Формы для литья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

литье металл ледяной криотехнология

Литейное производство металлических заготовок является основной заготовительной базой машиностроительного комплекса, и от его развития зависят темпы развития машиностроения в целом как базовой отрасли промышленности. От качества и количества продукции литейных цехов во многом зависит уровень производства машин и механизмов./2/

Однако, по степени ущерба, наносимого окружающей среде, литейно-металлургический комплекс занимает второе место среди отраслей промышленности после топливно-энергетического комплекса.

В данной ВКР рассматривается вариант внедрения эко-криотехнологии литья металла в формы по ледяным моделям на литейные заводы.

Планируется провести сравнительный анализ с уже имеющимися технологиями, такими как литье по выплавляемым и газифицированным моделям, выявить недостатки и устранить их с помощью внедрения новой технологии. Разработать план внедрения технологии уже на действующие заводы России.



1. Обоснование в необходимости замены традиционных форм литья металла в формы

Литейное производство в России является основной заготовительной базой машиностроительного комплекса, продукцию которого литые детали составляют около 40%, а в некоторых видах до 70-80%, и его развитие зависит от темпов развития машиностроения в целом. Общее количество предприятий, включённых в машиностроительный комплекс, составляет в настоящее время около 7500 единиц. Количество действующих литейных заводов и цехов, в том числе выпускающих литейные материалы и оборудование, составляет около 1650 единиц, загрузка которых в среднем достигает лишь около 35%. Сохранившаяся суммарная мощность литейных производств составляет 13,5 млн. тонн в год./8/ Процесс безвозвратного сокращения литейных мощностей прекратился. По сравнению с другими заготовительными производствами (сварка, ковка) литейное производство отличается высоким коэффициентом использования металла, который составляет от 75% до 98%./7/ Наряду с этим, литейное производство обеспечивает получение сложных по геометрии и конфигурации литых заготовок с внутренними полостями, что не всегда возможно и целесообразно выполнить методами сварки и ковки. Поэтому литейное производство и в дальнейшем сохранит своё лидирующее положение среди заготовительных производств. В России сегодня имеются технические возможности для производства высококачественных отливок из сплавов чёрных и цветных металлов, освоения новых технологических процессов, материалов и оборудования. Приведём кратко данные о перспективных направлениях развития литейных технологий в России и обеспечение их материалами и оборудованием.

Одно из важных направлений является развитие процессов формообразования. Основные пути усовершенствования: методы динамического уплотнения песчано-глинистых форм, модернизация процессов изготовления опочных и безопочных форм из холодно твердеющих смесей (ХТС) на базе современных связующих материалов и стабилизаторов, развитие процессов вакуумно-плёночной формовки, методы литья по газифицируемым и ледяным моделям и др./9/ Продолжают совершенствоваться методы изготовления стержней по горячей оснастке. Однако основным направлением модернизации процессов изготовления литейных форм и стержней является применение холодно твердеющих смесей. К сожалению, большая часть оборудования для производства форм и стержней из ХТС в России не производится, и предприятия вынуждены закупать его у зарубежных фирм. Серьёзной проблемой литейного производства остаётся экология, так как при производстве одной тонны литья из чёрных и цветных сплавов выделяется около 50 кг пыли, 250 кг окиси углерода, 1,5 - 2,0 кг окиси серы, 1 кг углеводородов./5/ Не менее важной проблемой является утилизация твёрдых отходов литейного производства, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси, относящиеся к 4-й категории опасности. В связи с этим, с экологической и экономической точек зрения, сегодня необходимо проведение регенерации отработанных смесей на местах их образования.



2. Анализ коммерческого потенциала технологии литья металла в формы по ледяным моделям

2.1 Технико-экономический анализ традиционных форм литья металла в формы

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) и литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) - это процессы изготовления неразъемной разовой формы. Разовые образцы для этого создают в пресс-формах из специальных составов и состоят они из двух или более легкоплавких частей (жирные кислоты, церезин, парафин и тому подобное). Формы для такого процесса, как литье по выплавляемым моделям, производят путем погружения блока в керамическую суспензию, которая находится в емкости, далее следует обсыпка песком, только не простым, а кварцевым, причем это происходит в специальной установке. Потом полученные блоки подвергаются высушиванию, если на воздухе, то около 2,5 часов, если требуется более быстрая сушка, то в среде аммиака около 20-40 мин./2/

При литье по газифицируемым моделям на сам блок наносят около шести слоев огнеупорного покрытия, при этом высушивается каждый нанесенный слой. Литье по выплавляемым моделям способствует получению не простых по форме отливок. Масса таких изделий колеблется от нескольких грамм до десятков килограмм, толщина, начиная от 0,5 мм и более, в зависимости от выбранного варианта. Размеры отливок, полученных при литье по газифицируемым моделям, имеют почти одинаковый размер уже готовой детали. Точное, бронзовое, жаропрочное - это те виды продукции, которые изготавливаются при литье по выплавляемым моделям. Кроме того, чугунное, стальное и литье по газифицируемым моделям также применяются не менее широко.

Сегодня, при использовании этих двух способов, в действующих литейных цехах России и Украины при производстве 1 т отливок из чугуна и стали выделяется огромное количество вредных отходов. Сравнительный анализ загрязнения окружающей среды при литье по газифицируемым и выплавляемым моделям приведен в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительная таблица загрязнения окружающей среды при литье в формы

Отходы	Литье по выплавляемым моделям	Литье по газифицированным моделям
Пыль	50 кг	16 кг
Окись углерода	250 кг	-
Окись серы	1,5-2 кг	0,2-0,3 кг
Твердые отходы	1200-1500 кг	0,05-0,1 кг
Отработанная вода	0,3-0,5 м3	-

Так же технологии экономически не выгодны, что подтверждается затратами на модельный материал. Численное значение приведены в таблице 2.

