Odlewnie coraz częściej przyjmują automatyzację procesu opartą na danych, aby osiągnąć długoterminowe cele wyższej jakości, mniej odpadów, maksymalnego czasu pracy i minimalnych kosztów. W pełni zintegrowana cyfrowa synchronizacja procesów wylewania i formowania (odlewanie bezproblemowe) jest szczególnie cenne dla odlewni, stawiające przed wyzwaniami związanymi z produkcją w czasie, skróconych czasów cyklu i częstszych zmian modeli. Dzięki zautomatyzowanemu systemom formowania i odlewów, które bezproblemowo łączą się, proces odlewania staje się szybszy, a części wyższej jakości są wytwarzane bardziej konsekwentnie. Zautomatyzowany proces nalewania obejmuje monitorowanie temperatury wylewania, a także karmienie materiału zaszczepienia i sprawdzanie każdej formy. Poprawia to jakość każdego odlewu i zmniejsza szybkość złomu. Ta kompleksowa automatyzacja zmniejsza również potrzebę operatorów z wieloletnim doświadczeniem. Operacje stają się również bezpieczniejsze, ponieważ ogólnie zaangażuje się mniej pracowników. Ta wizja nie jest wizją przyszłości; To się teraz dzieje. Narzędzia takie jak automatyzacja odlewni i robotyka, gromadzenie i analiza danych ewoluowały przez dziesięciolecia, ale postępy ostatnio przyspieszyły wraz z opracowaniem niedrogich wysokowydajnych obliczeń i zaawansowanych czujników sieciowych i kompatybilnych systemów sterowania. Rozwiązania i partnerzy umożliwiają teraz odlewnie stworzenie solidnej, inteligentnej infrastruktury do obsługi bardziej ambitnych projektów, łącząc wiele niezależnych podprocesów w celu koordynowania ich wysiłków. Przechowywanie i analizowanie danych procesowych zebranych przez te zautomatyzowane, zintegrowane systemy otwiera również drzwi do cnotliwego cyklu ciągłego doskonalenia danych. Odlewnie mogą gromadzić i analizować parametry procesu, badając dane historyczne w celu znalezienia korelacji między nimi a wynikami procesu. Zautomatyzowany proces zapewnia następnie przejrzyste środowisko, w którym wszelkie ulepszenia zidentyfikowane przez analizę mogą być dokładnie i szybko przetestowane, zatwierdzone i, w miarę możliwości, wdrożenie.
Wyzwania związane z formowaniem płynnym Ze względu na trend w zakresie produkcji na czas, klienci korzystający z linii formowania Disamatic® często muszą często zmieniać modele między małymi partiami. Za pomocą urządzeń, takiego jak automatyczna zmiana proszku (APC) lub szybka zmieniacz proszku (QPC) z DISA, szablony można zmienić w zaledwie jedną minutę. W miarę wystąpienia szybkich zmian wzorów wąskie gardło w tym procesie ma tendencję do zmiany w kierunku nalewania-czas wymagany do ręcznego poruszania Tundish, aby nalewać po zmianie wzoru. Bezproblemowe casting to najlepszy sposób na poprawę tego etapu procesu odlewania. Chociaż odlewanie jest często częściowo zautomatyzowane, pełna automatyzacja wymaga bezproblemowej integracji systemów sterowania linii formowania i urządzeń wypełniających, aby działały całkowicie synchronicznie we wszystkich możliwych sytuacjach pracy. Aby to niezawodnie osiągnąć, jednostka nalewającego musi dokładnie wiedzieć, gdzie można bezpiecznie wlać następną formę i, jeśli to konieczne, dostosować pozycję jednostki napełniającej. Osiągnięcie wydajnego automatycznego wypełnienia w stabilnym procesie produkcyjnym tej samej formy nie jest tak trudne. Za każdym razem, gdy powstaje nowa forma, kolumna pleśni porusza tę samą odległość (grubość pleśni). W ten sposób jednostka wypełniająca może pozostać w tej samej pozycji, gotowa do wypełnienia następnej pustej formy po zatrzymaniu linii