Støperier tar i økende grad i bruk datadrevet prosessautomatisering for å oppnå langsiktige mål om høyere kvalitet, mindre avfall, maksimal oppetid og minimale kostnader.Fullt integrert digital synkronisering av støpe- og støpeprosesser (sømløs støping) er spesielt verdifull for støperier som står overfor utfordringene med just-in-time produksjon, reduserte syklustider og hyppigere modellbytter.Med automatiserte støpe- og støpesystemer som sømløst kobles sammen, blir støpeprosessen raskere og deler av høyere kvalitet produseres mer konsekvent.Den automatiserte helleprosessen inkluderer overvåking av helletemperaturen, samt mating av inokulasjonsmateriale og kontroll av hver form.Dette forbedrer kvaliteten på hver avstøpning og reduserer skrothastigheten.Denne omfattende automatiseringen reduserer også behovet for operatører med mange års spesialisert erfaring.Driften blir også tryggere fordi færre arbeidere totalt sett er involvert.Denne visjonen er ikke en fremtidsvisjon;Dette skjer nå.Verktøy som støperiautomasjon og robotikk, datainnsamling og analyse har utviklet seg over flere tiår, men fremgangen har akselerert nylig med utviklingen av rimelig høyytelses databehandling og avanserte Industry 4.0 nettverkssensorer og kompatible kontrollsystemer.Løsninger og partnere gjør det nå mulig for støperier å skape en robust, intelligent infrastruktur for å støtte mer ambisiøse prosjekter, og samle flere tidligere uavhengige underprosesser for å koordinere innsatsen deres.Lagring og analyse av prosessdata samlet inn av disse automatiserte, integrerte systemene åpner også døren til en virtuous syklus av datadrevet kontinuerlig forbedring.Støperier kan samle inn og analysere prosessparametere ved å undersøke historiske data for å finne sammenhenger mellom dem og prosessresultater.Den automatiserte prosessen gir deretter et transparent miljø der eventuelle forbedringer identifisert av analysen kan testes grundig og raskt, valideres og, der det er mulig, implementeres.
Sømløs støpingsutfordringer På grunn av trenden mot just-in-time produksjon, må kunder som bruker DISAMATIC® støpelinjer ofte bytte modell mellom små partier.Ved å bruke utstyr som en Automatic Powder Changer (APC) eller en Quick Powder Changer (QPC) fra DISA, kan maler endres på så lite som ett minutt.Ettersom høyhastighetsmønsterendringer oppstår, har flaskehalsen i prosessen en tendens til å skifte mot helling - tiden det tar å manuelt flytte trakten for å helle etter en mønsterendring.Sømløs støping er den beste måten å forbedre dette trinnet i støpeprosessen på.Selv om støping ofte allerede er delvis automatisert, krever full automatisering sømløs integrering av styresystemene til støpelinjen og fylleutstyret slik at de fungerer helt synkront i alle mulige driftssituasjoner.For å oppnå dette på en pålitelig måte, må helleenheten vite nøyaktig hvor det er trygt å helle neste form og om nødvendig justere posisjonen til påfyllingsenheten.Å oppnå effektiv automatisk fylling i en stabil produksjonsprosess av samme form er ikke så vanskelig.Hver gang en ny form lages, beveger formsøylen seg samme avstand (formtykkelse).På denne måten kan påfyllingsenheten forbli i samme posisjon, klar til å fylle neste tomme form etter at produksjonslinjen er stoppet.Bare mindre justeringer av støpeposisjonen er nødvendig for å kompensere for endringer i formtykkelse forårsaket av endringer i sandsammentrykkbarhet.Behovet for disse finjusteringene har nylig blitt ytterligere redusert takket være nye støpelinjefunksjoner som gjør at helleposisjonene forblir mer konsistente under jevn produksjon.Etter at hver støping er fullført, beveger støpelinjen seg ett slag igjen, og plasserer den neste tomme støpeformen på plass for å starte neste støping.Mens dette skjer, kan påfyllingsanordningen etterfylles.Ved endring av modell kan tykkelsen på formen endres, noe som krever kompleks automatisering.I motsetning til den horisontale sandkasseprosessen, hvor høyden på sandkassen er fast, kan den vertikale DISAMATIC®-prosessen justere tykkelsen på formen til den nøyaktige tykkelsen som trengs for hvert sett med modeller for å opprettholde et konstant