As fundicións están adoptando cada vez máis a automatización de procesos baseada en datos para acadar obxectivos a longo prazo de maior calidade, menos desperdicio, máximo tempo de actividade e mínimos custos.A sincronización dixital totalmente integrada dos procesos de vertido e moldeado (fundición sen costura) é especialmente valiosa para as fundicións que se enfrontan aos desafíos da produción xusto a tempo, tempos de ciclo reducidos e cambios de modelo máis frecuentes.Con sistemas de moldeo e fundición automatizados que se conectan perfectamente, o proceso de fundición faise máis rápido e as pezas de maior calidade prodúcense de forma máis consistente.O proceso de vertido automatizado inclúe o seguimento da temperatura de vertido, así como a alimentación do material de inoculación e a comprobación de cada molde.Isto mellora a calidade de cada fundición e reduce a taxa de chatarra.Esta automatización integral tamén reduce a necesidade de operadores con anos de experiencia especializada.As operacións tamén se fan máis seguras porque en xeral participan menos traballadores.Esta visión non é unha visión do futuro;Isto está a suceder agora.Ferramentas como a automatización e a robótica de fundicións, a recollida e análise de datos evolucionaron ao longo de décadas, pero o progreso acelerouse recentemente co desenvolvemento de computación asequible de alto rendemento e sensores en rede avanzados da Industria 4.0 e sistemas de control compatibles.As solucións e os socios permiten agora ás fundicións crear unha infraestrutura robusta e intelixente para apoiar proxectos máis ambiciosos, que reúne múltiples subprocesos previamente independentes para coordinar os seus esforzos.O almacenamento e a análise dos datos do proceso recollidos por estes sistemas automatizados e integrados tamén abre a porta a un círculo virtuoso de mellora continua impulsada polos datos.As fundicións poden recoller e analizar parámetros do proceso examinando datos históricos para atopar correlacións entre eles e os resultados do proceso.O proceso automatizado proporciona entón un ambiente transparente no que calquera mellora identificada pola análise pode ser probada, validada e, se é posible, implementada de forma completa e rápida.
Desafíos de moldaxe sen costuras Debido á tendencia á produción xusto a tempo, os clientes que utilizan as liñas de moldeo DISAMATIC® adoitan ter que cambiar de modelo con frecuencia entre lotes pequenos.Usando equipos como un cambiador automático de po (APC) ou un cambiador rápido de po (QPC) de DISA, os modelos pódense cambiar en tan só un minuto.A medida que se producen cambios no patrón de alta velocidade, o pescozo de botella no proceso tende a desprazarse cara ao vertido, o tempo necesario para mover manualmente a cuberta para verter despois dun cambio de patrón.A fundición sen costuras é a mellor forma de mellorar este paso do proceso de fundición.Aínda que a fundición a miúdo xa está parcialmente automatizada, a automatización total require unha integración perfecta dos sistemas de control da liña de moldeo e dos equipos de recheo para que funcionen de forma totalmente sincrónica en todas as situacións operativas posibles.Para logralo de forma fiable, a unidade de vertido debe saber exactamente onde é seguro verter o seguinte molde e, se é necesario, axustar a posición da unidade de recheo.Conseguir un recheo automático eficiente nun proceso de produción estable do mesmo molde non é tan difícil.Cada vez que se fai un molde novo, a columna do molde móvese a mesma distancia (espesor do molde).Deste xeito, a unidade de recheo pode permanecer na mesma posición, lista para encher o seguinte molde baleiro despois de que se deteña a liña de produción.Só son necesarios pequenos axustes na posición de vertedura para compensar os cambios no espesor do molde causados polos cambios na compresibilidade da area.Recentemente, a necesidade destes axustes finos reduciuse aínda máis grazas ás novas funcións da liña de moldeo que permiten que as posicións de vertido sigan sendo máis consistentes durante a produción consistente.Despois de que se complete cada vertedura, a liña de moldeo volve mover un golpe, colocando o seguinte molde baleiro no seu lugar para comezar a seguinte vertedura.Mentres isto ocorre, o dispositivo de recheo pódese encher.Ao cambiar o modelo, o grosor do molde pode cambiar, o que require unha automatización complexa.A diferenza do proceso de caixa de area horizontal, onde se fixa a altura da caixa de area, o proceso DISAMATIC® vertical pode axustar o grosor do molde ao espesor exacto necesario para cada conxunto de modelos para manter unha