CC BY
84
ЭКОНОМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ НЕСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
в.п. белоусова,
кандидат технических наук, доцент
А.л. БЕлоУСоВ, кандидат экономических наук, преподаватель кафедры Вологодского государственного технического университета
В процессе эксплуатации технологических систем эффективность их работы оценивают по удельному расходу материальных и энергетических ресурсов. Требуемая величина дохода, полученная в результате производственной деятельности, обеспечивается управлением структурой прямых затрат на производство продукции. Проблема снижения материальных затрат весьма актуальна для предприятий машиностроения, так как их доля в структуре затрат на производство продукции составляет порядка 60—65 %.
Значительная часть продукции машиностроения РФ имеет более высокую металлоемкость по сравнению с зарубежными аналогами. Следует отметить высокий удельный вес механических цехов в производственной структуре предприятий. В структуре отходов по видам производств в машиностроении порядка 60 % занимают отходы, связанные с обработкой резанием (рис. 1).
Следует отметить, что при производстве профильной продукции машиностроения поиск резервов металлосбережения ориентирован преимущественно на использование компактных материалов — углеродистых и легированных сталей, полученных методами традиционной металлургии.
Одним из приоритетных направлений в области современного производства является порошковая металлургия. В ее основе лежит ряд
перспективных теоретических разработок, технических и технологических решений. Производство спеченных деталей (или порошковая металлургия в машиностроении) является представителем одного из наиболее малоотходных технологических процессов (практически безотходных).
Данные, приведенные на Международной конференции по порошковой металлургии и семинаре менеджеров, организованном Европейской ассоциацией порошковой металлургии, показывают, что мировой рынок порошковых изделий непрерывно растет. Мировой объем продаж конструкционных деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, в 2005 г. составил свыше 6 млрд долл. Средний ежегодный прирост производства этой продукции в Европе составляет 13,5 %, в Америке — 5 %. Прогнозируется сохранение динамики роста порошковой продукции [1].
В РФ производство железных и легированных порошков освоено на следующих предприятиях: ОАО «Северсталь» (г. Череповец), ОАО «Полема»
□ Сварочное аКузнечно-прессовое □ Литейное □ Металлорежущее
Рис. 1. Структура отходов по видам производств в машиностроении
РЕГИОНАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА:
теория и практика
67
(г. Тула), ЗАО «Инвест-технологии» (г. Москва) и др. Однако уровень развития порошковой металлургии в РФ еще не удовлетворяет потребности экономики. В частности, в конструкционных порошковых деталях (шестернях, зубчатых колесах, седлах и корпусах клапанов, муфтах, храповиках, собачках, эксцентриках, кулачках, шайбах, крышках, дисках, втулках, фланцах и др.).
Среди имеющихся способов обработки металлов порошковая металлургия успешно конкурирует с литьем, обработкой давлением, резанием и другими методами, дополняя или заменяя их. Она занимает особое место, так как позволяет не только производить изделия (называемые порошковыми) различных форм и назначений, но и создавать принципиально новые материалы, получить которые иным путем крайне трудно или вообще невозможно. Если бы порошковая металлургия ограничивалась только получением различных видов порошков, она была бы одной из разновидностей металлургии вообще и не смогла бы стать прогрессивным методом, сочетающим металлургию, материаловедение и металлообработку. Именно последовательное осуществление в едином цикле операций получения порошка и превращения его в изделие составляет суть порошковой металлургии как высокоэффективного метода производства изделий. Иногда это направление в технологии называют по аналогии с генной инженерией — «ме-таллоинженерия».
Порошковая металлургия как технологический метод, по сути, является безотходной. Одновременно она обеспечивает значительную экономию металлов, идущих при традиционной обработке в стружку.
