книги из ГПНТБ / Ефимычев Ю.И. Экономические проблемы повышения качества, надежности и долговечности литых деталей

Т а б л мд а 1.8

Трудоемкость и себестоимость обработки коленчатого вала дизеля

незначительно, затраты на их производство из высокопрочного чугуна могут быть несколько выше, чем при изготовлении из по­ ковок и штамповок. Но даже и в этом случае следует отдать предпочтение отливкам, учитывая, во-первых, возможность обес­ печения долговечности и высокой надежности изделии и, во-вто­ рых, значительную экономию капиталовложений в черную метал­ лургию, связанную с добычей сырья и получением металла'.

Подсчеты показывают, что удельные капиталовложения на 1 т стружки составляют около 1250 руб. Для получения металла, который затем пойдет в стружку, при изготовлении продукции отечественного машиностроения необходимо добыть 20—24 млн. т сырья. Это равно примерно 4—5 млрд. руб. дополнительных ка­ питальных вложений, которых можно избежать, если использо­ вать более рациональную структуру производства металла в чер­ ной металлургии и современную технологию его обработки в ма­ шиностроении12.

С позиций народнохозяйственной эффективности повышение точности отливок, поковок, штамповок и других заготовок, при­ ближение их по размерам и чистоте поверхности к готовым дета­ лям с максимальным сокращением объема механической обра­ ботки, вплоть до полного ее исключения, должно быть главным направлением развития технологии машиностроения. Одной из главных тенденций качественного развития машиностроения на современном этапе является относительное перемещение процес­ сов формообразования деталей из обрабатывающей стадии в за­ готовительную. Для этого необходимо, как мы отмечаем далее при анализе технического уровня производства отливок из чугуна

1 Ефимычев Ю. И., Иванов В. В., Лебедев А. А. Экономическая эффектив­ ность замены стали магниевым чугуном.— В кн.: Экономика судостроитель­ ной промышленности. Вып. 1 (9), 1970.

2 Пашко И. Г.— «Вопросы экономики», 1970, № 7, с. 41.

20

и стали (гл. II, § 2), установить оптимальное соотношение между металлорежущим и литейным оборудованием, организовать ши­ рокое производство машин для точных методов литья, а также осуществлять технологические мероприятия по повышению точ­ ности отливок.

Пока производство отливок точными способами в некоторых отраслях промышленности Горьковской области не обеспечивает постоянно возрастающие потребности в точнолитейных заго­ товках.

В пределах данного экономического района нецелесообразно развивать производство отливок специальными способами в каж­ дой отрасли промышленности (см. гл. II, § 3). С учетом того, что все большую роль приобретают организационно-экономиче­ ские мероприятия по экономии металла, выпуск отливок специ­ альными способами необходимо сосредоточить в цехах оптималь­ ной мощности, где, естественно, меньше расход металла, чем в собственных неспециализированных (часто ремонтных цехах и участках).

Крупным резервом в сокращении расхода металла является повышение коэффициента выхода, но годного не за счет черного веса отливок, т. е. снижения их точности.

Коэффициент выхода годного литья в целом по литейному производству страны за последние годы не увеличивается, а по чугунолитейному производству Горьковской области (см. табл. 1.6) он даже снизился с 59,5% в 1968 г. до 58,9% в 1972 г., что повлекло за собой повышение общего расхода шихтовых ма­ териалов на 1 т годных отливок. Правда, имеются и факторы (снижение среднего веса отливок, повышение доли высокопроч­ ных чутунов и др.), ослабляющие действие проводимых меро­ приятий. В структуре отливок, выпускаемых в Горьковской области, например, повышенная доля ковкого чугуна определяет низкий по сравнению со средним уровень выхода годного литья при производстве отливок из чугуна (см. табл. 1.6).

Увеличение объема проплавляемого металла во всех случаях сопряжено с потерями в угар, величина которых только в анали­ зируемом нами районе ежегодно достигает 50—60 тыс. г. Основ­ ные мероприятия по повышению выхода годного литья, осуще­ ствляемые в передовых литейных цехах и на заводах, заклю­ чаются в рационализации литниковых систем, улучшении действия прибылей за счет экзотермических вставок, электрообогрева н т. п., в механизации и автоматизации операции заливки жид­ кого металла в формы н др. Наиболее перспективным направ­ лением является развитие таких способов литья, как центробеж­ ный и под низким давлением, обеспечивающих выход годного литья до 95% от веса жидкого металла.