produkcyjnej. Wymagane są jedynie niewielkie regulacje pozycji poleju, aby zrekompensować zmiany grubości pleśni spowodowane zmianami ściśliwości piasku. Potrzeba tych drobnych dostosowań została niedawno zmniejszona dzięki nowym funkcjom linii formowania, które pozwalają pozycjom wylewania na większą konsekwentne podczas spójnej produkcji. Po zakończeniu każdego polewu linia formująca ponownie przesuwa jeden skok, umieszczając następną pustą formę na miejscu, aby rozpocząć następne nalewanie. Podczas gdy tak się dzieje, urządzenie wypełniające można uzupełnić. Podczas zmiany modelu grubość pleśni może się zmienić, co wymaga złożonej automatyzacji. W przeciwieństwie do poziomego procesu piaskownicy, w którym wysokość piaskownicy jest ustalona, proces pionowy Disamatic® może dostosować grubość formy do dokładnej grubości potrzebnej dla każdego zestawu modeli w celu utrzymania stałego stosunku piasku do żelaza i uwzględnienia wysokości modelu. Jest to główna korzyść w zapewnieniu optymalnej jakości odlewów i wykorzystania zasobów, ale zmieniające się grubości pleśni sprawiają, że automatyczna kontrola odlewów jest trudniejsza. Po zmianie modelu maszyna Disamatic® zaczyna wytwarzać następną partię pleśni o tej samej grubości, ale maszyna do napełniania na linii nadal wypełnia formy poprzedniego modelu, która może mieć inną grubość pleśni. Aby to zwalczyć, linia formowania i zakład do napełniania muszą działać płynnie jako jeden zsynchronizowany system, wytwarzając formy o jednej grubości i bezpiecznie wylewając drugą. Bezproblemowe wylewanie po zmianie wzoru. Po zmianie wzoru grubość pozostałej formy między maszynami do formowania pozostaje taka sama. Jednostka wylewana z poprzedniego modelu pozostaje taka sama, ale ponieważ nowa pleśń wychodząca z maszyny do listwy może być grubsza lub cieńsza, cały sznur może postępować w różnych odległościach w każdym cyklu - do grubości nowej formy. Oznacza to, że przy każdym pociągnięciu maszyny do formowania system odlewni bezproblemowy musi dostosować pozycję odlewu w ramach przygotowania do następnej obsady. Po wylaniu poprzedniej partii pleśni grubość pleśni znów staje się stała i wznawia się stabilna produkcja. Na przykład, jeśli nowa pleśń ma grubość 150 mm zamiast pleśni o grubości 200 mm, która była nadal wylewana wcześniej, urządzenie do nalewania musi przesunąć 50 mm z powrotem w kierunku maszyny do listwy z każdym pociągnięciem maszyny do formowania, aby znajdować się w prawidłowej pozycji nalewania. . Aby roślina nalewająca przygotowała się do wylewania, gdy kolumna pleśni przestanie się poruszać, kontroler wypełniający musi dokładnie wiedzieć, w jakiej formie będzie się wylewać oraz kiedy i gdzie dotrze do obszaru nalewania. Korzystając z nowego modelu, który wytwarza grube formy podczas rzucania cienkich form, system powinien być w stanie rzucić dwie formy w jednym cyklu. Na przykład, wykonując formę o średnicy 400 mm i wylewając formę o średnicy 200 mm, urządzenie nalewające musi znajdować się 200 mm od maszyny do formy dla każdej wykonanej formy. W pewnym momencie skok 400 mm wypchnie dwie niewypełnione formy o średnicy 200 mm z możliwego obszaru nalewania. W takim przypadku maszyna do listwy musi poczekać, aż urządzenie wypełniające zakończy wlewanie dwóch form 200 mm przed przejściem do następnego skoku. Lub, podczas robienia cienkich pleśni, nalewca musi być w stanie całkowicie pominąć nalewanie w cyklu, jednocześnie nalewając grube formy. Na przykład podczas tworzenia formy o średnicy 200 mm i wylewanie formy o średnicy 400 mm, umieszczanie