Zlievárne čoraz viac prijímajú automatizáciu procesov riadenú dátami, aby dosiahli dlhodobé ciele vyššej kvality, menšieho odpadu, maximálnej prevádzkyschopnosti a minimálnych nákladov.Plne integrovaná digitálna synchronizácia procesov odlievania a formovania (bezšvíkové odlievanie) je obzvlášť cenná pre zlievarne, ktoré čelia výzvam výroby just-in-time, skrátených cyklov a častejších zmien modelu.S automatizovanými formovacími a odlievacími systémami, ktoré sa navzájom hladko prepoja, sa proces odlievania zrýchli a diely s vyššou kvalitou sa vyrábajú dôslednejšie.Automatizovaný proces liatia zahŕňa monitorovanie teploty liatia, ako aj podávanie očkovacieho materiálu a kontrolu každej formy.To zlepšuje kvalitu každého odliatku a znižuje množstvo odpadu.Táto komplexná automatizácia tiež znižuje potrebu operátorov s dlhoročnými špecializovanými skúsenosťami.Operácie sa tiež stávajú bezpečnejšími, pretože celkovo je zapojených menej pracovníkov.Táto vízia nie je víziou budúcnosti;Toto sa deje teraz.Nástroje ako automatizácia zlievární a robotika, zber a analýza údajov sa vyvíjali desaťročia, ale pokrok sa nedávno zrýchlil s vývojom cenovo dostupných vysokovýkonných výpočtových systémov a pokročilých sieťových senzorov Priemyslu 4.0 a kompatibilných riadiacich systémov.Riešenia a partneri teraz umožňujú zlievarňam vytvoriť robustnú, inteligentnú infraštruktúru na podporu ambicióznejších projektov, ktorá spája viacero predtým nezávislých podprocesov na koordináciu ich úsilia.Ukladanie a analýza procesných údajov zozbieraných týmito automatizovanými integrovanými systémami tiež otvára dvere k účinnému cyklu neustáleho zlepšovania založeného na údajoch.Zlievárne môžu zbierať a analyzovať parametre procesu skúmaním historických údajov, aby našli korelácie medzi nimi a výsledkami procesu.Automatizovaný proces potom poskytuje transparentné prostredie, v ktorom je možné všetky vylepšenia identifikované analýzou dôkladne a rýchlo otestovať, overiť a podľa možnosti implementovať.
Výzvy bezšvového lisovania Kvôli trendu výroby just-in-time musia zákazníci používajúci formovacie linky DISAMATIC® často meniť modely medzi malými sériami.Pomocou zariadenia, ako je automatický menič prášku (APC) alebo rýchly menič prášku (QPC) od DISA, je možné šablóny meniť už za jednu minútu.Keď dôjde k vysokorýchlostným zmenám vzoru, prekážka v procese má tendenciu posunúť sa smerom k nalievaniu - čas potrebný na manuálne posunutie medzipanvy na nalievanie po zmene vzoru.Bezšvové odlievanie je najlepší spôsob, ako zlepšiť tento krok procesu odlievania.Aj keď je odlievanie často už čiastočne automatizované, plná automatizácia vyžaduje bezproblémovú integráciu riadiacich systémov formovacej linky a plniaceho zariadenia tak, aby fungovali úplne synchrónne vo všetkých možných prevádzkových situáciách.Aby to bolo možné spoľahlivo dosiahnuť, musí plniaca jednotka presne vedieť, kde je bezpečné naliať ďalšiu formu, a v prípade potreby upraviť polohu plniacej jednotky.Dosiahnuť efektívne automatické plnenie v stabilnom výrobnom procese tej istej formy nie je také ťažké.Zakaždým, keď je vyrobená nová forma, stĺpec formy sa posunie o rovnakú vzdialenosť (hrúbku formy).Týmto spôsobom môže plniaca jednotka zostať v rovnakej polohe, pripravená na naplnenie ďalšej prázdnej formy po zastavení výrobnej linky.Na kompenzáciu zmien hrúbky formy