Таблица 2. Экономические затраты на модельный материал

Технология	Основной материал, руб.	Дополнительный материал, руб.
ЛВМ	79100	4531
ЛГМ	1867	4000

2.2 Анализ нового технического решения

Согласно докладу известного ученого в области геокриологии акад. РАН Мельникова В.П. современная наука определяет лед пятью рубриками:

1. Физико-химическая система;

2. Физическая система;

3. Природное вещество;

4. Информационная система;

5. «Управляющая» система.

Как конструкционный материал лед можно рассматривать в подразделе физико-механической системы. Поиск экологически безвредных процессов литья неизбежно приводит к применению льда, в частности для разовых литейных моделей. Такие модели включили в процесс получения вакуумируемых песчаных форм. Он состоит в изготовлении изо льда модели металлоотливки, формовании модели в песчаную форму, таянии модели и освобождении от воды полости формы, а затем заливки в эту полость металла, который после охлаждения образует отливку./2/

Применение криотехнологии для получения металлоотливок в песчаных формах позволяет создать малоотходные и безотходные процессы, в которых удаление органических материалов из технологии формовки предотвращает загрязнение окружающей среды, а высокие нормы ресурсосбережения достигаются повторным использованием формовочных материалов. Поскольку с каждым годом в мире неуклонно растет производство отливок по разовым моделям, которое дает точное литье, экономию металла и наибольшее приближение отливки к конечной детали, то литье по моделям из замороженной воды относится именно к такого рода специальным способам литья.

Исключение или минимальное применение органических модельно-формовочных материалов, в частности связующих, мотивировало концепцию получения оболочковых форм по ледяным моделям. Использование льда в качестве конструктивного материала разовых моделей вписывается в экологическую идею применения саморазрушающихся после выполнения своих функций материалов, а процесс формовки приближается к безвредному обмену веществ с окружающей средой. Агрегатные переходы воды (из жидкого в твердое при замораживании модели, опять в жидкое - таяние модели при освобождении полости формы, а затем испарение при сушке увлажненной формы) при этом в какой-то мере подобны кругообороту воды в природе./3/ Для ряда процессов с ледяными моделями вода на 30…90% и сухой песок формы на 80…90% (за вычетом песка, участвующего в образовании оболочки путем фильтрации - увлажнения), может использоваться многократно.

В разработанной вакуумной формовке по ледяным моделям (упакованным в синтетическую пленку) вода не попадает в песок формы и практически полностью может использоваться повторно наряду с многократным применением песка. Такая технология относится к крио-вакуумным процессам, в которых сухой песок формы без связующего упрочняется под воздействием вакуума при подключении литейных форм трубопроводами к вакуум-насосу. При этом литье по ледяным моделям совмещается с вакуумно-пленочной формовкой (ВПФ), которая относится к наиболее экологически безопасным способам песчаной формовки. При ВПФ газы, выделяющиеся при заливке расплавленного металла в литейную форму, практически полностью откачиваются вакуум-насосом из формы, а отсутствие связующего в сухом песке снижает до минимума такое газовыделение.

Очевидные на сегодняшний день преимущества процесса ЛЛМ:

1. Экологическая безопасность по сравнению с литьем по разовым моделям из органических материалов, при котором потери (в основном горение в помещении цеха) модельного материала за цикл обычно составляют 10…100%./1/

2. Дешевизна получения ледяных изделий при современном уровне развития холодильной техники. Обычно на производство 1 тонны льда расход электроэнергии составляет 100 кВт/ч. Замораживание ледяных моделей на 1 тонну отливок массой 1 кг из железоуглеродистых сплавов требует до 50 кВт/ч электроэнергии. Почти 4-кратное снижение суммарных затрат на материалы и энергию при получении форм под заливку при переходе от ЛГМ к ЛЛМ благодаря низкой стоимости модельных материалов, состоящих из воды примерно на 95%./4/

3. Сокращение трудоемкости и длительности изготовления оболочковой формы из одного слоя толщиной 4…15 мм по сравнению с такими же показателями при получении многослойных оболочек при традиционном литье по выплавляемым моделям. Отрабатываемый процесс формовки имеет следующую длительность основных операций: засыпка и уплотнение сухой песчаной смеси в форме с моделью, герметизация пленкой и подключение к вакуум-насосу - 3…8 мин., таяние модели в форме с фильтрацией ее жидкости, отверждением оболочки и удалением избытка жидкости из полости - до 20 мин. Затем форму направляют на заливку при вакуумировании формы, либо на подсушку и заливку, либо на извлечение оболочки из сыпучего песка и ее подсушку. Есть теплоносители и способы нагрева для совмещения модели и сушки оболочки./6/

4. Благодаря низкой вязкости водной композиции, по сравнению с воскообразными составами, ледяная модель имеет четкий отпечаток от пресс-форм, чему способствует расширение воды при замораживании, практически отсутствует традиционная усадка твердой модели. Высокая прочность льда по сравнению с традиционными органическими материалами./1/

5. Твердение оболочек в объеме уплотненного вибрацией и вакуумом песка вокруг модели повышает точность, стабильность размеров, качество поверхности отливки и трещиноустойчивость, в отличии от традиционных оболочек, твердеющих послойно с характерными для этого процесса внутренними напряжениями./2/

6. Наличие методов послойного 3D-намораживания ледяных моделей (Rapid Freeze Prototyping) и 3D-деформирования моделей из порошкового льда на станках с ЧПУ позволит автоматизировать процесс их производства./6/

Все вышеперечисленные преимущества литья по ледяной модели приведены в таблице 3 в сравнении с традиционными технологиями.



