Slévárny stále více přijímají automatizaci procesů založené na údajích, aby se dosáhlo dlouhodobých cílů vyšší kvality, menšího odpadu, maximálního provozu a minimálních nákladů. Plně integrovaná digitální synchronizace procesů nalévání a formování (bezproblémové lití) je obzvláště cenná pro slévárny, které čelí výzvám produkce v čase, zkrácení doby cyklu a častějšími změnami modelu. U automatizovaných systémů formování a lití, které hladce spojují, se proces odlévání stává rychlejším a kvalitnější díly se vytvářejí důsledněji. Automatizovaný proces nalévání zahrnuje monitorování teploty lití, jakož i krmení inokulačního materiálu a kontrolu každé formy. To zlepšuje kvalitu každého obsazení a snižuje rychlost šrotu. Tato komplexní automatizace také snižuje potřebu operátorů s roky specializovaných zkušeností. Operace se také stávají bezpečnějšími, protože celkově je zapojeno méně pracovníků. Tato vize není vizí budoucnosti; To se teď děje. Nástroje, jako je automatizace sléváren a robotika, sběr a analýza dat, se vyvíjely po celá desetiletí, ale pokrok se nedávno zrychlil s vývojem cenově dostupných vysoce výkonných výpočetních a pokročilých průmyslových senzorů a kompatibilních kontrolních systémů. Řešení a partneři nyní umožňují Foundries vytvořit robustní a inteligentní infrastrukturu na podporu ambicióznějších projektů a spojit více dříve nezávislých dílčích procesů k koordinaci jejich úsilí. Ukládání a analýza procesů procesů shromážděných těmito automatizovanými integrovanými systémy také otevírá dveře k ctnostnému cyklu neustálého zlepšování založeného na údajích. Foundries mohou shromažďovat a analyzovat parametry procesu zkoumáním historických dat, aby se zjistily korelace mezi nimi a výsledky procesu. Automatizovaný proces poté poskytuje transparentní prostředí, ve kterém mohou být jakákoli vylepšení identifikovaná analýzou důkladně a rychle testována, ověřena a, pokud je to možné, implementováno.
Bezproblémové výzev formování v důsledku trendu směrem k produkci just-in-time, zákazníci, kteří používají linky Disamatic® Molming Line, musí často měnit modely často mezi malými dávkami. Použití zařízení, jako je automatický měnič prášku (APC) nebo rychlý buntor prášku (qPC) z DISA, lze šablony změnit za pouhých minutu. Když dochází ke změnám vysokorychlostního vzoru, úzký profil v procesu má tendenci se posunout směrem k nalévání-čas potřebný k ručnímu přesunu tundish k nalití po změně vzorů. Bezproblémové obsazení je nejlepší způsob, jak zlepšit tento krok procesu obsazení. Přestože je obsazení často již částečně automatizováno, plná automatizace vyžaduje bezproblémovou integraci řídicích systémů liniové linky a plnicího zařízení tak, aby fungovaly zcela synchronně ve všech možných provozních situacích. Abychom toho spolehlivě dosáhli, musí lisová jednotka přesně vědět, kde je bezpečné nalít další formu a v případě potřeby upravit polohu plnicí jednotky. Dosažení efektivního automatického výplně ve stabilním výrobním procesu stejné formy není tak obtížné. Pokaždé, když je vyrobena nová forma, sloupec formy se pohybuje ve stejné vzdálenosti (tloušťka formy). Tímto způsobem může plnicí jednotka zůstat ve stejné poloze, která je připravena vyplnit další prázdnou formu po zastavení výrobní linky. K kompenzaci změn v tloušťce plísní způsobených změnami v stlačitelnosti písku jsou nutné pouze drobné úpravy polohy nalévání. Potřeba těchto jemných úprav se nedávno dále snížila díky novým funkcím liniové linky, které umožňují, aby pozice nalévání zůstaly konzistentnější během konzistentní produkce. Po dokončení každé nalévání se lisová linka opět pohybuje jeden tah a vloží další prázdnou formu na místo, aby začal další nalití. I když se to děje, plnicí zařízení lze doplnit. Při změně modelu se může tloušťka formy změnit, což vyžaduje komplexní automatizaci. Na rozdíl od horizontálního procesu karantény, kde je pevná výška karantény, může proces vertikálního Disamatic® upravit tloušťku formy na přesnou tloušťku potřebnou pro každou sadu modelů