конечно, внутренний стержень.

Чисто теоретического в качестве примера можно рассмотреть вариант изготовления таких отливок по технологии ХТС (NoBake – Фуран или Альфа-сет процессам). По ХТС для каждой пары соседних ребер потребовалось бы изготовить отдельный стержень, затем с помощью дорогостоящих приспособлений собрать множество стержней в единую «кусковую» форму, что суммарно сделало бы результат очень сложным, дорогим и абсолютно неэффективным.

Рис.2. Полуформыи соответствующие им отливки по «Сейатцу»-процессу - ширина ребер 2,5 мм, Ø ок. 400мм. Ранее поверхности данных отливок оформлялись в стержнях, сегодня только в форме по «Сейатцу»-процессу без стержней

Рис.3. Другие сложные тонкостенные алюминиевые и чугунные отливки по «Сейатцу»-процессу

Конечно, на машинах литья под давлением или методом выплавляемых моделей можно получить и более ажурные и тонкостенные отливки. Однако стоимость отливок будет гораздо выше, а производительность оборудования существенно ниже, чем на современной АФЛ по ПГС. При этом нужно отметить, что многие отливки можно получить только в формах по ПГС.

Рис.4.Al отливка по «Сейатцу»-процессу. Поверхность боковых штырей охлаждения оформляется формованием без использования стержней. Завод MGG, Голландия

Следует подчеркнуть, что в настоящее время многие предприятия производят ребристые корпуса электродвигателей высшего мирового качества из чугуна и даже алюминия литьем в формы по ПГС в основном по «Сейатцу»-процессу. Можно привести некоторые примеры таких заводов, где на практике реального действующего производства характерных по высшей сложности отливок «корпус электродвигателя» доказана правильность выбора «Сейатцу»-процесса, которому сегодня нет альтернативы при производстве аналогичных по сложности изготовления и точности отливок (рис. 3,4).

«Пионером» освоения технологии «Сейатцу» для производства чугунных корпусов электродвигателей в России стал Ярославский электромоторный завод (ОАО «Элдин»). На предприятии ОАО «Элдин» уже 25 лет работает формовочное оборудование фирмы HWS-Sinto/Германия - размер опок 850х600х300/300 мм. Однако производительности только одной формовочной машины на ОАО «Элдин» (вместо АФЛ) явно недостаточно для обеспечения потребностей всего рынка стран СНГ, а высота формы ограничивает производство отливок более высоких корпусов электродвигателей - как на заводе Olsberg(до 950 мм).

Использование «Сейатцу»-процесса гарантирует такие преимущества по качеству отливок, как:

- минимальные уклоны (рис.5);

- идеальный внешний вид без заусенцев по плоскости разъема форм при вертикальном расположении отливок в формах;

- минимум операций по обработке отливок благодаря высокой размерной точности, в т.ч. нет необходимости дополнительной мехобработки между ребрами;

- нет необходимости использования стержней;

- соответствие современным технологическим задачам получения ребристых корпусов электродвигателей;

- минимум брака, удобство работы и обслуживания.

Новая АФЛ по «Сейатцу»-процессу компании Olsberg/Германия

Компания Olsberg – известный производитель промышленной продукции, а также специализируется по оборудованию для выработки тепла из возобновляемых источников энергии. Olsberg, имеющий почти 440-летнюю историю, является одной из старейших семейных компаний в Германии. В группу компаний OlsbergGruppe сегодня входят несколько производственных площадок в Германии (в городах Ольсберг, Брилон и Кёнигсхютте), Венгрии (Татабанья и Михкольц) и Японии (Токио, Сендай и Саппоро). Продукция фирмы распространяется более чем в 30 странах – в Европе, Северной и Южной Америке, Азии.

Особенности и преимущества центра компетентности завода Olsberg – это высоко сложные, в т.ч. тонкостенные отливки, часто требующие использования большого количества стержней. Однако, имея все возможности по производству особо сложных отливок, завод не отказывает клиентам в изготовлении корпусных и иных деталей явно менее сложных, чем тонкостенные ребристые корпуса электродвигателей (без использования стержней). Например, это стержневые отливки корпуса редукторов, насосов, компрессоров, текстильного оборудования. Кроме того, предприятие Olsberg производит литые компоненты для таких отраслей как роботостроение (рис.6), водоснабжение и строительная техника.

Опыт сотрудничества фирмы HWS-Sinto и завода Olsberg насчитывает почти 40 лет. Первая автоматическая формовочная линия «Сейатцу» была поставлена для завода Olsberg еще в 1977 году (размер опок 965x715x260/260 мм, производительность 140 ф/ч).

Затем в 1994 году была дополнительно установлена вторая АФЛ по «Сейатцу»-процессу (рис. 7) с размером опок 1500x1100x500/500 мм, производительность 35 ф/ч.

