قالب گیری اتوماتیک

ریخته‌گری‌ها به طور فزاینده‌ای از اتوماسیون فرآیند مبتنی بر داده برای دستیابی به اهداف بلندمدت با کیفیت بالاتر، ضایعات کمتر، حداکثر زمان کار و حداقل هزینه استفاده می‌کنند.همگام سازی دیجیتالی کاملاً یکپارچه فرآیندهای ریختن و قالب گیری (ریخته گری بدون درز) به ویژه برای ریخته گری هایی که با چالش های تولید به موقع، کاهش زمان چرخه و تغییرات مکرر مدل مواجه هستند، ارزشمند است.با سیستم های قالب گیری و ریخته گری خودکار که به طور یکپارچه به یکدیگر متصل می شوند، فرآیند ریخته گری سریع تر می شود و قطعات با کیفیت بالاتر به طور مداوم تولید می شوند.فرآیند ریختن خودکار شامل نظارت بر دمای ریختن و همچنین تغذیه مواد تلقیح و بررسی هر قالب است.این باعث بهبود کیفیت هر ریخته گری و کاهش نرخ ضایعات می شود.این اتوماسیون جامع همچنین نیاز به اپراتورهایی با سالها تجربه تخصصی را کاهش می دهد.عملیات همچنین ایمن تر می شود زیرا تعداد کارگران کمتری در کل درگیر می شوند.این چشم انداز چشم اندازی از آینده نیست.اکنون این اتفاق می افتد.ابزارهایی مانند اتوماسیون ریخته‌گری و روباتیک، جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها در طول دهه‌ها تکامل یافته‌اند، اما پیشرفت اخیراً با توسعه محاسبات با کارایی بالا مقرون‌به‌صرفه و حسگرهای شبکه‌شده صنعت 4.0 پیشرفته و سیستم‌های کنترل سازگار سرعت گرفته است.راه‌حل‌ها و شرکا اکنون به ریخته‌گری‌ها این امکان را می‌دهند تا یک زیرساخت قوی و هوشمند برای حمایت از پروژه‌های جاه‌طلبانه‌تر ایجاد کنند و چندین فرآیند فرعی مستقل را برای هماهنگ کردن تلاش‌هایشان گرد هم بیاورند.ذخیره و تجزیه و تحلیل داده‌های فرآیند جمع‌آوری‌شده توسط این سیستم‌های خودکار و یکپارچه همچنین دری را به روی چرخه‌ای از بهبود مستمر مبتنی بر داده باز می‌کند.ریخته‌گری‌ها می‌توانند پارامترهای فرآیند را با بررسی داده‌های تاریخی برای یافتن همبستگی بین آنها و نتایج فرآیند جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کنند.سپس فرآیند خودکار یک محیط شفاف را فراهم می کند که در آن هر پیشرفت شناسایی شده توسط تجزیه و تحلیل می تواند به طور کامل و سریع آزمایش شود، اعتبار سنجی شود و در صورت امکان اجرا شود.