relación de area e ferro constante e ter en conta a altura. do modelo.Este é un gran beneficio para garantir unha calidade de fundición óptima e unha utilización dos recursos, pero os diferentes grosores dos moldes fan que o control automático de fundición sexa máis difícil.Despois dun cambio de modelo, a máquina DISAMATIC® comeza a producir o seguinte lote de moldes do mesmo grosor, pero a máquina de recheo da liña aínda enche os moldes do modelo anterior, que pode ter un grosor de molde diferente.Para combater isto, a liña de moldeo e a planta de recheo deben funcionar perfectamente como un sistema sincronizado, producindo moldes dun grosor e vertendo outro con seguridade.Vertido sen costuras despois do cambio de patrón.Despois do cambio de patrón, o grosor do molde restante entre as máquinas de moldeo segue sendo o mesmo.A unidade de vertido do modelo anterior segue sendo a mesma, pero como o novo molde que sae da máquina de moldeo pode ser máis groso ou fino, toda a corda pode avanzar a diferentes distancias en cada ciclo, ata o grosor da nova forma.Isto significa que con cada golpe da máquina de moldeo, o sistema de fundición sen costura debe axustar a posición de fundición en preparación para o seguinte molde.Despois de verter o lote anterior de moldes, o espesor do molde volve ser constante e retómase a produción estable.Por exemplo, se o molde novo ten un grosor de 150 mm en lugar do molde de 200 mm que aínda se estaba a verter anteriormente, o dispositivo de vertido debe moverse 50 mm cara á máquina de moldear con cada golpe da máquina de moldear para que estea na posición de vertido correcta..Para que unha planta de vertido se prepare para verter cando a columna do molde deixe de moverse, o controlador da planta de recheo debe saber exactamente en que molde verterá e cando e onde chegará á zona de vertido.Usando un novo modelo que produce moldes grosos mentres se funden moldes finos, o sistema debería ser capaz de fundir dous moldes nun ciclo.Por exemplo, ao facer un molde de 400 mm de diámetro e verter un molde de 200 mm de diámetro, o dispositivo de vertido debe estar a 200 mm de distancia da máquina de moldeo para cada molde feito.Nalgún momento, a carreira de 400 mm empuxará dous moldes sen recheos de 200 mm de diámetro fóra da posible área de vertedura.Neste caso, a máquina de moldeo debe esperar ata que o dispositivo de recheo remate de verter os dous moldes de 200 mm antes de pasar á seguinte carreira.Ou, ao facer moldes finos, o vertedor debe poder saltar o vertido por completo no ciclo mentres segue vertindo moldes grosos.Por exemplo, ao facer un molde de 200 mm de diámetro e verter un molde de 400 mm de diámetro, colocar un novo molde de 400 mm de diámetro na zona de vertedura significa que hai que facer dous moldes de 200 mm de diámetro.O seguimento, os cálculos e o intercambio de datos necesarios para un sistema integrado de moldeo e vertido para proporcionar un vertido automatizado sen problemas, como se describe anteriormente, presentaron desafíos para moitos provedores de equipos no pasado.Pero grazas ás máquinas modernas, aos sistemas dixitais e ás mellores prácticas, pódese conseguir (e xa foi) a vertida sen fíos rapidamente cunha configuración mínima.O principal requisito é algunha forma de "contabilidade" do proceso, que proporcione información sobre a localización de cada formulario en tempo real.O sistema Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) de DISA consegue este obxectivo rexistrando cada molde feito e facendo un seguimento do seu movemento a través da liña de produción.Como temporizador de proceso, xera unha serie de fluxos de datos con marca de tempo que calculan a posición de cada molde e a súa boquilla na liña de produción cada segundo.Se é necesario, intercambia datos en tempo real co sistema de control da planta de recheo e outros sistemas para lograr unha sincronización precisa.O sistema DISA extrae datos importantes para cada molde da base de datos CIM, como o grosor do molde e pode/non se pode verter, e envíao ao sistema de control da planta de recheo.Usando estes datos precisos (xerados despois da extrusión do molde), o vertedor pode mover o conxunto de vertedura á posición correcta antes de que chegue o molde e, a continuación, comezar a abrir a varilla de tapón mentres o molde aínda está en movemento.O molde chega a tempo de recibir o ferro da planta de vertedura.Este momento ideal é crucial, é dicir, o fundido chega á cunca de vertido con precisión.O tempo de vertido é un pescozo de botella de produtividade común e, ao sincronizar perfectamente o inicio do vertido, os tempos do ciclo pódense