Таблица 3. Сравнительная таблица литья металла в формы

Способы литья металла в формы	Расход модельного состава, на 1 т	Затраты на мод. материал, руб./т	Сложность отливок (вес и мин. толщина стенки)	Форма заливки металла	Выход годного	энергозатраты, кВт/ч на 1т
Литье по выплавляемой модели	40..90 кг при 10% потерь	83631	0,2…15 кг, 0,5…5 мм	Традиционная	30-60%	560-590
Литье по газифицированной модели	6.. 6,5 кг при 100% потерь	5867	0,1…2000 кг, 2…6 мм	Вакуум	70-80%	50
Литье по ледяной модели	10…70% воды 10…20% песка	2413	0,1…2000 кг, 2…6 мм	Вакуум	80-90%	100

2.3 Маркетинговые исследования и сегментация рынка

Основные сегменты рынка. Потребители литейной продукции

Сегментирование рынка - процесс разбивки потребителей или потенциальных потребителей на рынке на различные группы (или сегменты), в рамках которых потребители имеют схожие или аналогичные запросы, удовлетворяемые определенным комплексом маркетинга. /12/

В связи с устареванием парка литейных машин на металлообрабатывающих производствах, снижением качества и выработки, а также с износом парка оснастки при повышающейся стоимости, на рынке увеличился спрос на более качественное литье металлов. Отечественные и зарубежные крупные производители машин, робототехники и другие вынуждены вести активный поиск альтернативных поставщиков комплектующих. Быстрорастущие отечественные машиностроительные производства, до сих пор использовавшие импортную фурнитуру, запчасти, в том числе отливки, также стали искать пути снижения издержек и повышения надежности поставок алюминиевого литья. Все чаще крупные Российские производства также активно ведут поиск отечественных поставщиков литых деталей.

Рисунок 2.3.1.1. Основные потребители литейного производства

Объем и динамика рынка литейного производства

Литейное производство России является основной заготовительной базой машиностроения, на долю литых деталей в среднем приходиться 50-70% массы машин и механизмов и 20% стоимости машин. Выпуск отливок в России в 2012 г. составил по предварительным оценкам примерно 4,2 млн. тонн. /14/

При сохраняющейся в мировом производстве пропорции отливок произведенных из разных сплавов - 70% составляют отливки из серого и высокопрочного чугуна, в ближайшие годы в России производство отливок из чугуна увеличиться минимум на 2-2,5 млн. тонн./10/

Учитывая, что около 40% (650) литейных предприятий сосредоточено в Центральном регионе России и их выпуск в общем объеме составляет 35% от общего выпуска, следует ожидать, что в ближайшие годы потребность в литье в Центральном регионе возрастет на 600-700 тыс. тонн в год. Исходя из того, что лишь 16% предприятий производят литье на автоматических линиях (70% литья производится в сырые песчаные формы) и следовательно могут составить реальную конкуренцию на рынке литья по качеству отливок и их себестоимости, а число предприятий выпускающих более 50 000 тонн литья в год 28% от общего числа предприятий (т.е. не более 30 в Центральном регионе), то прогнозируемый объем увеличения выпуска литья на одно предприятие, имеющее современное оборудование позволяющее получать качественное литье составит минимум - 20 000, максимум - 25 000 тонн в год. /9/



3. Подробное описание сущности внедряемой технологии

Получение песчаной формы по ледяной модели ведется в таком направлении, что для формовки применяют сухой несвязанный песок аналогично вакуумно-пленочной формовке (ВПФ). Это обосновано прежде всего экологическими причинами, поскольку традиционно наличие связующего в отработанном удаляемом в отвал песке и термодеструкция этого связующего с выделением газов дают основные загрязнения по вине формы. Кроме того, наличие связующего повышает стоимость формы, усложняет уплотнение формовочного материала и его регенерацию.

ВПФ обычно связана с нанесением синтетической пленки на модель. Для такой формовки преимущественно в неразъемной форме разработан способ облицовки пленкой модели при помощи действия воздушного давления на пленку. Это давление используют в двух вариантах: пониженное или повышенное против атмосферного. Его поддерживают лишь короткий период в процессе операции наложения пленки в виде мешка, внутрь которого помещают модель, с последующим запаиванием (сварочным швом) при герметичной упаковке модели. Под действием остаточного разрежения в мешке пленка плотно облегает модель и исключает контакт модели с воздухом цеха, в том числе при длительном складировании ледяной модели в камере холодильника. Это сохраняет качество модели, поскольку во время хранения неупакованной модели часто наблюдается заоваливание ее краев по причине сублимации льда. Кроме того, эта пленка служит изолятором при контакте модели с воздухом вне холодильника, что удлиняет допустимое время продолжительности технологических операций с моделью в атмосфере цеха, а также позволяет поверх пленки нанести пульверизатором на модель быстросохнущую спиртовую огнеупорную краску, которая в контакте с льдом модели вызвала бы его местное оплавление. /1/

После герметичной упаковки модели в запаянный мешок больше не требуется удерживания пленки на модели с помощью вакуумного насоса на всех операциях ее транспортирования, хранения, окраски поверх пленки, формовки в песок. Это освобождает формовочные конвейеры от традиционного при ВПФ совмещения с оборудованием по упаковке моделей и синхронизации формовки с этой операцией, заранее упакованные модели можно со склада транспортным конвейером подавать на формовочный конвейер. После плавления и удаления модели в вакуумируемой форме синтетическая пленка из упаковки модели становится характерным для ВПФ герметизатором песка формы, что далее сводит техпроцесс к известной тщательно отработанной технологии ВПФ и гарантирует стабильное качество отливок.

Рисунок 3.1. Способ упаковки в синтетическую пленку /3/

Вариант выполнения такой упаковки показан на рисунке 3.1, где в разрезе изображен коробчатый подаватель 1 с одной или двумя подвижными стенками или шарнирно соединенными створками, которые могут иметь штуцеры 2. Внутрь коробчатого подавателя помещен мешок из синтетической пленки 3 (из полимерного материала традиционного для ВПФ), а также заведена подвешенная на зажиме 4 за стояк 5 модель 6. К одной из створок закреплен паяльник 7 для выполнения сварочного шва отверстия мешка из пленки 3. /3/

Материалы синтетической пленки мешка, трубок и подвесок модели выбираются такими, что они легко сплавляются в один сварочный шов. После подвешивания модели в полости подавателя створки его смыкают и одновременно создают перепад газового давления на внешней поверхности синтетической пленки путем нагнетания газа под давлением через штуцера. Это давление выдавливает из мешка воздух и прижимает пленку мешка к модели. Сразу же за этим нагретым паяльником выполняют сварочный шов впритык к закрытым створкам подавателя. Затем створки подавателя открывают, и упакованную модель отправляют на склад. Подаваемое избыточное давление в пределах традиционного для литейных цехов значения до 600 кПа (6 кг/см²) может кратковременно создавать более плотный стык (касание) пленки, влияющий на четкость отпечатка модели в песчаной форме, чем традиционно применяемый вакуум для ВПФ в пределах до минус 80 кПа.

