Литейное производство 2011 № 2 февраль

Подождите немного. Документ загружается.

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№2/2011

итейные сплавы.

тливки

живания расплава силуминов с 11 и 20% Si, представлены на рис. 1.

Анализ кривых ТКЛР – t

исп

для сплава Al–20%Si (рис. 1, а) показал, что

после наводороживания расплава в ЭМП наблюдается значительное

снижение коэффициента в области температур испытания 50…300°C,

которое составило 5…15%, по сравнению со сплавом без обработки.

При порционном введении Si (5…7 порций) и наводороживании рас-

плава до полного растворения каждой порции время обработки в ЭМП

увеличивается до 40…45 мин. Изменение ТКЛР после такой обработ-

ки аналогично наводороживанию в ЭМП, с той лишь разницей, что

снижение способности сплава к терморасширению в этом же интерва-

ле температур значительно уменьшается и составляет 3…8%.

Для эвтектического силумина Al–11%Si (рис. 1, б) воздействие

на расплав наводороживания в ЭМП оказывает меньшее влияние на

уровень снижения ТКЛР в области эксплуатационных температур ряда

прецизионных сплавов, в том числе поршневых (50…250°C). Однако,

начиная с 300°C, терморасширение обработанного сплава существенно

увеличивается, превышая на ~ 10% значения для сплава без обработки.

Различия в поведении ТКЛР наводороженных в ЭМП сплавов эвтекти-

ческого и заэвтектического составов связаны, видимо, с разными струк-

турными состояниями этих сплавов, в том числе, наличием значитель-

ного количества кристаллов первичного кремния в сплаве Al–20%Si.

Поэтому воздействие обработки на этот сплав гораздо заметнее, так как

действие наводороживания приводит к изменению размеров и объем-

ной доли структурных составляющих, имеющих разные ТКЛР.

Повышение скорости кристаллизации сплавов (за счет имитации

жидкой штамповки между двумя массивными медными пластина-

ми) практически не изменяет тенденцию влияния наводороживания

расплава в ЭМП на линейное расширение силуминов (рис. 2). Также,

как и при заливке в Al-кокиль, при повышении скорости кристалли-

зации после наводороживания в ЭМП отмечается значительное сни-

жение ТКЛР в низкотемпературной области до 300°C для силумина

с 20% Si (6…20%). Для сплава Al–11%Si это снижение менее вы-

ражено (4…14%) и ограничивается меньшим интервалом температур

(100…250°C). Кроме того, для жидкоштампованных заготовок харак-

терно наличие более выраженной аномалии (максимума) линейного

расширения, чем при кокильном литье силуминов. Причем, наводо-

роживание расплава в ЭМП смещает этот экстремум в область более

высоких температур, что расширяет диапазон эксплуатационных тем-

ператур деталей из прецизионных силуминов, в том числе с особыми,

заранее заданными значениями ТКЛР, за счет уменьшения уровня

тепловых напряжений в этом диапазоне.

Выводы. Наводороживание расплава силуминов в ЭМП позво-

ляет регулировать значения ТКЛР этих сплавов. Причем, для заэвтек-

тического силумина с 20% Si показана возможность снижения коэф-

фициента на 10…15% для кокильных отливок и на 6…20% для жид-

коштампованных заготовок в низкотемпературной области испытаний,

что особенно важно при разработке составов и технологии обработки

легких инваров и поршневых сплавов. Кроме того, такая обработка

смещает максимум ТКЛР в область более высоких температур для

жидкоштампованных заготовок, что позволит расширить эксплуатаци-

онный диапазон применения силуминов прецизионного назначения

без увеличения термонапряжений в деталях.

Рис. 1. Влияние наводороживания расплава

в ЭМП на ТКЛР литейных силуминов с 20%

Si (a) и 11% Si (б): 1 – без обработки, 2 – на-

водороживание в ЭМП, 3 – порционное вве-

дение Si и наводороживание в ЭМП

Рис. 2. Влияние наводороживания расплава

в ЭМП на ТКЛР жидк

оштампованных силу-

минов с 20% Si (a) и 11% Si (б): 1…3 – по

рис. 1

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №2/2011

итье в песчаные формы

Аннотация

The Summary

Технология получения литейных форм и стержней

должна обеспечить стабильность геометрии, заданные

физико-механические свойства, направленность газового

потока от поверхности отливки вглубь формы и наружу,

снижение себестоимости процесса изготовления, улучше-

ние экологической обстановки на предприятии. Решить

эту задачу можно усовершенствованием существующих и

разработкой новых технологий изготовления форм.

