В.П. Чекалов,
Президент Кузнечной Академии
им. проф. А.И.Зимина
XIII Конгресс «Кузнец-2017» (12–15 сентября 2017 г.)
По инициативе Президента Кузнечной Академии им. проф. А.И.Зимина В.П.Чекалова и Генерального директора ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ» А.М.Володина при участии Российской Ассоциации «Станкоинструмент» в г. Рязани состоялся XIII Конгресс «Кузнец-2017».
В работе Конгресса приняли участие свыше 100 спе- циалистов из 36 организаций и предприятий, в том числе из России: ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ», ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина», АО АХК «ВНИИМЕТМАШ имени акад. А.И.Целикова, АО «НИМИ имени В.В. Бахирева», АО «Тяжпромарматура», ООО «ФеррумСталь», ООО «Политег-Мет», ООО «Промпечь», АО «Кузнечно-механический завод «Ижора-Металл», АО «ВТМЗ», ООО «УрИЦ», ООО «Технологии нагрева и термообработки», ООО «СМС Металлургический Сервис», ОАО «УЗМ», ООО «Алькор-С», ООО НПО «Молот», ПАО «Мотовилихинские заводы», ОАО «Копейский машиностроительный завод», ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод», ПАО «Русполимет», КТФ ИГиЛ, ОАО «ВИЛС», ПАО «Северсталь»; из Украины, в том числе: ЧАО «НКМЗ», ЧАО «Кераммаш»; из Беларуси – ЧП «Промштамп»; из Германии: СМС Груп ГмбХ, ООО «ФуксОйл».
В приветственной речи А.М.Володин охарактеризовал современное состояние Российского кузнечно-прессового машиностроения, отметив успехи завода в освоении новых ресурсосберегающих технологий и в выпуске автоматизированных высокоэффективных линий мирового уровня.
В условиях продления санкций против Российской Федерации со стороны зарубежных партнеров, отечественный производитель занял освободившиеся ниши по выпуску нового поколения современных кузнечно- прессовых и литейных машин, необходимых российским машиностроителям.
Конгресс открыл Президент РКА им. проф. А.И.Зимина В.П.Чекалов, который подвел итоги 20-летней деятельности членов Академии и отметил, что Академия объединяет в своем составе более 100 авторитетных ученых НИИ и вузов и крупных специалистов заводов и предприятий России, среди них Почетные работники высшего профессионального образования РФ: А.В.Зиновьев, С.М.Ионов, Е.Н.Сосёнушкин, В.П.Чекалов, лауреаты Государственных премий Российской Федерации: Г.С.Бурханов (трижды), А.М.Володин, М.П.Галкин, С.М.Горбатюк, А.Б.Коростелёв, А.Т.Крук, И.Г.Роберов, В.Н.Семёнов (дважды), Б.А.Сивак (дважды), В.А.Тюрин, Народный художник-кузнец России В.Н.Галкин и Заслуженный кузнец-скульптор России В.Я.Воробьев и другие.
Членами Академии опубликовано более 1000 научных статей и патентов, из них 600 статей в журналах из перечня ВАК, было издано более 150 книг и учебных пособий, в том числе в журнале «Металлург» и ката- логе «Художественный металл», более 40 публикаций в журнале «Клинок».
За последние годы подготовлено более 900 инженеров, бакалавров и магистров. Наиболее одаренные успешно защитили 16 кандидатских и докторских диссертаций в НИТУ МИСиС, ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, МГТУ им. Н.Э.Баумана, МГТУ «СТАНКИН», ИМЕТ РАН.
Было отмечено, что сегодня мы стоим на пороге использования средств искусственного интеллекта. В Японии уже появились лекторы-роботы, которые заменяют преподавателей вузов и читают лекции студентам первых курсов. Уже сегодня изобретены компьютерные устройства, способные выполнять задания, для которых требуются мыслительные способности, как у человека. Распознавание человеческой речи различными гаджетами приблизилось к одному миллиарду операций в секунду. В настоящее время в Японии созданы роботы-фермы, на полях весь световой день пашут специально обученные машины. Управление действующими роботизированными мини-заводами осуществляет персонал из пяти-семи человек. В США скоро останутся без работы семь миллионов водителей – их заменит беспилотный транспорт. Ко всем эти изменениям мы должны быть готовы.