Рисунок 3.2. Упакованная модель/3/

На рисунке 3.2 показан результат упаковки с помощью вакуумирования, где в плане изображена модель 1, упакованная в мешок 2 из прозрачной синтетической пленки, герметично заваренной по периметру мешка. В этом случае по периметру модели размещена гибкая пластиковая трубка 3 с внутренним диаметром порядка 3-30 мм в зависимости от величины модели. Упакованная модель 1 имеет стояк 4 и выпор 7 и может иметь дополнительную пластиковую трубку 5. Трубки 3 и 5, стояк и выпор выходят в верхнее отверстие (створ) мешка, оно герметично сварено швом 6, которым сплавлено все, что в него попало. Для повторения сложных изгибов модели на трубке 3 может быть установлен каркас 8 (либо вставлен в нее), например, из жесткой проволоки. Трубки 3 и 5 в местах, где они проходят вблизи модели, выполнены перфорированными с отверстиями диаметром 0,5-5 мм в зависимости от диаметра трубок, отверстия выполняют по оси параллельной стыку пленки. /3/

Трубки 3 и 5 размещают на расстоянии 0-10 мм от поверхности модели в зависимости от ее величины и конфигурации. На пластиковую трубку смыкается присасываемая пленка, эта трубка для сложных моделей с впадинами может размещаться не в плоскости, а формировать более сложную конфигурацию поверхности стыкования синтетической пленки мешка, для чего форму изгиба этой трубки удерживают каркасом 8. После присасывания пленки к модели подключением трубок 3 и 5 к вакуум-насосу и смыкания створок подавателя наносят сварочный шов, оставляя вокруг модели газовое разрежение в герметично закрытом мешке, и далее действуют аналогично первому случаю. Если ледяную модель в таком состоянии охладить в холодильнике, то в герметично закрытом мешке за счет охлаждения оставшегося воздуха создается или усиливается газовое разрежение путем охлаждения газа (по закону Шарля для идеального газа) вокруг модели, что усиливает прижатие к ней пленки и повышает качество отпечатка в песчаной форме при последующей формовке./4, 5/

Если упакованную модель формуют в контейнере, то ее засыпают песком не выше сварочного шва пленки, который затем обрезают, предпочтительно после начала вакуумирования формы как при ВПФ, проведя соответствующую традиционной технологии герметизацию формы. После таяния ледяной модели ее выливают из полости формы либо откачивают через трубку, причем при наличии трубки вблизи модели для вакуумирования мешка имеют возможность удалить жидкий модельный материал путем откачивания по этой же трубке. Если модель в мешке растает при формовке в песке со связующим после набивки или отверждения формовочной смеси, то ее жидкость легко вылить через стояк / выпор или откачать по трубке, не увлажнив форму, поскольку герметичная упаковка мешка служит водонепроницаемым разделителем формы от продуктов модели.

При формовке в парных опоках и выводе всех концов мешка за пределы внешнего контура опок по их разъему концы мешка по периметру можно обрезать, тем самым превратив мешок в два полотнища пленки, которые при ВПФ служат герметизаторами лада двух полуформ, а при обычной формовке со связующим - разделительным слоем двух полуформ и защитой формы от влаги, если модель ледяная. По стыку этих двух полотнищ полуформы можно разнять и удалить модель, что позволяет применять многоразовые модели, что удобно для ВПФ, когда мешок служит носителем двух полотнищ пленки для покрывания вакуумируемых полуформ. В этом случае сокращаются затраты на вакуумируемую модельную оснастку из-за того, что в теле модели не надо выполнять проводящие вакуум каналы для присасывания пленки к модели и выгодно для моделей, требующих разъема полуформ по поверхности сложной конфигурации. При расстыковке парных полуформ при наличии трубок по периметру их можно использовать для подачи газа под давлением для облегчения расстыковки форм по полотнам пленки. При этом трубки легко извлечь и использовать многократно, а отпечаток от них на форме удобно использовать для помещения в него шнурового уплотнителя стыка собранных полуформ, что также уменьшает брак литья по причине протекания металла по разъему формы.

Описанный способ упаковки в пленку послужит защитой для художественных изделий при формовке по ним копий, ледяных моделей от сублимации льда во время хранения и возможность надежной их герметизации при формовке в вакуумируемой песчаной форме. Указанные варианты создания перепада газового давления позволят выбрать наиболее приемлемый способ для получения оттиска формы высокой четкости, что позволит получать отливки высокого качества./9/

Кроме синтетической пленки для герметизации поверхности формы при ВПФ также применяют жидкий герметизатор, который наносят на поверхность полости формы. Перепад газового давления в полости и в толще песка формы, согласно ноу-хау ВПФ, удерживает песок в сжатом неподвижном состоянии. Однако, идея применения в качестве такого герметизатора расплава модельной композиции оказалась непростой для реализации, посколку при таянии ледяная модель отходит от поверхности полости формы, уменьшаясь в объеме, и особенно в потолочных и вертикальных местах открываются для доступа воздуха и остаются мелкие (точечные) поры, которые поток воздуха вглубь вакуумированного песка быстро расширяет до эрозионных зон, что затем дает бракованную поверхность отливки. Аналогия этому явлению наблюдается при ВПФ, когда проколоть иглой пленку вакуумированной формы, сразу под проколом образуется рыхлость песка, впадина или канавка, порой малозаметные для формовщика. /8/



4. Выбор и обоснование способа внедрения криотехнологии литья металла на предприятие

