Valukojad võtavad üha enam kasutusele andmepõhist protsesside automatiseerimist, et saavutada pikaajalisi eesmärke, milleks on kõrgem kvaliteet, vähem jäätmeid, maksimaalne tööaeg ja minimaalsed kulud.Valamis- ja vormimisprotsesside täielikult integreeritud digitaalne sünkroniseerimine (õmblusteta valamine) on eriti väärtuslik valukodadele, mis seisavad silmitsi õigeaegse tootmise, lühema tsükliaja ja sagedasema mudelivahetuse väljakutsetega.Automaatsete vormimis- ja valusüsteemidega, mis sujuvalt omavahel ühendatakse, muutub valuprotsess kiiremaks ja kvaliteetsemaid osi toodetakse ühtlasemalt.Automatiseeritud valamisprotsess hõlmab valamise temperatuuri jälgimist, samuti inokulatsioonimaterjali etteandmist ja iga vormi kontrollimist.See parandab iga valandi kvaliteeti ja vähendab praagi määra.See kõikehõlmav automatiseerimine vähendab ka vajadust aastatepikkuse erikogemusega operaatorite järele.Operatsioonid muutuvad ka turvalisemaks, kuna üldiselt on kaasatud vähem töötajaid.See visioon ei ole tulevikuvisioon;See toimub praegu.Tööriistad, nagu valukodade automatiseerimine ja robootika, andmete kogumine ja analüüs, on aastakümnete jooksul arenenud, kuid edusammud on viimasel ajal kiirenenud tänu taskukohase suure jõudlusega andmetöötluse ja täiustatud Industry 4.0 võrguandurite ja ühilduvate juhtimissüsteemide väljatöötamisele.Lahendused ja partnerid võimaldavad nüüd valukodadel luua jõulise ja intelligentse infrastruktuuri, et toetada ambitsioonikamaid projekte, koondades oma jõupingutuste koordineerimiseks mitu varem sõltumatut alamprotsessi.Nende automatiseeritud integreeritud süsteemide kogutud protsessiandmete salvestamine ja analüüsimine avab ka ukse andmepõhise pideva täiustamise positiivsele tsüklile.Valukojad saavad koguda ja analüüsida protsessi parameetreid, uurides ajaloolisi andmeid, et leida seoseid nende ja protsessitulemuste vahel.Seejärel loob automatiseeritud protsess läbipaistva keskkonna, kus analüüsiga tuvastatud täiustusi saab põhjalikult ja kiiresti testida, valideerida ja võimalusel rakendada.
Õmblusteta vormimise väljakutsed Just-in-time tootmise trendi tõttu peavad DISAMATIC® vormimisliine kasutavad kliendid sageli väikeste partiide vahel mudeleid vahetama.Kasutades selliseid seadmeid nagu automaatne pulbrivahetaja (APC) või DISA kiire pulbrivahetaja (QPC), saab malle muuta vaid ühe minutiga.Kiirete mustrite muutuste ilmnemisel kipub protsessi kitsaskoht nihkuma valamise poole – aeg, mis kulub pärast mustri muutmist kallaja käsitsi liigutamiseks.Õmblusteta valamine on parim viis selle valamisetapi täiustamiseks.Kuigi sageli on valamine juba osaliselt automatiseeritud, eeldab täielik automatiseerimine vormimisliini ja täiteseadmete juhtimissüsteemide sujuvat integreerimist, et need töötaksid täielikult sünkroonselt kõigis võimalikes tööolukordades.Selle usaldusväärseks saavutamiseks peab valamisagregaat täpselt teadma, kuhu on ohutu järgmist vormi valada ja vajadusel reguleerida täitesõlme asendit.Tõhusa automaatse täitmise saavutamine sama vormi stabiilses tootmisprotsessis pole nii keeruline.Iga kord, kui tehakse uus vorm, liigub vormisammas sama kaugele (vormi paksus).Nii võib täiteüksus jääda samasse asendisse, olles valmis täitma järgmise tühja vormi pärast tootmisliini