Особое значение в улучшении металлопотребления имеет по­ вышение надежности и долговечности литых деталей машин и оборудования, в первую очередь лимитирующих, быстроизнаши­

21

вающихся. Повышение срока службы таких деталей эквивалент­ но дополнительному их выпуску, если исходить из нескольких: циклов производства и потребления изделий.

Практически это проявляется в сокращении расхода металла на ремонт оборудования и машин, а также в уменьшении объемовпроизводства запасных частей и т. п.

Исследование влияния надежности и долговечности литых, деталей и изделий на металлопотребление в промышленности

СССР нами выполнено в специальном разделе (см. гл. Ill, § 2). В пределах данной проблемы необходимо также отметить, чт» экономия металла, снижение веса машин, особенно за счет умень­ шения запасов прочности конструкций, не должны отражаться на качественных показателях машин и отдельных ее агрегатов и узлов. Например, изготовление фасонных сварных станин вза­ мен литых для некоторых типов прецизионных станков приводит к облегчению их веса. Однако при этом теряется жесткость стан­ ка, что влечет за собой снижение качества обработки деталей: и резкое увеличение простоев для подналадкн и ремонта стан­ ков1. В то же время в практике конструирования имеют мест» экономически и технически необоснованные решения по увели­ чению запасов прочности и долговечности конструкций.

Уровень конструирования — важный фактор в снижении ме­ таллоемкости продукции, где резервы, как показывает сопостав­ ление отечественной продукции с аналогичными зарубежными образцами, значительны и используются далеко не полностью. Так, вес двигателя легковой автомашины «Волга» ГАЗ-21 р со­ ставляет 2,13 кг на 1 л. с. мощности против 0,7—1,24 кг на 1 л. с. в машинах этого же класса США. Уменьшение веса дви­ гателей автомобилей обеспечивается, в основном, за счет:

—совершенствования конструкций, в частности У-образным расположением цилиндров вместо рядного;

—применения точнолитых деталей, получаемых методами литья в оболочковые формы, по выплавляемым моделям и т. п.;

—замены поковок отливками, особенно коленчатых валов, распределительных валиков и др.;

—использования высококачественных литейных сплавов12Например, в структуре заготовок для двигателей ГАЗ-51 (ряд­ ный, относительный вес 3,4 кг на 1 л. с.) отливки занимают 57,5%, в том числе из легированного чугуна 1,9%, ковкого чугуна

0,83%, стальное литье по выплавляемым моделям — 0,07%. Для

1 Подобное положение сложилось, например, на некоторых станкострои­ тельных заводах Белоруссии. (См.: Гольбин Я- А., Герман В. А. Проблемы

22

Глава II

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ

РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ И ЧУГУНА

§ 1

Структура производства литых заготовок и ее прогнозирование

Выпуск отливок в нашей стране непрерывно увеличивается. Только в период с 1961 по 1970 г. производство литья в физиче­ ском тоннаже возросло на 36,6% •

Одной из особенностей развития отечественного литейного производства является большой удельный вес стального литья

вобщем выпуске отливок и высокие темпы роста его производ­ ства. При увеличении общего выпуска отливок к 1970 г. по срав­ нению с 1913 г. в 35,2 раза производство отливок из стали увели­ чилось более чем в 67 раз. Такое положение в значительной мере объясняется спецификой периода индустриализации, когда сталь­ ные отливки покрывали дефицит в прокате черных металлов. Подобная тенденция развития сталелитейного производства про­ являлась и в капиталистических странах в годы их индустриа­ лизации.

Впослевоенные годы темпы роста-выпуска стального литья

вСССР замедлилось по сравнению с развитием других видов отливок.

Чугунное литье занимает ведущее место в структуре продук­ ции литейного производства. Новые перспективы развития чугу­ нолитейного производства открываются за счет расширения про­ изводства и потребления высокопрочного чугуна.

Прогнозирование объемов производства отливок из черных: металлов имеет важное значение при составлении 5-летних пла­ нов развития отраслей промышленности, использующих литыеизделия.