Получение форм необходимой прочности только за

счет уплотнения смеси, без дополнительного ее упроч-

нения, реализуется при сырой формовке, когда уплотне-

ние смеси происходит за счет снижения ее пористости

перемещением более мелких зерен в промежуток между

крупными, при этом вытесняется воздух из смеси и де-

формируется пленка связующего. Из существующих ме-

тодов сырой формовки наиболее эффективный – метод

УДК 621.744.362

Т.Д. Денисюк, В.М. Симановский, А.Р. Ризун

(ИИПТ НАН Украины,

г. Николаев, Ф

ТИМС НАН Украины, г. Киев)

Электроразрядное

импульсное прессование

формовочных смесей

Изложены результаты экспериментальных исследований электроразрядного

импульсного уплотнения песчаных форм при сырой формовке. Установлена

возможность получения плотности исследуемой формовочной смеси

1790 кг/м

(прочность на сжатие 0,21 МПа.

Ключевые слова

Электроразрядное импульсное прессование, формовочные смеси, плотность

формовочных смесей, влажность форм

Results of experimental studies on the electric discharge pulse compaction of

molding sands in green molding are set forth. Possibility of obtaining a density of

the investigated molding sand of 1790 kg/m

(compressive strength 0.21 MPa) has

been established.

Keywords

Electric bit impulsive pressing, formovochnye mixtures, closeness of formovochnykh

mixtures, humidity of forms

циклических пульсирующих воздействий, который позво-

ляет получить максимально равновесные и минимально

релаксирующие структуры [1].

По своей физической природе электроразряд генери-

рует волны сжатия в циклическом режиме от разряда к

разряду. Волны сжатия при изменении режимов и пара-

метров разряда могут быть разной интенсивности, их дав-

ление может достигать ~ 10

Па. Такие мощные силовые

воздействия электроразряда успешно используются для

контактного и бесконтактного разрушения литейных форм

и стержней, уплотнения порошковых материалов.

Цель работы – экспериментально установить возмож-

ность использования электроразряда для уплотнения ли-

тейных форм и, тем самым, расширить область его при-

менения в литейном производстве, для чего использова-

ли электроразрядные генераторы упругих

T.D. Denisyuk,

V.M. Simanovsky,

A.R. Rizun

Electric Discharge Pulse

Compaction of Molding Sands

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№2/2011

итье в песчаные формы

колебаний (ЭРГУК) с параметрами, установленными

для бесконтактного разрушения литейных форм [2]. Схе-

ма ЭРГУК представлена на рис. 1.

Основной силовой параметр генератора – давление в

канале разряда. Уплотнение литейных форм с примене-

нием ЭРГУК можно производить по двум схемам – свер-

ху или снизу (рис. 2). Разряд происходит между элект-

родами – положительным 2 и отрицательным 3, которым

является концентратор энергии, давление волн сжатия,

генерируемых электроразрядом.

Давление в канале разряда р

к.р.

рассчитывают по фор-

муле [3]:

к.р.

= 0,17 (ρ

⋅U

/L⋅l)

1/2

, (1)

где ρ

– плотность разрядной среды, кг/м

(для воды

– 1000 кг/м

); U

– напряжение разрядной камеры, кВ; L – ин-

дуктивность, мкГн; l – длина разрядного промежутка, м.

= 1,8⋅10

-6

√LC, (2)

где C – емкость конденсаторов, мкФ.

Для разрядов с параметрами U = 50 кВ, L = 9 мкГн, l =

0,05 м, С = 1 мкФ давление в канале разряда составляет

9⋅10

Па.

В качестве объекта исследований выбрали формо-

вочную смесь, используемую для изготовления малога-

баритных отливок из чугуна корпус подшипника. Состав

формовочной смеси, %: песок кварцевый 1К016 – 46,

отработанная смесь – 46, бентонит – 5, уголь молотый – 3,

влажность – 4%.

Силовую нагрузку при уплотнении формы регулиро-

вали количеством n импульсов (разрядов). В процессе

исследований и статистической обработки экспериментов

по уплотнению форм установлена зависимость плотности

формы ρ от силовых параметров электроразряда:

ρ = ρ

+ 0,25⋅к

(n⋅р

к.р.

