Экономическая эффективность использования алюминиевых сплавов в машиностроении.

3.1. Основной составляющей экономической эффективности использования алюминиевых сплавов в деталях транспортных механизмов и машин является снижение затрат на топливо и повышение грузоподъемности.

В мировой практике установлено, что снижение массы машины на 1 кг позволяет экономить 1 кг топлива в год. Применительно к сельхозмашинам не менее важным эффектом будет снижение давления на почву. В транспортном машиностроении эффективным является изготовление различных емкостей и цистерн, а так же вагонов из высокопрочных алюминиевых сплавов. Растет использование алюминиевых сплавов в судостроении.

Использование алюминиевых сплавов в производстве автомобильных колес получило большое распространение (см. приложение № 3). Снижение массы движущихся механизмов в дальнейшем пойдет и по пути применения магниевых сплавов, что также подтверждает тенденцию увеличения доли легких сплавов в производстве деталей машин.

3.2. Алюминиевые трубы, также как и стальные, в основном используются в нефтегазовой промышленности. Особенно эффективно применение высококачественных труб из алюминиевых сплавов (бурильных, насосно-компрессорных и обсадных труб) взамен дорогостоящих труб из нержавеющих сталей для работы в сероводородсодержащих нефтепромысловых средах. При этом стоимость бурильных алюминиевых труб составляет $3 тыс. за тонну, а применение труб из нержавеющих сплавов с содержанием хрома 20-30% и никеля до 50% ведет к повышению их стоимости до $18-25 тыс. за тонну [7].

Эффективным является возможность штамповки крупногабаритных плоских и воротниковых фланцев (ГОСТ 12820 и ГОСТ 12821) диаметром 24” и более из литых трубных заготовок.

3.3. В арматуростроении перспективным является использование алюминиевых сплавов при изготовлении штамповкой различных пробок и других деталей шаровых кранов и клапанов. Так, например, для штамповки пробки шаровой из стали 12х13 Н9Т для запорного клапана Ду125 используется 12 кг. стальной трубы стоимостью 100 руб. за 1 кг. При переходе на технологию штамповки из алюминиевого сплава АК6 примерно в три раза уменьшается масса поковки, что позволяет даже при последующей относительно дорогой операции микродугового оксидирования поверхности пробки получить значительный экономэффект.

3.4. В мелкосерийном и серийном производстве большое количество стальных деталей изготавливается с низким коэффициентом использования металла (КИМ). Зачастую он находится в пределах 0,2-0,4. В этом случае эффективным является переход с затратной технологии (формообразование детали в основном за счет лезвийной механообработки) на прогрессивную точную объемную штамповки из алюминиевых сплавов.

       Так, например, при штамповке детали “переходник” (рис. 6) из сплава АМг5 масса поковки равна 4,65 кг. (КИМ=0,8), вместо 46 кг. стальной (сталь 25) кованой поковки (КИМ=0,24). Низкий КИМ у стальной поковки объясняется малой партионностью переходов – 400 штук в год. С учетом того, что другие два типоразмера переходников имеют такие же диаметры фланцев и могут быть изготовлены по групповой технологии в том же штампе, эффективность перехода на штамповку из алюминия становится очевидной.

       Однако с целью обеспечения равнопрочной конструкции детали следует увеличить высоту фланца из алюминия до 15 мм. (s_в у сплава АМг5Н – 420МПа) вместо 12 мм. у стального (s_в у стали 25 – 520 МПа).

       В расчетах экономической эффективности следует учитывать, что стоимость “производства” 1 кг. стальной стружки в 2-3 раза больше стоимости 1 кг. стального сортового проката (при использовании в основном токарной механообработки).

3.5. В связи с тем, что свыше 70% деталей машин и механизмов изготавливается на предприятиях с мелкосерийным и серийным производством, эффективным является концентрация штамповки алюминиевых деталей на ограниченном количестве заводов, имеющих развитый парк кузнечно-прессового оборудования (КУМЗ, СМЗ, ВСМПО и др.). При этом эффективность производства точных поковок может быть достигнута путем использования групповых принципов обработки. Наибольший эффект достигается, когда заказчик получает не только поковки, но и готовые детали с покрытием. В этом случае изготовитель поставляет детали с максимально добавленной стоимостью, а заказчику нет необходимости устанавливать дорогостоящее оборудование для механообработки и нанесения покрытий. производственные возможности КУМЗа представлены в   приложении № 4.

 Рис.6 Контуры поковок переходника:
а–кованой; б- штампованной

             (пунктиром обозначен контур детали).