Идеи возрождения, модернизации и дальнейшего развития машиностроительного комплекса России, провозглашенные на Конгрессе, традиционно проводимом на рязанской земле, объединяют ученых и производственников кузнечно-прессового машиностроения.
На Конгрессе выступили преподаватели, аспиранты и студенты вузов России: МГТУ «СТАНКИН», МГТУ им. Н.Э.Баумана, НИТУ «МИСиС», Московско- го политехнического университета, Липецкого ГТУ, РГРТУ г. Рязань, Санкт-Петербургской инженерной академии, специалисты заводов и НИИ: ОАО «ВИЛС» (Москва), АО НПО «Базальт» (Москва), ФГУП «Техномаш» (Москва), ООО «КванторФорм» (Москва), Институт гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН (г. Новосибирск).
Работа Конгресса проводилась по трем направлениям:
- совершенствование технологий обработки металлов давлением;
- состояние и перспективы развития отечественного кузнечно-прессового оборудования;
- математическое моделирование и экспериментальные исследования технологических процессов об- работки металлов давлением.
Всего на Конгрессе было заслушано и обсуждено 32 доклада. Большой интерес вызвали выступления следующих докладчиков: А.М.Володина, Н.П.Петрова (ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ»), Я.М.Чакоты (ЧАО «НКМЗ»), А.В.Колобова (ПАО «Северсталь»), А.Б. Семёнова (МГТУ им. Н.Э.Баумана), Б.А.Сивака (АО АХК «ВНИИМЕТМАШ»), В.П.Кошелева (ОАО НПО «Молот»), С.Н.Шрамкова (КТФ ИГиЛ СО РАН), С.А.Евсюкова (МГТУ им. Н.Э.Баумана), Е.А. Яновской (МГТУ «СТАНКИН»), Н.Л.Лисунца (НИТУ «МИСиС»).
В докладе А.М.Володина и А.Э.Артеса были представлены варианты изготовления крупногабаритных поковок из центробежнолитых трубных заготовок. Это трубные поковки, воротниковые фланцы, полукорпуса шаровых кранов, пробки шаровые, поковки в виде колец. Применение перспективных технологий изготовления поковок подобного вида позволяет увеличить надежность изготавливаемых изделий и повысить их конкурентоспособность за счет сокращения материальных затрат и энергетических ресурсов. Изготовление поковок из центробежнолитых кованых заготовок на гидравлических прессах силой от 25 до 140 МН позволяет внедрять ряд инновационных технологий, позволяющих сократить число сварных швов и увеличить производительность при изготовлении таких изделий арматуростроения, как шаровые краны, задвижки и другие на DN 300, DN 400, DN 500, DN 700 и DN 1000. Интерес представляют также поковки типа колец, которые могут быть использованы как исходные заготовки при изготовлении плоских фланцев. Кованые трубные заготовки могут быть использованы для роликов в установках непрерывной разливки ста- лей конструкции АО АХК «ВНИИМЕТМАШ».
В работе А.В.Колобова приведен анализ использования технологии криогенной обработки инструментальной стали марки Х12ВМФ для повышения износостойкости инструмента, например, для изготовления валков профилегибочных станов. Показано влияние криогенной обработки на получаемую структуру, механические свойства и износостойкость стали – аналога AISI D2. Доложены результаты промышленных исследований в условиях ПАО «Северсталь» по повышению износостойкости роликов с помощью криогенной обработки. Криогенная обработка инструмента прокатного производства увеличивает его эксплуатационный ресурс, в частности, профилегибочных валков в 1,5 — 2 раза. Использование криогенной обработки для повышения стойкости инструмента для ОМД на отечественных предприятиях целесообразно изучить применительно к широкому диапазону инструментальных сталей.
В докладе А.Б.Семенова было сообщено, что техническими комитетами по стандартизации в ИСО/ТК в области порошковой металлургии (ПМ) рассматривается появление отдельной отрасли ПМ, получившее название MIM-технология, которое стремительно развивается в индустриально развитых странах. Основные преимущества инжекционного литья металлических порошковых материалов – MIM-технологии заключаются в сокращении времени производства деталей из порошков, снижении отходов материала и потребления энергии. Сочетая в себе преимущества литья под давлением пластмасс с достоинствами обработки металлов, свойственными ПМ, технология инжекционного литья порошковых шликеров, в результате которой металлическое порошкообразное вещество образует порошковую формовку (отливку) в постоянной форме и давшая процессу название MIM, завершается на последней стадии спеканием пористого тела, позволяя производить из металлических порошков без их деформации точные изделия сложнейшей геометрической конфигурации за минимальное число технологических операций при предельно высоком выходе годного. Качество готового изделия на 80 % зависит от качества отливки – «зеленой» детали. Опыт показал, что правильно сконструированная оснастка и подобранные параметры режима литья обеспечивают производство точных изделий, соответствующих геометрическим параметрам и размерам детали без механической обработки.