)

0,25

, (3)

где ρ

– экспериментальная насыпная плотность фор-

мовочных смесей – 1053 кг/м

; к

– коэффициент, регла-

ментирующий размеры (радиус) прессовой колодки.

Экспериментально установлена [4] зависимость коэф-

фициента к

от радиуса круглой прессовой колодки. При

радиусе прессовой колодки 0,1; 0,12; 0,13; 0,15 и 0,17 м,

равен 10, 8, 6, 4 и 2 м

-1

, соответственно.

Плотности литейной формы измеряли прибором мод.

0731М после каждого цикла нагрузок из 10 импульсов

электроразряда с указанными параметрами разрядного

контура. Динамика прессования, в зависимости от цикли-

ческих нагрузок, представлена на рис. 3.

Рис. 1. Схема ЭРГУК: 1 – разрядная камера, 2 –

электрод, 3 – концентратор энергии, 4 – пружины,

5 – прессованная колодка (ударный механизм)

Рис. 2. Схемы электроразрядного уплотнения форм. Уплотнение:

а – сверху, б – снизу; 1 – разрядная камера, 2 – электрод, 3 – опока,

4 – модель, 5 – прессовая колодка

Рис. 3. Динамика прессования в зависимости от цикли-

ческой нагрузки: – экспериментальные, – расчет-

ные значения

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №2/2011

итье в песчаные формы

При попытке повышения плотности формы за счет

увеличения числа импульсов > 80 получен отрицательный

результат. На поверхности формы появились микротре-

щины и сколы, что является признаками перепрессовки

формы.

В результате электроразрядного уплотнения с ис-

пользованием ЭРГУК достигнута плотность исследуемой

формовочной смеси 1790 кг/м

(прочность на сжатие 0,21

МПа). Полученные экспериментальные результаты явля-

ются хорошим показателем для сырой формовки.

Таким образом, экспериментально установлена при-

нципиальная возможность применения электроразряда

для уплотнения формовочных и стержневых смесей.

Дальнейшие исследования литейных свойств форм, из-

готовленных электроразрядным способом, будут изложе-

ны в следующих работах.

1. Симановский В.М.

Исследование процессов

импульсного прессования уг-

леродистых форм // Процес-

сы литья. – 2005. – №3. – С.

85–87.

2. Ризун А.Р., Голень

Ю.В., Денисюк Т.Д. Мето-

СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ

дика расчета параметров установки электроразрядного

разрушения неметаллических материалов // Электронная

обработка материалов. – 2003. – №4. – С.74–83.

3. Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жид-

кости. – Киев: Наук. думка, 1986. – 208 с.

4. Ризун А.Р. Импульсное упрочнение формовочных

смесей электроразрядом // Металл и литье Украины.

– 1995. – №7-8. – С. 50–52.

Уважаемые коллеги!

ОАО «АВТОВАЗ» совместно с Московским автомобильно-дорожным

государственным техническим университетом (МАДИ), ФГУП Центральный

научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина,

Институтом металлургии и материаловедения российской академии наук им.

А.А. Байкова, Тольяттинским государственным университетом (ТГУ), Самарским

государственным аэрокосмическим университетом (СГАУ), Тольяттинским

отделением российской инженерной академии проводит научно-техническую

конференцию «Новые стали для машиностроения и их термическая обработки»

в период 13-15 апреля 2011 г. в г. Тольятти. Заезд 13.04.2011

Организационный взнос принимается по безналичному расчету следующим

реквизитам:

Общество с ограниченной ответственностью «Тольяттинская инновационная

инженерная компания», ООО «ТИИК», 445009, РФ, Самарская обл., г. Тольятти, ул.

40 лет Победы, 26 офис 301. Директор Паршенков Эдуард Викторович.

р/с 40702810204206037077 в ЗАО КБ «ФИА-БАНК», БИК 043678929, ИНН

6321246060, КПП 632101001, ОГРН 1106320009454, к/с 30101810100000000929.

В платежных документах просьба указывать:

Получатель платежа - ООО «ТИИК»

Назначение платежа - оргвзнос за участие в конференции.