k udržení konstantního poměru písku k železnému a odpovídat za výšku modelu. To je hlavní přínos pro zajištění optimální kvality odlévání a využití zdrojů, ale různé tloušťky plísní zvyšuje náročnější automatické ovládání lití. Po změně modelu začne stroj Disamatic® produkovat další dávku forem stejné tloušťky, ale plnicí stroj na lince stále vyplňuje formy předchozího modelu, který může mít jinou tloušťku formy. Abychom tomu bojovali, musí lisová linka a plnicí závod pracovat hladce jako jeden synchronizovaný systém, vytvářet formy jedné tloušťky a bezpečně nalévat druhou. Bezproblémové nalévání po změně vzoru. Po změně vzoru zůstává tloušťka zbývající formy mezi formovacími stroji stejná. Použící jednotka vyrobená z předchozího modelu zůstává stejná, ale protože nová forma vycházející z formovacího stroje může být silnější nebo tenčí, může celý řetězec postupovat v různých vzdálenostech v každém cyklu - na tloušťku nové formy. To znamená, že při každém zdvihu formovacího stroje musí bezproblémový systém odlévání upravit polohu odlitku v rámci přípravy na další obsazení. Po nalití předchozí šarže plísní se tloušťka formy opět stává konstantní a stabilní výroba pokračuje. Například, pokud má nová forma tloušťka 150 mm místo 200 mm silné formy, která byla dosud nalita, musí se lirénní zařízení pohybovat 50 mm zpět směrem k formovacímu stroji s každým zdvihem formovacího stroje, aby byl ve správné poloze nalévání. . Aby se mohla nalití přípravy nalévat, když se sloupec formy přestane pohybovat, musí ovladač plnicí rostliny přesně vědět, do jaké formy bude nalévat a kdy a kde dorazí do lijící oblasti. Pomocí nového modelu, který produkuje silné formy při odlévání tenkých forem, by měl být systém schopen vrhnout dvě formy do jednoho cyklu. Například při výrobě formy o průměru 400 mm a nalití formy o průměru 200 mm musí být pro každou vyrobenou plíseň 200 mm od formovacího stroje. V určitém okamžiku bude 400 mm zdvih vytlačit dvě neobsazené formy o průměru 200 mm z možného nalévání. V tomto případě musí formovací stroj počkat, až se plnicí zařízení nedokončí, a před přesunutím k dalšímu tahu. Nebo při výrobě tenkých forem musí být Pourer schopen přeskočit nalití zcela do cyklu a přitom stále nalévat tlusté formy. Například při výrobě formy o průměru 200 mm a nalití formy o průměru 400 mm, vložení nové formy o průměru 400 mm do oblasti nalévání znamená, že je třeba vyrobit dvě formy o průměru 200 mm. Sledování, výpočty a výměna dat potřebné pro integrovaný systém formování a nalévání, který poskytuje bezproblémové automatizované lití, jak je popsáno výše, představovaly v minulosti mnoho dodavatelů vybavení výzvy. Ale díky moderním strojům, digitálním systémům a osvědčeným postupům lze bezproblémové nalévání (a bylo) rychle dosaženo minimálním nastavením. Hlavním požadavkem je nějaká forma „účetnictví“ procesu, která poskytuje informace o umístění každého formuláře v reálném čase. Systém DiSA Monitizer® | CIM (počítačový integrovaný modul) dosahuje tohoto cíle zaznamenáním každé vyrobené formy a sledováním jeho pohybu prostřednictvím výrobní linky. Jako časovač procesu generuje řadu datových toků časově vyřazených, které vypočítají polohu každé formy a její trysky na výrobní lince každou sekundu. V případě potřeby si vyměňuje data v reálném čase se systémem kontroly výplň a další systémy, aby se dosáhlo přesné synchronizace. Systém DISA extrahuje důležitá data pro každou formu z databáze CIM, jako je tloušťka formy a může být/nelze nalit, a odešle jej do systému ovládání výplň. Pomocí těchto přesných dat (generovaných po extrudované formě) může Pourer přesunout lisovací sestavu do správné polohy před příjezdem formy a poté začněte otevírat tyč se zátkou, zatímco forma se stále pohybuje. Forma dorazí včas, aby přijala železo z lilého rostliny. Toto ideální načasování je rozhodující, tj. Melt dosáhne přesně lijícího poháru. Čas nalévání je běžný úzkost produktivity a dokonalým načasováním začátku nalévání může být doba cyklu zkrácena o několik desetin