В 2014 Году Olsberg решился на крупные инвестиции – частичную реконструкцию цеха и установку новой, технически и технологически более совершенной формовочной опочной линии «Сейатцу» (рис.8). Особо следует учесть, что последние десятилетия очень часто шла смена поколений компонентов, напр. систем управления на базе электроники Siemensи гидравлики Rexroth, и это должно быть учтено на новой формовочной линии. В строительных работах принимали участие многие компании региона – было выполнено расширение цеха, частично перестроен старый цех, отстроен новый склад для вспомогательных материалов, проложены подъездные пути.

19 сентября 2015 г. новая формовочная линия по «Сейатцу»-процессу фирмы HWS-Sintoбыла запущена в эксплуатацию (рис.9-11). Характеристики новой современной АФЛ по «Сейатцу»-процессу: размер опок 1025x775x300+50/300 мм, производительность 120 ф/ч.

Проект реконструкции цеха и модернизации оборудования (установка новой формовочной линии «Сейатцу»), стоивший ок. 11 млн. евро - самая крупная разовая инвестиция в почти 440-летней истории компании Olsberg. На торжественном открытии нового производства присутствовали руководство группы Olsberg, министр труда федеративной земли Северный Рейн- Вестфаллия Гунтрам Шнайдер, 250 приглашенных гостей и сотрудников компании.

С новой формовочной линией OlsbergGmbH стала еще более ориентирована на взыскательных европейских заказчиков – компании машиностроительной отрасли. «Используемая здесь технология делает производственные процессы, протекающие на линии, гораздо более эффективными и увеличивает производительность. Это позволяет литейному заводу упрочить рыночные и конкурентные позиции в сфере производства литых деталей из чугуна»,- сказал на церемонии открытия технический руководитель завода д-р Фолькер Шульте.

 

Рис.11. Склад модельной оснастки завода Olsberg/Германия

Благодаря новой формовочной линии завод Olsberg может выполнять для заказчиков гораздо более широкий спектр литых деталей. На новой формовочной линии увеличен участок простановки стержней, поэтому литейное производство может выпускать отливки с гораздо более сложной геометрией. Также на новой линии предусмотрена автоматическая смена модельной оснастки и существенно увеличен участок охлаждения (охладитель форм), что также очень важно, поскольку более длительное охлаждение отливок в формах в значительной мере влияет на уменьшение уровня брака отливок.

Производство Olsberg признано профессиональным и в области изготовления различных отливок с большим числом стержней высокой геометрической сложности. Предпосылкой к этому является высокопроизводительный стержневой участок с пескострельными автоматами, которые работают без простоев и дают отличное стабильное качество поверхности стержней, производимых с высшей повторяемостью точности и других параметров. Стержни для серийного производства изготавливаются по технологии Coldbox-Амин-процесс по «холодным» ящикам, что и гарантирует производство стержней с соответствующими заданными параметрами размерной точности. В стержневом отделении работают 4 стержневых пескострельных автомата производства фирмы Laempe/Германия.

По данному пути модернизации литейного производства завода Olsberg для особо тонкостенных и сложных отливок путем внедрения современных АФЛ по «Сейатцу»-процессу фирмы HWS-Sinto/Германия и стержневых автоматов фирмы Laempe/Германия пошли самые разные предприятия мира. Можно привести лишь некоторые примеры других литейных заводов по производству чугунных корпусов электродвигателей на базе АФЛ по «Сейатцу»-процессу с различной производительностью в зависимости от заданных условий руководством предприятий.

Завод SchönheiderGuss/Германия

Производство SchönheiderGuss имеет более чем 100-летнюю историю – первые отливки были произведены еще в 1903 году. Предприятие специализируется на производстве деталей для электромашиностроения, общего машиностроения и автомобильной промышленности, также выпускаются отливки на заказ от компаний из других отраслей промышленности.

Производство мелких и средних серий отливок весом до 120 кг обеспечивают две формовочные линии «Сейатцу» фирмы HWS-Sinto/Германия (рис. 12-14).

• АФЛ «Сейатцу» №1: Размер опок 630х500х200/200 мм
• АФЛ «Сейатцу» №2: Размер опок 700х600х270/270 мм

В части стержневого оборудования литейный цех завод Schönheider Guss оборудован тремя современными стержневыми автомата фирмы Laempe/Германия с периферийным оборудованием для Coldbox-Амин-процесса.

Рис.12. Литые чугунные корпуса электродвигателей изготавливаемые на АФЛ по «Сейатцу»-процессу. Завод Schönheider Guss/Германия

Рис.13. Склад моделей для АФЛ по «Сейатцу»-процессу на заводе SchönheiderGuss – как показатель уровня быстросменности производства современных АФЛ для широкой номенклатуры отливок

Рис.14. Модельная плита для 4 отливок корпусов электродвигателей и отпечаток полуформы от АФЛ по «Сейатцу»-процессу на заводе Schönheider Guss/Германия. Выставка GIFA, г. Дюссельдорф

Завод GeorgRöthEisengießereiGmbH/Германия

Завод производит на АФЛ по «Сейатцу»-процессу (размер опок 1000x810x320/320 мм) широкую номенклатуру сложных чугунных отливок, в т.ч. корпусов электродвигателей различных размеров весом 5…200 кг, компонентов насосов и арматуры, деталей для общего машиностроения и пр. (рис. 15-16). Для автоматизации заливки используется автоматическое заливочное устройство HWS-Sinto с емкостью ковша 1000 кг. (рис17).

