Скачать 1.15 Mb.
|
Проблемы в производстве алюминиевых отливок автомобильного назначения и пути их решения Никитин Владимир Иванович – д.т.н., профессор, председатель комитета цветного литья РАЛ Тихонов Аркадий Константинович – д.т.н., профессор, советник по науке вице-президента ОАО «АвтоВАЗ» Никитин Константин Владимирович – к.т.н., доцент X съезд литейщиков России (сентябрь – 2011, г. Казань) Доклад посвящен актуальной теме – широкое применение АЛС в автомобилестроении. Почему? Россия занимает 2 место по объему производства первичного алюминия (>4 млн. т.) и 4 – 5 места по производству вторичных АЛС. Основные потребители АЛС в мире – автомобильные заводы. В России крайне низкое применение алюминиевых сплавов (АЛС, АДС) – в 6 раз < на душу населения в сравнении с Японией. Al-сплавы имеют ряд неоспоримых положительных характеристик. Алюминий и его сплавы (а также Mg и Ti), как нефть и газ, являются одним из видов сырьевой продукции (чушки, реже слитки) – экспорт до 80 – 90%. Свертывание (закрытие) отраслевых НИИ, катастрофическое сокращение объемов финансирования НИР и числа научных работников. Проблемы и перспективы АЛС В современном автомобилестроении, применимо к литью, имеют место следующие тенденции: усложнение конфигурации и облегчение массы литых деталей; повышение КИМ и ТВГ; увеличение доли легких сплавов (разработки «Al»- и «Mg»-автомобилей); повышение технологических (литейные, обрабатываемость, свариваемость) и эксплуатационных свойств и характеристик литых деталей; снижение себестоимости литья (максимальное использование всех отходов производства и вторичных сплавов, повышение производительности труда и др.); улучшение экологических параметров производства. Рассмотрим данную научно-техническую проблему на примере ОАО «АвтоВАЗ». «АвтоВАЗ» является крупнейшим Центролитом по производству алюминиевых отливок – 37-38 тыс. в год. В моделях автомобилей автозавода применяются 4 марки силуминов (АК6М2, АК9Т, АК10М2Н, АК12М2). Крайне малые объемы АЛС в автомобилях (до 30 – 40кг) и АДС (до 10 кг). Литейная кафедра СамГТУ на протяжении 20 лет занимается данной проблемой (от выполнения НИР до проведения ТА и разработки Программ). В целом, продвижение легких сплавов на автозаводы – это нелегкий и тернистый путь. Сегодня в автомобилях нет ни грамма Mg- и Ti-сплавов! Существуют разные причины и объяснения такого положения. В работе Тихонова А.К. (2000 г.) отмечаются три проблемы: необходимость повышения механических свойств применяемых АЛС или разработки новых сплавов; необходимость увеличения объемов использования вторичных АЛС; необходимость унификации применяемых марок сплавов. Эти проблемы и сегодня не решены! В аналитических статьях Никитина В.И. (2007 - 2009 гг.) отмечаются еще ряд проблем: высокая цена АЛС на внутреннем рынке; массовый экспорт первичного Al и сплавов; нехватка инженерных кадров и конструкторских разработок по замене черных сплавов на алюминиевые (магниевые, титановые); морально устаревшие ГОСТ, технологии и оборудование. Таким образом, в России накопился огромный «клубок» проблем различного рода по обсуждаемой теме. Перспективы Al-сплавов обсуждались на 3-ей Международной конференции «Алюминий: сплавы, прокат и профили» (24 мая 2011 г., Москва). На конференции был сделан заказной доклад Никитина В.И. – «Современные технологии производства алюминиевых отливок для машиностроения (опубликован в «Литейном производстве», 2011, №8, С. 2-6). Основные перспективы: до 40% Al-сплавов приходится на транспортное машиностроение; объемы потребления Al-сплавов в европейских (американских) автомобилях непрерывно растут – в 2015 г. до 200 кг (прогноз); европейский автопром потребляет до 70% отливок из АЛС. Резюме: АЛС – перспективные материалы в мировом машиностроении; они могут потеснить стали и чугуны. Результаты и актуальность технологического аудита мтп оао «автоваз» В последнее десятилетие (2000 – 2010 гг.) силами литейной кафедры проведены ряд исследований и действий по решению некоторых проблем: сформирована и частично выполнена областная программа по АЛС (1999 – 2003 гг.); разработана и испытана мелкокристаллическая лигатура AlTi3; применение МКЛ AlTi3 позволило повысить в литом состоянии σв (с 220 до 240 МПа), НВ (с 78 до 86 ед.), уменьшить брак по пористости и негерметичности в 1,5-2 раза; доказано крайне отрицательное наследственное влияние структур КГЧ массой 300-789 кг на свойства отливок; в ПАЛ стали частично применять еврочушки и зарубежную прутковую (т.