چالش‌های قالب‌گیری بدون درز با توجه به گرایش به تولید به‌موقع، مشتریانی که از خطوط قالب‌گیری DISAMATIC® استفاده می‌کنند، اغلب مجبورند مدل‌های خود را بین دسته‌های کوچک تغییر دهند.با استفاده از تجهیزاتی مانند تعویض پودر خودکار (APC) یا تعویض پودر سریع (QPC) از DISA، می توان قالب ها را در کمتر از یک دقیقه تغییر داد.همانطور که تغییرات الگوی با سرعت بالا رخ می دهد، گلوگاه در فرآیند تمایل به انتقال به سمت ریختن دارد - زمان لازم برای حرکت دستی تاندیش برای ریختن پس از تغییر الگو.ریخته گری بدون درز بهترین راه برای بهبود این مرحله از فرآیند ریخته گری است.اگرچه ریخته‌گری اغلب تا حدی خودکار است، اتوماسیون کامل نیاز به یکپارچه‌سازی یکپارچه سیستم‌های کنترل خط قالب‌گیری و تجهیزات پرکننده دارد تا در تمام موقعیت‌های عملیاتی ممکن کاملاً همزمان عمل کنند.برای رسیدن به این هدف مطمئن، واحد ریختن باید دقیقاً بداند که در کجا ریختن قالب بعدی بی خطر است و در صورت لزوم، موقعیت واحد پرکننده را تنظیم کند.دستیابی به پر کردن خودکار کارآمد در یک فرآیند تولید پایدار همان قالب چندان دشوار نیست.هر بار که یک قالب جدید ساخته می شود، ستون قالب به همان فاصله (ضخامت قالب) حرکت می کند.به این ترتیب، واحد پرکننده می تواند در همان موقعیت باقی بماند و آماده پر کردن قالب خالی بعدی پس از توقف خط تولید باشد.فقط تنظیمات جزئی در موقعیت ریزش برای جبران تغییرات ضخامت قالب ناشی از تغییر در تراکم پذیری ماسه مورد نیاز است.نیاز به این تنظیمات ظریف اخیراً به لطف ویژگی‌های جدید خط قالب‌گیری کاهش یافته است که به موقعیت‌های ریختن اجازه می‌دهد تا در طول تولید ثابت بیشتر ثابت بماند.پس از اتمام هر بار ریختن، خط قالب گیری دوباره یک حرکت حرکت می کند و قالب خالی بعدی را در محل قرار می دهد تا ریختن بعدی شروع شود.در حالی که این اتفاق می افتد، دستگاه پرکننده را می توان دوباره پر کرد.هنگام تغییر مدل، ضخامت قالب ممکن است تغییر کند، که نیاز به اتوماسیون پیچیده دارد.برخلاف فرآیند سندباکس افقی، که در آن ارتفاع ماسه‌باکس ثابت است، فرآیند DISAMATIC® عمودی می‌تواند ضخامت قالب را به ضخامت دقیق مورد نیاز برای هر مجموعه از مدل‌ها تنظیم کند تا نسبت ماسه به آهن ثابت بماند و ارتفاع را در نظر بگیرد. از مدلاین یک مزیت عمده در تضمین کیفیت ریخته‌گری بهینه و استفاده از منابع است، اما ضخامت‌های متفاوت قالب، کنترل خودکار ریخته‌گری را چالش‌برانگیزتر می‌کند.پس از تغییر مدل، دستگاه DISAMATIC® شروع به تولید دسته بعدی قالب‌ها با همان ضخامت می‌کند، اما دستگاه پرکننده روی خط همچنان قالب‌های مدل قبلی را پر می‌کند، که ممکن است ضخامت قالب متفاوتی داشته باشد.برای مبارزه با این، خط قالب‌گیری و کارخانه پرکننده باید به‌صورت یکپارچه به‌عنوان یک سیستم هماهنگ کار کنند و قالب‌هایی با یک ضخامت تولید کنند و دیگری را با خیال راحت بریزند.ریختن بدون درز پس از تغییر الگو.پس از تغییر الگو، ضخامت قالب باقی مانده بین دستگاه های قالب گیری ثابت می ماند.واحد ریختن ساخته شده از مدل قبلی ثابت باقی می ماند، اما از آنجایی که قالب جدید که از دستگاه قالب گیری خارج می شود ممکن است ضخیم تر یا نازک تر باشد، کل رشته می تواند در فواصل مختلف در هر چرخه - به ضخامت فرم جدید - پیشروی کند.