Контакты по организационным вопросам и отправке тезисов:

Чумиков Андрей Борисович, Тел/ф (8482)738713; A.Chumikov@vaz.ru

Лазутов Петр Николаевич, Тел. (8482)534382, PN.Lazutov@vaz.ru

Рис. 1. Выступление Й. Лемпе в качестве Президента Меж-

дународной литейной выставки GIFA во время ее официаль-

ного открытия в 2003 г., г. Дюссельдорф, Германия

Рис. 2. Производс

тво стержней для

получения «газовых каналов» в Al-от-

ливках методом BeachBox на оборудо-

вании Laempe на заводе Mett Pty Ltd.,

г. Мельбурн, Австралия

Рис. 3. Роботизированные комплексы Laempe,

типа LCC, работающие в Германии на заводах VW,

BMW, +GF+

Рис. 4. Изготовление стержней на автомате L2040: а – мелк

осерийное производство, б – авто-

матическая стержневая линия для производства стержневых пакетов, завод Mazda

Рис. 5. Робо

тизированные комплексы Laempe, работающие в России: а – автоматизированный

стержневой участок на чугунолитейном заводе «ЛЕМАЗ», г. Лебедянь; б – автоматизированный

стержневой центр на заводе трубопроводной арматуры ЛМЗ «Свободный Сокол», г. Липецк

Рис. 8. Чугунолитейный завод Eisenwerke Bru

hl,

г. Брюль, Г

ермания: комплексный стержневой учас-

ток Hottinger для серийного производства спаренных

стержневых пакетов позволяет получать по две отливки

блоков цилиндров четырехрядных двигателей легковых

машин на АФЛ HWS-Sinto Сейатцу-процессом

Рис. 6. Двухпозиционный стержневой автомат послед-

него поколения LTWIN2x200 с двумя независимыми

надувными головками, каждая по 200 л – основа мо-

дернизированного стержневого участка чугунолитейного

завода Daimler AG

Рис. 7. Стержневой автомат последнего поколения LFC190 (специальная разработка для китай-

ск

ого чугунолитейного завода Shandong Huadong Foundry Co. Ltd.) изготовливающий стержни

для отливок дизельных двигателей грузовых машин

Развитие группы Laempe & Mo

ssner в 2008…2010 гг.

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№2/2011

итейное оборудование

Компания Laempe носит имя своего основателя – Йо-

ахима Лемпе (1949…2008 гг.), выдающегося немецкого

инженера-конструктора, внесшего значительный вклад в

развитие литейного машиностроения и, в частности, в тех-

нологии изготовления стержней (рис. 1, см. вкладку).

Начав с модернизации старых стержневых машин

для литейных заводов Германии и имея поначалу лишь

несколько помощников, Й. Лемпе за исторически корот-

кий срок создал собственный машинный ряд стержневых

автоматов. Была разработана и вся необходимая перифе-

рия: газогенераторы, смесители для стержневой смеси с

автоматической очисткой рабочего пространства, системы

централизованной подачи жидкого амина и термического

кондиционирования связующих и песка. Фирма быстро

расширялась, производство и заказы увеличивались в

геометрической прогрессии. Заказы на оборудование

Laempe от иностранных компаний также не заставили себя

долго ждать. Так, первый крупный контракт с Ford Motors

Co. на поставку 48 стержневых центров для литейного за-

вода Ford в г. Виндзор (Канада) был подписан в 1990 г.

Новаторство, как безусловная необходимость не толь-

ко соответствовать последним тенденциями развития

промышленности и требованиям клиентов, но и предвос-

хищать их, – признанная черта компании Laempe. Первый

персональный компьютер на стержневом автомате, пер-

вый универсальный промышленный робот для стержне-

вого отделения, первая в мире полностью автоматическая

стрежневая линия для изготовления стержневых пакетов

– лишь небольшой перечень таких новаторских решений.

Сегодня список референций Laempe содержит > 4500

ед. поставленного оборудования для литейных заводов по

всему миру. Laempe предлагает самый широкий спектр

технологических решений для производства отливок и по

этому показателю пока это единственная в мире компания

среди компаний с подобной производственной програм-

мой для ракетно-авиационной, трубопроводно-арматур-

ной и железнодорожно-транспортной отраслей промыш-

ленности.

Значителен вклад фирмы Laempe и в развитие литей-

ной химии. В 2001 г. было разработано неорганическое

Развитие группы Laempe & Mo

ssner

в 2008…2010 гг.

Laempe & Mo

ssner Group’s

Development in 2008...2010

связующее LKBinder, а в 2003 г. запатентован и офици-

ально представлен на Международной литейной выстав-

ке GIFA метод изготовления стержней из неорганических

связующих BeachBox на стержневых автоматах Laempe.

Эти разработки фирмы Laempe дали новый качественный

толчок развитию литейной химии.