Кроме экономии металла в производстве, существенную экономию получают и при замене легированных сталей, цветных и драгоценных металлов на порошковые материалы, в частности бронзы, латуни, меди, никеля и других цветных металлов и сплавов на железографит и бронзогра-фит, а применение электроконтактных композиций сокращает расход серебра, золота, иридия и платины. Кроме экономии металлов при изготовлении спеченных изделий за счет сокращения операций производственного цикла в 2,0—2,5 раза повышается производительность труда в металлообработке. Преимущества порошковой металлургии и в экономии капитальных и других ресурсов. Все возрастающая потребность народного хозяйства в получении принципиально новых материалов и изделий из металлических порошков и порошков
тугоплавких соединений удовлетворяется, в основном, за счет:
• создания и освоения технологических процессов и оборудования для формирования и спекания машиностроительных деталей сложной формы с использованием холодного, а также статического и горячего динамического прессования, штамповки, прокатки, электроразрядного спекания и энергии взрыва;
• создания и освоения производства спеченных дисперсно-упрочненных и армированных волокнами жаропрочных композиционных и огнеупорных материалов на основе бескислородных тугоплавких соединений, порошков металлов и сплавов;
• создания и освоения производства спеченных материалов для деталей машин, приборов, оснастки, работающих в условиях высоких напряжений и температур, агрессивных и инертных сред, интенсивного износа;
• создания и освоения новых электроконтактных материалов для разрывных и скользящих контактов, приборов и агрегатов с высокими характеристиками надежности, магнитомягких материалов для работы в полях постоянного и переменного тока с минимальными магнитными потерями и высокой магнитной проницаемостью.
В настоящее время в мировой практике изготовления средненагруженных конструкционных деталей традиционным методом порошковой металлургии — прессованием с последующим спеканием — широко используют частично легированные железные порошки. Метод частичного легирования заключается в создании механической связи между частицами железного и легирующих порошков при термической обработке их механической смеси. Порошки, легированные этим методом, обладают высокой уплотняемостью, прочностью прессовки и не склонны к макросегрегации легирующих добавок. Это обеспечивает стабильность размеров и эксплуатационных свойств изделий в условиях крупносерийного автоматизированного производства.
В институте порошковой металлургии ЦНИ-Ичермета совместно со специалистами АО «Северсталь», учитывая постоянно растущий спрос на частично легированные порошки различных типов, разработали технологию получения частично легированных порошков на основе железных воздухораспыленных порошков, производимых в ОАО «Северсталь». Они обладают уникальным сочетанием потребительских свойств: высокой
прочностью прессовки (на 5—10 МПа выше, чем у водораспыленных железных порошков) при удовлетворительной уплотняемости (6,9 — 7,0 г/см3 при 700 МПа). В основу технологии положен процесс диффузионно-восстановительного отжига смеси воздухораспыленного железного порошка с тонкодисперсными порошковыми добавками, содержащими легирующие элементы: никель (1,5—8 %), молибден (0,5—1,0 %) и/или медь (до 10 %).
В Вологодском государственном техническом университете на кафедре «Экономика и технология производственных процессов» накоплен опыт разработки сложной пресс-оснастки для изготовления деталей наивысшей сложности, в частности плоскофакельных распылителей, использующихся в системах водяного охлаждения слитка в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Такие распылители могут применяться в системах охлаждения изделий при индукционной закалке. Разработаны конструкция пресс-формы и технология изготовления методами порошковой металлургии плоскофакельных распылителей, являющихся изделиями наивысшей группы сложности. Конструкция пресс-формы для прессования из порошка изделий с наружной поверхностью сложной формы защищена патентом Российской Федерации за № 2021880. Оригинальность конструкции пресс-формы состоит в том, что при прессовании детали со сложнейшей геометрической конфигурацией пресс-форма достаточно конструктивно проста и позволяет использовать ее на прессах одностороннего действия [2].
Порошковые изделия чаще всего входят в готовую продукцию как комплектующие, но в своей конструктивной основе несут элемент технологической завершенности. Отбор деталей для изготовления их методом порошковой металлургии производится с учетом современной тенденции развития порошковой металлургии — усложнения геометрии деталей (рис. 2).
С увеличением группы сложности формы детали происходит уменьшение объема механической обработки, повышение коэффициента использования материала, сокращение производственного цикла. При определении целесообразности изготовления порошковых деталей взамен литых актуальны вопросы как технологичности, так и экономичности перевода деталей на технологию порошковой металлургии.