این بدان معنی است که با هر ضربه ماشین قالب گیری، سیستم ریخته گری بدون درز باید موقعیت ریخته گری را برای آماده سازی برای ریخته گری بعدی تنظیم کند.پس از ریختن دسته قبلی قالب، ضخامت قالب دوباره ثابت می شود و تولید پایدار از سر گرفته می شود.به عنوان مثال، اگر قالب جدید به جای قالب 200 میلی متری که قبلاً در حال ریختن بود، 150 میلی متر ضخامت داشته باشد، دستگاه ریخته گری باید با هر بار حرکت دستگاه قالب گیری 50 میلی متر به عقب به سمت دستگاه قالب گیری حرکت کند تا در موقعیت ریختن صحیح قرار گیرد..برای اینکه کارخانه ریختن در زمانی که ستون قالب از حرکت می ایستد آماده ریختن شود، کنترل کننده کارخانه پرکن باید دقیقاً بداند که در چه قالبی ریخته می شود و کی و کجا به منطقه ریختن می رسد.با استفاده از مدل جدیدی که در حین ریخته‌گری قالب‌های نازک، قالب‌های ضخیم تولید می‌کند، سیستم باید بتواند دو قالب را در یک چرخه ریخته‌گری کند.به عنوان مثال، هنگام ساخت یک قالب به قطر 400 میلی متر و ریختن قالب به قطر 200 میلی متر، دستگاه ریختن باید برای هر قالب ساخته شده 200 میلی متر از دستگاه قالب گیری فاصله داشته باشد.در برخی مواقع، ضربه 400 میلی‌متری، دو قالب پر نشده به قطر 200 میلی‌متر را از منطقه احتمالی ریختن خارج می‌کند.در این حالت، دستگاه قالب‌گیری باید صبر کند تا دستگاه پرکننده، ریختن دو قالب 200 میلی‌متری را به پایان برساند و سپس وارد مرحله بعدی شود.یا، هنگام ساخت قالب های نازک، ریخته کننده باید بتواند در چرخه، در حالی که هنوز قالب های ضخیم را می ریزد، از ریختن رد شود.به عنوان مثال، هنگام ساخت یک قالب به قطر 200 میلی متر و ریختن قالب به قطر 400 میلی متر، قرار دادن یک قالب جدید به قطر 400 میلی متر در محل ریختن به این معنی است که دو قالب به قطر 200 میلی متر باید ساخته شود.ردیابی، محاسبات و تبادل داده‌های مورد نیاز برای یک سیستم قالب‌گیری و ریختن یکپارچه برای فراهم کردن ریختن خودکار بدون مشکل، همانطور که در بالا توضیح داده شد، چالش‌هایی را برای بسیاری از تامین‌کنندگان تجهیزات در گذشته ایجاد کرده است.اما به لطف ماشین‌های مدرن، سیستم‌های دیجیتال و بهترین روش‌ها، ریختن بدون درز را می‌توان به سرعت و با حداقل راه‌اندازی به دست آورد.نیاز اصلی نوعی "حسابداری" فرآیند است که اطلاعات مربوط به مکان هر فرم را در زمان واقعی ارائه می دهد.سیستم Monitizer®|CIM (ماژول یکپارچه رایانه ای) DISA با ثبت هر قالب ساخته شده و ردیابی حرکت آن در خط تولید به این هدف دست می یابد.به عنوان یک تایمر فرآیند، یک سری جریان های داده با مهر زمانی تولید می کند که موقعیت هر قالب و نازل آن را در خط تولید در هر ثانیه محاسبه می کند.در صورت لزوم، داده ها را به صورت بلادرنگ با سیستم کنترل کارخانه پرکننده و سایر سیستم ها برای دستیابی به همگام سازی دقیق مبادله می کند.سیستم DISA داده های مهمی را برای هر قالب از پایگاه داده CIM استخراج می کند، مانند ضخامت قالب و نمی توان ریخت و آن را به سیستم کنترل کارخانه پرکننده ارسال می کند.