Решение проблем импортозамещения должно опираться не только на использование современных материалов и технологий, но и следовать принципу «сделай дома». К сожалению, в действующем ГОСТ 17359–82 такие термины, как формование порошка (Forming), шликерное формование (Slip Сasting) или мундштучное формование (Extruding) по определению не соответствуют способу формования, получившему отсутствующее в ГОСТе название Metal Injection Molding (MIM).
В докладе Н.П.Петрова о внедрении прогрессивных ресурсосберегающих технологий и передового кузнечно-прессового оборудования отмечено, что ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ» освоил КПО для многих технологических процессов и удовлетворяет всем условиям и может быть надежным партнером в решении технологических проблем заказчика в области ОМД.
В 2009 г. в КНР поставлено и запущено в промышленную эксплуатацию менее чем за три месяца автоматическая горячештамповочная линия модели Л324.21.100 для штамповки заготовок колец подшипников, шестерен и других машиностроительных деталей, базирующаяся на четырехпозиционном горячештамповочном автомате силой 8 МН.
В 2013 г. изготовлена и поставлена в Южную Корею модернизированная линия с учетом авторского надзора за эксплуатацией аналогичной линии в КНР, а также изготовлен и отгружен модернизированный трехпозиционный горячештамповочный автомат силой 2,5 МН. В том же году разработана и изготовлена трехвалковая листогибочная машина для гибки незамкнутых обечаек из гофрированного листа размерами 152,4×34×4 мм в холодном состоянии модели РЛГМ34 для ЗАО «Гофросталь».
В 2017 г. изготовлен опытный образец гидравлического пресса силой 16000 кН модели РП42 для АО «Газстройдеталь» (г. Тула) для штамповки соединительных деталей трубопровода, в этом же году будет изготовлена опытная партия гидравлических прессов-автоматов модели РП37 силой 5000 кН для прессования изделий из порошка для ООО «Оверхол-Про» (г. Балашиха). Существенным преимуществом четырехбойкового ковочного устройства является возможность изготовления труб большого диаметра и длины, как на длинной, так и на короткой оправке. Выполненные работы демонстрируют, что в условиях экономического кризиса и низкого спроса на КПО, ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ» наращивает свой технический потенциал.
В работе Ю.П.Коваля, Б.А.Сивака и И.А.Суркова поднята проблема обеспечения практически неограниченной долговечности и повышения технологических возможностей действующих мощных гидравлических прессов на заводах, входящих в состав оборонно-промышленного комплекса. При сроках их эксплуатации 50–60 лет и более технологические процессы обработки давлением не подвержены моральному и физическому старению. Современный технологический уровень прессов, связанный с увеличением производительности, размеров и точности получаемых изделий, достигается модернизацией систем привода. Уровень механических напряжений в базовых деталях значительно меньше их статической и циклической прочности, так как они имеют практически неограниченную долговечность и не подвержены физическому старению. Разрушение и повреждение базовых деталей вызваны конструктивными и технологическими ошибками изготовления и нарушениями проектных режимов эксплуатации базовых деталей. Современные методы их экспертизы позволяют увеличить силу и производительность действующих мощных гидравлических прессов без ограничения времени эксплуатации.
В последние годы руководством страны уделяется серьезное внимание к развитию тяжелого машиностроения. В стратегии его развития на период до 2030 года определены перспективы развития металлургического машиностроения. В соответствии с концепцией развития тяжелого машиностроения АО АКХ «ВНИИМЕТМАШ имени акад. А.И.Целикова», как головной институт отрасли, разработал проект сверхмощного штамповочно-экструзионного пресса силой 800 МН для производства крупногабаритных изделий для ГК «Росатом» и оборонного комплекса. Для реализации этого проекта необходима государственная поддержка.
