engenharia mecânica e indústria metalúrgica

Muitas vezes quando falam sobreengenharia mecânica e indústria metalúrgica, apresentam imediatamente altos-fornos gigantes e oficinas CNC. Mas esta é apenas a ponta do iceberg. Na verdade, essa conexão é muito mais tênue e caprichosa. Muitas pessoas, principalmente de fora, pensam: uma vez fundido, o metal é enviado para processamento. E então é uma questão de tecnologia. Na prática, depende da qualidade e especificidade do metal, do seu “comportamento?” Durante o processamento, tudo depende - desde a vida útil da máquina acabada até a economia de todo o projeto. É sobre essas nuances que se vislumbram nos livros didáticos, mas na oficina decidem tudo, e quero especular.

Onde a teoria diverge da prática: matérias-primas e suas surpresas

Vejamos, por exemplo, a produção de equipamentos de mineração. A tarefa parece ser padrão: precisamos de aço com alta resistência à tração e resistência ao impacto. Existem especificações técnicas, GOSTs são prescritos. Fazemos pedidos de metalúrgicos. Mas é aqui que a diversão começa. Um lote de metal pode atender formalmente a todos os padrões, mas se comportar durante a usinagem...de forma imprevisível. Aconteceu que ao fresar peças de grande porte, por exemplo, corpos de britadores, tensões internas no metal remanescente após a fundição e laminação levaram a deformações da peça quase acabada. Microfissuras que não são visíveis durante o teste ultrassônico do lingote podem aparecer somente após o tratamento térmico do conjunto acabado.

Isso não é culpa dos metalúrgicos, é um problema na junção de duas indústrias complexas. O metalúrgico pensa na composição química, na macroestrutura e nas propriedades de laminação. Engenheiro mecânico - sobre precisão micrométrica, rugosidade superficial, comportamento de montagem. E o seu diálogo muitas vezes se resume a reclamações, embora precisem de falar a mesma língua – a língua das cargas finais e das condições de funcionamento. Por exemplo, para componentes críticos, há muito tempo adotamos a prática de testar lotes de teste em conjunto com o fornecedor de metal. Não apenas olhe para o certificado, mas lembre-se dele você mesmo. material em sua própria cadeia tecnológica.

Um dos casos mais marcantes foi relacionado à produção de tambores para separadores magnéticos. Era necessário um aço estrutural especial, não magnético, mas ao mesmo tempo resistente ao desgaste. As classes padrão não eram adequadas - elas corroíam no ambiente agressivo da planta de processamento ou sua dureza dificultava a soldagem. Eu literalmente tive que sentar com os tecnólogos da planta metalúrgica e desenvolver uma liga quase inteiriça. É demorado e caro, mas é a única maneira de obter um recurso que acabe compensando todos os custos. Simplesmente não havia solução pronta no mercado.

Equipamento como sistema: por que você não pode simplesmente montar uma unidade

No nosso negócio, especialmente na engenharia de minas, é raro que um produto seja apenas uma máquina. Este é quase sempre um sistema complexo, onde a parte mecânica está intimamente ligada aos sistemas hidráulico, elétrico e de controle. E aquiengenharia mecânica e indústria metalúrgicaconvergem novamente, mas ao nível dos materiais para componentes especiais. Digamos o mesmo separador magnético. Seu coração é um sistema magnético. Você pode comprar ímãs de ferrite padrão e montá-los. Mas a eficiência será... média.

Portanto, as empresas que estão seriamente envolvidas no tema são obrigadas a mergulhar em áreas afins. Aqui estáCorporação LONGI (https://www.ljmagnet.ru). Eles começaram com o desenvolvimento e produção de equipamentos de mineração e se tornaram, de fato, especialistas na área de tecnologia eletromagnética. Porque eles entenderam: para fazer um separador ou máquina de enriquecimento eficaz, é necessário controlar todo o ciclo, incluindo a produção dos principais componentes intangíveis - campos magnéticos de uma determinada configuração e intensidade.

A sua experiência é indicativa: um empreendimento em Fushun com uma área de 140.000 m2 e uma equipa de mais de 1.200 pessoas, onde mais de 60% são engenheiros e tecnólogos com formação superior. Esta não é apenas uma fábrica de montagem. Este é um complexo onde o metal é processado para fazer caixas, bobinas eletromagnéticas complexas são enroladas e sistemas de controle são programados. O volume anual de 4.000 unidades de equipamentos é uma escala que nos permite desenvolver tecnologias não em laboratório, mas em ciclos reais de produção. Mas o principal é a sinergia. Seus engenheiros mecânicos trabalham em conjunto com físicos e metalúrgicos. Porque o corpo do separador (engenharia mecânica) não deve apenas ser durável, mas também ter efeito mínimo no campo magnético (física), e os materiais para sua fabricação não devem ser magnetizados (metalurgia).

