Основные направления экономии материалов

Доля стоимости материалов составляет от 40…70% всех затрат на изготовление готовых изделий. А для изделий, производ­ство которых широко механизировано и автоматизировано (шари­коподшипники, болты, электрокабели), эта доля доходит до 80 %. Поэтому экономия материалов — один из важнейших резервов сни­жения себестоимости готовой продукции. Еще более важен тот факт, что запасы сырья для производства материалов (различные руды для металлов и сплавов, нефть и газ для полимерных материалов и др.) являются ограниченными. Отсюда ясно, что экономия и повыше­ние эффективности использования материалов являются насущной задачей.

Огромное количество материалов теряется в процессе производ­ства готовых изделий. В нашей стране вследствие устаревших мето­дов разливки стали из каждой ее тонны получалось примерно 750 кг готового проката, а далее в машиностроении из каждой тонны про­ката около 250 кг уходило в отходы. Потери материала при произ­водстве изделий характеризует коэффициент использования мате­риала, представляющий собой отношение массы готового изделия к массе заготовки. Для профильного проката он составляет 0,7; прут­ков — 0.35; горячей штамповки — 0,45 и свободной ковки — 0,3. Более высокий коэффициент использования материала характерен для литейного производства: для литья в песчаные формы оно состав­ляет 0,7; литья в кокиль — 0,75; в оболочковые формы — 0,8; литья по выплавляемым моделям — 0,9 и литья под давлением — 0,95. Очень высок коэффициент использования при изготовлении изделий из металлических порошков. Благодаря хорошей технологичности пластмасс для них коэффициент использования материала выше, чем для металлов и сплавов: при прессовании он равен 0,9; при литье и выдавливании — 0,95. Из приведенных данных ясно, что основной путь экономии материала в процессе производства изде­лий — использование современных малоотходных и безотходных технологий: непрерывной разливки стати, малоотходных методов штамповки, специальных способов литья, методов порошковой ме­таллургии.Другое направление экономии материалов — максимальное использование, вторичных ресурсов. Это не только экономическая, но и экологическая задача, так как скопление отходов наносит ог­ромный вред окружающей среде.

Однако следует иметь в виду, что переработка отходов не всегда является технически выполнимой или экономически рентабельной. Использование металлолома в произ­водстве металлов и сплавов не вызывает технических трудностей и экономически выгодно. Производство стали из металлолома обхо­дится в несколько раз дешевле, чем из чугуна. Кроме того, каждая тонна металлолома экономит 1,5 тонны железной руды. Производ­ство цветных металлов из вторичного сырья также высокоэффек­тивно. На производство тонны алюминия из металлолома затрачива­ется приблизительно в 20 раз меньше электроэнергии и в 7 раз меньше топлива. Используются отходы и других цветных металлов. Большая часть металлолома — это промышленные отходы и пришедшие в негодность машины и оборудование. С экологической точки зрения важно также осуществлять переработку металлосодержащих шла­ков, находящихся в отвалах и терриконах.

Значительно хуже обстоит дело с повторной переработкой пластмасс. Экологическая проблема заключается в том, что поли­мерные отходы разлагаются очень медленно или совсем не разлага­ются. Некоторые виды пластмасс (термореактивные) вообще не под­даются вторичной обработке. Если же их сжигать, то это вызовет значительное загрязнение атмосферы. Из пластмасс, вторичное ис­пользование которых возможно, каждый вид требует своего способа переработки. Поэтому необходимо сортировать отходы по типу пла­стмасс. Это практически неосуществимо: на глаз распознать тип пластмассы очень трудно, а точный анализ был бы очень дорог. Воз­можно использование измельченных отходов пластмасс, независимо от их вида, в качестве наполнителя при производстве строительных материалов и дорожных покрытий. Сказанное не относится к тем случаям, когда тип пластмасс известен (например, отходы пласт­масс, получаемые непосредственно при производстве изделий). В этом случае осуществляется их переработка.

Из неметаллических материалов, вторичная переработка которых не вызывает серьезные трудности, отметим стекло. Кроме того, стеклянная посуда может собираться и использоваться повторно. Резиновое вторсырье пере­рабатывается и добавляется в резину при ее производстве.

Огромные потери металлических материалов вызывает корро­зия, которая приводит к долгосрочному выходу из строя изделий и сооружений. Ежегодно от коррозии теряется количество металла, равное 10 % от выплавляемого. Поэтому важнейшее направление экономии металлических материалов — правильная защита их от коррозии. Радикальный метод-— применение коррозионностойких (не­ржавеющих) сталей. Однако следует иметь в виду, что они в 4…8 раз дороже обыкновенных углеродистых сталей. Поэтому в каждом слу­чае надо применять соответствующий метод защиты от коррозии (см. раздел 5.2.).

Значительные потери материалов вызывает износ. При этом происходит выход из строя элементов машин, работающих в условиях трения, что вызывает дополнительные материальные потери, связанные с ремонтом техники.Борьба с износом – один из путей экономии материалов. Она заключается в использовании износостойких и антифрикционных материалов как металлических, так и неметалли­ческих; правильном применении смазочных материалов; повыше­нии износостойкости термической, химико-термической обработ­кой и поверхностным деформированием (см. раздел 4.З); наплавке на поверхность изделия износостойкого слоя; нанесении износос­тойких покрытий.

Значительную экономию материалов может принести сниже­ние материалоемкости изделий. Удельная материалоемкость мно­гих видов отечественных машин и оборудования на 15…25 % выше, чем у лучших мировых образцов. По этой причине допускается боль­шой перерасход материала. К способам снижения материалоемкос­ти следует отнести рациональное конструирование и расчет изделий с использованием компьютера; правильный выбор материала; ис­пользование технологий производства изделия, снижающей матери­алоемкость (например, в свое время, переход от клепки к сварке сэкономил 20 % стали в каждом изделии).

Важный путь снижения материалоемкости — увеличение единичной мощности машин и оборудования. Дело в том, что для более крупного оборудования материалоемкость (на единицу вырабатываемого продукта) значи­тельно ниже. Так, например, у паровой турбины мощностью 200МВт материалоемкость составляет 2,8 кг/кВт, а у турбины мощностью 800МВт…1,63 кг/кВт.

Однако радикального снижения материалоемкости можно до­биться за счет использования достижений научно-технического про­гресса, т. е. при внедрении принципиально новых технических реше­ний. Приведем несколько примеров из недавнего прошлого, где новый принцип работы дал значительный эффект. Планетарная передача вместо цилиндрической зубчатой передачи экономит до 80 % мате­риала. Сушилка с кипящим слоем экономит до 80 % материала. Дис­ковые тормоза вместо колодочных в автомобилестроении экономят до 50 % материала.