Для краткосрочных прогнозов используются данные о намеча­ емых сдвигах в выпуске продукции и изменениях в структуре по­ требляемых конструкционных материалов.

24

Для ориентировочных расчетов на период до 4—5 лет могут быть использованы регрессионные модели1, представляющие со­ бой зависимость общего выпуска стального и чугунного литья и основных факторов, его предопределяющих. Изучение соотно­ шения выпуска отливок из черных металлов с выплавкой стали и производством готового проката за период с 1958 по 1970 г. обнаруживает взаимосвязь между этими показателями (таб­

лица 2.1).

Таблица 2.1

Отношение выпуска отливок к выплавке стали, производству готового проката и выплавке чугуна, 96

Это позволило составить двухфакторную регрессионную мо­ дель для прогнозирования объемов производства отливок из черных металлов на девятую пятилетку в зависимости от дирек­ тивных заданий по росту выплавки стали и производства прока­ та. Результаты этих исследований докладывались на XXV Все­ союзной научно-технической конференции литейщиков.

Регрессионная модель зависимости выпуска литья из черных металлов ух\ х2 от выпуска стали Х\ и производства готового про­ ката х2 аппроксимируется следующим уравнением:

1 Описанная уравнением регрессии закономерность присуща базисному периоду, и, естественно, в будущем ома будет претерпевать изменения под влиянием научно-технического прогресса. Поэтому ряд специалистов считает невозможным переносить закономерности эмпирических данных на перспек­ тиву. По мнению большинства экономистов (например, проф. В. С. Бялковской, проф. В. М. Лагуткина и др.), точка зрения которых разделяется нами, ошибки экстраполяции на малые отрезки времени будут незначительны. Воз­ можность экстрополяции результатов по регрессионным моделям, выходящим за пределы изучаемой совокупности, для литейного производства в частности, можно обосновать тем, что его развитие, как показывает наш дальнейший анализ, характеризуется определенной инерцией, т. е. изменения в технике, технологии и структуре выпускаемых отливок происходят сравнительно мед­ ленно.

25

Данная модель статистически обоснована' (коэффициент множественной регрессии 7? = 0,996, критерий Стьюдента /факт> >^таблі критерий Фишера Е = 18) и позволяет получать резуль­ таты, очень близкие к фактическим данным (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Сопоставление фактического и расчетного выпуска отливок из черных металлов, м л н . т

Если исходить из намеченных Директивами XXIV съезда КПСС контрольных цифр по выпуску стали в 142 млн. г и гото­ вого проката в 101—105 млн. г, то производство отливок из чер­ ных металлов должно составить к концу девятой пятилетки 21,7— 24,3 млн. т. Этот прогноз оправдан при условии сохранения сложившихся тенденций технического прогресса как в черной ме­ таллургии, так и в машиностроении — основном потребителе литых заготовок.

Включение в модель (2.1) фактора х3 — выплавки чугуна — позволило скорректировать прогнозируемые объемы производст­ ва отливок из чугуна и стали в пределах 21,5—23,5 млн. г.

При расчетах по уравнению

= 3,28 4- 0,70JC, — 1,07JC2 + 0,25xr3 + 0,09 млн. т (2.2)

объем выплавки чугуна принимался на уровне 106—111 млн. т, т. е. сохранялось соотношение 1970 г. выплавки стали и произ­ водства готового проката к выплавке чугуна.

Для прогнозирования развития литейного производства на более длительную перспективу необходимо учитывать дополни­ тельные факторы.1

1 Расчеты производились на ЭЦВМ «Раздан-2».

26

Совокупное влияние на прирост объема производства чугун­ ного и стального литья y x lx2xixs', по отношению к предыдущему году таких факторов, как ежегодный прирост выплавки стали Jfi; производство готового проката х2, валовая продукция всей промышленности х4; производство средств производства х5 представлено следующим уравнением:

у сіrsіѵг5 “= 14,66 -I- 0,051л:і — 0,3x2 — 0,24X 4— 0,8X5%. (2.3)

Статистические характеристики этой модели не позволяют •оценивать ее как устойчивую. Видимо, это связано с тем, что •ежегодный прирост выпуска литья (в %) рассчитывался исходя из натуральных (физических) тонн, а не из стоимостных показате­ лей. Тем не менее выявленные этой зависимостью тенденции весь­ ма характерны. Судя по коэффициентам эластичности, которые отражают изменение исследуемого показателя при изменении на 1 % среднего значения одного фактора и фиксированной ве­ личине других аргументов (см. гл. Ill), темпы роста производства литья из черных металлов в перспективе будут замедляться. Причем существенное влияние на этот процесс (практически он уже начался в восьмой пятилетке) будет оказывать рост произ­ водства готового проката (3Ж2 = 0,54).

