ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Создание машины сварки трением открытого типа тяжелого класса с осевым усилием осадки 2500 кН

Рекомендуемая область пременения

Алюминиевое производство, машиностроение, тяжелое транспортное машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, стройиндустрия.

Назначение, цели и задачи проекта

     Создание новой модели машины сварки трением преследует следующие цели:

     - первая и основная цель, это организация участка по реставрации анодных штырей электролизеров и анододержателей, обоженных анодов;

     - второй и перспективной целью является коммерческая деятельность по продаже технической документации на машину сварки трением, изготовлению машины по заказу выполнение работ по переводу сварных соединений на сварку трением вместо других более затратных способов сварки.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Сварка трением, как способ соединения деталей широко известен и для его реализации в России и за рубежом создана и выпущена достаточно широкая гамма универсального и специализированного оборудования.

Применение данного оборудования доказало явные преимущества сварки трением перед другими способами особенно по сравнению с электродуговыми процессами.

Сварка трением - это высокая стабильность качества сварных соединений, прочность сварных швов сравнима с исходной прочностью заготовок. При сварке трением отсутствует влияние  человеческого фактора - цикл сварки совершается автоматически. Для сварки трением не требуется присадочные расходные материалы, защитные газы, а расход электроэнергии в десятки раз меньше, чем при электродуговых способах.

В отечественном машиностроении самая мощная машина сварки трением была создана в 70-х годах, это МСТ 120.01, её  технические  возможности получения качественного сварного соединения ограничивались диаметром сплошного сечения стальных заготовок в 100 мм, это 450 кН усилие нагрева и 1200 кН усилие проковки.

За рубежом, ведущей фирмой «KUKA» (Германия) созданы сварочные машины RS 160 и RS250, повышающие диапазон свариваемых параметров заготовок в сплошном сечении до 130(RS 160) – 180 (RS250) мм.

Это машины с закрытой рамной конструкцией, что существенно снижает мобильность её использования, особенно, когда речь идет о тяжелых и габаритных заготовках.

Создание новой машины сварки трением открытого типа тяжелого класса с проковочным усилием до 2500 кН позволит значительно расширить номенклатуру свариваемых трением деталей.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Деталь зажимается в центрах и ей сообщается давление.  Деталь в патроне начинает вращаться. Поверхности трутся друг от друга и происходит сваривание.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

По производству реставрированных штырей электролизеров и анододержателей обожженных анодов необходимо отметить, что этот рынок достаточно масштабный и устойчив. Основные потребители  продукции это заводы алюминиевого производства.

При реставрации анодных штырей и анододержателей обоженных анодов сварка занимает ключевое место.

Анодный штырь представляет собой сталеалюминиевую конструкцию, с одной стороны, у которой алюминиевая штанга, а с другой стальная цилиндрическая деталь с заостренным концом, длиной 2090 мм и диаметром 136 мм.

В период эксплуатации стальная часть штыря сгорает и  анодный штырь приходит в негодность.

Вышедший из эксплуатации анодный штырь подвергается реставрации. Суть реставрации заключается в восстановлении первоначальной длины стальной части штыря за счет обрезки огарка и приварки новой заготовки.

Анододержатель обоженного анода представляет собой сталеалюминиевую конструкцию, состоящую из алюминиевой штанги, соединенной со стальным кронштейном вилкообразной формы заканчивающимся тремя ниппелями диаметром 140 мм. В результате эксплуатации ниппеля приходят в негодность и заменяются за счет обрезки и приварки новых заготовок. Основная задача при реставрации штырей и анододержателей, это существенное снижение затрат на сварку, обеспечив надежность сварочного соединения.

Рынок по реставрации штырей и анододержателей постоянен, учитывая непрерывную работу заводов алюминиевой промышленности, и достаточно масштабный. Только Красноярский алюминиевый завод потребляет до 40 тыс. реставрированных штырей в год, столько же Братский алюминиевый завод, Новокузнецкий алюминиевый завод 15…20 тыс. штук и т.п.