Рис.15. Формовочная линия EFA-SD5 фирмы HWS-Sintoпо «Сейатцу»-процессу на заводе GeorgRöth. Размер опок 1000x810x320/320 мм.

Рис.16. Модельная плита для АФЛ «Сейатцу» для 2-х типов отливок в форме. Завод GeorgRöth

Рис.17. Подготовка к замене модельной плиты, заливка готовых собранных форм на АФЛ «Сейатцу» завода GeorgRöth и многоярусный склад готовых стержней чугунолитейного завода – как уровень организации логистики современного литейного завода

Современное стержневое оборудование на базе 3-х стержневых автоматов фирмы Laempe/Германия с газогенераторами. Многолетний опыт автоматического изготовления стержней и собственные «ноу-хау» позволяют производить особо сложные тонкостенные отливки.

Ergocast GmbH/Германия

Ergocast GmbH - предприятие с 325-летними традициями. Продукция находит применение в основном в редукторостроении и производстве гидравлики. На автоматической линии фирмы HWS-Sinto по «Сейатцу»-процессу изготавливают серийные отливки из серого и высокопрочного чугуна весом до 100 кг. Размер опок формовочной линии составляет 735x685x260/260 мм, производительность 120 ф/ч.

260 сотрудников, оборот ок. 50 млн. евро в год, АФЛ по «Сейатцу»-процессу, опока 735x685 мм. Показатель эффективности литейного производства – объем продаж отливок 192.300 евро в год на одного сотрудника, включая вспомогательный персонал.

Фирма Laempe поставила для завода Ergocast два стержневых автомата. Благодаря оптимизации рецептуры смеси удалось заменить применяемый ранее Croning-процесс на ColdBox-Амин-процесс, что позволило значительно снизить затраты на стержневое производство.

Завод HEMA Endüstri A.S., Турция

80% производимых отливок находят применение в грузовом автомобилестроении, производстве с/х технике, тяжелом машиностроении и обрабатывающей промышленности. На заводе установлены 2 формовочные линии фирмы HWS-Sinto по «Сейатцу»-процессу:

• АФЛ «Сейатцу» №1: размер опок 1130x800x350/350 мм, производительность 120 ф/ч. Отливки до 350 кг
• АФЛ «Сейатцу» №2: размер опок 750x650x250/250 мм, производительность 120 ф/ч. Отливки до 150 кг

На двух автоматических формовочных линиях по «Сейатцу»-процессу производятся 60.000 т чугунных отливок. На АФЛ установлен автоматическое заливочное устройство HWS-Sinto с емкостью ковша 2300 кг (рис.18).  

Площадь завода 22.560 м². Показатель эффективности литейного производства – 2,65 т отливок в год на 1 кв.м. производственных площадей, включая вспомогательные.

Рис.18.Автоматическое заливочное устройство P-20 фирмы HWS-Sitnoна заводе HEMA Endüstri A.S., Турция

Некоторые другие заводы, также специализирующиеся на сложных отливках корпусов электродвигателей на АФЛ по «Сейатцу»-процессу фирмы HWS-Sinto/Германия (рис.19):

• Heidenreich & HarbeckGießereiGmbH/Германия – АФЛ «Сейатцу» с размером опок 1100x800x400/400 мм. Отливки до 400 кг.
• Luitpoldhütte AG/Германия - АФЛ «Сейатцу» с размером опок 1555x1155x450/450 мм и 12 стержневых центров Laempe/Германия
• Moteurs Leroy-Somer (Emerson Industrial Automation)/Франция - АФЛ «Сейатцу» сразмеромопок 1050x950x330/330мм
• Ergocast Guss GmbH (бывш. Demag Ergotech GmbH)/Германия - АФЛ «Сейатцу» сразмеромопок 765x715x260/260 мм
• ЭЛДИН - Ярославский электромашиностроительный завод/Россия - 850x600x300/300 мм
• EMG Casting AG/Германия – 2 АФЛ «Сейатцу» с размером опок 700x700х330/330 мм и 800x700x170/170 и 300/300 мм
• Slévárny T?inec, a.s./Чехия - АФЛ «Сейатцу» с размером опок 1100x800x250/250 мм
• Martinlamitz GmbH/Германия - АФЛ «Сейатцу» с размером опок 1150x800x150/150и 320/320.
• GuizhouNoahJocoCastingCo./Китай – 2 АФЛ «Сейатцу» с размером опок 1000x800x250/250 мм и 1300x900x350/350 мм

Рис.19. Типовые на различных заводах мира - модельная плита, держатель модельной плиты, рабочий стол формовочного автомата с модельной оснасткой для отливки корпуса электродвигателя на современных линиях «Сейатцу» фирмы HWS-Sinto/Германия

Литература:

1. Сайты компаний www.olsberg.com, www.schoenheider-guss.de, www.roeth-guss.de, www.hemaendustri.com.tr