nowej formy o średnicy 400 mm w obszarze nalewającym oznacza, że należy wykonać dwie formy o średnicy 200 mm. Śledzenie, obliczenia i wymiana danych wymagane do zintegrowanego systemu formowania i wylewania w celu zapewnienia bezproblemowego automatycznego napływu, jak opisano powyżej, stanowiło wyzwania wielu dostawcom sprzętu w przeszłości. Ale dzięki nowoczesnym maszynom, systemom cyfrowym i najlepszemu praktykom bezproblemowe wylewanie może być (i zostało) osiągnięte szybko przy minimalnej konfiguracji. Głównym wymogiem jest jakaś forma „rachunkowości” procesu, dostarczająca informacji o lokalizacji każdego formularza w czasie rzeczywistym. System DISA Monitizer® | CIM (komputer zintegrowanego modułu) osiąga ten cel, rejestrując każdą wykonaną formę i śledzenie jego ruchu przez linię produkcyjną. Jako licznik procesu generuje szereg strumieni danych z podtrzymaniem czasu, które obliczają pozycję każdej formy i jej dyszy na linii produkcyjnej co sekundę. W razie potrzeby wymienia dane w czasie rzeczywistym z systemem kontroli instalacji wypełniających i innymi systemami, aby osiągnąć precyzyjną synchronizację. System DISA wyodrębnia ważne dane dla każdej formy z bazy danych CIM, takie jak grubość pleśni i może/nie można wlać, i wysyła ją do systemu sterowania instalacją wypełniającą. Korzystając z tych dokładnych danych (generowanych po wytłaczaniu formy), polej może przesunąć zespół nalewający do prawidłowej pozycji przed nadejściem pleśni, a następnie rozpocząć otwieranie pręta stopka, gdy pleśń wciąż się porusza. Forma przybywa na czas, aby przyjąć żelazo z rośliny nalewającej. Ten idealny moment jest kluczowy, tj. Muszek dokładnie dociera do kubka do nalewania. Czas nalania jest powszechnym wąskim gardłem produktywności, a poprzez idealne czasy rozpoczęcia nalewania, czasy cyklu można zmniejszyć o kilka dziesiątych sekundy. System formowania DISA przenosi również odpowiednie dane z maszyny do formowania, takie jak obecny rozmiar formy i ciśnienie wtrysku, a także szersze dane procesowe, takie jak ściśliwość piasku, do Monitizer® | CIM. Z kolei Monitizer® | CIM odbiera i przechowuje parametry krytyczne dla każdej formy z zakładu napełniającego, takie jak temperatura polewu, czas nalania oraz powodzenie procesów nalewania i zaszczepienia. Umożliwia to oznaczenie poszczególnych form jako złe i oddzielone przed zmieszaniem w systemie wstrząsania. Oprócz automatyzacji maszyn do formowania, linii formowania i odlewania, Monitizer® | CIM zapewnia ramy zgodne z branżą do pozyskiwania, przechowywania, raportowania i analizy. Zarządzanie Foundry może przeglądać szczegółowe raporty i przeglądać dane, aby śledzić problemy z jakością i zwiększyć potencjalne ulepszenia. Bezproblemowe doświadczenie castingowe Ortrandra Ortrander Eisenhütte to rodzinna odlewnia w Niemczech, która specjalizuje się w produkcji środkowej, wysokiej jakości odlewań żelaznych dla komponentów samochodowych, ciężkich pieców drewna i infrastruktury oraz ogólnych części maszyn. Odlewnia wytwarza szare żelazo, żelazo plastyczne i zagęszczone żelazo grafitowe i wytwarza około 27 000 ton wysokiej jakości odlewań rocznie, obsługując dwie zmiany pięć dni w tygodniu. Ortrander obsługuje cztery 6-tonowe piece do topnienia i trzy linie listwy DISA, wytwarzając około 100 ton odlewów dziennie. Obejmuje to krótkie przebiegi produkcyjne na godzinę, czasem mniej dla ważnych klientów, więc szablon musi być często zmieniany. Aby zoptymalizować jakość i wydajność, CEO Bernd H. Williams-Book zainwestował znaczne zasoby we wdrażanie automatyzacji