automatické formovanie

Zlievárni čoraz viac prijímajú automatizáciu procesov založených na údajoch na dosiahnutie dlhodobých cieľov vyššej kvality, menej odpadu, maximálnej dostupnosti a minimálnych nákladov. Plne integrovaná digitálna synchronizácia procesov nalievania a formovania (bezproblémové odlievanie) je obzvlášť cenná pre zlievárni, ktorým čelia výzvy výroby just-in-time, znížené časy cyklu a častejšie zmeny modelu. Vďaka automatizovaným formovacím a odlievacím systémom, ktoré sa bez problémov spájajú, sa proces odlievania stáva rýchlejším a viac kvalitných častí sa vytvára dôslednejšie. Automatizovaný proces nalievania zahŕňa monitorovanie teploty nalievania, ako aj kŕmenie inokulačného materiálu a kontrolu každej formy. To zlepšuje kvalitu každého liatia a znižuje rýchlosť šrotu. Táto komplexná automatizácia tiež znižuje potrebu prevádzkovateľov s rokmi špecializovaných skúseností. Operácie sa tiež stávajú bezpečnejšie, pretože celkovo je zapojených menej pracovníkov. Táto vízia nie je víziou budúcnosti; Toto sa deje teraz. Nástroje, ako je automatizácia zlievárne a robotika, zber a analýza údajov sa vyvíjali v priebehu desaťročí, ale pokrok sa nedávno zrýchlil s vývojom cenovo dostupných vysokovýkonných výpočtových a pokročilých senzorov siete a kompatibilných riadiacich systémov priemyslu 4.0. Riešenia a partneri teraz umožňujú zlievárni vytvárať robustnú inteligentnú infraštruktúru na podporu ambicióznejších projektov a spája viacero predtým nezávislých čiastkových procesov na koordináciu ich úsilia. Ukladanie a analýza údajov procesu zhromaždené týmito automatizovanými integrovanými systémami tiež otvára dvere do čestného cyklu neustáleho zlepšovania založeného na údajoch. Zlievárni môžu zhromažďovať a analyzovať parametre procesu skúmaním historických údajov, aby sa našli korelácie medzi nimi a výsledky procesu. Automatizovaný proces potom poskytuje transparentné prostredie, v ktorom je možné akékoľvek vylepšenia identifikované analýzou dôkladne a rýchlo testovať, overovať a podľa možnosti implementovať.
Bezproblémové výzvy na formovanie v dôsledku trendu smerom k výrobe just-in-time, zákazníci, ktorí používajú formovacie linky Disamatic®, musia často meniť modely často medzi malými dávkami. Použitím zariadenia, ako je automatický menič práškov (APC) alebo rýchly menič prášku (QPC) z DISA, sa môžu šablóny zmeniť za jednu minútu. Keď sa vyskytujú vysokorýchlostné zmeny vzoru, prekážka v procese má tendenciu posúvať sa smerom k nalievaniu-čas potrebný na manuálne presunutie Tundish, aby sa nalial po zmene vzoru. Bezproblémové obsadenie je najlepším spôsobom, ako vylepšiť tento krok procesu obsadenia. Aj keď je odlievanie často čiastočne automatizované, úplná automatizácia si vyžaduje plynulú integráciu riadiacich systémov formovacieho vedenia a výplňového zariadenia, aby fungovali úplne synchrónne vo všetkých možných prevádzkových situáciách. Aby sa to spoľahlivo dosiahlo, musí nalievacia jednotka presne vedieť, kde je bezpečné naliať ďalšiu formu av prípade potreby upraviť polohu náplňovej jednotky. Dosiahnutie efektívneho automatického plnenia v stabilnom výrobnom procese tej istej formy nie je také ťažké. Zakaždým, keď je vytvorená nová forma, stĺpec formy pohybuje rovnakú vzdialenosť (hrúbka formy). Týmto spôsobom môže výplňová jednotka zostať v rovnakej polohe a pripravená vyplniť ďalšiu