spôsobených zmenami stlačiteľnosti piesku sú potrebné len malé úpravy polohy nalievania.Potreba týchto jemných úprav sa nedávno ešte viac znížila vďaka novým vlastnostiam formovacej linky, ktoré umožňujú, aby polohy odlievania zostali konzistentnejšie počas konzistentnej výroby.Po dokončení každého odlievania sa formovacia linka opäť posunie o jeden ťah a umiestni ďalšiu prázdnu formu na miesto, aby sa začalo ďalšie odlievanie.Zatiaľ čo sa to deje, plniace zariadenie môže byť znovu naplnené.Pri zmene modelu sa môže meniť hrúbka formy, čo si vyžaduje komplexnú automatizáciu.Na rozdiel od procesu horizontálneho pieskoviska, kde je výška pieskoviska pevná, vertikálny proces DISAMATIC® dokáže upraviť hrúbku formy na presnú hrúbku potrebnú pre každú sadu modelov, aby sa zachoval konštantný pomer piesku k železu a zohľadnila sa výška. modelu.To je hlavná výhoda pri zabezpečovaní optimálnej kvality odlievania a využitia zdrojov, ale meniace sa hrúbky foriem robia automatické riadenie odlievania náročnejším.Po zmene modelu začne stroj DISAMATIC® vyrábať ďalšiu dávku foriem rovnakej hrúbky, ale plniaci stroj na linke stále plní formy predchádzajúceho modelu, ktoré môžu mať inú hrúbku formy.Aby sme tomu zabránili, formovacia linka a plniaca linka musia hladko fungovať ako jeden synchronizovaný systém, ktorý vyrába formy jednej hrúbky a bezpečne odlieva druhú.Bezproblémové nalievanie po zmene vzoru.Po zmene vzoru zostáva hrúbka zostávajúcej formy medzi formovacími strojmi rovnaká.Nalievacia jednotka vyrobená z predchádzajúceho modelu zostáva rovnaká, ale keďže nová forma vychádzajúca z formovacieho stroja môže byť hrubšia alebo tenšia, celá struna sa môže v každom cykle posúvať v rôznych vzdialenostiach – na hrúbku novej formy.To znamená, že pri každom zdvihu formovacieho stroja musí systém bezšvíkového odlievania upraviť polohu odlievania v rámci prípravy na ďalšie odlievanie.Po naliatí predchádzajúcej dávky foriem sa hrúbka formy opäť stane konštantnou a obnoví sa stabilná výroba.Napríklad, ak má nová forma hrúbku 150 mm namiesto 200 mm hrubej formy, ktorá sa ešte odlievala predtým, odlievacie zariadenie sa musí posunúť o 50 mm späť smerom k formovaciemu stroju pri každom zdvihu formovacieho stroja, aby bolo v správnej polohe odlievania..Aby sa nalievacie zariadenie pripravilo na nalievanie, keď sa stĺp formy prestane pohybovať, musí riadiaci pracovník plniarne presne vedieť, do akej formy bude nalievať a kedy a kam dorazí do oblasti odlievania.Pomocou nového modelu, ktorý produkuje hrubé formy pri odlievaní tenkých foriem, by mal byť systém schopný odlievať dve formy v jednom cykle.Napríklad pri výrobe formy s priemerom 400 mm a odlievaní formy s priemerom 200 mm musí byť odlievacie zariadenie pre každú vyrobenú formu vzdialené 200 mm od formovacieho stroja.V určitom bode zdvih 400 mm vytlačí dve nenaplnené formy s priemerom 200 mm z možnej oblasti liatia.V tomto prípade musí formovací stroj počkať, kým plniace zariadenie nedokončí nalievanie dvoch 200 mm foriem, a až potom prejde na ďalší zdvih.Alebo pri výrobe tenkých foriem musí byť nalievač schopný úplne vynechať nalievanie v cykle, zatiaľ čo stále nalieva hrubé formy.Napríklad pri výrobe formy s priemerom 200 mm a odlievaní formy s priemerom 400 mm umiestnenie novej formy s priemerom 400 mm do oblasti odlievania znamená, že je potrebné vyrobiť dve formy