Благодаря активному участию, в основном, немецких

автомобильных концернов VW и BMW, а также традици-

онному сотрудничеству с компаниями Ashland и Hu

ttenes-

Albertus, в Германии началось освоение неорганических

связующих и процесса BeachBox для замены методов

производства стержней с органическими связующими.

Наиболее плодотворно идет освоение этой технологии в

серийном производстве стержней для отливок типа го-

ловок двигателей и газовых коллекторов из Al-сплавов

(рис. 2). Например, литейный завод BMW уже постепен-

но заменяет различные существующие процессы (Hot box,

, Cold box) на процесс BeachBox [1].

В 2005 г. фирма Laempe и инвестиционная группа Вер-

нера Мёсснера, основателя известного машиностроитель-

ного концерна Mo

ssner AG, создали производственную

группу Laempe & Mo

ssner GmbH, что позволило компа-

нии получить дополнительные ресурсы для расширения

своей производственной программы, которая включает

выпуск следующего оборудования.

Стержневые автоматы нескольких серий: L, LL,

LB, LFB, LT, LCM, LTwin. Объем пескострельных головок

1…1000 л. Дизайн и энерговооруженность каждого типа

автомата позволяет клиентам подобрать самую экономич-

ную и технологически выгодную модель автомата для

своей производственной программы.

Смесители периодического действия предназна-

чены для приготовления всех известных типов стержне-

вых смесей для процессов – Cold box и Isocure, СО

-, Beta

set-, SO

-, Hot box-, Beach Box®-.

Периферийное оборудование для обработки

стержней: окрасочные станции, системы приготовле-

ния и гомогенизации противопригарной краски, устройс-

тва для зачистки заусенцев, системы сборки стержней в

стержневые пакеты.

A.Popov,

P.N. Dotsenko

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №2/2011

итейное оборудование

Транспортные и конвейерные системы: транс-

порта песка, подачи связующих компонентов (централи-

зованные), транспорта стержней и стержневых пакетов.

Автоматические стержневые линии и роботи-

зированные комплексы. Современные тенденции раз-

вития литейного производства предполагают увеличение

спроса на полностью автоматические технологические

стержневые комплексы, адаптированные к быстрой за-

мене номенклатуры изготовляемых стержней. Подобные

стержневые комплексы включают самые разные гибкие

свободно программируемые робототехнические системы,

оснащенные устройствами автоматической замены ос-

настки и технического «зрения».

Системы обрезки литниковых систем и пред-

варительной механообработки отливок. В конце

прошлого века, в ответ на тенденции массового приме-

нения отливок из легких сплавов в автомобильной про-

мышленности, фирма Laempe разработала роботизиро-

ванные комплексы LCC (рис. 3) для обрезки литнико-

во-прибыльных систем и устранения облоя на отливках

самой сложной конфигурации, типа блоков и головок

блоков цилиндров, коллекторов газовых каналов, мас-

ляных ванн и т. д.

Широкая производственная линейка оборудования

позволяет фирме Laempe решать любые технические

задачи своих клиентов: от небольшого литейного цеха с

невеликой программой производства (рис. 4, а) до круп-

нейших литейных и машиностроительных концернов с

максимальным уровнем автоматизации (рис. 4, б).

За последние 15 лет фирма Laempe поставила кли-

ентам в Россию и в другие страны СНГ > 120 производс-

твенных комплексов оборудования (рис. 5), > 90% из

которых производят стержни и стержневые формы Cold

box амин-процессом.

В России Cold box амин-процесс был освоен в сере-

дине 90-х гг. XX в. именно фирмой Laempe, при актив-

ной поддержке основных литейных заводов – ГАЗ, г. Н.

Новгород и «РосАЛит», г. Заволжье. Активное сотруд-

ничество Laempe с высококвалифицированными специ-

алистами этих предприятий России оказалось особенно

важным для широкого освоения современных техно-

логий «холодного» отверждения стержней в литейной

промышленности России. Всего одно десятилетие спустя

«психологических барьеров» против применения Cold

box амин-процесса у литейщиков стран СНГ больше не

существует.

Даже в условиях мирового кризиса последних лет

развитие группы Laempe & Mo

ssner не прекращалось.

Сегодня особенно важно основное требование рынка к

оборудованию: производительность – надежность

– гибкость – цена готовой продукции (стержня).

Концепция развития группы включала два основных

направления.

• Совершенствование линейки основного обо-

рудования для повышения эффективности стержневого

производства.

• Расширение структуры группы.