Основные достоинства порошковой металлургии как метода изготовления материалов и изделий обеспечиваются на основе:
• возможности существенного металлосбереже-ния за счет практически полного исключения обработки резанием (коэффициент использования материала, Ким =0,95);
• сокращения станочного парка и производственных площадей;
• возможности изготавливать материалы с особыми составами и свойствами: пористые материалы, многие антифрикционные, фрикционные, жаропрочные, инструментальные композиции, материалы со специальными физическими свойствами.
Следует отметить и недостатки порошковой металлургии как метода изготовления изделий в машиностроении: высокая стоимость порошков; ограниченность в выборе форм и размеров изготавливаемых изделий; рентабельность только при относительно крупном масштабе производства (крупносерийное, серийное), так как стоимость прессового и печного оборудования достаточно высока и необходимо его использование с максимальной загрузкой. Кроме того, высока и стоимость пресс-форм (особенно при сложной геометрии детали из порошка), которая окупается только при их максимальной стойкости, обеспечивающей изготовление не менее 30—50 тыс. заготовок на одну пресс-форму.
Таким образом, эффективность порошковой металлургии проявляется только в определенных, благоприятных для нее условиях. Рост объемов производства спеченных изделий общемашиностроительного назначения на специализированных предприятиях порошковой металлургии в РФ сегодня
Рис. 2. Детали, изготовленные из порошковых материалов
не обеспечивает потребностей промышленного производства, особенно автомобильной, станкостроительной и инструментальной промышленности, сельскохозяйственного машиностроения. Возрастающие потребности в производстве деталей из порошков могут быть обеспечены на основе организации новых участков по производству спеченных деталей в условиях неспециализированных машиностроительных предприятий.
Рассматривая данную проблему на региональном уровне в аспекте перспективности создания участков по производству спеченных изделий общемашиностроительного назначения в условиях г. Вологды, имеем следующие предпосылки:
1) наличие опорной промышленной базы по производству металлопорошков — ОАО «Северсталь»;
2) существует область регионального потребления изделий из порошков (комплектующие детали для изготовления продукции машиностроения, для ремонта машиностроительного и металлургического оборудования, автомобилей, сельскохозяйственной техники);
3) наличие свободных производственных площадей при машиностроительных предприятиях;
4) наличие незадействованных мощностей прессового оборудования;
5) накоплен опыт разработки сложной пресс-оснастки и технологии изготовления спеченных деталей сложной формы в Вологодском государственном техническом университете;
6) имеется опыт промышленного изготовления сменных пластинок из твердых сплавов к резцам в условиях ЗАО «Вологодский подшипниковый завод».
В связи с этим можно констатировать о перспективности диффузии технологий изготовления продукции на основе порошковых материалов в условиях машиностроительных предприятий г. Вологды.
Ведущие специалисты ожидают, что порошковая металлургия будет развиваться более высокими темпами, чем традиционные отрасли промышленности. Основными тенденциями развития порошковой металлургии в России в современный период являются: рост производственных мощностей и объемов производства порошков металлов, рост объемов производства спеченных деталей машин и оборудования, в том числе на основе создания участков по производству спеченных деталей в условиях неспециализированных предприятий машиностроения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Левина, Д. А. Мировая порошковая металлургия на подъеме // Порошковая металлургия. 2005. №7/8. С. 121-123.
2. Белоусов А. Л. Природоохранный и ресурсосберегающий потенциал продуктово-процессных инноваций на основе методов порошковой металлургии // Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов: материалы II Международной научно-технической конференции/ ВоГТУ. — Вологда, 2006. — С. 317—320.
3. ПоповаН.В. Экологические основы рационального природопользования / Н.В. Попова // Экономика природопользования. — 2004, № 5. С. 39—40.
Приглашаем к сотрудничеству!
Издательский дом «Финансы и Кредит» приглашает к сотрудничеству организации, занимающиеся подпиской, распространением и реализацией печатной продукции на взаимовыгодных условиях.
Тел./факс: (495) 621-69-49, Http:/www.fin-izdat.ru
(495) 621-91-90 е-таП: post@fin-izdat.ru