4.1 Анализ возможных вариантов трансфера технологии

Трансфер технологий, по своему экономическому содержанию, осуществляется как в некоммерческой, так и в коммерческой (коммерциализация разработок) формах. Основной поток передачи в некоммерческой форме приходится на непатентованную информацию: фундаментальные исследования, деловые игры, научные открытия и технологические изобретения. Коммерческий трансфер или коммерциализация технологий означает процесс перехода результатов научных исследований в сферу практического применения, производства и маркетинга новых продуктов с целью получения коммерческой выгоды. /10/

Основными формами коммерческого трансфера являются следующие:

1. продажа технологии в овеществленном виде,

2. передача технологии при прямых и портфельных инвестициях,

3. продажа патентов,

4. продажа лицензий на все виды запатентованной промышленной собственности, кроме товарных знаков, знаков обслуживания и т.д.,

5. продажа лицензий на незапатентованные виды промышленной собственности - ноу-хау, секреты производства, технологический опыт, инструкции, схемы, спецификации и т.д.

Трансфер разработок имеет место тогда, когда предприятие-разработчик новой технологии по тем или иным причинам не может успешно коммерциализировать научно-технические разработки, уступая их другому предприятию, или же оно осуществляет целенаправленную деятельность по нетрадиционному (отличному от первоначального) использованию этих результатов в других отраслях или областях применения.

Трансфер разработок нацелен на внедрение научно-технических разработок в практику и не связан непосредственно с получением коммерческого эффекта, поэтому началом трансфера разработки можно считать формирование технически реализуемой идеи, а завершением - доведение новой разработки до производства.

Коммерциализация разработок нацелена на получение коммерческого результата и начинается с момента выявления перспектив коммерческого использования новой разработки, а заканчивается реализацией разработки (технологии, полученного с ее помощью товара или оказанной услуги) на рынке и получением коммерческого эффекта. /12/

Процесс коммерциализации научно-технических разработок, также как физические, биологические и любые другие процессы в природе, обществе и науке, имеет различные параметры на входе (начинается с идеи, макета, малой серии) и является многокомпонентным (включает в себя разное количество этапов, разных партнеров, различные ресурсы и др.).

Соответственно, результаты на выходе (результатом коммерциализации могут быть продажа лицензии, заключение контракта на дальнейшие работы, совместное производство и др.) также будут разными.

Коммерциализация научно-технических разработок может осуществляться как крупными предприятиями, имеющими в своем штате необходимых специалистов (технологических менеджеров, патентоведов, юристов, работников информационных служб и др.), так и малыми научно-техническими предприятиями, не имеющими этих специалистов, а также и самими разработчиками в качестве индивидуальных предпринимателей или физических лиц. Основные трудности, с которыми сталкиваются большие и малые предприятия, а также частные лица при коммерциализации научно-технических разработок:

1. превращение научно-технических разработок в товар на рынке технологий;

2. выявление, оценка и охрана интеллектуальной собственности;

3. разработка бизнес-плана и поиск партнеров и инвесторов;

4. выбор путей продвижения разработок (товаров, услуг) на рынок;

5. выбор формы коммерциализации (реализации) на рынке технологий./19/

Коммерциализация имеющегося научно-технического задела (научно-технических разработок) на рынке технологий включает в себя как собственно процесс трансфера и коммерциализации научно-технических разработок во взаимодействии с потребностями и требованиями рынка, так и учет компонентов поддержки, способствующих этому процессу и получению коммерческого эффекта. /13/

Собственно процесс трансфера и коммерциализации разработок включает в себя пять шагов (этапов), начиная с анализа и оценки имеющегося научно-технического задела. При этом последовательно происходит трансформация научно-технических разработок (отчетов, макетов, образцов и т.д.) сначала в перспективные для коммерциализации разработки, затем в технологический пакет для продвижения на рынок технологий. В завершение после определения конкретных потенциальных покупателей технологии и выявления их специфических требований проводится, как правило, доработка (адаптация) исходного технологического пакета в соответствии с требованиями конкретного покупателя и получение, наконец, товара для реализации - технологического пакета, предназначенного этому покупателю. /14/

4.2 Выбор и обоснование формы трансфера технологии

Для использования данной технологии на заводе литейного производства наиболее эффективным будет лицензирование, т.е. предоставление патентообладателем другому физическому или юридическому лицу разрешения на совершение в определенной стране в ограниченный период времени одного или более действий, на совершение которых имеет исключительное право патентообладатель объекта промышленной собственности (изобретения, полезной модели, промышленного образца), запатентованного в данной стране./15/

На сегодняшний день лицензионный договор является наиболее распространенным средством передачи права на использование результатов интеллектуальной деятельности.

Практика заключения лицензионных договоров популярна во всем мире. И это нетрудно объяснить - согласно концепции позитивного права лицензиата «центр тяжести в современном лицензионном договоре - не в предоставлении разрешения, а в комплексе обязательств лицензиара по передаче технических знаний, опыта и оказанию помощи лицензиату в их использовании и применении»/15/, т.е. по данному виду договора наряду с научно-техническим достижением передается полный «спектор» сопутствующих услуг: оказание технической помощи, поставка оборудования, материалов, сырья, проведение проектных работ.

В соответствии с Гражданским кодексом РФ прямо закреплена обязанность любого лица, не являющегося патентообладателем, испрашивать лицензию, т.е. разрешение патентообладателя на использование охраняемых объектов промышленной собственности. По лицензионному договору патентообладатель (лицензиар) обязуется предоставить право на использование охраняемого объекта в объеме, предусмотренном договором, другому лицу (лицензиату), а последний принимает на себя обязанность вносить лицензиару обусловленные договором платежи и (или) осуществлять иные действия, предусмотренные договором. Лицензиар - это патентообладатель, который предоставляет права на использование охраняемого объекта в соответствии с условиями лицензии. В качестве лицензиата выступает пользователь, который приобретает право на использование охраняемого объекта в соответствии с условиями лицензии. Лицензиатом может быть как физическое, таки юридическое лицо./16/

Патентный закон предусматривает различные виды лицензионных договоров, а именно исключительные, неисключительные, открытые, принудительные лицензии.