با استفاده از این داده های دقیق (تولید شده پس از اکسترود شدن قالب)، ریخته کننده می تواند مجموعه ریخته گری را قبل از رسیدن قالب به موقعیت صحیح منتقل کند و سپس در حالی که قالب هنوز در حال حرکت است شروع به باز کردن میله درپوش کند.قالب به موقع می رسد تا آهن را از کارخانه ریخته گری دریافت کند.این زمان ایده آل بسیار مهم است، یعنی مذاب به طور دقیق به فنجان ریختن می رسد.زمان ریختن یک گلوگاه رایج بهره وری است و با زمان بندی کامل شروع ریختن، می توان زمان چرخه را تا چند دهم ثانیه کاهش داد.سیستم قالب‌گیری DISA همچنین داده‌های مربوطه را از دستگاه قالب‌گیری، مانند اندازه قالب فعلی و فشار تزریق، و همچنین داده‌های فرآیند گسترده‌تر مانند تراکم‌پذیری شن و ماسه را به Monitizer®|CIM منتقل می‌کند.به نوبه خود، Monitizer®|CIM پارامترهای حیاتی کیفیت را برای هر قالب از کارخانه پرکننده دریافت و ذخیره می‌کند، مانند دمای ریختن، زمان ریختن، و موفقیت فرآیندهای ریختن و تلقیح.این اجازه می دهد تا فرم های فردی قبل از اختلاط در سیستم تکان دادن به عنوان بد علامت گذاری شده و از هم جدا شوند.علاوه بر خودکارسازی ماشین‌های قالب‌گیری، خطوط قالب‌گیری و ریخته‌گری، Monitizer®|CIM چارچوبی مطابق با صنعت 4.0 برای کسب، ذخیره‌سازی، گزارش‌دهی و تجزیه و تحلیل ارائه می‌کند.مدیریت ریخته‌گری می‌تواند گزارش‌های دقیق را مشاهده کند و داده‌ها را برای ردیابی مشکلات کیفیت و بهبودهای بالقوه بررسی کند.تجربه ریخته‌گری بدون درز Ortrander Ortrander Eisenhütte یک ریخته‌گری خانوادگی در آلمان است که در تولید ریخته‌گری‌های آهنی با حجم متوسط ​​و با کیفیت برای قطعات خودرو، اجاق‌های چوبی سنگین و زیرساخت‌ها و قطعات ماشین‌آلات عمومی تخصص دارد.این ریخته گری آهن خاکستری، چدن شکل پذیر و آهن گرافیت فشرده تولید می کند و تقریباً 27000 تن ریخته گری با کیفیت بالا در سال تولید می کند که در دو شیفت کاری پنج روز در هفته کار می کند.Ortrander دارای چهار کوره ذوب القایی 6 تنی و سه خط قالب گیری DISA است که تقریباً 100 تن ریخته گری در روز تولید می کند.این شامل تولید کوتاه مدت یک ساعته می شود، گاهی اوقات برای مشتریان مهم کمتر، بنابراین الگو باید مرتباً تغییر کند.برای بهینه سازی کیفیت و کارایی، مدیر عامل شرکت Bernd H. Williams-Book منابع قابل توجهی را در پیاده سازی اتوماسیون و تجزیه و تحلیل سرمایه گذاری کرده است.اولین گام، خودکار کردن فرآیند ذوب و دوز آهن، ارتقاء سه کوره ریخته‌گری موجود با استفاده از جدیدترین سیستم pourTECH، که شامل فناوری لیزر سه بعدی، جوجه کشی و کنترل دما است، بود.کوره‌ها، خطوط قالب‌گیری و ریخته‌گری اکنون به صورت دیجیتالی کنترل و هماهنگ شده‌اند و تقریباً به‌طور خودکار کار می‌کنند.هنگامی که ماشین قالب‌گیری مدل را تغییر می‌دهد، کنترل‌کننده pourTECH از سیستم DISA Monitizer®|CIM برای ابعاد قالب جدید سؤال می‌کند.بر اساس داده های DISA، کنترل کننده ریزش محل قرار دادن گره ریزش را برای هر بار ریختن محاسبه می کند.دقیقاً می داند که اولین قالب جدید چه زمانی به کارخانه پرکننده می رسد و به طور خودکار به دنباله ریختن جدید می رود.اگر جیگ در هر زمانی به پایان حرکت خود برسد، دستگاه DISAMATIC® متوقف می شود و جیگ به طور خودکار باز می گردد.