Экономические факторы производства сварных конструкций

Современный завод тяжелого машиностроения не может нормально выполнять свои функции без четко сбалансированной мощности механосборочного и заготовительных производств. В тяжелом машиностроении основными видами заготовок являются сварные машиностроительные конструкции, стальное и чугунное литье, поковки и горячие штамповки.

За последние годы в результате опережающего роста производства сварных металлоконструкций в стране существенным образом изменилась структура заготовок. В тяжелом машиностроении объем применения сварных конструкций в общем объеме заготовок в 1978 г. превысил 40% и темпы роста выпуска сварных заготовок в отрасли значительно превышают темпы роста выпуска стального и чугунного литья и поковок из слитков.

Выбор наиболее целесообразного варианта исполнения деталей машин (литых, сварных, кованых, штампованных, комбинированных) обусловливается в основном следующими факторами: материальными ресурсами завода, технологическими возможностями установленного оборудования, пропускной способностью отдельных производств завода, сроками изготовления продукции, экономической целесообразностью. Первые три фактора сопряжены со сложившимися к определенному моменту возможностями завода- изготовителя. Недоучет одного из них при конструировании машин может привести к определенным трудностям в работе: уменьшению выпуска продукции, нарушению ритмичности, простоям или перегрузкам отдельных переделов и оборудования.

Если при конструировании исполнение детали возможно в различных вариантах, выбор того или иного исполнения должен определяться только экономической целесообразностью. Применение сварных конструкций взамен стального литья и других видов заготовок обеспечивает значительное снижение массы деталей, снижение расхода металла, сокращение сложных в техническом отношении и дорогостоящих металлургических производств. Перевод на сварное исполнение целесообразен и в тех случаях, когда экономия от снижения массы детали и уменьшения расхода металла превышает некоторое увеличение трудоемкости получения сварной заготовки.

С целью определения экономической целесообразности периода с литья на сварку и установления общей закономерности Уралмашзаводом проведен анализ себестоимости изготовления.

Анализ данных по расходу металла и себестоимости обработки позволяет сделать приведенные ниже выводы.

Расход металла. При замене стальных литых деталей на сварные их масса уменьшается в среднем на 20%, а масса заготовок — примерно на 30%. Экономия металла, несмотря на удорожание стоимости 1 т (цена 1 т проката из углеродистой стали составляет 100 р., жидкой стали — 83 р.), дает снижение затрат на металл в среднем на 7 р. на 1 т массы сварной детали. Если принять, что себестоимости получения заготовок и обработки резанием одинаковы в обоих вариантах, то уже при 9% снижении массы сварные детали становятся экономически выгодными.

Расход металла наиболее объективно характеризует сквозной коэффициент расхода металла, который можно в среднем принять равным 2 для литых деталей и 1,6 для сварных деталей из углеродистых сталей.

Себестоимость обработки. При изготовлении детали в литом варианте в металлургических цехах себестоимость 1 нормо-ч значительно выше, чем в цехах сварочного производства. Так, по всему металлургическому циклу Уралмашзавода (формовка, заливка, обрубка, термическая обработка и т. д.) себестоимость 1 нормо-ч равна примерно 19 р., в то время как суммарная себестоимость 1 нормо-ч обработки в цехах сварочного производства колеблется в пределах 4—6 р. Поэтому перевод с литья на сварку становится целесообразным даже при одинаковых затратах на металл и двойном увеличении трудоемкости сварного варианта.

На основании проведенного исследования составлена номограмма для определения себестоимости изготовления деталей в сварном и литом вариантах.

В некоторых случаях для выбора варианта исполнения нет необходимости проводить экономические расчеты, так как определенные группы деталей явно тяготеют к литому, сварному, кованому или комбинированному вариантам. Так, к явно сварным относятся тонкостенные детали коробчатой конструкции, с большими внутренними полостями, с небольшим числом переходов, без ввариваемых массивных частей.

К явно литым относятся массивные толстостенные детали с неравномерным распределением металла в сечениях, большим количеством сопрягаемых поверхностей, что при изготовлении детали в сварном варианте вызывало бы многоэлементность, большой объем обработки резанием под сварку и большую массу наплавленного металла. Такие детали часто незначительно отличаются по массе от сварных, а их себестоимость по отношению к сварным снижается за счет более низкой стоимости металла и исключения трудоемких операций обработки резанием элементов под сварку.

Комбинированные исполнения позволяют изготовлять детали из частей, которые явно нецелесообразно иметь литыми, коваными или из проката. При конструировании нужно по возможности избегать применения в одной сварной детали отливок, поковок и проката, так как при этом удлиняется цикл изготовления, усложняется маршрут и повышаются затраты на термическую обработку и транспортировку. 

Примером выбора такого варианта исполнения являются станины прокатных станов в сварно-литом варианте, изготовляемые на Уралмашзаводе. Конструктивное исполнение этих станин из частей кроме чисто экономических факторов обусловлено еще и тем, что цельную станину невозможно было поднять краном в сталелитейном цехе после отливки и остывания.