Замещение металлов на термопласты - путь к повышению эффективности производства.

Каждый руководитель или владелец производственного предприятия задается вопросом: как повысить прибыль своего предприятия?

В условиях постоянно растущей конкуренции банальное увеличение наценки приводит к потере своих позиций на рынке. Остается один путь – снижение затрат.

Компания TELKO совместно со швейцарским производителем EMS-Grivory успешно работает в области внедрения современных полимерных материалов во всех уголках мира.

Практика показывает, что повысить эффективность производства можно за счет замещения металлов и сплавов на термопласты, такие как частично кристаллические полиамиды серии EMS-Grivory.

Что такое полимеры EMS-Grivory

Grivory GV – это серия полиамидов с ароматической группой в составе полимерной цепи.

Поставляются в виде гранул и могут перерабатываться методами литья под давлением или экструзии на общедоступном оборудовании и оснастке. Применяются для эффективного и экономичного производства изделий, от которых требуются высокая жесткость и прочность, небольшое изменение свойств после поглощения влаги, высокая стабильность размеров и хорошая химическая стойкость.

Grivory HT – это конструкционные термопласты на основе полифталамида (РРА).

Перерабатываются методами экструзии и литья под давлением и характеризуются высокими эксплуатационными характеристиками, такими как повышенные жесткость и прочность при высоких рабочих температурах – вплоть до 270 °С. По многим показателям серия Grivory HT превосходит PPS и PEEK, обладая при этом более широким «технологическим окном» переработки.

Grivory XL – это новая группа продуктов EMS-Grivory (XL – Xtra Light, т. е. сверхлегкий).

Представляют собой полиамиды, армированные длинными стекловолокнами, обеспечивающими высокую жесткость в сочетании с низкой плотностью. Позволяют снизить толщину стенки изделий, уменьшая тем самым время цикла и материалоемкость. Благодаря высокому модулю упругости ползучесть у этих материалов ниже, чем у цинковых сплавов.

Какие преимущества могут быть достигнуты при замене металла на пластик

Оптимизация затрат может быть достигнута во всех отраслях современной промышленности – от агротехники до авиакосмической отрасли. Кроме очевидного преимущества термопластов перед металлами – снижения массы изделия, есть и другие, не менее важные. Детали и изделия, изготовленные из материалов EMS-Grivory, являются готовыми к использованию, т. е. сразу же после окончания цикла литья под давлением. Это способствует снижению затрат на подготовку производства из-за отсутствия необходимости производить дорогостоящую механическую обработку – удаление облоя, сверление, нарезание резьбы, обеспечение необходимых допусков и пр. Высокая коррозионная стойкость EMS-Grivory позволяет отказаться от гальванических покрытий. По сравнению с литьем металлов использование термопластов обеспечивает более длительный срок эксплуатации литьевых форм, что тоже является еще одним фактором, позволяющим сокращать затраты. Функциональная интеграция деталей из термопластов (возможность объединения нескольких деталей в одну) позволяет минимизировать трудоемкость процесса сборки конечного изделия. Другие преимущества, такие как высококачественная поверхность, хорошие звукопоглощающие,, антивибрационные, фрикционные и другие специфические характеристики, вплоть до повышенной электро- и теплопроводности, могут быть решающими факторами при выборе материала (табл. 1).

Качественная сравнительная характеристика свойств металлических сплавов и термопластов серии EMS-Grivory

П р и м е ч а н и е. «+» – у EMS-Grivory лучше; «–» – хуже; «=» – примерно на том же уровне.

За счет чего достигается экономия средств

Логистикa и хранение. Физическая плотность материалов EMS-Grivory значительно ниже, чем у металлов и сплавов. Поэтому затраты на транспортировку, погрузочно-разгрузочные работы и хранение могут быть снижены в разы. При этом практически неограниченные возможности выбора геометрии деталей позволяют разрабатывать решения с учетом их оптимального хранения и транспортировки. Для хранения же массивных заготовок и готовых изделий из сплавов требуется складское оборудованиe – от стеллажей до транспортировочной техники – с высокой несущей способностью. Для пластика капитальные вложения на организацию складирования значительно ниже.