i analizy. Pierwszym krokiem było zautomatyzowanie procesu topnienia i dawkowania żelaza, modernizację trzech istniejących pieców odlewniczych przy użyciu najnowszego systemu Pourtech, który obejmuje technologię laserową 3D, inkubację i kontrolę temperatury. Piece, linie listwy i odlewania są teraz sterowane cyfrowo i synchronizowane, działając prawie całkowicie automatycznie. Gdy maszyna do formowania zmienia model, kontroler Pourtech Pour zapytał o system DISA Monitizer® | CIM dla nowych wymiarów formy. W oparciu o dane DISA kontroler obiania oblicza, gdzie umieścić węzeł zalewu dla każdego poleju. Wie dokładnie, kiedy pierwsza nowa pleśń pojawia się do zakładu napełniającego i automatycznie przełącza się na nową sekwencję nalewającą. Jeśli przyrząd osiągnie koniec swojego udaru w dowolnym momencie, maszyna Disamatic® zatrzymuje się, a przyrząd automatycznie powraca. Po usunięciu pierwszej nowej formy z maszyny operator jest powiadomiony, aby mógł wizualnie sprawdzić, czy jest ona we właściwej pozycji. Korzyści płynące z płynnego odlewania tradycyjne procesy odlewania ręki lub mniej złożone zautomatyzowane systemy mogą powodować utratę czasu produkcji podczas zmian modeli, co jest nieuniknione nawet przy szybkich zmianach pleśni na maszynie do listwy. Ręczne zresetowanie pleśni nalewania i napływu jest wolniejsze, wymaga więcej operatorów i jest podatne na błędy, takie jak flary. Ortrander stwierdził, że podczas ręcznego butelkowania jego pracownicy w końcu zmęczyli się, stracili koncentrację i popełnili błędy, takie jak rozluźnienie. Bezproblemowa integracja formowania i nalewania umożliwia szybsze, bardziej spójne i wyższą jakość, jednocześnie zmniejszając odpady i przestoje. Dzięki Ortrander automatyczne wypełnienie eliminuje trzy minuty wcześniej wymagane do dostosowania położenia jednostki wypełniającego podczas zmian modelu. Williams-Book powiedział, że cały proces konwersji zajął 4,5 minuty. Niecałe dwie minuty dzisiaj. Zmieniając od 8 do 12 modeli na zmianę, pracownicy Ortrander spędzają teraz około 30 minut na zmianę, o połowę mniej niż wcześniej. Jakość jest zwiększana dzięki większej spójności i zdolności ciągłej optymalizacji procesów. Ortrander zmniejszył odpady o około 20%, wprowadzając bezproblemowe odlewanie. Oprócz skracania przestojów podczas zmiany modeli, cała linia formowania i wylewania wymaga tylko dwóch osób zamiast poprzednich trzech. Na niektórych zmianach trzy osoby mogą prowadzić dwie kompletne linie produkcyjne. Monitorowanie to prawie wszyscy ci pracownicy: poza wyborem następnego modelu, zarządzanie mieszankami piasku i transport stopu, mają kilka zadań ręcznych. Kolejną korzyścią jest zmniejszona potrzeba doświadczonych pracowników, którzy są trudne do znalezienia. Chociaż automatyzacja wymaga szkolenia operatora, zapewnia osobom krytyczne informacje o procesie, których potrzebują do podejmowania dobrych decyzji. W przyszłości maszyny mogą podejmować wszystkie decyzje. Dywidendy danych z płynnego odlewania podczas próby ulepszenia procesu, odlewnie często mówią: „Robimy to samo w ten sam sposób, ale z różnymi wynikami”. Dlatego rzucają się w tę samą temperaturę i poziom przez 10 sekund, ale niektóre odlewy są dobre, a niektóre są złe. Dodając zautomatyzowane czujniki, zbierając dane z czasem na każdym parametrze procesu i monitorowanie wyników, zintegrowany system odlewania płynnego tworzy łańcuch powiązanych danych procesowych, ułatwiając identyfikację głównych przyczyn, gdy jakość zaczyna się pogarszać. Na przykład, jeśli nieoczekiwane inkluzje wystąpią