هنگامی که اولین قالب جدید از دستگاه خارج می شود، به اپراتور هشدار داده می شود تا بتواند به صورت بصری بررسی کند که در موقعیت صحیح قرار دارد.مزایای ریخته‌گری بدون درز فرآیندهای ریخته‌گری دستی سنتی یا سیستم‌های خودکار پیچیده‌تر می‌تواند منجر به از دست رفتن زمان تولید در طول تغییرات مدل شود، که حتی با تغییرات سریع قالب در ماشین‌های قالب‌گیری اجتناب‌ناپذیر است.تنظیم مجدد دستی قالب‌های ریخته‌گر و ریختن کندتر است، به اپراتورهای بیشتری نیاز دارد و مستعد خطاهایی مانند شعله‌ور شدن است.اورترندر متوجه شد که هنگام بطری‌سازی با دست، کارمندانش در نهایت خسته می‌شوند، تمرکز خود را از دست می‌دهند و مرتکب اشتباهاتی مانند سستی می‌شوند.ادغام یکپارچه قالب‌گیری و ریختن فرآیندهای سریع‌تر، سازگارتر و باکیفیت‌تر و در عین حال کاهش ضایعات و زمان خرابی را ممکن می‌سازد.با Ortrander، پر کردن خودکار سه دقیقه را که قبلاً برای تنظیم موقعیت واحد پرکننده در طول تغییر مدل لازم بود حذف می کند.آقای ویلیامز بوک گفت که کل فرآیند تبدیل 4.5 دقیقه طول می کشد.امروز کمتر از دو دقیقهبا تغییر بین 8 تا 12 مدل در هر شیفت، کارمندان Ortrander اکنون حدود 30 دقیقه در هر شیفت صرف می کنند، یعنی نصف مقدار قبلی.کیفیت از طریق سازگاری بیشتر و توانایی بهینه سازی مداوم فرآیندها افزایش می یابد.Ortrander با معرفی ریخته گری بدون درز، ضایعات را تقریباً 20٪ کاهش داد.علاوه بر کاهش زمان خرابی هنگام تعویض مدل، کل خط قالب گیری و ریختن به جای سه نفر قبلی، تنها به دو نفر نیاز دارد.در برخی شیفت ها، سه نفر می توانند دو خط تولید کامل را اداره کنند.نظارت تقریباً کاری است که این کارگران انجام می دهند: به غیر از انتخاب مدل بعدی، مدیریت مخلوط ماسه و انتقال مذاب، آنها وظایف دستی کمی دارند.مزیت دیگر کاهش نیاز به کارمندان با تجربه است که یافتن آنها دشوار است.اگرچه اتوماسیون نیاز به آموزش اپراتور دارد، اما اطلاعات فرآیند حیاتی را که برای تصمیم گیری خوب نیاز دارند را در اختیار افراد قرار می دهد.در آینده، ماشین ها ممکن است همه تصمیمات را بگیرند.سود حاصل از ریخته‌گری بدون درز زمانی که در تلاش برای بهبود فرآیند هستند، ریخته‌گری‌ها اغلب می‌گویند: «ما کارهای مشابهی را به همان روش انجام می‌دهیم، اما با نتایج متفاوت.»بنابراین آنها در همان دما و سطح به مدت 10 ثانیه ریخته گری می کنند، اما برخی از ریخته گری ها خوب و برخی بد هستند.با افزودن حسگرهای خودکار، جمع‌آوری داده‌های مهر زمانی بر روی هر پارامتر فرآیند و نظارت بر نتایج، یک سیستم ریخته‌گری یکپارچه زنجیره‌ای از داده‌های فرآیند مرتبط را ایجاد می‌کند و شناسایی علل ریشه‌ای زمانی که کیفیت شروع به زوال می‌کند آسان‌تر می‌کند.به عنوان مثال، اگر در دسته ای از دیسک های ترمز موارد غیرمنتظره رخ دهد، مدیران می توانند به سرعت بررسی کنند که پارامترها در محدوده قابل قبول هستند.از آنجایی که کنترل‌کننده‌های دستگاه قالب‌گیری، کارخانه ریخته‌گری و سایر عملکردها مانند کوره‌ها و میکسرهای شن و ماسه به صورت هماهنگ کار می‌کنند، داده‌هایی که تولید می‌کنند را می‌توان برای شناسایی روابط در طول فرآیند، از خواص ماسه تا کیفیت سطح نهایی ریخته‌گری، تجزیه و تحلیل کرد.