prázdnu formu po zastavení výrobnej linky. Na kompenzáciu zmien v hrúbke formy spôsobené zmenami v stlačiteľnosti piesku sú potrebné iba menšie úpravy polohy nalievania. Potreba týchto jemných úprav sa nedávno znížila vďaka novým funkciám formovania, ktoré umožňujú nalievanie polohy zostať konzistentnejšie počas konzistentnej výroby. Po dokončení každého nalievania sa formovacia čiara opäť pohybuje jedným zdvihom a umiestni ďalšiu prázdnu formu na miesto, aby sa začala ďalšia naliať. Aj keď sa to deje, vyplňovacie zariadenie je možné naplniť. Pri zmene modelu sa môže zmeniť hrúbka formy, ktorá vyžaduje zložitú automatizáciu. Na rozdiel od horizontálneho procesu pieskoviska, kde je výška pieskoviska pevná, proces vertikálneho disamatického® môže nastaviť hrúbku formy na presnú hrúbku potrebnú pre každú sadu modelov na udržanie konštantného pomere piesku k železa a predstavuje výšku modelu. To je hlavný prínos pri zabezpečovaní optimálnej kvality odlievania a využívania zdrojov, ale rôzne hrúbky plesní robia automatické riadenie odlievania náročnejšie. Po zmene modelu začína stroj Disamatic® vyrábať ďalšiu dávku foriem rovnakej hrúbky, ale výplňový stroj na linke stále vyplňuje formy predchádzajúceho modelu, ktoré môžu mať inú hrúbku formy. Aby sa bojil proti tomu, musí formovacia čiara a plňovacia elektráreň bez problémov pracovať ako jeden synchronizovaný systém, vytvárať formy jednej hrúbky a bezpečne naliať inú. Bezproblémové nalievanie po zmene vzoru. Po zmene vzoru zostáva hrúbka zvyšnej formy medzi lištami rovnaká. Jednotka nalievania vyrobená z predchádzajúceho modelu zostáva rovnaká, ale keďže nová pleseň vychádzajúca z formovacieho stroja môže byť silnejšia alebo tenšia, celá reťazca môže v každom cykle postupovať v rôznych vzdialenostiach - do hrúbky novej formy. To znamená, že pri každom zdvihu lišta musí bezproblémový odlievací systém upraviť polohu odlievania ako prípravu na ďalšie obsadenie. Po naliate predchádzajúcej šarže foriem sa hrúbka formy opäť stáva konštantnou a stabilná výroba sa obnoví. Napríklad, ak je nová forma hrubá 150 mm namiesto 200 mm hrubej formy, ktorá sa ešte predtým nalievala, musí sa liatinové zariadenie posunúť o 50 mm späť smerom k formovaciemu stroju s každým zdvihom lišty, aby bolo v správnej polohe liatia. . Aby sa rastlina nalievala, aby sa pripravila na nalievanie, keď sa stĺpec plesní prestane pohybovať, ovládač náplňovej rastliny musí presne vedieť, do akej formy bude naliať a kedy a kde a kde príde do oblasti liatia. Pomocou nového modelu, ktorý vytvára hrubé formy pri odlievaní tenkých foriem, by systém mal byť schopný vrhnúť dve formy v jednom cykle. Napríklad pri výrobe formy s priemerom 400 mm a nalievaní formy s priemerom 200 mm musí byť nalievanie zariadenia od lišty 200 mm vzdialené od formovacieho stroja pre každú vyrobenú formu. V určitom okamihu zdvih 400 mm vytlačí z možnej oblasti nalievania dve neobmedzené formy s priemerom 200 mm. V tomto prípade musí formovací stroj počkať, kým sa vyplňovacie zariadenie nalieva nalievanie dvoch 200 mm formy pred presunutím na ďalší zdvih. Alebo, pri výrobe tenkých foriem musí nalievač schopný preskočiť úplne do cyklu, zatiaľ čo stále nalieva hrubé formy. Napríklad pri výrobe formy s priemerom 200 mm a nalievaní formy s priemerom 400 mm, ktorá umiestni novú formu s priemerom 400 mm do oblasti liatia, znamená, že