8.2. Основні напрямки економії матеріалів

Частка вартості матеріалів становить від 40 - 70% всіх витрат на виготовлення готових виробів. А для виробів, виробництво яких широко механізовано і автоматизовано (шарикопідшипники, болти, електрокабелі), ця частка доходить до 80%. Тому економія матеріалів - один з найважливіших резервів зниження собівартості готової продукції. Ще більш важливим є той факт, що запаси сировини для виробництва матеріалів (різні руди для металів і сплавів, нафта і газ для полімерних матеріалів тощо) є обмеженими. Звідси ясно, що економія і підвищення ефективності використання матеріалів є нагальним завданням.

Величезна кількість матеріалів губиться в процесі виробництва готових виробів. У нашій країні внаслідок застарілих методів розливання сталі з кожної її тонни виходило приблизно 750 кг готового прокату, а далі в машинобудуванні з кожної тонни прокату близько 250 кг йшло у відходи. Втрати матеріалу при виробництві виробів характеризує коефіцієнт використання матеріалу, що представляє собою відношення маси готового виробу до маси заготовки. Для профільного прокату він становить 0,7; прутків – 0,35; гарячого штампування - 0,45 і вільного кування - 0,3. Більш високий коефіцієнт використання матеріалу характерний для ливарного виробництва: для лиття в піщані форми воно становить 0,7; лиття в кокіль - 0,75; в оболонкові форми - 0,8; лиття по виплавлюваних моделях - 0,9 і лиття під тиском - 0,95. Дуже високий коефіцієнт використання при виготовленні виробів з металевих порошків. Завдяки хорошій технологічності пластмас для них коефіцієнт використання матеріалу вище, ніж для металів і сплавів: при пресуванні він дорівнює 0,9; при литті і видавлюванні - 0,95. З наведених даних ясно, що основний шлях економії матеріалу в процесі виробництва виробів - використання сучасних маловідходних і безвідходних технологій: безперервного розливання статі, маловідходних методів штампування, спеціальних способів лиття, методів порошкової металургії. Інший напрямок економії матеріалів - максимальне використання, вторинних ресурсів. Це не тільки економічна, але й екологічне завдання, тому що скупчення відходів завдає величезної шкоди довкіллю.

Проте слід мати на увазі, що переробка відходів не завжди є технічно здійсненним або економічно рентабельною. Використання металобрухту у виробництві металів і сплавів не викликає технічних труднощів і економічно вигідно. Виробництво сталі з металобрухту коштує у кілька разів дешевше, ніж з чавуну. Крім того, кожна тонна металобрухту економить 1,5 тонни залізної руди. Виробництво кольорових металів із вторинної сировини є також високоефективним. На виробництво тонни алюмінію з металобрухту витрачається приблизно в 20 разів менше електроенергії і в 7 разів менше палива. Використовуються відходи та інших кольорових металів. Велика частина металобрухту - це промислові відходи і прийшли в непридатність машини й устаткування. З екологічної точки зору важливо також здійснювати переробку металомістких шлаків, що знаходяться у відвалах і териконах.

Значно гірші справи з повторною переробкою пластмас. Екологічна проблема полягає в тому, що полімерні відходи розкладаються дуже повільно або зовсім не розкладаються. Деякі види пластмас (термореактивні) взагалі не піддаються вторинній обробці. Якщо ж їх спалювати, то це викличе значне забруднення атмосфери. З пластмас, вторинне використання яких можливе, кожен вид вимагає свого способу переробки. Тому необхідно сортувати відходи за типом пластмас. Це практично нездійсненно: на око розпізнати тип пластмаси дуже важко, а точний аналіз був би дуже дорогий. Можливе використання подрібнених відходів пластмас, незалежно від їх виду, в якості наповнювача при виробництві будівельних матеріалів і дорожніх покриттів. Сказане не відноситься до тих випадків, коли тип пластмас відомий (наприклад, відходи пластмас, одержувані безпосередньо при виробництві виробів). У цьому випадку здійснюється їх переробка.

З неметалічних матеріалів, вторинна переробка яких не викликає серйозні труднощі, відзначимо скло. Крім того, скляний посуд може збиратися і використовуватися повторно. Гумова вторинна сировина переробляється і додається в гуму при її виробництві.

Величезні втрати металевих матеріалів викликає корозія, яка призводить до довгострокового виходу з ладу виробів і споруд. Щорічно від корозії втрачається кількість металу, що дорівнює 10% від виплавленого. Тому найважливіший напрям економії металевих матеріалів - правильна захист їх від корозії. Радикальний метод - застосування корозійностійких (нержавіючих) сталей. Проте слід мати на увазі, що вони в 4 - 8 разів дорожче звичайних вуглецевих сталей. Тому в кожному випадку треба застосовувати відповідний метод захисту від корозії (див. розділ 5.2.).

Значні втрати матеріалів викликає знос. При цьому відбувається вихід з ладу елементів машин, що працюють в умовах тертя, що викликає додаткові матеріальні втрати, пов'язані з ремонтом техніки. Боротьба з зносом - один із шляхів економії матеріалів. Вона полягає у використанні зносостійких та антифрикційних матеріалів як металевих, так і неметалічних; правильному застосуванні мастильних матеріалів; підвищення зносостійкості термічної, хіміко-термічною обробкою і поверхневим деформуванням (див. розділ 4.З); наплавленні на поверхню виробу зносостійкого шару; нанесенні зносостійких покриттів .

Значну економію матеріалів може принести зниження матеріаломісткості виробів. Питома матеріаломісткість багатьох видів вітчизняних машин і обладнання на 15 - 25% вище, ніж у кращих світових зразків. З цієї причини допускається великий перевитрата матеріалу. До способів зниження матеріаломісткості слід віднести раціональне конструювання і розрахунок виробів з використанням комп'ютера; правильний вибір матеріалу, використання технологій виробництва вироби, що знижує матеріаломісткість (наприклад, свого часу, перехід від клепки до зварювання заощадив 20% сталі в кожному виробі).

Важливий шлях зниження матеріаломісткості - збільшення одиничної потужності машин і устаткування. Справа в тому, що для більш великого устаткування матеріаломісткість (на одиницю виробленого продукту) значно нижче. Так, наприклад, у парової турбіни потужністю 200МВт матеріаломісткість становить 2,8 кг / кВт, а у турбіни потужністю 800 МВт - 1,63 кг / кВт.

Однак радикального зниження матеріаломісткості можна домогтися за рахунок використання досягнень науково-технічного прогресу, тобто при впровадженні принципово нових технічних рішень. Наведемо кілька прикладів з недавнього минулого, де новий принцип роботи дав значний ефект. Планетарна передача замість циліндричної зубчастої передачі економить до 80% матеріалу. Сушарка з киплячим шаром економить до 80% матеріалу. Дискові гальма замість колодкових в автомобілебудуванні економлять до 50% матеріалу.

72