е. деформированную) лигатуру типа AlTi5B1. Научное сотрудничество и активное участие заводских специалистов-литейщиков в работе СО РАЛ (5 чел.) позволило прийти к соглашению о проведении ТА (2009-2010 гг.). Цели аудита: оценка состояния технологий плавки и литья Al-сплавов в кокиль и под давлением; выявление причин нестабильности литейных и механических свойств и технологических потерь; выявление путей устранения технологических недостатков и повышение эффективности производства. Проведена большая подготовительная работа – сформирована аудиторская группа (4 человека), разработан план и способы проведения ТА (2010 г.). Особенность настоящего ТА: независимость, компетентность и глубина его проведения; открытость, предоставление всей необходимой информации от всех служб – МтП, УЛИР, ИЦ. Основные результаты и выводы ТА: проведена оценка уровня технологий получения еврочушек 4 предприятий-поставщиков сплава АК12М2; показано, что свойства чушковых сплавов устойчиво наследуются и передаются отливкам при ЛПД; показано, что применение качественного вторичного чушкового сплава обеспечивает достижение более высокого качества отливок в сравнении с первичным сплавом; обоснована целесообразность применения повышенного объема вторичного сплава АК12М2 при ЛПД (чушки – 35%, ВСП ~ 40%, переплав шлака и стружки ~ 2,8%; итого ~ 78%; показано, что заводские технологии при получении отливок из 4-х марок сплавов не отвечают современным мировым требованиям, являются проблемными и не обеспечивают достижение повышенных свойств сплавов и качества отливок; выявлены недостаточные уровни квалификации ИТР в ПАЛ и оснащенности испытательных лабораторий. С учетом результатов ТА и анализа мировой информации по данной проблеме представлены мероприятия по совершенствованию и модернизации ПАЛ по 3-м направлениям (всего 52 мероприятия): Мероприятия быстрого развития, не требующие существенных временных затрат и инвестиций (29 предложений). Мероприятия среднесрочного действия, связанные с проведением дополнительных исследований и среднего объема инвестиций (12 предложений). Мероприятия модернизационного действия, требующие осуществления временных и инвестиций (11 предложений). Многие мероприятия явились результатом плодотворного сотрудничества литейщиков НИТУ МИСиС (г. Москва), СамГТУ (г. Самара), предприятий-поставщиков и МтП автозавода. В ноябре 2010 г. на АвтоВАЗе прошло крупное совещание и сформирована межотраслевая Программа на период 2010 – 2015 гг. В программу включены 4 проекта по АЛС: Освоение производства Al-сплавов с повышенными механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками для деталей ДВС. Совершенствование технологии получения Al-сплавов из ломов и возврата (вторичных сплавов) и увеличение доли их применения для изготовления деталей автомобиля. Разработка технологии и освоение отечественного производства мелкокристаллических модификаторов типа AlTiB, AlSr. Разработка составов эффективных и экологически безопасных препаратов для дегазирующей и рафинирующей обработки расплавов. Дальнейшее сотрудничество привело в 2011 г. к созданию Программы между ОАО «АвтоВАЗом», МИСиСом и СамГТУ на период 2012 – 2016 гг. (рис.1). Рис. 1 Программа включает 4 крупных Al-проекта: Разработка мелкокристаллических высокоэффективных модифицирующих лигатур и технологий их введения в алюминиевые расплавы (2012 – 2013 гг., СамГТУ, МИСиС). Подбор эффективных рафинирующих и модифицирующих флюсов и разработка технологии обработки расплавов применительно к существующей технологической схеме плавки расплава в МтП ОАО «АвтоВАЗ» (2012-2013 гг., СамГТУ, МИСиС). Разработка экспресс-анализа оценки качества сплава на разных этапах его приготовления (2013 – 2015 