je potrebné vyrobiť dve formy s priemerom 200 mm. Sledovanie, výpočty a výmena údajov požadovaných pre integrovaný systém formovania a nalievania na zabezpečenie bezproblémového automatizovaného nalievania, ako je opísané vyššie, predstavovali v minulosti výzvy pre mnoho dodávateľov zariadení. Ale vďaka moderným strojom, digitálnym systémom a najlepším postupom sa môže (a bolo) dosiahnuté rýchlo dosiahnuté s minimálnym nastavením. Hlavnou požiadavkou je určitá forma „účtovníctva“ procesu, ktorá poskytuje informácie o umiestnení každej formy v reálnom čase. Systém DISA Monizer® | CIM (počítačový integrovaný modul) dosahuje tento cieľ zaznamenaním každej formy vyrobenej a sledovaním jej pohybu cez výrobnú linku. Ako časovač procesu generuje sériu časovo označených dátových tokov, ktoré vypočítavajú polohu každej formy a jej dýza na výrobnej linke každú sekundu. Ak je to potrebné, vymieňa údaje v reálnom čase s systémom riadenia zariadení na výplň a ďalšími systémami, aby sa dosiahla presná synchronizácia. Systém DISA extrahuje dôležité údaje pre každú formu z databázy CIM, ako je hrúbka plesní a nemožno/nemožno naliať, a odošle ich do systému riadenia plniaceho zariadenia. Pomocou týchto presných údajov (generovaných po extrudovaní formy) môže nalievač presunúť zostavu liatia do správnej polohy pred príchodom formy a potom začne otvárať zátkčnú tyč, keď sa forma stále pohybuje. Pleseň prichádza včas na prijatie železa z liatia. Toto ideálne načasovanie je rozhodujúce, tj tavenina dosahuje presný liatie. Naliať čas je bežným problémom s produktivitou a dokonale načasovaním začiatku nalievania sa časy cyklu môžu skrátiť o niekoľko desatín sekundy. Systém formovania DISA tiež prenáša relevantné údaje z formovacieho stroja, ako je veľkosť súčasnej veľkosti formy a vstrekovací tlak, ako aj širšie údaje o procese, ako je stlačiteľnosť piesku, do Monizer® | CIM. Monizer® | CIM zase prijíma a ukladá parametre kritického kvality pre každú pleseň z plniaceho zariadenia, ako je teplota nalievania, nalievanie času a úspech procesov nalievania a očkovania. To umožňuje, aby boli individuálne formy označené ako zlé a oddelené pred zmiešaním v systéme trasenia. Okrem automatizácie formovacích strojov, formovacích liniek a odliatkov poskytuje Monitor® | CIM rámec kompatibilný s priemyslom 4.0 na získanie, skladovanie, podávanie správ a analýzu. Správa zlievárne môže prezerať podrobné správy a premyslieť do údajov, aby sledovala problémy s kvalitou a spôsobila potenciálne vylepšenia. Spoločnosť Ortrander's Sladkless Casting Experience Ortrander Eisenhütte je rodinná zlievareň v Nemecku, ktorá sa špecializuje na výrobu stredne objemu, vysokokvalitných železných odliatkov pre automobilové komponenty, kachle a infraštruktúru s vysokým obsahom ťažkých prác. Zlievárňa produkuje sivé železo, ťažbu železa a kompaktovaného grafitového železa a produkuje približne 27 000 ton vysokokvalitných odliatkov ročne, pričom päť dní v týždni prevádzkuje dva smeny. OrTrander prevádzkuje štyri 6-tonové indukčné taviace pecia a tri formovacie vedenia DISA, ktoré produkujú približne 100 ton odliatkov denne. Zahŕňa to krátke výrobné behy jednej hodiny, niekedy menej pre dôležitých klientov, takže šablóna sa musí často meniť. Aby sa optimalizoval kvalita a efektívnosť, generálny riaditeľ Bernd H. Williams-Book investoval významné zdroje do implementácie