Экономические факторы производства сварных конструкций

Замена литых деталей комбинированными сварно-литыми конструкциями с применением электрошлаковой сварки целесообразна при обеспечении одного из следующих условий:

а) масса сварнолитой конструкции уменьшается не менее чем на 10% по сравнению с массой литой конструкции;

б) трудоемкость машинной формовки литых частей детали снижается на 30—40% по сравнению с трудоемкостью ручной фор-мовки цельнолитой детали;

в) брак изготовленных литых деталей уменьшается на 10— 15%.

Многолетний опыт показывает, что в большинстве случаев получение сварно-кованых конструкций гидравлических цилиндров крупных прессов значительно экономичнее, чем цельнокованых.

Обычно производство стальных отливок имеет следующие металлургические переделы: подготовка шихты, модельный, фасонолитейный и термообрубной. Для прохождения этого цикла требуется межцеховая транспортировка с применением соответствующих грузоподъемных и транспортирующих механизмов, учет, планирование, оформление документов и т. д. Естественно, чем больше потребность в материалах, тем больше расходы на их складирование, хранение, погрузку, учет и т. п. Сварные конструкции изготовляют в одном цехе или корпусе, куда поступает прокат, а отправляются готовые изделия. Транспортные расходы при этом уменьшаются в 6 раз.

Анализ применения различных заготовок в отрасли металлургического машиностроения, опыт мировой практики производства тяжелых машин, экономические расчеты показывают, что существующая в настоящее время в этой отрасли структура заготовок не прогрессивна и требует изменения в сторону увеличения удельного объема сварных конструкций в общем объеме потребления заготовок.

Наряду с резким снижением массы сварные конструкции имеют самый высокий коэффициент использования металла. Этот коэффициент для заготовок различных видов имеет следующие значения: чугунное литье — 0,86, стальное литье — 0,83, поковки — 0,65, штампованные заготовки — 0,85, сварные конструкции — 0,95. В связи с этим представляется возможным значительно снизить объем и трудоемкость обработки резанием. Увеличение доли сварных конструкций в объеме заготовок до 45% обеспечивает уменьшение отходов в стружку не менее чем на 20%.

Приведенные выше экономические преимущества достигаются в результате технологических особенностей сварочного производства. Не менее важное влияние оказывают конструктивные особенности машин, создаваемых на базе сварных конструкций. Уменьшение массы сварных деталей на 20—30% и возможность применения при этом наиболее рациональной конструктивной формы позволяют усовершенствовать кинематическую схему машин и сократить их металлоемкость. Этому способствует также возможность применения для сварных конструкций сталей повышенной прочности и специальных профилей проката.

Широкое применение сварных конструкций в тяжелом машиностроении позволяет повысить рабочие параметры, долговечность и эксплуатационную надежность создаваемого оборудования. Снижение массы машин повышает их производительность на единицу массы. Так, за счет широкого применения сварных конструкций и сталей повышенной прочности, а следовательно, и более рациональной схемы машин в последние годы снижена удельная металлоемкость по машинам для обжига рудных окатышей с 13,8 до 8,4 т/м2, по машинам непрерывного литья стали с 8,3 до 5,6 т/тыс. т готовой продукции, по шагающим экскаваторам ЭШ-40/85 и ЭШ-20/90 не менее чем на 20% на 1 м3 емкости ковша и т. д.

Ряд современных машин тяжелого машиностроения большой единичной мощности был создан исключительно благодаря применению сварных конструкций. К таким машинам относятся шагающие и роторные экскаваторы, нефтебуровые установки, агломерационные машины и др. В них сварные конструкции составляют до 70% массы машин. Например, шагающий экскаватор Уралмашзавода с ковшом емкостью 25 м3 и стрелой длиной 100 м (рис. 5) имеет удельный объем сварных конструкций 65%.