reducir varias décimas de segundo.O sistema de moldaxe DISA tamén transfire datos relevantes da máquina de moldeo, como o tamaño actual do molde e a presión de inxección, así como datos de proceso máis amplos, como a compresibilidade da area, ao Monitizer®|CIM.Pola súa banda, Monitizer®|CIM recibe e almacena os parámetros críticos de calidade para cada molde da planta de recheo, como a temperatura de vertedura, o tempo de vertedura e o éxito dos procesos de vertedura e inoculación.Isto permite que as formas individuais sexan marcadas como malas e separadas antes de mesturalas no sistema de axitación.Ademais de automatizar máquinas de moldeo, liñas de moldeo e fundición, Monitizer®|CIM ofrece un marco conforme á industria 4.0 para adquisición, almacenamento, informes e análise.A xestión da fundición pode ver informes detallados e analizar os datos para rastrexar os problemas de calidade e impulsar posibles melloras.Experiencia de fundición sen soldadura de Ortrander Ortrander Eisenhütte é unha fundición familiar en Alemaña especializada na produción de pezas de fundición de ferro de alta calidade e de volume medio para compoñentes de automóbiles, cociñas e infraestruturas de leña para uso pesado e pezas de maquinaria en xeral.A fundición produce fundición gris, fundición dúctil e ferro grafito compactado e produce aproximadamente 27.000 toneladas de fundición de alta calidade ao ano, operando dúas quendas cinco días á semana.Ortrander opera catro fornos de fusión por indución de 6 toneladas e tres liñas de moldeo DISA, producindo aproximadamente 100 toneladas de fundición por día.Isto inclúe tiradas de produción curtas dunha hora, ás veces menos para clientes importantes, polo que o modelo ten que cambiarse con frecuencia.Para optimizar a calidade e a eficiencia, o CEO Bernd H. Williams-Book investiu importantes recursos na implementación de automatización e análise.O primeiro paso foi automatizar o proceso de fusión e dosificación do ferro, actualizando tres fornos de fundición existentes utilizando o último sistema pourTECH, que inclúe tecnoloxía láser 3D, incubación e control de temperatura.Os fornos, as liñas de moldeo e fundición agora están controlados e sincronizados dixitalmente, funcionando case de forma totalmente automática.Cando a máquina de moldeo cambia de modelo, o controlador de vertedura pourTECH consulta o sistema DISA Monitizer®|CIM para as novas dimensións do molde.A partir dos datos DISA, o controlador de vertedura calcula onde colocar o nodo de vertedura para cada vertedura.Sabe exactamente cando chega o primeiro molde novo á planta de recheo e cambia automaticamente á nova secuencia de vertido.Se a plantilla chega ao final da súa carreira nalgún momento, a máquina DISAMATIC® detense e a plantilla volve automaticamente.Cando se retira o primeiro molde novo da máquina, avisa ao operario para que poida comprobar visualmente que está na posición correcta.Os beneficios da fundición sen costura Os procesos de fundición manual tradicionais ou os sistemas automatizados menos complexos poden producir perda de tempo de produción durante os cambios de modelo, o que é inevitable mesmo con cambios rápidos de molde nunha máquina de moldeo.O restablecemento manual do vertedor e dos moldes de vertedura é máis lento, require máis operadores e é propenso a erros, como a queimada.Ortrander descubriu que ao embotellar a man, os seus empregados finalmente cansáronse, perderon a concentración e cometían erros, como afrouxarse.A integración perfecta de moldeado e vertido permite procesos máis rápidos, consistentes e de maior calidade, ao tempo que reduce o desperdicio e o tempo de inactividade.Con Ortrander, o recheo automático elimina os tres minutos necesarios para axustar a posición da unidade de recheo durante os cambios de modelo.Todo o proceso de conversión adoitaba levar 4,5 minutos, dixo Williams-Book.Hoxe menos de dous minutos.Ao cambiar entre 8 e 12 modelos por quenda, os empregados de Ortrander gastan agora uns 30 minutos por quenda, a metade que antes.A calidade realízase mediante unha maior coherencia e a capacidade de optimizar continuamente os procesos.Ortrander reduciu os residuos nun 20% aproximadamente ao introducir a fundición sen costura.Ademais de reducir o tempo de inactividade ao cambiar de modelo, toda a liña de moldeado e vertido precisa só de dúas persoas en lugar das tres anteriores.Nalgunhas quendas, tres persoas poden operar dúas liñas de produción completas.A vixilancia é case todo o que fan estes traballadores: ademais de seleccionar o seguinte modelo, xestionar as mesturas de area e transportar o fundido, teñen poucas