automatizácie a analýzy. Prvým krokom bolo automatizáciu procesu topenia a dávkovania železa, vylepšovanie troch existujúcich odlievacích pecí pomocou najnovšieho systému Urtech, ktorý zahŕňa 3D laserovú technológiu, inkubáciu a reguláciu teploty. Pece, formovacie a odlievacie vedenia sú teraz digitálne ovládané a synchronizované a fungujú takmer úplne automaticky. Keď sa zmení model lišta, ovládač Urtech nalieva dotazuje systém DISA Monizer® | CIM pre nové rozmery foriem. Na základe údajov DISA ovládač nalievania vypočíta, kam umiestniť uzol nalievania pre každé nalievanie. Presne vie, kedy prvá nová forma dorazí do výplňového závodu a automaticky sa prepne na novú sekvenciu nalievania. Ak prípravok kedykoľvek dosiahne koniec svojho zdvihu, stroj Disamatic® sa zastaví a prípravok sa automaticky vráti. Keď je zo stroja odstránená prvá nová forma, operátor je upozornený, aby mohol vizuálne skontrolovať, či je v správnej polohe. Výhody plynulých odlievania tradičných procesov odlievania rúk alebo menej zložitých automatizovaných systémov môžu viesť k strate času výroby počas zmien modelu, čo je nevyhnutné aj pri rýchlych zmenách formy na formovacom stroji. Ručné resetovanie plesní nalievača a nalievania je pomalšie, vyžaduje viac operátorov a je náchylné na chyby, ako je vzplanutie. OrTrander zistil, že keď sa jeho zamestnanci púšťajú ručne, nakoniec sa unavil, stratil koncentráciu a urobil chyby, ako napríklad uvoľnenie. Bezproblémová integrácia formovania a nalievania umožňuje rýchlejšie, konzistentnejšie a kvalitnejšie procesy a zároveň znižuje odpad a prestoje. Pri OrTranderi automatická výplň eliminuje tri minúty, ktoré boli predtým potrebné na nastavenie polohy výplňovej jednotky počas zmien modelu. Celý proces konverzie sa používal na 4,5 minúty, uviedol pán Williams-Book. Dnes menej ako dve minúty. Zamestnancom o smeny medzi 8 a 12 modelmi, zamestnanci spoločnosti OrTrander teraz trávia asi 30 minút za smenu, polovične ako predtým. Kvalita sa zvyšuje prostredníctvom väčšej konzistentnosti a schopnosti neustále optimalizovať procesy. OrTrander znížil odpad približne o 20% zavedením bezproblémového obsadenia. Okrem zníženia prestojov pri zmene modelov si celá línia formovania a liatia vyžaduje namiesto predchádzajúcich troch ľudí iba dvoch ľudí. Pri niektorých zmenách môžu traja ľudia prevádzkovať dve kompletné výrobné linky. Monitorovanie je takmer všetci títo pracovníci: Iné ako výber nasledujúceho modelu, riadenie pieskových zmesí a transport taveniny, majú málo manuálnych úloh. Ďalšou výhodou je znížená potreba skúsených zamestnancov, ktorých je ťažké nájsť. Aj keď automatizácia vyžaduje určité školenie operátorov, poskytuje ľuďom informácie o kritických procesoch, ktoré potrebujú na dobré rozhodnutia. V budúcnosti môžu stroje robiť všetky rozhodnutia. Dátové dividendy z plynulého obsadenia Pri pokuse o zlepšenie procesu často hovoria: „Robíme to isté rovnaké, ale s rôznymi výsledkami.