В рамках первого направления развития были раз-

работаны новые серии стержневых автоматов: LTwin (пи-

лотная модель демонстрировалась на GIFA-2007, рис. 6),

LSingle – с объемом головок 50…1000 л и LFC, с объ-

емом головки до 200 л.

Новые серии автоматов создавались в координации

с заказчиками – первыми покупателями этих машин.

Так, группа Laempe & Mo

ssner GmbH получила заказ на

модернизацию и расширение стержневого участка чугу-

нолитейного завода Daimler AG, г. Мангейм, самого круп-

ного инвестиционного проекта в литейной промышлен-

ности Евросоюза в кризисный период. Проект включает

поставку автоматизированного комплекса оборудования

для производства стержней, их сборки и последующей

обработки и транспортировки в виде спаренных окра-

шенных и осушенных стержневых пакетов для получения

отливок блоков и головок блоков цилиндров грузовиков и

автобусов (рис. 7). Этот проект является ключевым для

автомобильного концерна Daimler AG для сохранения им

глобальной лидирующей позиции в поставках грузовых

автомобилей.

В рамках второго направления развития в сент.

2009 г. в группу Laempe&Mo

ssner были интегрированы

два известных немецких производителя литейного обо-

рудования – фирмы Hottinger и Ro

perwerk.

Коротко о Hottinger. Машиностроительная компа-

ния Hottinger основана в 1937 г. немецким инж. А. Хоттин-

гером для получения литых заготовок в металлических

формах. В этой области он еще в довоенной Германии

был пионером. Послевоенный период связан с создани-

ем первых стержневых машин, а также с освоением пос-

ледних достижений литейной химии. Так, еще в 1947 г.

Hottinger начал выпускать прототипы стержневых машин

для получения оболочковых форм и стержней Croning-

процессом [2]. А в 1972 г. (всего через 4 г. после первой

патентной публикации Cold box амин-процесса компанией

Ashland) Hottinger начал серийное производство стержне-

вых машин этой технологией. В 1975 г. была разработана

самая производительная в мире стержневая машина для

крупносерийного производства блочных стержней Cold

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№2/2011

итейное оборудование

box амин-процессом.

В 80…90-е гг. XX в. Hottinger стал

одним из ведущих поставщиков ком-

плексных автоматизированных сис-

тем производства и последующей

обработки стержней, в частности,

для заводов автомобильных концер-

нов, таких, как Ford, Daimler AG, VW,

BMW, GM и др. (рис. 8).

Многие конструктивные и тех-

нологические решения фирмы

Hottinger защищены патентами. Зна-

чителен ее вклад в развитие техно-

логий сборки блочных стержней в

пакет. Этот более чем 70-летний опыт

освоен на многих литейных заводах.

Так, на литейном заводе Nemak в г.

Диллинген, Германия (www.nemak.

com) работает полностью автомати-

зированный комплексный участок

стержневых пакетов для производс-

тва отливок V-образных блоков из

Al-сплава л итьем под низким

давлением (ЛНД) (рис. 9). Годо-

вая производительность линии – 1,7

млн отливок блоков и головок.

Разработанный фирмой Nemak,

основного поставщика головок бло-

ков цилиндров для американских

автомобильных концернов (владеет

55% рынка США по сбыту этой про-

дукции, > 8 млн шт.), в сотрудничест-

ве с Hottinger, метод формообразова-

ния стержневых пакетов, с кодовым

наименованием CPS™, дает возмож-

Rо

perwerk разрабатывает и пос-

тавляет машины ЛНД, на которых

можно применять как металличес-

кие формы, так и стержневые паке-

ты. Технологические возможности

такого оборудования – серийное

производство высококачественных

отливок сложной геометрической

конфигурации из Al- и Mg-сплавов

для автомобильной и ракетно-авиа-

ционной промышленности.

Так, для двух немецких заводов

Borbet GmbН (www.borbet.de) фир-

ма поставила, соответственно, 22 и

20 машин ЛНД для изготовления

колесных дисков для легковых авто-

мобилей из Al-сплава. Borbet GmbH

– один из крупнейших производите-

лей литых колесных дисков в мире.

Фирма основана в 1881 г., а литьем

занимается с 1928 г., причем, первые

диски для легковых автомобилей

были отлиты в 1977 г.