sekundy. Systém formování DISA také přenáší relevantní data z formovacího stroje, jako je velikost aktuální formy a vstřikovací tlak, jakož i širší procesní data, jako je stlačitelnost písku, na monitizer® | CIM. Monitizer® | CIM zase dostává a ukládá parametry kritiky kvality pro každou formu z plnícího závodu, jako je teplota nalévání, doba nalévání a úspěch procesů Pour a inokulation. To umožňuje, aby jednotlivé formy byly označeny jako špatné a oddělené před smícháním v třepacím systému. Kromě automatizace formovacích strojů, formovacích linek a odlitků poskytuje Monitizer® | CIM rámec kompatibilní s průmyslem 4.0 pro získávání, skladování, hlášení a analýzu. Správa sléváren může zobrazit podrobné zprávy a vrtat se do dat, aby sledovala problémy s kvalitou a zvyšovala potenciální zlepšení. Ortranderův bezproblémový obsazení Ortrander Eisenhütte je slévárna v rodině v Německu, která se specializuje na výrobu středních objemu, vysoce kvalitní železné odlitky pro automobilové komponenty, těžce vložené dřevěné kamna a infrastrukturu a obecné části strojů. Slévárna produkuje šedé železo, tažné železo a zhutněné grafitové železo a produkuje ročně přibližně 27 000 tun vysoce kvalitních odlitků a provozuje dva posuny pět dní v týdnu. Otrander provozuje čtyři 6-tunové indukční tání pece a tři liniové linie DiSA a produkuje přibližně 100 tun odlitků denně. To zahrnuje krátké výrobní běhy po jedné hodině, někdy méně pro důležité klienty, takže šablona musí být často měněna. Pro optimalizaci kvality a efektivity investoval generální ředitel Bernd H. Williams-Book do implementace automatizace a analytiky významné zdroje. Prvním krokem bylo automatizovat proces tání a dávkování železa, upgradování tří stávajících lití pecí pomocí nejnovějšího systému PourTech, který zahrnuje 3D laserovou technologii, inkubaci a kontrolu teploty. Čáry pecí, formování a lití jsou nyní digitálně řízeny a synchronizovány a pracují téměř úplně automaticky. Když formovací stroj změní model, dotazuje řadič Pourt Pour Systém DISA Monitizer® | CIM pro nové rozměry plísní. Na základě dat DISA vypočítává řadič Pour, kam umístit uzel Pour pro každý nalévání. Přesně ví, kdy první nová forma dorazí do plnícího závodu a automaticky se přepne na novou sekvenci nalévání. Pokud přípravek kdykoli dosáhne konec tahu, stroj DisaMatic® se zastaví a JIG se automaticky vrátí. Když je první nová forma odstraněna ze stroje, operátor je upozorněn tak, aby mohl vizuálně zkontrolovat, zda je ve správné poloze. Výhody bezproblémového obsazení tradičních procesů lití rukou nebo méně složitých automatizovaných systémů mohou vést ke ztrátě výrobní doby během změn modelu, což je nevyhnutelné i při rychlých změnách plísní na formovacím stroji. Ruční resetování plísní Poure a Pour je pomalejší, vyžaduje více operátorů a je náchylné k chybám, jako je světla. Ortrander zjistil, že když se ručně stará, jeho zaměstnanci se nakonec unavili, ztratili soustředění a udělali chyby, jako je uvolnění. Bezproblémová integrace formování a nalévání umožňuje rychlejší, konzistentnější a kvalitnější procesy a zároveň sníží odpad a prostoje. U Ortranderu eliminuje automatická výplň tři minuty dříve potřebné k úpravě polohy plnicí jednotky během změn modelu. Celý proces konverze trval 4,5 minuty, řekl pan Williams-Book. Méně než dvě minuty dnes. Změnou mezi 8 a 12 modely na směnu nyní zaměstnanci Ortrander tráví asi 30 minut za směnu, polovinu až předtím. Kvalita je zvýšena větší konzistencí a schopností neustále optimalizovat procesy. Ortrander snížil odpad o přibližně 20% zavedením plynulého obsazení. Kromě zkrácení prostojů při změně modelů vyžaduje celá linie formování a nalévání pouze dva lidi místo předchozích tří. Na některých směnách mohou tři lidé provozovat dvě kompletní výrobní linky. Monitorování je téměř vše, co tito pracovníci dělají: kromě výběru dalšího modelu, správy písečných směsí a přepravu taveniny, mají několik manuálních úkolů. Další výhodou je snížená potřeba zkušených zaměstnanců, kteří je obtížné najít. Ačkoli automatizace vyžaduje určité školení operátorů, poskytuje lidem kritické informace o procesu, které potřebují k dobrému rozhodování. V budoucnu mohou stroje přijímat všechna rozhodnutí. Datové dividendy z bezproblémového obsazení Při pokusu o zlepšení procesu, slévárny často říkají: „Děláme to samé stejným způsobem, ale s různými výsledky.