В соответствии с ГК при исключительной лицензии лицензиату передается исключительное право на использование объекта промышленной собственности в пределах, оговоренных договором, с сохранением за лицензиаром права на его использование в части, не передаваемой лицензиату. Правовым последствием заключения такого договора является невозможность других лиц и даже патентообладателя использовать охраняемый объект теми способами, которые переданы по договору.

Территория, на которую распространяется действие лицензионного соглашения, не может быть шире, чем территория правовой охраны объекта интеллектуальной собственности. Охрана объекта интеллектуальной собственности имеет территориальный характер. И если он охраняется на территории РФ, то лицензионное соглашение может быть заключено только для использования объекта в РФ. Безусловно, территория, на которой лицензиат вправе использовать объект по лицензии, может быть сужена. Например, в соответствии с территориальным делением РФ, в ее состав входит 91 субъект, действие договора может распространяться на часть субъектов РФ. Возможно деление по федеральным округам, которых в РФ насчитывается семь./17/

4.3 Описание процедуры и юридических требований

Трансфер технологии может быть осуществлен последовательным выполнением следующих семи этапов:

1. Идентификация технологии > 2. Поиск технологии > 3. Выбор поставщика технологии > 4. Переговоры > 5. Подписание договора > 6. Реализация трансфера > 7. Запуск и адаптация технологии.

В работе над трансфером технологии должны быть задействованы различные специалисты: инженеры, экономисты, юристы, маркетологи. (Часто, на практике, в выборе технологии принимают участие только инженеры и технические кадры, что является одной из причин последующих провалов). Задача руководителя проекта координировать работу данной команды на каждом из последующих этапов:

В случае внедрения нашей технологии первые три этапа пройдены и остается обратить особое внимание на следующие четыре.

4. Переговоры

Можно выделить две основные задачи переговоров:

1) достичь максимально выгодной для обеих сторон цены;

2) разработать план реализации трансфера (этапы, сроки, технические условия предстоящего трансфера).

Результатом переговоров должен стать окончательный выбор поставщика технологии. С данным поставщиком должен быть утвержден предварительный план трансфера, включающий в себя основные этапы, сроки, функции и обязанности каждой из сторон. Данный план должен объективно оценивать возможности компании, формализм внутренних процедур, количество специалистов, которое необходимо задействовать, наличие персонала и т.д.

5. Подписание договора

Срок регистрации лицензионного договора на результат интеллектуальной деятельности в федеральном органе исполнительной власти по интеллектуальной собственности установлен законодательством и составляет до 2-х месяцев с момента подачи заявления о регистрации./17/

Согласно Патентному Закону РФ договоры о переуступке патентных прав и прав на использование изобретений (лицензионные договоры) регистрируются в Патентном Ведомстве РФ.

В комплект документов, необходимых для регистрации договора входят:

1. заявление патентообладателя с просьбой о регистрации договора (в случае, если патентообладателей несколько, оно должно быть подписано всеми без исключения, допускается подписание этого заявления одним или несколькими патентообладателями, но в этом случае от остальных должна быть получена официально доверенность на совершение данного конкретного действия);

2. оригинал охранного документа или решения о его выдаче;

3. копия регистрируемого лицензионного договора или выписка из него.

В выписке должны быть приведены все основные составляющие договора. Финансовые стороны договора не являются необходимыми для регистрации. Выписка из договора должна быть заверена нотариально. Если договор был заключен и зарегистрирован до того, как был получен патент, патентообладатель должен будет после его получения еще раз обратиться в Роспатент, для того, чтобы зафиксировать на нем дату регистрации и регистрационный номер договора;

4. квитанции об уплате пошлины.

Как видно, нельзя заключить правомерную лицензионную сделку, пока не получено хотя бы решение о выдаче охранного документа. Вышеприведенный порядок регистрации лицензионного договора касается только патентной лицензии. В этом случае Роспатент, произведя регистрацию, подтверждает таким образом правомерность заключения сделки и действительность заключенного договора. Это еще раз подтверждает большую правовую «надежность» патентной лицензии по сравнению с беспатентной.

Как уже было отмечено ранее, трансфер технологии не заканчивается поставкой оборудования. Цель трансфера - передать знания и компетенции. Поэтому одним из важнейших этапов является обучение персонала. Обучающие семинары, проводимые поставщиком технологии, должны быть запланированы во время процесса трансфера, а не после него. Это позволит начать использование технологии сразу после ее запуска. В случае создания нового продукта, маркетинговые команды обеих сторон должны определить оптимальную стратегию продвижения продукта, до начала его выпуска в стране покупателя.

6. Реализация трансфера

Как и в любом другом проекте, главной задачей трансфера технологий является выполнение в установленный срок всех запланированных этапов.

Трансфер технологии не заканчивается поставкой оборудования. Цель трансфера - передать знания и компетенции. Поэтому одним из важнейших этапов является обучение персонала. Обучающие семинары, проводимые поставщиком технологии, должны быть запланированы во время процесса трансфера, а не после него. Это позволит начать использование технологии сразу после ее запуска. В случае создания нового продукта, маркетинговые команды обеих сторон должны определить оптимальную стратегию продвижения продукта, до начала его выпуска в стране покупателя.

7. Запуск и адаптация технологии

Заключительным техническим этапом трансфера технологии является проведение тестов и испытаний, передача полной технической документации, осуществление заключительной стадии обучения персонала.

Как правило, в первые недели после внедрения, технология должна пройти период адаптации. На основании анализа работы новой технологии, специалистами могут быть внесены коррективы в режимы работы, исправлены ошибки, которые не были изначально учтены. Кроме того, в течение первых недель руководство проекта может понять, получил ли задействованный персонал необходимые навыки для самостоятельной работы.