Благодаря своему опыту в об-

ласти литейного машиностроения

группа Laempe & Mо

ssner имеет

возможность предлагать комплекс-

ные технологические решения и осу-

ществлять поставки оборудования

«под ключ» для литейных заводов,

выпускающих отливки из всех видов

сплавов.

Опыт работы с клиентами, накоп-

ленный в кризисный период, подтол-

кнул к активному поиску новых тех-

нических решений. Результаты этого

поиска будут показаны впервые на

Международной литейной выставке

GIFA-2011, г. Дюссельдорф, Герма-

ния.

Список литературы

1. Gieβerei.– 2010. – № 2. – С.

50–51.

2. Gieβerei-Praxis.– 2007. – № 5.

– С. 182–184.

А. Попов, П.Н. Доценко

ность получения ЛНД отливок блоков

сложной конфигурации.

Подобные проекты с поставкой

технологических линий для полу-

чения отливок блоков и головок

блоков цилиндров литьем в стерж-

невые пакеты (производительность

линии – 210 стержневых пакетов в 1

ч) реализованы фирмой Hottinger на

литейном заводе Castech Aluminio, г.

Сальтильо, Мексика, где производят

отливки рядных и V-образных блоков

двигателей для концерна G. Motors.

Максимальная производительность

линии – 72 отл./ч.

Коротко о Rо

perwerk. В 1911 г.

А. Рёпер основал в г. Фирзен Рейн-

скую чугунолитейную и металлооб-

рабатывающую фабрику – эта дата и

считается годом основания компании

Rо

perwerk. В 1951 г., параллельно с

выпуском металлообрабатывающих

машин, фирма начала выпускать и

стержневые машины и с 1952 по 1991

гг. поставила их > 11 тыс., в основном,

на европейские литейные заводы.

Этот рекорд пока не достигнут дру-

гими производителями аналогичного

оборудования. Основные заказчики

в Rо

perwerk в последние 20 лет, в

основном, автомобильные концерны

и их субпоставщики, такие как VW,

Daimler AG, BMW, Fritz Winter и др.

Помимо стержневых автоматов

Рис. 9. Примеры из производственной программы по стержням и общий вид

части стержневого участка для получения стержневых пакетов для Al-отливок

V6-блоков на заводе Nemak

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО №2/2011

рганизация производства

Аннотация

The Summary

Автор статьи – руководитель проекта «Повышение ресурсоэф-

фективности машиностроения и литейного производства в России»

IFC, (Международная финансовая корпорация, член группы Всемир-

ного Банка)

К.К. Турилова

Kristina Turilova

International Fi-

nance Corporation,

World Bank Group

Если уровень энергоэффективности литейных

предприятий в России достигнет средних показате-

лей ЕС, то сэкономленных энергоресурсов хватит для

снабжения 1,5 миллионного российского города.

Энергопотребление

Энергопотребление, наряду с сырьем, – один из наибо-

лее важных показателей. Для процессов плавки энерго-

снабжение, к тому же, еще и показатель ограничения мощ-

ностей, поскольку определяет расход энергии на плавку

(эффективность плавки) (кВт⋅ч/т расплавленного металла)

и в целом в литейном цехе (кВт⋅ч/т годных отливок). Оба

КПЭ влияют на сокращение затрат на энергоресурсы.

Сравнение российских и европейских

литейных предприятий по ключевым

показателям потребление энергии,

свежего песка, свежей воды

Comparison of Russian and European

foundries against the key performance

indicators of consumption and efficiency

of use of: energy, water

Статья продолжает цикл публикаций, посвященный результатам всесторонне-

го практического исследования потенциала ресурсоэффективности литейной

отрасли России. Автор отвечает на вопрос о том, как предприятия могут повы-

сить свою производственную эффективность по четырем из семи к лючевых

показателей эффективности (КПЭ) литейного производства –

пот-

ребление энергии, свежего песка, свежей воды

. В последующих статьях будут

представлено краткое руководство по самодиагностике литейного предприятия

по ключевым показателям эффективности.

This article continues the series of publications on the results of the recent resource

efficiency benchmarking study of Russian ferrous foundry industry. The author high-

lights how foundries can improve their operational performance by looking specifically

at four of seven key performance indicators (KPIs) –

energy, fresh sand and water

consumption

. Next articles in this series will present brief guide on self diagnostics for

foundries to benchmark themselves against Key performance indicators.

Улучшение КПЭ расход энергии на плавку

(эффективность плавки)

Сводные результаты сравнительного показателя КПЭ

Расход энергии на плавку приведены ниже.