s priemerom 200 mm.Sledovanie, výpočty a výmena údajov, ktoré sú potrebné pre integrovaný systém formovania a liatia na zabezpečenie bezproblémového automatizovaného liatia, ako je opísané vyššie, predstavovali v minulosti výzvy pre mnohých dodávateľov zariadení.Ale vďaka moderným strojom, digitálnym systémom a osvedčeným postupom sa dá (a bolo) dosiahnuť bezproblémové nalievanie rýchlo s minimálnym nastavením.Hlavnou požiadavkou je určitá forma „účtovania“ procesu, ktorá poskytuje informácie o umiestnení každého formulára v reálnom čase.Systém DISA Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) dosahuje tento cieľ zaznamenávaním každej vyrobenej formy a sledovaním jej pohybu po výrobnej linke.Ako procesný časovač generuje sériu časovo označených dátových tokov, ktoré každú sekundu vypočítavajú polohu každej formy a jej trysky na výrobnej linke.V prípade potreby si vymieňa dáta v reálnom čase s riadiacim systémom plniaceho zariadenia a inými systémami, aby sa dosiahla presná synchronizácia.Systém DISA extrahuje dôležité údaje pre každú formu z databázy CIM, ako je hrúbka formy a môže/nemožno naliať, a odošle ich do riadiaceho systému plniarne.Pomocou týchto presných údajov (vygenerovaných po vytlačení formy) môže nalievač posunúť zostavu na nalievanie do správnej polohy pred príchodom formy a potom začať otvárať zátkovú tyč, zatiaľ čo sa forma stále pohybuje.Forma dorazí včas, aby prijala železo z odlievacieho zariadenia.Toto ideálne načasovanie je rozhodujúce, tj tavenina sa dostane presne k nalievacej nádobe.Čas nalievania je bežnou prekážkou produktivity a dokonalým načasovaním začiatku nalievania je možné skrátiť časy cyklu o niekoľko desatín sekundy.Formovací systém DISA tiež prenáša relevantné údaje z formovacieho stroja, ako je aktuálna veľkosť formy a vstrekovací tlak, ako aj širšie procesné údaje, ako je stlačiteľnosť piesku, do Monitizer®|CIM.Na druhej strane, Monitizer®|CIM prijíma a ukladá kritické parametre kvality pre každú formu z plniaceho zariadenia, ako je teplota liatia, čas liatia a úspešnosť procesov liatia a očkovania.To umožňuje jednotlivé formy označiť ako zlé a oddeliť ich pred zmiešaním v trepacom systéme.Okrem automatizácie formovacích strojov, formovacích liniek a odlievania poskytuje Monitizer®|CIM rámec kompatibilný s Industry 4.0 na získavanie, skladovanie, vykazovanie a analýzu.Manažment zlievárne si môže prezerať podrobné správy a hĺbkovo analyzovať údaje, aby sledoval problémy s kvalitou a podporoval potenciálne zlepšenia.Skúsenosti Ortrander's Seamless Casting Ortrander Eisenhütte je rodinná zlievareň v Nemecku, ktorá sa špecializuje na výrobu strednoobjemových vysokokvalitných odliatkov zo železa pre automobilové komponenty, vysokovýkonné kachle na drevo a infraštruktúru a všeobecné časti strojov.Zlievareň vyrába šedú liatinu, tvárnu liatinu a lisovaný grafit a produkuje približne 27 000 ton vysokokvalitných odliatkov ročne v prevádzke na dve zmeny päť dní v týždni.Ortrander prevádzkuje štyri 6-tonové indukčné taviace pece a tri formovacie linky DISA, ktoré denne vyrobia približne 100 ton odliatkov.Zahŕňa to krátke výrobné série v dĺžke jednej hodiny, niekedy menej pre dôležitých klientov, takže šablóna sa musí často meniť.Na optimalizáciu kvality a efektívnosti investoval generálny riaditeľ Bernd H. Williams-Book značné zdroje do implementácie automatizácie