4.4 Оценка приобретаемой лицензии

Метод освобождения от роялти. Этот метод используется для оценки стоимости патентов и лицензии. Владелец патента предоставляет другому лицу право на использование объекта интеллектуальной собственности за определенное вознаграждение (роялти). Роялти выражается в процентах от общей выручки, полученной от продажи товаров, произведенных с использованием патентованного средства./18/

Согласно данному методу стоимость интеллектуальной собственности представляет собой текущую стоимость потока будущих платежей по роялти в течение экономического срока службы патента или лицензии. Размер роялти определяется на основании анализа рынка. Этот метод несет черты как доходного, так и сравнительного подхода.

Необходимо определить методом освобождения от роялти, стоимость прав на использование ОИС для производства товара с оборотом Q = 37 011 044 руб./год.

Стоимость ОИС определяется по формуле

Где Р - стоимость интеллектуальной собственности;

Q - выручка предприятия за 1 год, руб.;

ставка доходности альтернативных инвестиций (15% годовых);

срок, на который покупается лицензия, лет;

средняя ставка роялти в отрасли (4%);

Таким образом, стоимость прав на использование ОИС составляет 8 512 540,12 руб.



5. Технико-экономическое обоснование внедрения эко-криотехнологии литья металла в формы по ледяным моделям на литейные заводы России

5.1 Расчёт величины капиталовложений

Размер капитальных вложений определяется по формуле

(тыс. руб.) (1)

где - капиталовложения на новое оборудование, тыс. руб. (таблица 1.1),

А-это используемое оборудование,

В-это новое приобретаемое оборудование.

Так как предполагается внедрение технологии уже на действующие предприятие России, то А=0.

Самый распространённый метод расчета амортизации - линейный. При этом способе амортизация начисляется равными долями в течении всего срока эксплуатации.

Формула расчета годовой амортизации:

(2)

Срок полезного использования оборудования 10 лет.

Норма амортизации = 100%/10 = 10%

Расчет капиталовложений приведен в таблице 4.

Таблица 4. Расчет капиталовложений

Наименование оборудования	Новое
	кол-во	стоимость, руб.	амортизационные отчисления, руб.	Итого
Низкотемпературная холодильная камера	1	200 000	20 000	200 000
Станок с ЧПУ	1	1 500 000	150 000	1 500 000
Вакуумная система	1	1 250 000	125 000	1 250 000
Печь для сушки моделей	1	500 000	50 000	500 000
Итого	-	-	345 000	2 950 000
Реклама на этапе выхода на рынок		5 000		5 000
ВСЕГО				3 300 000

5.2 Расчет себестоимости продукции

Себестоимость - это стоимостная оценка используемых в процессе производства природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов, а также других затрат на производство и реализацию продукции.

Себестоимость продукции имеет большое значение для предприятия. Величина себестоимости отражается в калькуляции себестоимости продукции в виде общей суммы затрат и затрат на единицу продукции.

Себестоимость новой технологии - это, как правило, затраты на основные и дополнительные материалы. Затраты для создания готовых отливок:

1) Накладные расходы;

2) Основная заработная плата;

3) Единый социальный налог;

4) Материальные затраты;

5) Затраты на модельный материал.

Расчет накладных расходов

В статью включены затраты, связанные с обслуживанием и организацией производства. В данном случае - это расходы на электроэнергию, потребляемую в процессе от создания ледяной формы до готовой отливки. Электроэнергия потребляется оборудованием в зависимости от действительного годового фонда времени оборудования приведенного в таблице 5.

Таблица 5. Действительный годовой фонд времени оборудования

Оборудование	Номинальный фонд времени, ч	Потери, %	Действительный фонд времени, ч
Литейное оборудование	6020	6	5658
Особо крупное и сложное оборудование	6020	11	5358
Дуговые сталеплавильные печи	6020	10	5418
Сушильные печи	6020	5	5720

Расчет электроэнергии приведен в таблице 6.

Таблица 6. Расчет затрат на энергоснабжение

Вид оборудования	Мощность, кВт	Стоимость, 1 кВт/час	Время работы, час	Сумма затрат, руб.	Кол. Оборуд овани	Итого
Низкотемпературная холодильная камера	1,8	3,47	5358	33466,1	1	33466,1
Станок с ЧПУ	11	3,47	5358	204514,9	1	204514,9
Вакуумная система	24	3,47	5358	446214,2	1	446214,2

Расчет затрат на оплату труда

Данный расчет состоит из расчета фонда рабочего времени одного рабочего, численности работающих и годового фонда заработной платы.

Расчет фонда рабочего времени с пятидневной рабочей неделей представлен в таблице 7.

Таблица 7. Фонд рабочего времени одного рабочего

Показатель	Число дней
Календарный фонд рабочего времени	365
Нерабочие дни:	118
В том числе: праздничные	12
выходные	106
Номинальный фонд рабочего времени	247
Неявки на работу:	42
В том числе: очередные отпуска	28
отпуска по учебе	0
неявки по болезни	10
прочие неявки	5
Эффективный фонд рабочего времени	202
Номинальная продолжительность смены, ч	8
Внутрисменные потери времени, ч	0,1
Средняя продолжительность смены, ч	7,9
Эффективный фонд рабочего времени, ч	1587,9

По результатам расчета фонда рабочего времени определяем коэффициент дополнительной заработной платы

(3)

Численность основных рабочих и фонда заработной платы приведен в таблице 8.

Расчет численности и тарифного фонда заработной платы ИТР, служащих и МОП приведены в таблице 9.

Таблица 8. Численности основных рабочих и фонда заработной платы с учетом социальных взносов 30%

Должность	Штат (2 смены)	Заработная плата. Рублей в месяц
Сталевар	6	50 000
Формовщик	8	40 000
Смесезаготовщик	2	40 000
Обрубщик	2	35 000
Сварщик	2	35 000
Инженер программист станков с ЧПУ	2	50 000

Списочная численность основных рабочих составляет 22 человека. Из вспомогательных рабочих на предприятии находится уборщица с заработной платой 8000 рублей в месяц.