Показатель Европа Россия

Лучшая практика (ЛП).......... 1,0 1,43

Средняя практика (СП)......... 1,0 2,08

Показатель расход энергии на плавку отслеживает

расход энергии в печи (кВт⋅ч), разделенный на количест-

во тонн металлического материала, загружаемого в печь.

В зависимости от технологии плавки расход энергии

зависит:

при индукционной плавке для отливок:

• чугунных – от типа сплава и производственного

процесса;

• стальных – от сплава.

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО№2/2011

рганизация производства

Что касается дуговой плавки, то чугунные – в европей-

ских литейных предприятиях больше не производят этим

методом, но дуговые печи наиболее распространены для

плавки качественных сталей (табл. 1).

Причины низкой эффективности электроплавки:

• выдержка жидкого металла в течение длительного

периода времени;

• оборудование, неэффективное, с точки зрения рас-

хода электричества;

• устаревшие методики для управления процессом

плавки (относится к дуговым печам);

• печи с низкой энергетической плотностью, из-за

чего увеличивается время между заливками металла (от-

носится к дуговым печам).

Как улучшить КПЭ расход энергии на плавку

Избегайте выдержки и обработки металла в течение

долгого времени в плавильных печах, для чего пересмот-

рите сам процесс плавки.

Замените неэффективное плавильное оборудование:

• применяйте индукционные печи с высоким элект-

рическим кпд;

• энергетическая плотность дуговых печей должна

увеличиться при введении кислорода;

• проверьте эффективность и пригодность вагранок

на основании технико-экономического анализа осущест-

вимости проекта, включая текущие и косвенные расходы.

Влияние снижения расхода энергии при плавке прояв-

ляется в уменьшении затрат на энергопотребление.

Действующее в России многономенклатурное литей-

ное производство (среднее) хотело бы проверить желае-

мый эффект улучшения до среднего европейского уровня

эффективности. Так как плавильный участок, несомненно,

– самый большой потребитель энергии, первая проверка

должна быть сосредоточена именно на плавильном про-

цессе и оборудовании (см. ниже)

Фактическая эффективность КПЭ .........1164 кВт⋅ч/т

Заданная цель достижения

эффективности КПЭ .................................544 кВт⋅ч/т

Возможности для улучшения КПЭ ...620 кВт⋅ч/т = 53,3%

Основные структурные расходы отдельного предпри-

ятия состоят из доли затрат на энергию:

• по отношению к общим расходам – 13,4%;

• для плавки, относительно всех расходов на энергию

– 70,0%.

Итоговый результат экономии расходов при улучшении

энергоэффективности плавки расход энергии на плавку на

53,3% будет равен 5% от общего объема расходов пред-

приятия на 1 т годных отливок и состоят из экономии затрат

на энергию: 0,533⋅0,134⋅0,70 = 0,0499 = 5%.

Для плавки металла при производстве одинакового

объема годных отливок российские литейщики расходуют,

в среднем, в 2 раза больше энергии, чем европейские.

Улучшение КПЭ расход энергии на литейном

предприятии (рисунок)

Сводные результаты сравнительного показателя КПЭ

расход энергии на литейном предприятии см. ниже.

Показатель Европа Россия

ЛП......................... 1,0 2,53

СП......................... 1,0 3,10

Показатель расход энергии на литейном предприятии

отслеживает полный расход энергии (кВт⋅ч) в отделах ли-

тейного предприятия, разделенный на количество тонн

годных отливок.

Расход энергии на литейном предприятии зависит: от

переплавляемого материала, получаемого сплава и про-

цесса плавки и, кроме плавки, от различий в выходе год-

ного и операции термообработки (табл. 2).

Причины высокого общего расхода энергии:

• низкая эффективность плавильного участка;

• слишком длинные циклы термообработки;

• недостаточно эффективные системы отопления и

вентиляции;

• недостаточная осведомленность о потребляемой

энергии.

Как улучшить КПЭ расход энергии на литейном

предприятии

• Применяйт

е методы улучшения работы плавильно-

Таблица 1

КПЭ расход энергии на плавку, кВт⋅ч/т

Европа Россия

ЛП СП ЛП СП

Индукционная плавка

Чугун 540…620 550…625 543…1478 893…1447

Сталь 580…700 675…800

Дуговая плавка

Чугун – –

Сталь 500 525 645…884 859…1564

Примечание. В Европе исключается какая-либо очистка после заливки и не предусматривается использование кислорода.