Производство. Для изготовления деталей из бронзы, сплавов алюминия, цинка и др. обычно необходим достаточно крупный и дорогостоящий парк oборудoвания, тогда как при переработкe термопластов, например, литьем под давлением, достаточно одной литьевой машины и периферийного oборудования. Помимо снижения численности основных работников, металлозамещение влечет за собой экономию за счет сокращения численности технологов, наладчиков и ремонтного персонала; уменьшается нагрузка на бухгалтерию и финансовые службы. При современном подходе к контролю параметров процесса практически сводится на нет человеческий фактор. В случае изделий из металлов и сплавов значительный объем затрат приходится на изготовление, обслуживание и замену оснастки, в то время как. жизненный цикл оснастки для литья под давлением термопластов в 1,5–2 раза дольше при практически идентичной стоимости.

Стоимость материалов. Стоимость килограмма пластика, способного заменить металл, заметно выше, чем у сплавов алюминия, цинка, магния и даже бронзы. Цена на отдельные марки пластика может достигать 20–25 евро/кг. Но при рассмотрении бизнеса в целом – с учетом капитальных затрат, амортизации оборудования и оснастки, компенсационных пакетов сотрудников, логистики и хранения, налогов и экологических взносов, размера необходимого оборотного капитала и его оборачиваемости – экономия может достигать 25–30 %, а экономический эффект – миллионов и даже десятков миллионов рублей в зависимости от объема партии, о чем свидетельствует пример расчета, приведенный в табл. 1.

Результаты расчета экономического эффекта от замещения алюминиевого сплава АК7ч на термопласт Grivory XE 3735 при изготовлении корпуса гидравлического клапана (объем партии – 200 тыс. шт.)

Какие основные вопросы возникают при замене металла на пластик

В большинстве случаев оптимальная конструкция изделия из пластика может отличаться от. таковой из металла, поскольку требуется иной подход к проектированию, при котором рассматриваются узел или изделие в целом, а не отдельный элемент. Также необходимо учитывать расположение точек впрыска, ориентацию армирующих волокон и необходимость компенсации усадки материала, если речь идет о литье под давлением, .Известно, что металлы и сплавы, как правило, прочнее пластиков, Однако, когда речь идет о прочности изделия, то эту проблему можно решить путем некоторого изменения конструкции изделия, например, увеличением толщины стенки, добавлением ребер жесткости и др. Но в случае материалов EMS-Grivory их абсолютная прочность сопоставима с некоторыми металлическими сплавами, а при температурах 120 °С и выше даже в 2–3 раза больше, чем у цинковых сплавов (см. рисунок). Если же учесть гораздо меньшую плотность пластиков, то по удельной прочности (отношению прочности к плотности) этот эффект станет еще более явным.

Успех замены металла на пластик во многом зависит также от правильно разработанной конструкции литьевой оснастки (систем термостатирования и вeнтиляции формы, геометрии оформляющей полости и др.) и оптимизированного режима процесса, что обеспечит технологичность и воспроизводимость процесса литья. Важно, чтобы все влияющие факторы были оптимизированы для каждого конкретного случая применения. Современные системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют охватить весь процесс работы над новым проектом – от первоначальной концепции до серийного производства. Специалисты TELKOи EMS-Grivory предлагают своим клиентом пакет услуг по сопровождению подготовки производства. Использование программного пакета CAE (Computer Aided Engineering) при разработке изделий и форм, моделировании процесса литья и рабочих нагрузок позволяет полностью предотвратить ошибки при проектировании и исключить лишние затраты.

Более подробную информацию Вы можете получить на сайте нашей компании www.telko.com, по телефонам +7 (812) 602-24-20 и +7 (812) 602-24-40, запросив по электронному адресу rusales@telko.com или непосредственно на стенде компании TELKO во время выставки «Интерпластика-2018» ( Павильон 1, стенд 1В16).