seiskamist.Liiva kokkusurutavuse muutustest põhjustatud vormi paksuse muutuste kompenseerimiseks on vaja ainult väikeseid muudatusi valamisasendis.Tänu uutele vormimisliini funktsioonidele on vajadus nende peenregulatsioonide järele viimasel ajal veelgi vähenenud, mis võimaldavad järjepideva tootmise ajal püsida valamisasenditel ühtlasemalt.Pärast iga valamise lõppu liigub vormimisjoon uuesti ühe käigu võrra, asetades järgmise tühja vormi järgmise valamise alustamiseks.Selle toimumise ajal saab täiteseadet uuesti täita.Mudeli vahetamisel võib muutuda vormi paksus, mis nõuab keerulist automatiseerimist.Erinevalt horisontaalsest liivakastiprotsessist, kus liivakasti kõrgus on fikseeritud, saab vertikaalse DISAMATIC®-i protsessiga reguleerida vormi paksust täpselt iga mudelikomplekti jaoks vajaliku paksusega, et säilitada konstantne liiva ja raua suhe ning võtta arvesse kõrgust. mudelist.See on suur eelis optimaalse valukvaliteedi ja ressursikasutuse tagamisel, kuid valuvormide erinevad paksused muudavad automaatse valamise juhtimise keerulisemaks.Pärast mudelivahetust hakkab DISAMATIC® masin tootma järgmist sama paksusega vormide partiid, kuid liinil olev täitemasin täidab endiselt eelmise mudeli vorme, mis võivad olla erineva vormi paksusega.Selle vastu võitlemiseks peavad vormimisliin ja täitmistehas töötama sujuvalt ühe sünkroniseeritud süsteemina, tootma ühe paksusega vorme ja valades ohutult teist.Õmblusteta valamine pärast mustri vahetamist.Pärast mustri muutmist jääb voolimismasinate vahele jäänud vormi paksus samaks.Eelmisest mudelist valmistatud valamisagregaat jääb samaks, kuid kuna voolimismasinast väljuv uus vorm võib olla jämedam või õhem, saab kogu nöör igas tsüklis erinevatel vahemaadel edasi liikuda – uue vormi jämedusele.See tähendab, et voolimismasina iga käiguga peab õmblusteta valamissüsteem kohandama valuasendit, et valmistuda järgmiseks valamiseks.Pärast eelmise vormipartii valamist muutub vormi paksus uuesti konstantseks ja stabiilne tootmine jätkub.Näiteks kui uus vorm on 150 mm paksune 200 mm paksuse vormi asemel, mida veel varem valati, peab valamisseade liikuma 50 mm tagasi voolimismasina poole iga voolimismasina käiguga, et olla õiges valamisesendis..Selleks, et valamisseade valmistuks valama, kui vormikolonn enam ei liigu, peab täitetehase kontroller täpselt teadma, millisesse vormi see valatakse ning millal ja kuhu see valamisalasse jõuab.Kasutades uut mudelit, mis toodab õhukeste vormide valamisel pakse vorme, peaks süsteem suutma ühe tsükli jooksul valada kaks vormi.Näiteks 400 mm läbimõõduga vormi valmistamisel ja 200 mm läbimõõduga vormi valamisel peab valamisseade olema iga valmistatud vormi kohta 200 mm kaugusel vormimismasinast.Mingil hetkel lükkab 400 mm käik kaks täitmata 200 mm läbimõõduga vormi võimalikust valamisealast välja.Sel juhul peab vormimismasin ootama, kuni täiteseade on lõpetanud kahe 200 mm vormi valamise, enne kui liigub järgmisele käigule.Või õhukesi vorme tehes peab valaja suutma tsüklis valamise täielikult vahele jätta, samal ajal kui valatakse paksud vormid.Näiteks 200 mm läbimõõduga vormi valmistamisel ja 400 mm läbimõõduga vormi valamisel tähendab uue 400 mm läbimõõduga vormi asetamine valamisalasse, et tuleb teha kaks 200 mm läbimõõduga vormi.