Каждое из предприятий реставрирует для себя штыри, исходя из ранее приобретенного оборудования.

Братский алюминиевый завод использует маломощную для этой цели машину сварки трением МСТ 120-01, не обеспечивая достаточного качества и имеет большое количество обрывов штырей при их эксплуатации.

В  лучшем положении по сварке штырей находится Красноярский алюминиевый завод, который использует для сварки специализированную машину МСТ 200, созданную ранее заявителем настоящего проекта. Остальные заводы – Саянский алюминиевый завод, Новокузнецкий алюминиевый завод, Иркутский алюминиевый завод и т.д., применяют обычную электродуговую сварку.

В России за последние 20 лет заявителем не выявлено предприятий, занимающихся созданием машин сварки трением тяжелого класса. Сведений о зарубежных фирмах,  занимающихся реставрацией штырей анододержателя, заявитель не имеет.

Коммерческий результат от создания новой сварочной машины может быть получен только после ее непосредственного воплощения в металле, то есть после полного выполнения всех этапов проекта. Заявителем предполагается на основе созданного малого предприятия в 2010 г. организация производства по реставрации штырей электролизеров с программой выпуска 80 тыс. шт. От производства ожидается получить экономию в размере не менее 5,0 млн. руб. в год.

Экономию предполагается получить за счет замены электродуговой сварки на сварку трением, исходя из следующих ее преимуществ:

- более высокая производительность процесса сварки. Сварка трением 1 штыря, с его загрузкой и выгрузкой на машину, составляет 3…3,5 минуты;

- при сварке трением полностью исключаются расходные сварочные материалы;

- расход электроэнергии при сварке трением в 5…6 раз ниже, чем при электродуговых способах;

- автоматический контроль параметров процесса сварки трением;

- простая, чисто механическая работа оператора сварочной машины – можно применять неквалифицированную рабочую силу без риска ухудшения качества;

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

- Более высокая производительность процесса сварки. Сварка трением 1 штыря, с его загрузкой и выгрузкой на машину, составляет 3…3,5 минуты.

- При сварке трением полностью исключаются расходные сварочные материалы.

- Расход электроэнергии при сварке трением в 5…6 раз ниже, чем при электродуговых способах.

- Автоматический контроль параметров процесса сварки трением.

- Простая, чисто механическая работа оператора сварочной машины – можно применять неквалифицированную рабочую силу без риска ухудшения качества.

- Экологическая чистота процесса сварки (выделение СО в десятки раз меньшее, чем от дуговых процессов).

-  Позволит ежегодно получать от производства не менее 5,0 млн. руб. экономии.

Новые потребительские свойства продукции

Надежность сварочного соединения.
Создание новой машины сварки трением открытого типа тяжелого класса с проковочным усилием до 2500 кН позволит значительно расширить номенклатуру свариваемых трением деталей.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Машина сварки трением с незначительно уступающими характеристиками и с более узкой задачей, чем заявленная по настоящему проекту создана заявителем и работает уже на протяжении 10 лет.

Предлагаемые инвестиции

4,5 млн. руб.

Рынки сбыта

Интеллектуальная собственность, 5 млн. руб., алюминиевые заводы РУСАЛА (г.Красноярск, Братск, Саяногорск, Новокузнецк), г. Волгоград.

Возможность и эффективность импортозамещения

Есть. За рубежом, ведущей фирмой «KUKA» (Германия) созданы сварочные машины RS 160 и RS 250, повышающие диапазон свариваемых параметров заготовок в сплошном сечении до 130(RS 160) – 180 (RS 250) мм. Это машины с закрытой рамной конструкцией, что существенно снижает мобильность её использования, особенно, когда речь идет о тяжелых и габаритных заготовках. Машина тяжелого класса открытого типа заявителя может выполнять сварку не только штырей для алюминиевой промышленности, но и других деталей, например, бурильных труб нефтегазовой промышленности, без каких-либо дополнительных затрат, связанных с дополнительной оснасткой, переделкой.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

03.10.2006