forhold mellom sand og jern og ta høyde for høyden av modellen.Dette er en stor fordel for å sikre optimal støpekvalitet og ressursutnyttelse, men varierende formtykkelse gjør automatisk støpekontroll mer utfordrende.Etter et modellskifte begynner DISAMATIC®-maskinen å produsere neste parti med former med samme tykkelse, men fyllemaskinen på linjen fyller fortsatt formene til den forrige modellen, som kan ha en annen formtykkelse.For å bekjempe dette, må støpelinjen og fylleanlegget fungere sømløst som ett synkronisert system, produsere støpeformer av en tykkelse og trygt helle en annen.Sømløs helling etter mønsterendring.Etter mønsterendring forblir tykkelsen på den gjenværende formen mellom formemaskinene den samme.Helleenheten laget av den forrige modellen forblir den samme, men siden den nye formen som kommer ut av støpemaskinen kan være tykkere eller tynnere, kan hele strengen gå videre med forskjellige avstander i hver syklus – til tykkelsen til den nye formen.Dette betyr at for hvert slag av støpemaskinen må det sømløse støpesystemet justere støpeposisjonen som forberedelse til neste støping.Etter at forrige parti med former er hellet, blir tykkelsen på formen konstant igjen og stabil produksjon gjenopptas.For eksempel, hvis den nye formen er 150 mm tykk i stedet for den 200 mm tykke formen som fortsatt ble støpt tidligere, må helleanordningen bevege seg 50 mm tilbake mot støpemaskinen med hvert slag av støpemaskinen for å være i riktig helleposisjon..For at et helleanlegg skal forberede seg på å helle når formsøylen slutter å bevege seg, må fyllingsanleggets kontrollør vite nøyaktig hvilken form den skal helle i og når og hvor den kommer til helleområdet.Ved å bruke en ny modell som produserer tykke former mens man støper tynne former, skal systemet kunne støpe to former i en syklus.For eksempel, når du lager en støpeform med en diameter på 400 mm og helling av en form med en diameter på 200 mm, må helleanordningen være 200 mm unna støpemaskinen for hver form som lages.På et tidspunkt vil 400 mm-slaget skyve to ufylte former med 200 mm diameter ut av det mulige helleområdet.I dette tilfellet må støpemaskinen vente til påfyllingsanordningen er ferdig med å helle de to 200 mm formene før den går videre til neste slag.Eller, når du lager tynne former, må skjenkeren kunne hoppe over hellingen helt i syklusen mens den fortsatt heller tykke former.For eksempel, når du lager en form med diameter på 200 mm og helling av en form med diameter på 400 mm, betyr det å plassere en ny form med diameter på 400 mm i helleområdet at det må lages to former med diameter på 200 mm.Sporingen, beregningene og datautvekslingen som kreves for et integrert støpe- og støpesystem for å gi problemfri automatisert støping, som beskrevet ovenfor, har bydd på utfordringer for mange utstyrsleverandører tidligere.Men takket være moderne maskiner, digitale systemer og beste praksis kan sømløs helling oppnås (og har blitt) raskt med minimalt oppsett.Hovedkravet er en form for "regnskap" av prosessen, som gir informasjon om plasseringen av hvert skjema i sanntid.DISAs Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module)-system oppnår dette målet ved å registrere hver støpeform som er laget og spore bevegelsen gjennom produksjonslinjen.Som en prosesstidtaker genererer den en serie tidsstemplede datastrømmer som beregner posisjonen til hver form og munnstykket på produksjonslinjen hvert sekund.Om nødvendig utveksler den data i sanntid med fylleanleggets kontrollsystem og andre systemer for å oppnå presis synkronisering.DISA-systemet trekker ut viktige data for hver form fra CIM-databasen, slik som formtykkelse og kan/kan ikke helles, og sender det til fylleanleggets kontrollsystem.Ved å bruke disse nøyaktige dataene (generert etter at formen er ekstrudert), kan helleenheten flytte helleenheten til riktig posisjon før formen kommer, og deretter begynne å åpne stopperstangen mens formen fortsatt er i bevegelse.Formen kommer i tide til å ta imot jernet fra helleanlegget.Denne ideelle timingen er avgjørende, dvs. at smelten når skjenkekoppen nøyaktig.Helletid er en vanlig produktivitetsflaskehals, og