Ülalkirjeldatud integreeritud vormimis- ja valamissüsteemi jaoks vajalik jälgimine, arvutused ja andmevahetus, et tagada tõrgeteta automatiseeritud valamine, on paljudele seadmetarnijatele varem väljakutseid esitanud.Kuid tänu kaasaegsetele masinatele, digitaalsetele süsteemidele ja parimatele tavadele saab (ja on saavutatud) sujuva valamise kiiresti minimaalse seadistusega.Peamine nõue on protsessi mingisugune “arvestus”, mis annab teavet iga vormi asukoha kohta reaalajas.DISA süsteem Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) saavutab selle eesmärgi, registreerides iga valmistatud vormi ja jälgides selle liikumist läbi tootmisliini.Protsessi taimerina genereerib see ajatempliga andmevoogusid, mis arvutavad iga sekundi järel iga vormi ja selle düüsi asukoha tootmisliinil.Vajadusel vahetab see andmeid reaalajas täitetehase juhtimissüsteemi ja teiste süsteemidega, et saavutada täpne sünkroniseerimine.DISA süsteem võtab CIM-i andmebaasist välja iga vormi jaoks olulised andmed, nagu vormi paksus ja võib/ei saa valada, ning saadab need täitetehase juhtimissüsteemi.Kasutades neid täpseid andmeid (mis genereeritakse pärast vormi väljapressimist), saab valaja liigutada valamissõlme õigesse asendisse enne vormi saabumist ja seejärel alustada korgivarda avamist, kui vorm veel liigub.Vorm jõuab õigel ajal kohale, et raua valamisjaamast kätte saada.See ideaalne ajastus on ülioluline, st sulatis jõuab täpselt valamise tassi.Valamisaeg on tavaline tootlikkuse kitsaskoht ja valamise alguse täiuslikult ajastamisega saab tsükliaegu lühendada mitme kümnendiku võrra.DISA vormimissüsteem edastab Monitizer®|CIM-ile ka vormimismasinast asjakohased andmed, nagu praegune vormi suurus ja sissepritserõhk, ning laiemad protsessiandmed, nagu liiva kokkusurutavus.Monitizer®|CIM omakorda võtab vastu ja salvestab täitetehasest iga vormi jaoks kvaliteedikriitilisi parameetreid, nagu valamise temperatuur, valamisaeg ning valamise- ja inokuleerimisprotsesside edukus.See võimaldab üksikuid vorme enne loksutussüsteemis segamist halvaks märkida ja eraldada.Lisaks vormimismasinate, vormimisliinide ja valamise automatiseerimisele pakub Monitizer®|CIM tööstus 4.0-ga ühilduvat raamistikku hankimiseks, säilitamiseks, aruandluseks ja analüüsiks.Valukoja juhtkond saab vaadata üksikasjalikke aruandeid ja süveneda andmetesse, et jälgida kvaliteediprobleeme ja juhtida võimalikke täiustusi.Ortanderi õmblusteta valamise kogemus Ortrander Eisenhütte on Saksamaal asuv pereettevõte, mis on spetsialiseerunud keskmise mahuga kvaliteetsete raudvalandite tootmisele autokomponentide, raskeveokite puidupliitide ja infrastruktuuri ning üldiste masinaosade tootmisele.Valukoda toodab hallmalmi, kõrgtugevat malmi ja tihendatud grafiitmalmi ning aastas ligikaudu 27 000 tonni kvaliteetseid valandeid, töötades kahes vahetuses viis päeva nädalas.Ortrander opereerib nelja 6-tonnise induktsioonsulatusahju ja kolme DISA vormimisliiniga, mis toodavad ligikaudu 100 tonni valandeid päevas.See hõlmab lühikesi ühetunniseid tootmisperioode, mõnikord vähem oluliste klientide jaoks, nii et malli tuleb sageli muuta.Kvaliteedi ja tõhususe optimeerimiseks on tegevjuht Bernd H. Williams-Book investeerinud märkimisväärseid ressursse automatiseerimise ja analüütika juurutamiseks.Esimese