гг., МИСиС, СамГТУ). Внутримарочная оптимизация литейных алюминиевых сплавов, используемых в МтП ОАО «АвтоВАЗ» (2014 – 2016 гг., МИСиС). В настоящее время проводится большая подготовительная организационно-техническая работа по выполнению проектов на 2012 - 2014 гг.: согласование технических заданий; предварительные исследования по получению и применению МКЛ (AlSr, AlTi, AlTiB); надзорный аудит за состоянием технологий Al-литья в ПАЛ. Например, в ЦЛТ СамГТУ получены уникальные результаты по получению МКЛ специальными способами (рис. 2). Новые технологии позволяют уменьшить размеры ИМ в десятки раз, а их число – увеличить в сотни - тысячи раз! а б в
Рис.2. Микроструктура лигатур AlSr10: а – чушковая; б, в – МКЛ а б в
Рис.3. Микроструктура литого сплава АК6М2: а – без модифицирования; б, в – модифицирование Ti и Sr Применение лигатур нового поколения обеспечивает: получение отлично модифицированной структуры сплавов при весьма малых количествах модификатора (рис. 3); оптимальная технология модифицирования позволяет получить повышенную прочность (270-290 МПа) и высокую пластичность (8-8,5%) сплава АК6М2 в литом состоянии (литье в кокиль); высокая эффективность модифицирования силуминов при использовании МКЛ типа AlSr10 (см. совместный доклад с таджикскими учеными). Последние результаты исследований на эту тему представлены на VI конференцию «Прогрессивные литейные технологии» (октябрь 2011 г.). О проекте концепции подъема технологий получения алюминиевых отливок автомобильного назначения Несмотря на некоторые действия в области АЛС (на примере АвтоВАЗа), положение в алюминиевом (и других) производстве остается критическим. Причины такого положения общеизвестны и не требуют дополнительных комментариев. Многократно ставится классический вопрос: ЧТО ДЕЛАТЬ? В последнее время в специальной литературе, популярных журналах и СМИ публикуются статьи академика РАН и директора ВИАМа Каблова Е.Н.: «Наука как отрасль экономики»; «Курсом в 6-й технологический»; «Что такое инновации»; «Ключевая проблема – материалы». Смысл этих статей – нужно не догонять США (и др. страны), а реализовывать «сумасшедшие» идеи. И без действительно инновационных технологий мы останемся на задворках мирового литейного производства и машиностроения. Со стороны АвтоВАЗа было сделано предложение на разработку «Концепции подъема литейных технологий и производства алюминиевых отливок автомобильного назначения до уровня шестого технологического уклада (платформы)». Концепция включает 5 крупных взаимосвязанных проектов на период 2013-2020 гг. Проект 1. Увеличение доли легких сплавов в производстве литья выше уровня зарубежных автопроизводителей. Проект 2. Исследования, разработка и внедрение технологий генной инженерии в производстве алюминиевого литья. Проект 3. Модернизация плавильно-литейного оборудования и внедрение современных технологий алюминиевого литья. Проект 4. Внедрение современных технологий моделирования процессов заполнения литейных форм, затвердевания и контроля качества алюминиевых отливок. Проект 5. Повышение квалификации специалистов в производстве алюминиевого литья и организация испытательных лабораторий на современном уровне. В каждом Проекте обозначены по 3 – 4 крупных задач. Из-за недостатка времени на доклад рассмотрим только сроки выполнения Проектов (рис. 4). Рис. 4. Рекомендуемые сроки выполнения проектов Концепции Наиболее трудоемкие, длительные и ключевые проекты 1 – 3. Проекты 4 и 5 – «мозги» будущих технологий. Разработчики концепции – Никитин В.И. (СамГТУ), Тихонов А.К. (АвтоВАЗ). Предлагаем концепцию президенту РАЛ, представителю МИСиСа, руководству ВИАМа, Минпромторга и другим ведомствам. Предлагаем обсудить, дополнить и передать предложения в комитет цветного литья РАЛ. Далее – подключать федеральные структуры и добиваться выполнения Концепции. Заключение В России имеются многие перспективные технологические разработки в области литья АЛС, имеющие инновационный характер. Однако усилия только специалистов автозаводов и вузов не смогут принести крупных модернизационных результатов. Причина этого – слабое участие государства в модернизации ведущей отрасли промышленности России - машиностроении. Съезд должен внести конкретные предложения по модернизации литейного производства как основной заготовительной базы машиностроения. Особое внимание – широкому применению легких сплавов. Высокие технологии должны стать основой модернизации производства алюминиевого литья – это вызов времени для нас! От кабинетных разговоров – к конкретным делам! Открытое письмо Председателю правительства Российской Федерации Путину В.