w partii dysków hamulcowych, menedżerowie mogą szybko sprawdzić, czy parametry mają dopuszczalne limity. Ponieważ kontrolery maszyny do listwy, zakłady odlecia i inne funkcje, takie jak piece i miksery piaskowe, działają w koncercie, generowane przez nich dane można przeanalizować w celu zidentyfikowania relacji w całym procesie, od właściwości piasku po końcową jakość powierzchni odlewu. Jednym z możliwych przykładów jest to, w jaki sposób poziom wylewu i temperatura wpływają na wypełnienie formy dla każdego indywidualnego modelu. Powstała baza danych stanowi również podstawę przyszłego wykorzystania technik automatycznych analizy, takich jak uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja (AI) w celu optymalizacji procesów. Ortrander zbiera dane procesowe w czasie rzeczywistym poprzez interfejsy maszynowe, pomiary czujników i próbki testowe. Dla każdego odlewu formy gromadzone jest około tysiąca parametrów. Wcześniej rejestrował tylko czas wymagany dla każdego polewu, ale teraz wie dokładnie, jaki jest poziom dyszy wylewowej co sekundę, umożliwiając doświadczonego personelu zbadanie, w jaki sposób ten parametr wpływa na inne wskaźniki, a także ostateczną jakość odlewu. Czy ciecz jest odprowadzana z dyszy wylewającej podczas wypełniania pleśni, czy też dysza wylewana jest wypełniona do prawie stałego poziomu podczas napełniania? Ortrander produkuje trzy do pięciu milionów form rocznie i zebrał ogromną liczbę danych. Ortrander przechowuje również wiele obrazów każdej bazy danych Pourtech w przypadku problemów z jakością. Znalezienie sposobu na automatyczne ocenę tych obrazów jest przyszłym celem. Wniosek. Jednoczesne zautomatyzowane formowanie i nalewanie powoduje szybsze procesy, bardziej spójną jakość i mniej odpadów. Przy płynnym odlewie i automatycznej zmianie wzorów linia produkcyjna działa skutecznie autonomicznie, wymagając jedynie minimalnego ręcznego wysiłku. Ponieważ operator odgrywa rolę nadzorczą, wymagane jest mniej personelu. Bezproblemowe casting jest teraz używane w wielu miejscach na całym świecie i może być stosowane do wszystkich nowoczesnych odlewni. Każda odlewnia będzie wymagała nieco innego rozwiązania dostosowanego do jego potrzeb, ale technologia do wdrożenia jest dobrze udowodniona, obecnie dostępna w DISA i jego partnera pour-Tech AB i nie wymaga dużo pracy. Można wykonać niestandardowe prace. Zwiększone wykorzystanie sztucznej inteligencji i inteligentnej automatyzacji w odlewniach jest nadal w fazie testowej, ale ponieważ odlewnie i producenci OEM gromadzą więcej danych i dodatkowego doświadczenia w ciągu najbliższych dwóch do trzech lat, przejście do automatyzacji znacznie przyspieszy. To rozwiązanie jest jednak obecnie opcjonalne, ponieważ inteligencja danych jest najlepszym sposobem optymalizacji procesów i poprawy rentowności, większa automatyzacja i gromadzenie danych staje się standardową praktyką, a nie projektem eksperymentalnym. W przeszłości największymi aktywami odlewni były jego model i doświadczenie jej pracowników. Teraz, gdy bezproblemowe odlewanie jest połączone z większą automatyzacją i systemami branżowymi 4.0, dane szybko stają się trzecim filarem sukcesu odlewni.
-Serdecznie dziękujemy Pour-Tech i Ortrander Eisenhütte za ich komentarze podczas przygotowywania tego artykułu.
Tak, chciałbym otrzymać dwutygodniowy biuletyn odlewniczno-planetowy ze wszystkimi najnowszymi wiadomościami, testami i raportami na temat produktów i materiałów. Plus specjalne biuletyny - wszystkie z bezpłatnym anulowaniem w dowolnym momencie.
Czas po: 05-2023