В докладе В.П.Кошелева о чисто гидравлических приводах кузнечных молотов взамен паровоздушных приводов отмечено, что все ведущие молото- строительные компании мира выпускают и продают полную гамму молотов и пресс-молотов с индивидуальным электрогидравлическим и электропневмогидравлическим приводом. Усредненный общий КПД паровоздушных молотов составляет всего лишь 1%, а КПД привода гидромолота, начиная с электродвигателя, доходит до 70%. В последние годы в ООО НПО «Молот» разработано и освоено производство чисто гидравлических приводов для кузнечных молотов с привязкой к станинам существующих паровоздушных молотов. Окупаемость затрат на реконструкцию каждого молота составляет не более одного года благодаря экономии стоимости силовой электроэнергии при его эксплуатации. Предприятие активно включилось в государственную программу по энергоперевооружению молотовых кузниц во всех отраслях промышленности.
В докладе С.И.Шрамкова об опытно-промышленной штамповке на бесшаботных молотах (БШМ) отмечено, что БШМ типа МШ16 и МШ2 с энергией удара 16 и 250 кДж соответственно спроектированы и изготовлены в Сибирском отделении РАН по заказу ВПК. При разработке были учтены и устранены недостатки БШМ, выпущенных ранее. В 2000-х годах были разработаны технологические процессы штамповки поковок для изготовления корпусов тепловыделяющих сборок номенклатуры Новосибирского завода химконцентратов и проведены интенсивные работы по их внедрению. В процессе опытно-промышленной эксплуатации конструкция комплекса на базе молота МШ2 была усовершенствована: молот был установлен на воздушные демпферы; был разработан быстродействующий клапан управления; доработана система управления на базе программного контроллера ФЕСТО. Острая проблема обеспечения ответственными деталями специального назначения с высокими служебными характеристиками, необходимыми машиностроительному комплексу РФ, могут быть решены путем применения высокоэнергетической деформационной обработки материалов с применением КПО, разработанного КТФ ИГиЛ СО РАН.
Моделирование процессов ОМД в настоящее время охватывает уже весь процесс получения кузнечных изделий от выплавки металла до получения готовых деталей. Мировой процесс в области теории моделирования сегодня вступил в новую фазу. Химический состав новых материалов для деталей с требуемыми эксплуатационными характеристиками может быть получен моделированием по разработанному методу проф. РАН А.Р. Аганова, что в корне изменяет представление о кристаллографической структуре металла, т.е. могут быть получены материалы с заранее заданными свойствами.
В выступлении А.С.Евсюкова отмечено, что выпускники кафедры «Технология обработки материалов давлением» МГТУ им. Н.Э.Баумана владеют информационными технологиями и специализированным программным обеспечением (AutoForm, QForm, DEFORM, PA9, Pradis) и программными комплексами общего назначения, созданными для анализа процессов в системах различной физической природы (ANSYS, LS-DYNA).
В работе К.И.Соколова и С.А.Евсюкова «Исследование влияния смазки на толщину стенки детали при вытяжке» рассмотрено влияние числа операций смазки при вытяжке тонкостенных цилиндрических стаканчиков на многопозиционных листоштамповочных автоматах на равномерность толщины стенки получаемых деталей. Исследование выполнено на основе моделирования напряженно-деформированного состояния заготовки в программном комплексе AutoForm.
В докладе Е.Н.Сосёнушкина и Е.А.Яновской «Математическая модель колебаний прямоугольной пластины, нагруженной сосредоточенными массами» отмечается, что создание новых технологических процессов ОМД путем совершенствования представлений о напряженно-деформированном состоянии и механических свойствах новых материалов, применяемых в условиях динамических нагрузок, позволяет создать новые математические модели рассматриваемых объектов. Применение методов решения уравнений математической физики позволяет создать новые технологические решения, в которых могут использоваться современные вязкопластические модели материалов, работающие в упругой и вязкоупругой областях, в условиях сложных динамических нагрузок. При математической постановке динамических задач рассматриваются различные виды граничных условий, которые точно описывают геометрию рассматриваемых объектов. К таким объектам относятся различные стержни, мембраны, пластины и тонкостенные оболочки. Результаты исследования показали, что для определения частот собственных колебаний пластин, нагруженных сосредоточенными массами, использовано гиперболическое уравнение и получено значение частот их собственных колебаний. В зависимости от вида заданных граничных условий можно получить различные зависимости частоты собственных колебаний, а значение частот пластин, нагруженных сосредоточенными массами, растут при уменьшении толщины пластины и не зависят от геометрии сосредоточенных масс.