Полученные регрессионные модели (2.1) — (2.3) могут быть использованы при определении только общего объема производ­ ства чугунного и стального литья, без учета дифференциации по видам отливок. Иными словами, необходим более детальный анализ тенденций, формирующих структуру литых заготовок.

Изучение динамики выпуска отливок в восьмой пятилетке (табл. 2.3) характеризует структуру литых заготовок как отно­ сительно стабильную, где сложившиеся пропорции по видам ос­ новных литейных сплавов изменяются в узких пределах. Повыше­ ние доли отливок из цветных металлов и высокопрочного чугуна, уменьшение удельного веса стального литья в общем выпуске — эти прогрессивные тенденции в развитии отечественного литей­ ного производства хотя и имеют четко выраженный характер, но реализуются очень медленно.

Основной причиной более высокого производства и потребле­ ния отливок из стали в СССР по сравнению с США, Японией, ФРГ, Англией большинство экономистов1считают то, что получа­ емый металлоиспользующими отраслями народного хозяйства прокат ограничен по количеству профилей и ниже по качеству, чем в США и других развитых зарубежный странах. В частнос­ ти, выявленная потребность в гнутых профилях почти в три раза выше объема их производства, доля листовой стали в общем объеме прокатной продукции в 1970 г. была в СССР на уровне 38%, что более чем в 1,5 раза ниже, чем в США. Кроме автомо-1

1 Пашко И. Г.— «Вопросы экономики», 1970, № 7; Бялковская В. С.— «Вопросы экономики», 1969, № 4, и др.

Гос. п.'ОлиЗДа;. каучно-тохн;;:ѳск

библиотека Г

билестроения, особенно велик разрыв в уровне использования листа в СССР и США в строительстве (соответственно 15 и 42%), в производстве бытовых машин и приборов (48 и 88%).

Листовая сталь считается в США наиболее дешевым видом заготовок детален машин (табл. 2.4).

Существенные отличия потребляемых заготовок в нашей про­ мышленности некоторые специалисты объясняют следствием тра­ диционной приверженности конструкторов отечественных машин

28

к литым заготовкам из-за постоянного дефицита проката необ­ ходимых профилен. По нашему мнению, имеется и другая при­ чина, которая влияет на формирование доли стального литья в общем выпуске отливок и непосредственно связана с разви­ тием самого литейного производства. Она определяется корен­ ными сдвигами во взглядах на чугун как конструкционный мате­ риал. Улучшение конструкционных свойств чугуна до уровня сопоставимого со свойствами литой стали также вызывает необ­ ходимость изменения сложившегося соотношения между объе­ мами выпуска отливок из стали и чугуна.

в США в 1970 г. примерно в 2 раза меньше, чем в СССР. Зато' производство чугуна конструкционных марок, и в первую очередь чугуна с шаровидным графитом, вдвое больше.

** Шульте ІО. А. Технический прогресс в сталелитейном производстве.—В кп.: Пути решения технических проблем литейного производства. Тезисы докладов.

1971.

В ряде развитых капиталистических стран значительная часть стального литья заменяется высокопрочным чугуном. В 1970 г. соотношение отливок из чугуна с шаровидным графитом и стали в США составляло 0,93, Японии — 0,965, Англии — 0,878, Фран­ ции— 1,405, ФРГ — 1,09, Швеции 1:1.

Высокие показатели механических свойств позволяют с успе­ хом применять отливки из ЧШГ вместо отливок, поковок и штам­ повок из углеродистой, а в некоторых случаях и из легированной, стали. Температура заливки этого чугуна на 150—200° ниже, чем у стали. Технические возможности такой замены, кроме того,, обусловлены благоприятным сочетанием у высокопрочного чугу­ на прочностных и литейных свойств. Это упрощает изготовлениеотливок с более тонкими стенками.

29