a analýzy.Prvým krokom bola automatizácia procesu tavenia a dávkovania železa, modernizácia troch existujúcich odlievacích pecí pomocou najnovšieho systému pourTECH, ktorý zahŕňa 3D laserovú technológiu, inkubáciu a kontrolu teploty.Pece, formovacie a odlievacie linky sú teraz digitálne riadené a synchronizované a fungujú takmer úplne automaticky.Keď formovací stroj zmení model, regulátor odlievania pourTECH sa pýta systému DISA Monitizer®|CIM na nové rozmery formy.Na základe údajov DISA regulátor nalievania vypočíta, kam umiestniť uzol nalievania pre každé nalievanie.Presne vie, kedy prvá nová forma dorazí do plniaceho zariadenia a automaticky sa prepne na novú postupnosť odlievania.Ak prípravok kedykoľvek dosiahne koniec zdvihu, stroj DISAMATIC® sa zastaví a prípravok sa automaticky vráti späť.Keď sa zo stroja vyberie prvá nová forma, obsluha je upozornená, aby mohla vizuálne skontrolovať, či je v správnej polohe.Výhody bezšvíkového odlievania Tradičné procesy ručného odlievania alebo menej zložité automatizované systémy môžu viesť k strate výrobného času pri zmenách modelu, čo je nevyhnutné aj pri rýchlych výmenách foriem na formovacom stroji.Manuálne vynulovanie nalievacej a odlievacej formy je pomalšie, vyžaduje si viac operátorov a je náchylné na chyby, ako je napríklad vzplanutie.Ortrander zistil, že pri ručnom plnení do fliaš sa jeho zamestnanci časom unavia, strácajú koncentráciu a robia chyby, ako napríklad flákanie.Bezproblémová integrácia lisovania a odlievania umožňuje rýchlejšie, konzistentnejšie a kvalitnejšie procesy pri súčasnom znížení odpadu a prestojov.S Ortrander automatické plnenie eliminuje tri minúty predtým potrebné na nastavenie polohy plniacej jednotky počas zmien modelu.Celý proces konverzie trval 4,5 minúty, povedal pán Williams-Book.Dnes menej ako dve minúty.Striedaním 8 až 12 modelov za zmenu strávia teraz zamestnanci Ortrander asi 30 minút na smenu, čo je o polovicu menej ako predtým.Kvalita sa zvyšuje vďaka väčšej konzistentnosti a schopnosti neustále optimalizovať procesy.Ortander zavedením bezšvového odlievania znížil odpad približne o 20 %.Okrem skrátenia prestojov pri výmene modelov si celá formovacia a odlievacia linka vyžaduje len dvoch ľudí namiesto predchádzajúcich troch.Na niektorých zmenách môžu traja ľudia obsluhovať dve kompletné výrobné linky.Monitorovanie je takmer všetko, čo títo pracovníci robia: okrem výberu ďalšieho modelu, spravovania pieskových zmesí a prepravy taveniny majú málo manuálnych úloh.Ďalším benefitom je znížená potreba skúsených zamestnancov, ktorých je ťažké nájsť.Hoci automatizácia vyžaduje určité školenie operátorov, poskytuje ľuďom dôležité informácie o procese, ktoré potrebujú na správne rozhodnutia.V budúcnosti môžu všetky rozhodnutia robiť stroje.Dátové dividendy z bezproblémového odlievania Keď sa zlievarne pokúšajú zlepšiť proces, často hovoria: „Robíme to isté rovnakým spôsobom, ale s inými výsledkami.