В докладе Н.Л.Лисунца рассмотрено моделирование процесса изготовления коротких цилиндрических заготовок методом холодной объемной штамповки с закрытой поперечной осадкой. В металлообрабатывающей промышленности для изготовления холод ной штамповкой коротких цилиндрических заготовок диаметром 5–50 мм используется листовой прокат из пластичных сталей и сплавов цветных металлов. Наиболее распространенные технологии их изготовления — вырубка на прессах из листа или полосы шириной 2–10 мм. Однако в условиях многономенклатурного производства с часто меняющейся серийностью применение вырубки не всегда экономически целесообразно. Для повышения эффективности заготовительного производства при изготовлении коротких цилиндрических заготовок проведено исследование процесса формоизменения сортового полуфабриката при поперечной осадке в закрытой матрице. Для этого процесса выполнено физическое и математическое моделирование. Авторами разработана твердотельная модель процесса поперечной осадки сортовой заготовки в цилиндрической матрице и выполнены исследования ее напряженно-деформированного состояния. Для холодной объемной штамповки с различными схемами выдавливания требуются короткие заготовки, вырубка которых из листового проката неэффективна, а отрезка сдвигом в штампах и на ножницах не представляется возможной. Предлагается изготовить короткие цилиндрические заготовки отрезкой длинного полуфабриката от полосового или круглого про- ката с последующей поперечной осадкой в матрице.
Следует отметить, что на Конгрессе было представлено большое число докладов молодых специалистов и аспирантов: А.Г.Дудкинский, А.А.Архипов (МГТУ «СТАНКИН»); И.С.Диметрашвили, Тет Паинг, Хуанг Мань Жой (НИТУ «МИСиС»); Н.И.Федорин, Е.А.Листров, Л.И.Тищук (Воронежский филиал РГСП); К.И.Соколов (МГТУ им. Н.Э.Баумана).
Во время Конгресса состоялась встреча ученых членов Кузнечной Академии им. проф. А.И.Зимина Е.Н.Сосёнушкина, В.Ю.Лавриненко, В.А.Чередникова, Н.Л.Лисунца и В.П.Чекалова с Генеральным директором ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ» А.М.Володиным, на которой были обсуждены актуальные вопросы по новой технике и внедрению на предприятиях инновационных технологий в области ОМД, а также вопросы под- готовки и повышения квалификации кадров и участия молодых специалистов в создании нового и модернизации действующего оборудования.
Участники Конгресса посетили промышленные участки заготовительных производств и ознакомились с новейшим оборудованием ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ», где им были показаны в работе современный ковочный агрегат с четырехбойковым ковочным устройством с двумя манипуляторами увеличенной грузоподъемности, агрегат плазменной резки и электродуговая плавильная печь. За разработку агрегата центробежного литья крупных трубных заготовок предприятия была присуждена Золотая медаль Международной промышленной выставки «Металл-Экспо».
Участники конгресса ознакомились с работой новейшей автоматизированной линии для штамповки колец подшипников и шестерен на базе четырехпозиционного горячештамповочного автомата силой 8 МН, производящего прутковую заготовку взамен дорогостоящей трубной заготовки и увидели в работе автоматическую линию для горячей штамповки штанг глубинных насосов на базе ГКМ силой 6,3 МН и др.
Сегодня научный потенциал РКА им. проф. А.И.Зимина должен стать основой для ускоренного развития кузнечно-прессового машиностроения для транспортных, авиационных и космических систем, создания вооружений, военной и специальной техники России.
Конгресс внес реальный вклад в развитие КПМ и КШП и стал одним из крупнейших в центральном регионе России форумом профессионалов отрасли, сблизив разработчиков, производителей и потребителей продукции машиностроительного комплекса. Установление полезных деловых контактов позволяет производителям КПО находить новые технологические решения, привлекать потенциальных покупателей и познакомиться с новыми технологиями и оборудованием ОМД. Конгресс стал школой для студентов, преподавателей и аспирантов по специальностям, свя- занным с обработкой металлов давлением.
По материалам XIII Конгресса «Кузнец-2017» был издан и вручен участникам сборник научных статей, размещенный также на сайте ОАО «ТЯЖПРЕС- СМАШ» www.tkpo.ryazan.ru.