sammuna automatiseeriti raua sulatus- ja doseerimisprotsess, uuendades kolme olemasolevat valuahju, kasutades uusimat pourTECH-süsteemi, mis sisaldab 3D lasertehnoloogiat, inkubatsiooni ja temperatuuri reguleerimist.Ahjud, vormimis- ja valuliinid on nüüd digitaalselt juhitavad ja sünkroniseeritud, toimides peaaegu täielikult automaatselt.Kui vormimismasin muudab mudelit, küsib pourTECHi valamiskontroller DISA Monitizer®|CIM süsteemilt vormi uute mõõtmete kohta.Valamiskontroller arvutab DISA andmete põhjal välja, kuhu iga valamise jaoks valamissõlm paigutada.See teab täpselt, millal esimene uus vorm täitetehasesse jõuab ja lülitub automaatselt üle uuele valamisjärjekorrale.Kui rakis jõuab igal ajal oma käigu lõpuni, siis DISAMATIC® masin peatub ja rakis naaseb automaatselt.Kui esimene uus vorm masinast eemaldatakse, hoiatatakse operaatorit, et ta saaks visuaalselt kontrollida, kas see on õiges asendis.Õmblusteta valamise eelised Traditsiooniliste käsitsi valamise protsesside või vähem keerukate automatiseeritud süsteemide tulemuseks võib olla tootmisaja kaotus mudelivahetuste ajal, mis on vältimatu isegi vormimismasina kiirete vormivahetuste korral.Valamisseadme ja valuvormide käsitsi lähtestamine on aeglasem, nõuab rohkem operaatoreid ja võib esineda vigu, nt pleekimist.Ortrander avastas, et käsitsi villides väsisid tema töötajad lõpuks ära, kaotasid keskendumisvõime ja tegid vigu, näiteks lõdvestusid.Vormimise ja valamise sujuv integreerimine võimaldab kiiremaid, ühtlasemaid ja kvaliteetsemaid protsesse, vähendades samal ajal raiskamist ja seisakuid.Ortanderiga kaotab automaatne täitmine mudelivahetuste ajal täiteüksuse asukoha reguleerimiseks varem kulunud kolm minutit.Hr Williams-Book ütles, et kogu teisendusprotsess võttis varem aega 4,5 minutit.Täna vähem kui kaks minutit.Vahetades 8–12 mudelit vahetuses, kulutavad Ortanderi töötajad nüüd umbes 30 minutit vahetuse kohta, mis on poole vähem kui varem.Kvaliteeti tõstab suurem järjepidevus ja võime protsesse pidevalt optimeerida.Ortrander vähendas õmblusteta valamise kasutuselevõtuga jäätmeid ligikaudu 20%.Lisaks seisakuaja vähendamisele mudelivahetusel vajab kogu vormimis- ja valamiseliin senise kolme inimese asemel vaid kahte inimest.Mõnes vahetuses saab kolm inimest juhtida kahte terviklikku tootmisliini.Peaaegu kõik need töötajad jälgivad: peale järgmise mudeli valimise, liivasegude haldamise ja sulatise transportimise on neil vähe käsitsi ülesandeid.Teine eelis on vähenenud vajadus kogenud töötajate järele, keda on raske leida.Kuigi automatiseerimine nõuab operaatorite mõningast koolitust, annab see inimestele kriitilist protsessiteavet, mida nad vajavad heade otsuste tegemiseks.Tulevikus võivad kõik otsused teha masinad.Andmedividendid sujuvast valamisest Protsessi täiustamisel ütlevad valukojad sageli: "Me teeme sama asja samamoodi, kuid erinevate tulemustega."Nii et nad heidavad samal temperatuuril ja samal tasemel 10 sekundit, kuid mõned valandid on head ja mõned halvad.Lisades automatiseeritud andureid, kogudes ajatempliga andmeid iga protsessi parameetri kohta ja jälgides tulemusi, loob integreeritud õmblusteta valamissüsteem seotud protsessiandmete ahela, mis muudab algpõhjuste tuvastamise lihtsamaks, kui kvaliteet hakkab halvenema.Näiteks kui piduriketaste partiis ilmnevad ootamatud lisamised, saavad juhid kiiresti kontrollida, kas parameetrid on vastuvõetavates piirides.Kuna vormimismasina, valutehase ja muude funktsioonide (nt ahjud ja liivasegistid) kontrollerid töötavad koos, saab nende genereeritud andmeid analüüsida, et tuvastada seoseid kogu protsessi vältel, alates liiva omadustest kuni valu lõpliku pinnakvaliteedini.