یک مثال ممکن این است که چگونه سطح ریزش و دما بر پر شدن قالب برای هر مدل جداگانه تأثیر می گذارد.پایگاه داده به دست آمده همچنین پایه و اساس استفاده آینده از تکنیک های تجزیه و تحلیل خودکار مانند یادگیری ماشین و هوش مصنوعی (AI) را برای بهینه سازی فرآیندها ایجاد می کند.Ortrander داده های فرآیند را در زمان واقعی از طریق رابط های ماشین، اندازه گیری های حسگر و نمونه های آزمایشی جمع آوری می کند.برای هر قالب ریخته گری حدود هزار پارامتر جمع آوری می شود.قبلاً فقط زمان مورد نیاز برای هر بار ریختن را ثبت می کرد، اما اکنون دقیقاً می داند که سطح نازل ریختن در هر ثانیه چقدر است و به پرسنل مجرب اجازه می دهد تا چگونگی تأثیر این پارامتر بر سایر شاخص ها و همچنین کیفیت نهایی ریخته گری را بررسی کنند.آیا در حین پر شدن قالب، مایع از نازل ریختن تخلیه می‌شود یا در حین پر کردن، نازل ریختن تقریباً ثابت است؟Ortrander سالانه سه تا پنج میلیون قالب تولید می کند و حجم عظیمی از داده ها را جمع آوری کرده است.Ortrander همچنین در صورت مشکلات کیفیت، چندین تصویر از هر بار را در پایگاه داده pourTECH ذخیره می کند.یافتن راهی برای رتبه بندی خودکار این تصاویر یک هدف آینده است.نتیجه.شکل‌دهی و ریختن خودکار همزمان منجر به فرآیندهای سریع‌تر، کیفیت ثابت‌تر و ضایعات کمتر می‌شود.با ریخته‌گری صاف و تغییر الگوی خودکار، خط تولید به طور مؤثر به طور مستقل عمل می‌کند و تنها به حداقل تلاش دستی نیاز دارد.از آنجایی که اپراتور نقش نظارتی را ایفا می کند، پرسنل کمتری مورد نیاز است.ریخته گری بدون درز در حال حاضر در بسیاری از نقاط جهان استفاده می شود و می توان آن را برای تمام ریخته گری های مدرن اعمال کرد.هر ریخته گری به راه حل کمی متفاوت متناسب با نیازهای خود نیاز دارد، اما فناوری اجرای آن به خوبی ثابت شده است، در حال حاضر توسط DISA و شریک آن pour-tech AB در دسترس است و به کار زیادی نیاز ندارد.کار سفارشی می تواند انجام شود.افزایش استفاده از هوش مصنوعی و اتوماسیون هوشمند در ریخته‌گری‌ها هنوز در مرحله آزمایش است، اما از آنجایی که ریخته‌گری‌ها و OEM داده‌های بیشتر و تجربیات بیشتری را طی دو تا سه سال آینده جمع‌آوری می‌کنند، انتقال به اتوماسیون به میزان قابل‌توجهی تسریع خواهد شد.با این حال، این راه حل در حال حاضر اختیاری است، زیرا هوش داده بهترین راه برای بهینه‌سازی فرآیندها و بهبود سودآوری است، اتوماسیون بیشتر و جمع‌آوری داده‌ها به جای یک پروژه آزمایشی در حال تبدیل شدن به یک عمل استاندارد است.در گذشته، بزرگترین دارایی یک ریخته گری مدل آن و تجربه کارکنان آن بود.اکنون که ریخته‌گری بدون درز با اتوماسیون بیشتر و سیستم‌های Industry 4.0 ترکیب شده است، داده‌ها به سرعت به ستون سوم موفقیت ریخته‌گری تبدیل می‌شوند.
—ما صمیمانه از pour-tech و Ortrander Eisenhütte به خاطر نظراتشان در حین تهیه این مقاله تشکر می کنیم.
بله، من می خواهم دو هفته نامه Foundry-Planet را با آخرین اخبار، آزمایش ها و گزارش های محصولات و مواد دریافت کنم.به علاوه خبرنامه های ویژه - همه با لغو رایگان در هر زمان.