ved perfekt timing av starten på helling, kan syklustidene reduseres med flere tideler av et sekund.DISA-støpesystemet overfører også relevante data fra formemaskinen, slik som gjeldende formstørrelse og injeksjonstrykk, samt bredere prosessdata som sandkomprimerbarhet, til Monitizer®|CIM.På sin side mottar og lagrer Monitizer®|CIM kvalitetskritiske parametere for hver form fra fyllingsanlegget, som helletemperatur, helletid og suksessen til helle- og inokuleringsprosessene.Dette gjør at individuelle former kan merkes som dårlige og separeres før de blandes i ristesystemet.I tillegg til å automatisere støpemaskiner, støpelinjer og støping, gir Monitizer®|CIM et Industry 4.0-kompatibelt rammeverk for anskaffelse, lagring, rapportering og analyse.Støperiledelsen kan se detaljerte rapporter og gå ned i data for å spore kvalitetsproblemer og drive potensielle forbedringer.Ortranders sømløse støpeopplevelse Ortrander Eisenhütte er et familieeid støperi i Tyskland som spesialiserer seg på produksjon av mellomvolum, høykvalitets jernstøpegods for bilkomponenter, kraftige vedovner og infrastruktur, og generelle maskindeler.Støperiet produserer gråjern, duktiljern og komprimert grafittjern og produserer ca. 27 000 tonn høykvalitets støpegods per år, med to skift fem dager i uken.Ortrander driver fire 6-tonns induksjonssmelteovner og tre DISA-støpelinjer, og produserer omtrent 100 tonn støpegods per dag.Dette inkluderer korte produksjonsserier på én time, noen ganger mindre for viktige kunder, så malen må endres ofte.For å optimalisere kvalitet og effektivitet har administrerende direktør Bernd H. Williams-Book investert betydelige ressurser i implementering av automatisering og analyser.Det første trinnet var å automatisere jernsmelte- og doseringsprosessen, oppgradere tre eksisterende støpeovner ved å bruke det nyeste pourTECH-systemet, som inkluderer 3D-laserteknologi, inkubasjon og temperaturkontroll.Ovner, støpe- og støpelinjer er nå digitalt styrt og synkronisert, og fungerer nesten helt automatisk.Når støpemaskinen endrer modell, spør pourTECH hellekontrolleren DISA Monitizer®|CIM-systemet for de nye formdimensjonene.Basert på DISA-dataene, beregner skjenkekontrolleren hvor hellingsnoden skal plasseres for hver helling.Den vet nøyaktig når den første nye formen kommer til fylleanlegget og går automatisk over til den nye skjenkesekvensen.Hvis jiggen når slutten av slaget når som helst, stopper DISAMATIC®-maskinen og jiggen går automatisk tilbake.Når den første nye formen fjernes fra maskinen, blir operatøren varslet slik at han visuelt kan sjekke at den er i riktig posisjon.Fordelene med sømløs støping Tradisjonelle håndstøpeprosesser eller mindre komplekse automatiserte systemer kan resultere i tapt produksjonstid under modellbytte, noe som er uunngåelig selv med raske støpeformer på en støpemaskin.Manuell tilbakestilling av helle- og helleformer er tregere, krever flere operatører og er utsatt for feil som bluss.Ortrander fant ut at ved tapping for hånd, ble de ansatte til slutt slitne, mistet konsentrasjonen og gjorde feil, som for eksempel å slappe av.Sømløs integrering av støping og støping muliggjør raskere, mer konsistente prosesser av høyere kvalitet, samtidig som avfall og nedetid reduseres.Med Ortrander eliminerer automatisk fylling de tre minuttene som tidligere var nødvendig for å justere posisjonen til påfyllingsenheten under modellbytte.Hele konverteringsprosessen pleide å ta 4,5 minutter, sa Mr. Williams-Book.Mindre enn to minutter i dag.Ved å bytte mellom 8 og 12 modeller per skift bruker Ortrander-ansatte nå rundt 30 minutter per skift, halvparten så mye som før.Kvaliteten økes gjennom større konsistens og evnen til kontinuerlig å optimalisere prosesser.Ortrander reduserte avfallet med omtrent 20 % ved å introdusere sømløs støping.I tillegg til å redusere nedetiden ved modellbytte, krever hele støpe- og støpelinjen kun to personer i stedet for de tre foregående.På enkelte skift kan tre personer betjene to komplette produksjonslinjer.Overvåking er nesten alt disse arbeiderne gjør: bortsett fra å velge neste modell, administrere sandblandinger og