Таблица 9. Расчет численности и годового фонда заработной платы служащих с учетом социальных взносов

Должность	Численность	Оклад, руб.	ГФЗП, руб.
Сталевар	6	50 000	3 600 000
Формовщик	8	40 000	3 840 000
Смесезаготовщик	2	40 000	960 000
Обрубщик	2	35 000	840 000
Сварщик	2	35 000	840 000
Инженер программист станков с ЧПУ	2	50 000	1 200 000
ИТОГО	22	-	11 280 000

Так же необходимы затраты на рекламу и маркетинг в социальных сетях и тематических сайтах. Данная статья расходов составит около 5 000 рублей в год.

Калькуляция себестоимости продукции

На основании приведенных выше смет и расчетов по отдельным статьям затрат составляем сводную калькуляцию себестоимости продукции, которая приведена в таблице 10.

Таблица 10. Калькуляция себестоимости 3 000 т/год отливок по технологии литья по ледяной модели

1	Статьи затрат	В год
		На создание и продвижение, руб.
2	Основная и дополнительная з/п основных рабочих с учетом соц. взносов	11 280 000
3	Затраты на модельный материал (3 000 т/год)	7 239 000
4	Эл/эн и вода на технологические нужды	1 435 341,6
5	Реклама	5 000
6	Прочие производственные расходы	40 000
7	Выплаты по роялти	1 702 508,03
8	Амортизация оборудования	345 000
9	Полная себестоимость	21 701 849,63



Расчет экономической эффективности проекта

Полная себестоимость 3 000 т отливок по ледяной модели составляет 21 701 849,63 руб., когда по газифицируемой модели 28 962 341,6, что в 1,5 раза дешевле. А если сравнивать с выплавляемой моделью, себестоимость которой составляет 262 253 341,6, разница составляет в 13 раз больше. Среднестатистическая цена (Ц) одной тонны готовых отливок по газифицируемым моделям на Российском рынке составляет 12 337 руб.

Выручка от реализации продукции определяется по формуле

(4)

где V - годовой объем реализации, шт.

Прибыль от реализации рассчитывается по формуле

, (5)

где - полная себестоимость продукции, млн. руб.

Рассчитаем прибыль от использования технологии по газифицированным моделям

Прибыль от использования технологии по ледяным моделям

Чистая прибыль определяется по формуле



где - налог на прибыль (0,2).

Рентабельность продукции определяется по формуле

(6)

Рентабельность продукции отлитой по новой технологии составит

Когда рентабельность продукции отлитой по газифицированной модели



Заключение

Рассмотрев ряд вопросов, связанных с технологией литья металла в формы по ледяным моделям, были выявлены основные проблемы уже имеющихся технологий и решены с помощью внедрения новой.

В ходе работы был произведен расчет себестоимости готовых отливок по новой технологии, что показало снижение его себестоимости почти в 2 раза в сравнении с литьем по газифицированным моделям. Так же было выявлено повышение качество отливки и скорость ее создания, что повышает эффективность производства. И из-за того что используются только чистые материалы, снижается уровень загрязнения окружающей среды.



Список использованных источников

1. Патент Украины 80381 МПК В22С 9/02, В22С 7/00. - Опубл. 2007, Бюл. №14. Способ изготовления отливок / О.И. Шинский, В.С. Дорошенко.

2. Дорошенко В.С. Предпосылки создания технологии литья по ледяным моделям в вакуумируемых формах // Металл и литье Украины. - 2009. - №4-5. - С. 18 - 23

3. Дорошенко В.С. Создание математической модели пропитки поверхностного слоя песка связующим при получении оболочковых форм // Процессы литья. - 2008. - №5. - С. 67 - 77.

4. Дорошенко В.С., Кравченко В.П. Взаимосвязанные процессы переноса в песчаной форме при литье по одноразовым моделям // Металл и литье Украины. - 2009. - №9. - С. 15 - 18.

5. Патент Украины 88304 МПК В22С 7/00 - Опубл. 12.10.2009, Бюл. №19. Способ нанесения покрытия на охлажденную модель / О.И. Шинский, В.С. Дорошенко.

6. Патент Украины 89664 МПК В22С 9/04 В22С 7/00. - Опубл. 25.02.2010, Бюл. №4. Способ изготовления песчаных форм по моделям, поглощаемым песком формы / О.И. Шинский, В.С. Дорошенко.

7. Патент Украины 86634 МПК В22С 9/02, 9/04, 7/00. - Опубл. 2009, Бюл. №9. Способ изготовления песчаных форм по моделям, поглощаемым песком формы / Шинский О.И., Дорошенко В.С.

8. Дорошенко С.П. и др. Формовочные материалы и смеси. К. Выща шк., 1990, 415 с.

9. Специальные способы литья: Справочник. Под ред. В.А. Ефимова. - М.: Машиностроение, 1991, с. 169-171.

10. Титов В.В. «Трансфер технологий (теория и практика)» // Учебное пособие на CD-ROM, 2001

11. Фонштейн Н.М. «Трансфер технологий и эффективная реализация инноваций» ЦКТ АНХ // Сборник статей. - М., 1999, 296 с.

12. Фатхудинов Р.А. Организация производства: Учебник. - М.:ИНФРА-М, 2002.

13. Инновационное предпринимательство его риски и обеспечение безопасности // Инновации - 2002. - №1,4,5,6 с. 67-73

14. Национальные инновационные системы: опыт формирования и перспективы развития // Инновации - 2002. - №4, с. 59-61

15. Инновационный бизнес и кооперация: новые правила старой игры // Инновации -2002., №9-10, с. 105-106

16. Взаимодействие малого предприятия и НИИ в инновационных проектах // Инновации - 2003. №2-3, с. 59-60

17. Анализ инновационного потенциала предприятия // Инновации - 2003., №6, 67-72

18. Основные концепции построения эффективной системы риск-менеджмента на предприятии в условиях реализации инновационного проекта // Инновации - 2003., №6, с. 72-76

19. Становление и развитие инновационного предпринимательства в БО // Инновации - 2003., №8-10, с. 6-8

Размещено на Allbest.ru