O custo do fracasso: quando o fracasso ensina mais que o sucesso

Vou contar sobre um de nossos projetos antigos, há cerca de dez anos. Estávamos fabricando um grande britador de mandíbulas para uma das fábricas de processamento da Sibéria. Os cálculos foram perfeitos, o metal dos principais elementos de suporte de carga (estrutura, volante) foi levado ao máximo - aço caro e de alta liga. Montamos, testamos na bancada - funciona perfeitamente. Enviado. Três meses depois - uma ligação: uma rachadura no quadro. O motivo, como se descobriu após análise, não foi a carga, mas… a temperatura. No inverno, -50°C é comum naquela região. E nosso aço superforte revelou ter baixa resistência ao frio. O impacto e o frio extremo causaram fraturas frágeis.

Os metalúrgicos, é claro, deram um certificado que também indicava resistência ao impacto a -40°C. Mas as condições reais revelaram-se mais duras. Foi um fracasso clássico na intersecção de disciplinas. Nós, como engenheiros mecânicos, nos concentramos na resistência em condições normais e nas cargas dinâmicas, mas subestimamos o fator climático como parte do fator “metalúrgico”. comportamento do material. Após esse incidente, passamos a incluir nas especificações técnicas não apenas “especificações climáticas”, mas requisitos detalhados para as propriedades do metal em uma faixa específica de temperaturas operacionais e não operacionais, com margem. E exigir dos fornecedores não apenas testes padronizados, mas testes modelados para o nosso caso específico.

Esta lição custou caro, mas mudou nosso pensamento. Agora, qualquer novo desenvolvimento começa não com um modelo 3D, mas com uma tabela de propriedades dos materiais em condições o mais próximas possível dos futuros carros de “local de trabalho”. Incluindo umidade, agressividade ambiental, mudanças de temperatura, cargas cíclicas. Sem esse diálogo tão profundo com os metalúrgicos, é simplesmente impossível.

Tendências e becos sem saída: para onde vão tantas indústrias?

Hoje em dia fala-se muito em digitalização e “Indústria 4.0”. No contexto do nosso tópico, é assim: sensores inteligentes integrados diretamente na fundição ou forjamento que monitoram a fadiga do metal em tempo real. Ou sistemas de análise preditiva que, com base nos dados do processamento em máquinas CNC, podem prever o comportamento do próximo lote de metal. Parece ótimo, mas na prática... Até agora, estes são projetos-piloto mais frequentemente direcionados. A maior parte dos problemas é resolvida usando métodos antigos e comprovados: microscópio, testes de tração, testes de dureza Brinell.

Uma tendência mais real e premente é a customização de materiais. Como no exemplo comCorporação LONGI. Os aços e ligas universais estão gradualmente dando lugar a materiais “afiados”. para uma peça específica em um carro específico. Isto requer uma cooperação incrivelmente estreita. A planta de construção de máquinas deve formular claramente: aqui precisamos de resistência ao desgaste, aqui precisamos de elasticidade, aqui precisamos de não-magnetismo absoluto. E a produção metalúrgica deve ter flexibilidade para cozinhar esses minilotes de forma econômica.

Outro ponto é a ecologia e a conservação de recursos. Os requisitos estão se tornando mais rigorosos e isso está mudando ambos os setores. Na metalurgia, esta é uma transição para tecnologias que reduzem as emissões (por exemplo, fornos elétricos a arco). Na engenharia mecânica, trata-se de uma demanda por ligas leves e duráveis ​​(titânio, compósitos de alumínio), que possam reduzir o peso dos equipamentos e, consequentemente, o consumo de energia para seu funcionamento. Mas o titânio é difícil de processar, é “pegajoso” e requer ferramentas especiais. Novamente um desafio no cruzamento. É necessário não apenas selecionar novas placas de corte, mas também revisar completamente os modos de corte e resfriamento.

Em vez de uma conclusão: pensar em voz alta

Então, para resumir os pensamentos dispersos...Engenharia mecânica e indústria metalúrgica- estas não são duas indústrias vizinhas num livro de economia. Este é um ciclo tecnológico único com feedback. O sucesso ou fracasso do produto final não é determinado na oficina de montagem, mas muito antes - na escolha de um tipo de aço, no desenvolvimento de um modo de fundição, no planejamento do tratamento térmico de um forjamento.

Equipes experientes, como a que se formou emLONGIao longo dos anos de trabalho desde 1993, eles entendem isso. Seu ponto forte não é fabricar muitos equipamentos (4.000 unidades por ano é um número sério). A força deles reside no fato de terem construído essa mesma conexão dentro de si. Desde o controle das propriedades das matérias-primas (metal para carcaças, materiais para eletroímãs) até a montagem final e teste dos mais complexos complexos de enriquecimento. Esta é a própria “prática” que transforma a simples produção em uma arte de engenharia. Sem isso, basta montar um conjunto de construção com peças de outra pessoa. E com isso vem a criação de sistemas de trabalho, onde cada peça de hardware carrega a memória de um alto-forno, de uma máquina CNC e do engenheiro que as reuniu no termo de referência.

Então, da próxima vez que você ouvir essas duas palavras juntas, pense não em dois gigantes, mas em milhares de transições pequenas, mas críticas, entre eles. É aqui que nasce a qualidade. Ou, infelizmente, um defeito é descoberto.