transportere smelten, har de få manuelle oppgaver.En annen fordel er redusert behov for erfarne medarbeidere, som det er vanskelig å finne.Selv om automatisering krever noe operatøropplæring, gir det folk den kritiske prosessinformasjonen de trenger for å ta gode beslutninger.I fremtiden kan maskinene ta alle avgjørelser.Datautbytte fra sømløs støping Når de prøver å forbedre en prosess, sier støperier ofte: "Vi gjør det samme på samme måte, men med forskjellige resultater."Så de kaster ved samme temperatur og nivå i 10 sekunder, men noen avstøpninger er gode og noen er dårlige.Ved å legge til automatiserte sensorer, samle inn tidsstemplede data på hver prosessparameter og overvåke resultater, skaper et integrert sømløst støpesystem en kjede av relaterte prosessdata, noe som gjør det lettere å identifisere rotårsaker når kvaliteten begynner å bli dårligere.For eksempel, hvis det oppstår uventede inneslutninger i et parti med bremseskiver, kan ledere raskt sjekke at parametere er innenfor akseptable grenser.Fordi kontrollere for støpemaskinen, støpeanlegget og andre funksjoner som ovner og sandblandere fungerer sammen, kan dataene de genererer analyseres for å identifisere sammenhenger gjennom hele prosessen, fra sandegenskaper til den endelige overflatekvaliteten på støpen.Et mulig eksempel er hvordan hellenivå og temperatur påvirker formfyllingen for hver enkelt modell.Den resulterende databasen legger også grunnlaget for fremtidig bruk av automatiserte analyseteknikker som maskinlæring og kunstig intelligens (AI) for å optimalisere prosesser.Ortrander samler inn prosessdata i sanntid gjennom maskingrensesnitt, sensormålinger og testprøver.For hver formstøping samles det inn rundt tusen parametere.Tidligere registrerte den bare tiden som kreves for hver støping, men nå vet den nøyaktig hva nivået på helledysen er hvert sekund, slik at erfarent personell kan undersøke hvordan denne parameteren påvirker andre indikatorer, så vel som den endelige kvaliteten på støpingen.Tømmes væsken fra hellemunnstykket mens formen fylles, eller fylles hellemunnstykket til et nesten konstant nivå under fylling?Ortrander produserer tre til fem millioner former i året og har samlet inn en enorm mengde data.Ortrander lagrer også flere bilder av hvert støp i pourTECH-databasen i tilfelle kvalitetsproblemer.Å finne en måte å automatisk vurdere disse bildene er et fremtidig mål.Konklusjon.Samtidig automatisert forming og helling resulterer i raskere prosesser, mer jevn kvalitet og mindre avfall.Med jevn støping og automatisk mønsterendring fungerer produksjonslinjen effektivt autonomt, og krever kun minimal manuell innsats.Siden operatøren har en tilsynsrolle, kreves det mindre personell.Sømløs støping brukes nå mange steder rundt om i verden og kan brukes på alle moderne støperier.Hvert støperi vil kreve en litt annen løsning tilpasset deres behov, men teknologien for å implementere den er velprøvd, for tiden tilgjengelig fra DISA og partneren pour-tech AB, og krever ikke mye arbeid.Tilpasset arbeid kan utføres.Den økte bruken av kunstig intelligens og intelligent automatisering i støperier er fortsatt i testfasen, men ettersom støperier og OEM-er samler mer data og ytterligere erfaring i løpet av de neste to til tre årene, vil overgangen til automatisering akselerere betydelig.Denne løsningen er imidlertid for øyeblikket valgfri, ettersom dataintelligens er den beste måten å optimalisere prosesser og forbedre lønnsomheten på, større automatisering og datainnsamling blir standard praksis i stedet for et eksperimentelt prosjekt.Tidligere var et støperis største aktiva dets modell og erfaringen til de ansatte.Nå som sømløs støping er kombinert med større automatisering og Industry 4.0-systemer, blir data raskt den tredje pilaren i støperisuksess.
—Vi takker pour-tech og Ortrander Eisenhütte oppriktig for deres kommentarer under utarbeidelsen av denne artikkelen.
Ja, jeg vil gjerne motta det 2-ukentlige nyhetsbrevet Foundry-Planet med alle de siste nyhetene, testene og rapportene om produkter og materialer.Pluss spesielle nyhetsbrev – alle med gratis kansellering når som helst.
Innleggstid: Okt-05-2023