“ Takže se vrhají na stejnou teplotu a hladinu po dobu 10 sekund, ale některé odlitky jsou dobré a některé jsou špatné. Přidáním automatizovaných senzorů, shromažďováním časově sbazených dat o každém parametru procesu a monitorovacím výsledkům vytváří integrovaný systém bezproblémového obsazení řetězce souvisejících procesů procesů, což usnadňuje identifikaci příčin kořenů, když se kvalita začne zhoršovat. Například pokud se v dávce brzdových disků objeví neočekávané inkluze, mohou manažeři rychle zkontrolovat, že parametry jsou v přijatelných limitch. Vzhledem k tomu, že řadiče pro lisovací stroj, lití rostliny a další funkce, jako jsou pece a mixéry písku ve shodě, mohou být data, která generují, analyzovat pro identifikaci vztahů v průběhu celého procesu, od vlastností písku po konečnou povrchovou kvalitu lití. Jedním z možných příkladů je, jak hladina a teplota ovlivňuje plnění plísní pro každý jednotlivý model. Výsledná databáze také stanoví základ pro budoucí použití technik automatizované analýzy, jako je strojové učení a umělá inteligence (AI) k optimalizaci procesů. Ortrander shromažďuje procesní data v reálném čase prostřednictvím strojních rozhraní, měření senzorů a testovacích vzorků. Pro každé lití formy se shromažďuje asi tisíc parametrů. Dříve zaznamenala pouze čas potřebný pro každý nalévání, ale nyní přesně ví, jaká je úroveň lijící trysky každou sekundu, což umožňuje zkušenému personálu prozkoumat, jak tento parametr ovlivňuje jiné ukazatele, jakož i konečnou kvalitu obsazení. Je kapalina vypuštěna z lijící trysky, když se plíseň vyplňuje, nebo je při výplně naplněna lijící tryska na téměř konstantní úroveň? Ortrander produkuje tři až pět milionů forem ročně a shromáždil obrovské množství dat. Ortrander také ukládá více obrázků každého nalévání do databáze PourTech v případě problémů s kvalitou. Nalezení způsobu, jak automaticky tyto obrázky hodnotit, je budoucí cíl. Závěr. Současné automatizované formování a nalévání výsledků v rychlejších procesech, konzistentnější kvalitě a menším odpadu. Při hladkém odlévání a automatické změně vzorů funguje výrobní linka efektivně autonomně a vyžaduje pouze minimální manuální úsilí. Protože operátor hraje dozorčí roli, je zapotřebí méně personálu. Bezproblémové obsazení se nyní používá na mnoha místech po celém světě a lze jej použít na všechny moderní slévárny. Každá slévárna bude vyžadovat mírně odlišné řešení přizpůsobené jeho potřebám, ale technologie k jejímu implementaci je dobře prokázána, v současné době k dispozici od DiSA a jejího partnera Pour-Tech AB a nevyžaduje mnoho práce. Vlastní práce lze provádět. Zvýšené využívání umělé inteligence a inteligentní automatizace ve slévárech je stále ve fázi testování, ale protože slévárny a OEM shromažďují více dat a další zkušenosti v příštích dvou až třech letech, přechod na automatizaci se výrazně zrychlí. Toto řešení je však v současné době volitelné, protože datová inteligence je nejlepším způsobem, jak optimalizovat procesy a zlepšit ziskovost, větší automatizace a sběr dat se stávají spíše standardní praxí než experimentálním projektem. V minulosti byla největší aktiva sléváren její model a zkušenost jejích zaměstnanců. Nyní, když je bezproblémové obsazení kombinováno s větší automatizací a systémy Industry 4.0, se data rychle stávají třetím pilířem slévárny úspěchu.
-Upřímně děkujeme Pour-Tech a Ortrander Eisenhütte za jejich komentáře během přípravy tohoto článku.
Ano, rád bych obdržel zpravodaj s Foundry-planet obou týdnů se všemi nejnovějšími zprávami, testy a zprávami o produktech a materiálech. Plus speciální zpravodaje - vše s zrušením zdarma.
Čas příspěvku: říjen-05-2023