В. Председателю Союза машиностроителей России Чемезову С.В. Председателю Самарского отделения «Союзмаш России» Аветисяну В.Е. Многоуважаемые господа! В настоящее время Россия всё ещё движется по сценарию, который приводит её к превращению в сырьевой придаток экономически развитых стран. Выход из этой ситуации общеизвестен: 1. Россия должна интегрироваться в международный рынок разделения труда и производства. 2. Необходимо создавать и развивать инновационные технологии по глубокой переработке природного сырья. 3. Следует развивать машиностроение – это ядро (локомотив) промышленности, которое и определяет её основные технико-экономические показатели. Мировая практика показывает, что ведущей отраслью в промышленности традиционно является именно машиностроение, которое включает и «тянет» за собой десятки направлений, в т.ч. и предприятия оборонного комплекса (рисунок). Развитие машиностроения в свою очередь во многом зависит от уровня развития заготовительного производства – литьё, сварка, ОМД, порошковая металлургия, плазменно-лазерные технологии. Известно, что основная доля заготовок производится различными способами литья (до 40 – 70% по массе в разных машинах). Следовательно, литьё – это основа машиностроения. Точные заготовки (отливки) – гарантия точности и надёжности любых машин. Только литейные технологии обеспечивают достижение высоких КИМ (коэффициент использования металла) до 99,5%! Анализ состояния литейного производства в России показывает, что оно находится в состоянии глубокого кризиса (объёмы производства отливок сократились более чем в 2 раза). Такое положение вполне объяснимо – не развивается машиностроение и не развиваются заготовительные производства. Взаимосвязь машиностроения с отраслями, производящими и перерабатывающими металлы В области литейного производства (и в целом всех видов заготовительного производства) есть ряд крупных проблем, решение которых возможно только с участием государства: 1. Крайне мало применяется заготовок из лёгких сплавов на основе Al, Mg, Ti. Результат – тяжёлые машины. 2. Применение устаревших способов получения заготовок (физический износ оборудования составляет > 80%). Результат – массивные детали, излишний вес. 3. Применение устаревших ГОСТов и нормативов. Результат – заниженные свойства деталей. 4. Низкая производительность на 1 работающего (в 2 – 3 раза ниже, чем в развитых странах). 5. Уничтожение отраслевой науки в области литейных (и других заготовительных) технологий. Имеются и другие крайне острые проблемы, требующие быстрого решения. Применимо к автомобильному машиностроению рассмотрим проблему «Лёгкие сплавы в Российских автомобилях» на примере АВТОВАЗа. За последние 40 лет в автомобилях АВТОВАЗа ни на грамм не прибавилось лёгких сплавов. При этом рядом находится крупнейшее американское металлургическое предприятие (АЛКОА-СМЗ). Всего 40 – 50 кг алюминиевых сплавов на автомобиль! В западных, а сегодня, уже и в восточных автомобилях – за 100 кг. Например, есть модели «Ауди», которые практически полностью изготовлены из Al-сплавов – «алюминиевый» автомобиль. Более того, уже реализован проект «магниевого» автомобиля! На смену лёгких «алюминиевых» автомобилей приходят ещё более лёгкие «магниевые» автомобили! Россия – страна, занимает первые места по производству лёгких металлов Al, Mg и Ti, но по-прежнему производит тяжёлые стальные машины всех видов. Российский автомобиль – как броневик по весу, все крушит на своём пути и загрязняет атмосферу. В чём причины? Причина первая и основная – почти все цветные металлы (как правило стратегически важные) вывозятся за