“Odlievajú sa teda pri rovnakej teplote a úrovni 10 sekúnd, ale niektoré odliatky sú dobré a niektoré zlé.Pridaním automatizovaných senzorov, zhromažďovaním údajov s časovou pečiatkou o každom parametri procesu a monitorovaním výsledkov vytvára integrovaný systém bezproblémového odlievania reťazec súvisiacich procesných údajov, čo uľahčuje identifikáciu základných príčin, keď sa kvalita začne zhoršovať.Ak sa napríklad v sérii brzdových kotúčov vyskytnú neočakávané inklúzie, manažéri môžu rýchlo skontrolovať, či sú parametre v prijateľných medziach.Pretože ovládače pre formovací stroj, odlievacie zariadenie a ďalšie funkcie, ako sú pece a miešačky piesku, pracujú spoločne, údaje, ktoré generujú, môžu byť analyzované na identifikáciu vzťahov v priebehu procesu, od vlastností piesku až po konečnú kvalitu povrchu odliatku.Jedným z možných príkladov je, ako úroveň nalievania a teplota ovplyvňujú plnenie formy pre každý jednotlivý model.Výsledná databáza tiež položí základ pre budúce použitie automatizovaných analytických techník, ako je strojové učenie a umelá inteligencia (AI), na optimalizáciu procesov.Ortander zhromažďuje procesné dáta v reálnom čase prostredníctvom rozhraní strojov, meraní senzorov a testovacích vzoriek.Pre každý odliatok formy sa zhromažďuje asi tisíc parametrov.Predtým zaznamenával iba čas potrebný na každé odlievanie, ale teraz presne vie, aká je úroveň nalievacej trysky každú sekundu, čo umožňuje skúsenému personálu preskúmať, ako tento parameter ovplyvňuje ďalšie ukazovatele, ako aj konečnú kvalitu odliatku.Vyteká kvapalina z nálevky počas plnenia formy alebo je nálevka počas plnenia naplnená takmer na konštantnú úroveň?Ortander vyrába tri až päť miliónov foriem ročne a zozbieral obrovské množstvo údajov.Ortander tiež ukladá viacero obrázkov každého nalievania v databáze pourTECH pre prípad problémov s kvalitou.Hľadanie spôsobu automatického hodnotenia týchto obrázkov je budúcim cieľom.Záver.Simultánne automatizované tvarovanie a liatie vedie k rýchlejším procesom, konzistentnejšej kvalite a menšiemu odpadu.Vďaka plynulému odlievaniu a automatickej zmene vzoru funguje výrobná linka efektívne autonómne a vyžaduje len minimálne manuálne úsilie.Keďže operátor hrá úlohu dohľadu, je potrebných menej personálu.Bezšvové odlievanie sa dnes používa na mnohých miestach po celom svete a možno ho použiť vo všetkých moderných zlievarniach.Každá zlievareň bude vyžadovať trochu iné riešenie prispôsobené jej potrebám, ale technológia na jeho implementáciu je osvedčená, v súčasnosti dostupná od spoločnosti DISA a jej partnera pour-tech AB a nevyžaduje veľa práce.Je možné vykonávať zákazkové práce.Zvýšené využívanie umelej inteligencie a inteligentnej automatizácie v zlievarňach je stále vo fáze testovania, ale keďže zlievarne a výrobcovia pôvodných zariadení budú počas nasledujúcich dvoch až troch rokov zhromažďovať viac údajov a ďalších skúseností, prechod na automatizáciu sa výrazne urýchli.Toto riešenie je však v súčasnosti voliteľné, keďže dátová inteligencia je najlepší spôsob, ako optimalizovať procesy a zlepšiť ziskovosť, väčšia automatizácia a zber dát sa stáva štandardnou praxou a nie experimentálnym projektom.V minulosti bola najväčšou devízou zlievarne jej vzor a skúsenosti zamestnancov.Teraz, keď je bezproblémové odlievanie kombinované s väčšou automatizáciou a systémami Industry 4.0, sa dáta rýchlo stávajú tretím pilierom úspechu zlievarne.
—Úprimne ďakujeme spoločnosti pour-tech a Ortander Eisenhütte za ich komentáre počas prípravy tohto článku.
Áno, rád by som dostával dvakrát týždenne newsletter Foundry-Planet so všetkými najnovšími novinkami, testami a správami o produktoch a materiáloch.Plus špeciálne bulletiny – to všetko s možnosťou bezplatného zrušenia kedykoľvek.
Čas odoslania: október-05-2023