“ Takže vrhajú na rovnakú teplotu a úroveň po dobu 10 sekúnd, ale niektoré odliatky sú dobré a iné sú zlé. Pridaním automatizovaných senzorov, zhromažďovaním údajov o časovom označení o každom parametri procesu a monitorovacím výsledkom vytvára integrovaný bezproblémový odlievací systém reťazec súvisiacich procesných údajov, čo uľahčuje identifikáciu základných príčin, keď sa kvalita začne zhoršovať. Napríklad, ak sa nevyskytujú neočakávané inklúzie v dávke brzdových diskov, manažéri môžu rýchlo skontrolovať, či sú parametre v rámci prijateľných limitov. Pretože ovládače pre formovací stroj, odlievacie rastliny a ďalšie funkcie, ako sú pece a piesočné mixéry, fungujú v zhode, údaje, ktoré generujú, môžu byť analyzované, aby sa identifikovali vzťahy počas celého procesu, od vlastností piesku po konečnú kvalitu povrchu odlievania. Jedným z možných príkladov je, ako úroveň nalievania a teplota ovplyvňujú vyplnenie plesní pre každý jednotlivý model. Výsledná databáza tiež predstavuje základ pre budúce použitie techník automatizovanej analýzy, ako je strojové učenie a umelá inteligencia (AI) na optimalizáciu procesov. OrTrander zhromažďuje procesné údaje v reálnom čase prostredníctvom strojových rozhraní, merania senzorov a testovacích vzoriek. Pre každé odlievanie plesní sa zhromažďuje asi tisíc parametrov. Predtým zaznamenal iba čas potrebný na každé nalievanie, ale teraz presne vie, aká je úroveň dýzy nalievania každú sekundu, čo umožňuje skúseným personálom preskúmať, ako tento parameter ovplyvňuje ďalšie ukazovatele, ako aj konečnú kvalitu odlievania. Je tekutina vypustená z vylievanej dýzy, keď sa pleseň naplní, alebo je nalievacia dýza naplnená na takmer konštantnú úroveň počas plnenia? OrTrander produkuje tri až päť miliónov plesní ročne a zhromaždil obrovské množstvo údajov. OrTrander tiež ukladá viac obrázkov každého nalievania do databázy Urtech v prípade problémov s kvalitou. Nájdenie spôsobu, ako automaticky hodnotiť tieto obrázky, je budúcim cieľom. Záver. Súčasné automatizované formovanie a nalievanie vedie k rýchlejším procesom, konzistentnejšej kvalite a menej odpadu. S hladkým odlievaním a automatickou zmenou vzorov výrobná linka funguje efektívne autonómne, čo si vyžaduje iba minimálne manuálne úsilie. Keďže prevádzkovateľ zohráva úlohu dohľadu, je potrebných menej zamestnancov. Bezproblémové obsadenie sa teraz používa na mnohých miestach po celom svete a dá sa aplikovať na všetky moderné zlievárne. Každá zlievareň bude vyžadovať mierne odlišné riešenie prispôsobené jej potrebám, ale technológia na implementáciu je dobre dokázaná, v súčasnosti dostupná od DISA a jej partnerov na pour-tech a nevyžaduje veľa práce. Je možné vykonať vlastnú prácu. Zvýšené využívanie umelej inteligencie a inteligentná automatizácia v zlievárňach je stále vo fáze testovania, ale keďže zlievárne a OEM zhromažďujú viac údajov a ďalšie skúsenosti v nasledujúcich dvoch až troch rokoch, prechod na automatizáciu sa výrazne zrýchli. Toto riešenie je v súčasnosti voliteľné, pretože inteligencia údajov je najlepším spôsobom, ako optimalizovať procesy a zlepšiť ziskovosť, väčšia automatizácia a zber údajov sa stáva skôr štandardnou praxou ako experimentálnym projektom. V minulosti boli jeho modelmi a skúsenosťami jej zamestnancov najväčšími aktívami zlievárne. Teraz, keď je bezproblémové obsadenie kombinované s väčšou automatizáciou a systémami priemyslu 4.0, údaje sa rýchlo stávajú tretím pilierom zlievárenských úspechov.
-Úprimne ďakujeme Pour-Tech a Ortrander Eisenhütte za ich pripomienky počas prípravy tohto článku.
Áno, chcel by som dostať dvojtýždňový bulletin z zlievárne so všetkými najnovšími správami, testmi a správami o výrobkoch a materiáloch. Plus špeciálne informačné bulletiny - všetko s bezplatným zrušením kedykoľvek.