рубеж. Монополист №1 (РУСАЛ, Дерипаска О.) вывозит первичный Al до 80-90% по очень высоким ценам. Прибыль при этом – гарантирована. Дешёвые энергоресурсы и трудовые ресурсы Сибири, а также помощь государства спокойно обеспечивают РУСАЛу первый передел – производство первичного чушкового алюминия. Сегодня только в Красноярском крае действуют 3 гигантских завода по производству первичного алюминия: КрАЗ, САЗ, ХАЗ. Строится 4-ый завод – БогАЗ. В Иркутской области – ИркАЗ, БрАЗ; в Кемеровской области – НкАЗ. Какова отдача от этих высокоприбыльных, но экологически вредных, предприятий регионам и России? – Минимальная! Причина вторая и немаловажная – машиностроители (конструктора, технологи, учёные) не закладывают в машины детали из лёгких сплавов. Этот вопрос требует широкого обсуждения. Причина третья и, может быть, определяющая – Россия ввозит на 80-90% основные виды машин: станки, станы, прессы, литейные машины, тракторы и т.д. Следовательно, Россия является типичным поставщиком первичных цветных металлов, а взамен – получает дорогие машины из наших металлов. Сейчас много говорится об инновациях и модернизации в машиностроении. Но пока – больше слов, трескотни и минимум реальных действий. Нужны конкретные, реальные и жёсткие действия государства, участие бизнеса и учёных. В области литейного производства, несмотря на полный развал прикладной науки, на литейных кафедрах ведущих университетов ещё сохранились научные разработки инновационного уровня. Приведу один позитивный пример. Многолетнее сотрудничество литейных кафедр СамГТУ и МИСиС с АВТОВАЗом привело к созданию межотраслевой Программы до 2015 года, включающей 4 проекта по алюминиевым сплавам. Только что подписана трехсторонняя Программа работ сотрудничества АВТОВАЗа с базовыми ВУЗами (СамГТУ, МИСиС) по модернизации технологий получения отливок из алюминиевых сплавов (4 проекта до 2016 года). Хорошо, но слишком малые деньги выделены на эти НИР. Предложения по развитию заготовительного производства – основы машиностроения: 1. На 3-ем российском совещании «Взаимодействие науки и литейно-металлургического производства» (12.02.2010, г. Самара) предложена программа действий в области литейного производства на региональном и федеральном уровнях. 2. Для её реализации и развития всего заготовительного производства следует провести федеральное совещание по модернизации заготовительной базы машиностроения (возможно, и всего машиностроения) с участием председателя Правительства РФ и профильных министерств. 3. Следует незамедлительно принять меры по созданию Центров литейных (заготовительных) технологий в крупнейших университетах и их оснащению современным исследовательским и учебным оборудованием. 4. Представителям Правительства и Союза машиностроителей России принять участие в работе 10-го съезда литейщиков России (сентябрь, 2011 год, г. Казань), на котором и согласовать программу совещания. 5. Союзу машиностроителей России объединить усилия общественности (научные кадры, промышленники, вузы) с целью подъёма машиностроения. Дополнительная информация по данной теме: 1. Никитин В.И. Перспективы применения алюминиевых сплавов // Тр. IV съезда литейщиков России. – М.: 1999. – С. 115-118. 2. Никитин В.И., Оводенко М.Б. Перспективы расширения и потребления алюминиевых сплавов в России на базе новых технологий // Тр. междун. конф. «Теор. и практики технологий произв. издел. из композиц. материалов и новых металл. сплавов – 21 век». – М.: МГУ, 2001. – С. 691-699. 3. Никитин В.И. Пути решения по развитию производства алюминиевого литья в России // Тр. VIII съезда литейщиков России. – Т.1. – Ростов-на-Дону, 2007. – С. 158-164. 4. Никитин В.И. О проблемах применения алюминиевых литейных сплавов в автомобилестроении // Литейное производство. – 2009. - №4. – С. 7-10. 5. Никитин В.И. Явление наследственности в литых сплавов – основа инновационных литейных технологий // Литейщик России. – 2009. - №2. – С. 11-13. 6. Никитин В.И. О взаимодействии литейной науки и предприятий // Литейщик России. – 2010. - №7. – С. 16-18. 7. Никитин В.И. Современные технологии алюминиевого литья для машиностроения // Матер. 