Üks võimalik näide on see, kuidas valamisaste ja temperatuur mõjutavad iga mudeli vormitäitmist.Saadud andmebaas paneb aluse ka edaspidisele automatiseeritud analüüsimeetoditele, nagu masinõpe ja tehisintellekt (AI), protsesside optimeerimiseks.Ortrander kogub protsessiandmeid reaalajas masinaliideste, andurite mõõtmiste ja testnäidiste kaudu.Iga vormivalu jaoks kogutakse umbes tuhat parameetrit.Varem registreeris see ainult igaks valamiseks kuluva aja, kuid nüüd teab täpselt, milline on valamisotsiku tase igas sekundis, võimaldades kogenud töötajatel uurida, kuidas see parameeter mõjutab teisi näitajaid, aga ka valamise lõplikku kvaliteeti.Kas valuotsakust tühjendatakse vedelikku vormi täitmise ajal või täidetakse valamisotsik täitmise ajal peaaegu konstantsel tasemel?Ortrander toodab kolm kuni viis miljonit vormi aastas ja on kogunud tohutul hulgal andmeid.Ortrander salvestab kvaliteediprobleemide korral ka igast valamisest mitu pilti pourTECHi andmebaasi.Tuleviku eesmärk on leida viis, kuidas neid pilte automaatselt hinnata.Järeldus.Samaaegse automatiseeritud vormimise ja valamise tulemuseks on kiiremad protsessid, ühtlasem kvaliteet ja vähem jäätmeid.Tänu sujuvale valamisele ja automaatsele mustrivahetusele töötab tootmisliin tõhusalt autonoomselt, nõudes vaid minimaalset käsitsitööd.Kuna operaator täidab järelevalvet, on vaja vähem töötajaid.Nüüd kasutatakse õmblusteta valamist paljudes kohtades üle maailma ja seda saab rakendada kõigis kaasaegsetes valukodades.Iga valukoda vajab veidi erinevat lahendust, mis on kohandatud tema vajadustele, kuid selle rakendamise tehnoloogia on end hästi tõestanud, praegu saadaval DISA-lt ja tema partnerilt pour-tech AB-lt ning see ei nõua palju tööd.Võimalik teostada tellimustöid.Tehisintellekti ja intelligentse automatiseerimise suurenenud kasutamine valukodades on alles katsetamisfaasis, kuid kuna valukojad ja originaalseadmete tootjad koguvad järgmise kahe-kolme aasta jooksul rohkem andmeid ja lisakogemusi, kiireneb üleminek automatiseerimisele oluliselt.See lahendus on praegu aga valikuline, kuna andmeluure on parim viis protsesside optimeerimiseks ja kasumlikkuse parandamiseks, suurem automatiseerimine ja andmete kogumine on muutumas pigem tavapraktikaks kui eksperimentaalseks projektiks.Varem olid valukoja suurimaks väärtuseks selle mudel ja töötajate kogemused.Nüüd, kui õmblusteta valamine on kombineeritud suurema automatiseerimise ja tööstus 4.0 süsteemidega, on andmetest kiiresti saamas valukoja edu kolmas sammas.
— Täname südamest pour-techi ja Ortrander Eisenhüttet kommentaaride eest selle artikli ettevalmistamisel.
Jah, ma soovin saada iga kahe nädala tagant ilmuvat Foundry-Planeti uudiskirja kõigi viimaste uudiste, testide ja aruannetega toodete ja materjalide kohta.Lisaks spetsiaalsed uudiskirjad – kõik koos igal ajal tasuta tühistamisega.
Postitusaeg: okt-05-2023