tarefas manuais.Outro beneficio é a reducida necesidade de empregados con experiencia, que son difíciles de atopar.Aínda que a automatización require certa formación dos operadores, proporciona ás persoas a información de proceso crítica que precisan para tomar boas decisións.No futuro, as máquinas poden tomar todas as decisións.Dividendos de datos da fundición perfecta Cando intentan mellorar un proceso, as fundicións adoitan dicir: "Facemos o mesmo da mesma maneira, pero con resultados diferentes".Así que lanzaron á mesma temperatura e nivel durante 10 segundos, pero algúns lanzamentos son bos e outros son malos.Ao engadir sensores automatizados, recoller datos con marca de tempo sobre cada parámetro do proceso e supervisar os resultados, un sistema integrado de fundición sen fisuras crea unha cadea de datos de proceso relacionados, o que facilita a identificación das causas raíz cando a calidade comeza a deteriorarse.Por exemplo, se se producen inclusións inesperadas nun lote de discos de freo, os xestores poden comprobar rapidamente que os parámetros están dentro dos límites aceptables.Dado que os controladores para a máquina de moldeo, a planta de fundición e outras funcións como os fornos e os mesturadores de area funcionan de xeito conxunto, os datos que xeran pódense analizar para identificar as relacións ao longo do proceso, desde as propiedades da area ata a calidade final da superficie da fundición.Un exemplo posible é como o nivel de vertedura e a temperatura afectan ao recheo do molde para cada modelo individual.A base de datos resultante tamén senta as bases para o uso futuro de técnicas de análise automatizada como a aprendizaxe automática e a intelixencia artificial (IA) para optimizar os procesos.Ortrander recolle datos do proceso en tempo real a través de interfaces de máquina, medicións de sensores e mostras de proba.Para cada molde de fundición recóllense uns mil parámetros.Anteriormente, só rexistraba o tempo necesario para cada vertedura, pero agora sabe exactamente cal é o nivel da boquilla de vertedura cada segundo, o que permite ao persoal experimentado examinar como este parámetro afecta a outros indicadores, así como a calidade final da fundición.Drenase o líquido da boquilla de vertedura mentres se enche o molde, ou a boquilla de vertido énchese a un nivel case constante durante o recheo?Ortrander produce de tres a cinco millóns de moldes ao ano e recolleu unha gran cantidade de datos.Ortrander tamén almacena varias imaxes de cada vertido na base de datos pourTECH en caso de problemas de calidade.Atopar un xeito de valorar automaticamente estas imaxes é un obxectivo futuro.Conclusión.O conformado e o vertido automatizados simultáneos dan como resultado procesos máis rápidos, calidade máis consistente e menos residuos.Coa fundición suave e o cambio automático de patróns, a liña de produción funciona de forma autónoma e só require un esforzo manual mínimo.Dado que o operador desempeña un papel de supervisión, requírese menos persoal.A fundición sen costura úsase agora en moitos lugares do mundo e pódese aplicar a todas as fundicións modernas.Cada fundición requirirá unha solución lixeiramente diferente adaptada ás súas necesidades, pero a tecnoloxía para implementala está ben comprobada, dispoñible actualmente por DISA e o seu socio pour-tech AB, e non require moito traballo.Pódense realizar traballos personalizados.O aumento do uso da intelixencia artificial e da automatización intelixente nas fundicións aínda está en fase de proba, pero a medida que as fundicións e os OEM reúnan máis datos e experiencia adicional durante os próximos dous ou tres anos, a transición á automatización acelerarase significativamente.Esta solución é actualmente opcional, con todo, xa que a intelixencia de datos é a mellor forma de optimizar os procesos e mellorar a rendibilidade, unha maior automatización e recollida de datos estase a converter nunha práctica estándar en lugar dun proxecto experimental.No pasado, o maior activo dunha fundición era o seu modelo e a experiencia dos seus empregados.Agora que a fundición sen fisuras se combina cunha maior automatización e sistemas de Industria 4.0, os datos están a converterse rapidamente no terceiro piar do éxito da fundición.
—Agradecemos sinceramente a pour-tech e a Ortrander Eisenhütte os seus comentarios durante a elaboración deste artigo.
Si, gustaríame recibir o boletín informativo bisemanal de Foundry-Planet con todas as últimas novidades, probas e informes sobre produtos e materiais.Ademais de boletíns especiais, todos con cancelación gratuíta en calquera momento.
Hora de publicación: 05-Oct-2023