3-й Междун. конференции «Алюминий: сплавы, прокат и профили для промышленности и строительства». – М., 2011 (в печати). 8. Никитин В.И., Тихонов А.К., Никитин К.В. Проблемы в производстве алюминиевых отливок автомобильного назначения и пути их решения // Тр. 10-го съезда Российской ассоциации литейщиков: Казань, 2011 (в печати). С уважением, председатель Комитета цветного литья Российской ассоциации литейщиков (РАЛ), председатель правления Самарского отделения РАЛ, зав. кафедрой «Литейные и высокоэффективные технологии», д.т.н., профессор Никитин В.И. 11.05.2011 Координаты для связи: Никитин Владимир Иванович, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, гл. корпус СамГТУ. Тел/факс (846) 242-22-68, 333-61-01, E-mail: tlp@samgtu.ru Сайт кафедры: http://livt.samgtu.ru |
Заседание состоится по адресу: ул. Молодогвардейская, 133, к. 3,... Регистрация и уплата ежегодных членских взносов. Регистрация приглашенных участников. Секретарь со рал зонненберг Н. Н |
Жанровое своеобразие прозы в. Войновича Защита диссертации состоится декабря 2006 г в час на заседании диссертационного совета км 212. 009. 04 в Астраханском государственном... |
||
Рецепция творчества а. П. Чехова в италии Защита состоится 10 декабря 2009 года в 13. 00 на заседании диссертационного совета д 212. 263. 06 в Тверском государственном университете... |
Геоэкологический анализ опасных природных явлений на территории астраханской области Защита состоится «30» октября 2010 года в 1300 часов на заседании специализированного совета дм 212. 009. 04 при Астраханском государственном... |
||
Развитие икт-компетентности студентов учебных военных центров в условиях... Защита состоится 27 мая 2009 г в 10. 00 на заседании объединенного совета дм 212. 177. 01 по защите докторских и кандидатских диссертаций... |
Направленное изменение свойств и состояния скальных пород поверхностно-активными... Защита состоится «4» декабря 2008 г в 14-30 на заседании диссертационного совета д 212. 280. 02 при Уральском государственном горном... |
||
Улучшение экологических показателей дизеля 4чн 11,0/12,5 с промежуточным... Защита диссертации состоится 24 апреля 2009 г в 13 30 на заседании диссертационного совета д 220. 060. 05 при Санкт-Петербургском... |
Заседание аукционной комиссии по рассмотрению заявок на участие в... Настоящее извещение является неотъемлемой частью изложенной ниже аукционной документации о проведении аукциона и должно рассматриваться... |
||
Совершенствование технологии производства сухих рыборастительных продуктов Защита состоится 1 марта 2007г в 14. 00 часов на заседании диссертационного совета д 212. 100. 05 в Кубанском государственном технологическом... |
На поставку и гарантийное обслуживание Осуществить поставку товара транспортом Поставщика по адресу: 628404, Российская Федерация, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный... |
||
Договор подряда № на благоустройство прилегающей территории Производственного... Производственного здания с бытовыми инв №010025 по адресу г. Ижевск, проезд им. Дерябина, 2/133 |
Заседание судейской коллегии и мандатной комиссии состоится 17 мая... Соревнования проводятся 18 мая 2014 г в Сзк «Ледовый Дворец», по адресу: г. Чита, ул. Генерала Белика, д. 29 |
||
Заседание судейской коллегии состоится на месте старта 06. 03. 2017 в 11. 00 Председатель Правления Свердловской областной региональной общественной организации «Федерация триатлона Урала» |
Разработка методики и средств контроля состояния вибрационной устойчивости... Защита диссертации состоится 23 июня 2008 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета д 212. 008. 01 в Архангельском государственном... |
||
«виам» состоялось очередное заседание технического комитета по стандартизации... Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» (далее... |
На выполнение подрядных работ по разборке бетонных стенок бассейна... «Нежилые помещения общей площадью 1467,5 кв м., (1 этаж №№1-76, I, 2 этаж №№3-21,I) расположенные по адресу: г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая,... |
Поиск |