automatisk støbning

Støberier anvender i stigende grad datadrevet procesautomatisering for at nå langsigtede mål om højere kvalitet, mindre spild, maksimal oppetid og minimale omkostninger.Fuldt integreret digital synkronisering af støbe- og støbeprocesser (sømløs støbning) er især værdifuld for støberier, der står over for udfordringerne med just-in-time produktion, reducerede cyklustider og hyppigere modelskift.Med automatiserede støbe- og støbesystemer, der problemfrit kobles sammen, bliver støbeprocessen hurtigere, og dele af højere kvalitet produceres mere ensartet.Den automatiserede hældeproces omfatter overvågning af hældetemperaturen samt tilførsel af podemateriale og kontrol af hver form.Dette forbedrer kvaliteten af ​​hver støbning og reducerer skrotmængden.Denne omfattende automatisering reducerer også behovet for operatører med mange års specialiseret erfaring.Driften bliver også mere sikker, fordi færre arbejdere samlet set er involveret.Denne vision er ikke en vision om fremtiden;Dette sker nu.Værktøjer såsom støberiautomatisering og robotteknologi, dataindsamling og -analyse har udviklet sig gennem årtier, men fremskridtene er accelereret på det seneste med udviklingen af ​​prisbillig højtydende computing og avancerede Industry 4.0-netværkssensorer og kompatible kontrolsystemer.Løsninger og partnere gør det nu muligt for støberier at skabe en robust, intelligent infrastruktur til at understøtte mere ambitiøse projekter, der samler flere tidligere uafhængige delprocesser for at koordinere deres indsats.Lagring og analyse af procesdata indsamlet af disse automatiserede, integrerede systemer åbner også døren til en dydig cyklus af datadrevet kontinuerlig forbedring.Støberier kan indsamle og analysere procesparametre ved at undersøge historiske data for at finde sammenhænge mellem dem og procesresultater.Den automatiserede proces giver derefter et gennemsigtigt miljø, hvor eventuelle forbedringer identificeret af analysen kan testes grundigt og hurtigt, valideres og, hvor det er muligt, implementeres.
Problemfri støbningsudfordringer På grund af tendensen til just-in-time produktion, er kunder, der bruger DISAMATIC® støbelinjer, ofte nødt til at skifte model mellem små partier.Ved at bruge udstyr som en Automatic Powder Changer (APC) eller en Quick Powder Changer (QPC) fra DISA kan skabeloner ændres på så lidt som et minut.Når højhastighedsmønsterændringer forekommer, har flaskehalsen i processen en tendens til at skifte mod hældning - den tid, der kræves for manuelt at flytte tragten til hældning efter en mønsterændring.Sømløs støbning er den bedste måde at forbedre dette trin i støbeprocessen på.Selvom støbning ofte allerede er delvist automatiseret, kræver fuld automatisering problemfri integration af støbelinjens og påfyldningsudstyrets styresystemer, så de fungerer fuldstændig synkront i alle mulige driftssituationer.For at opnå dette pålideligt skal hældeenheden vide nøjagtigt, hvor det er sikkert at hælde den næste form og om nødvendigt justere påfyldningsenhedens position.At opnå effektiv automatisk påfyldning i en stabil produktionsproces af samme form er ikke så svært.Hver gang der laves en ny form, bevæger formsøjlen sig samme afstand (formtykkelse).På denne måde kan påfyldningsenheden forblive i samme position, klar til at fylde den næste tomme form, efter at produktionslinjen er stoppet.Kun mindre justeringer af hældepositionen er nødvendige for at kompensere for ændringer i formtykkelse forårsaget af ændringer i sandsammentrykkelighed.Behovet for disse finjusteringer er for nylig blevet yderligere reduceret takket være nye støbelinjefunktioner, der tillader hældepositioner at forblive mere ensartede under ensartet produktion.Efter hver hældning er færdig, bevæger støbelinjen sig et slag igen, og placerer den næste tomme form på plads for at begynde den næste hældning.Mens dette sker, kan påfyldningsanordningen genopfyldes.Ved ændring af model kan tykkelsen af ​​formen ændre sig, hvilket kræver kompleks automatisering.I modsætning til den vandrette sandkasseproces, hvor højden af ​​sandkassen er fast, kan den vertikale DISAMATIC®-proces justere tykkelsen af ​​formen til den nøjagtige tykkelse, der er nødvendig for hvert sæt modeller for at opretholde et konstant sand til jern-forhold og tage højde for højden af modellen.Dette er en stor fordel for at sikre optimal støbekvalitet og ressourceudnyttelse, men varierende formtykkelser gør automatisk støbestyring mere udfordrende.Efter et modelskift begynder DISAMATIC®-maskinen at producere det næste parti af forme af samme tykkelse, men fyldemaskinen på linjen fylder stadig formene fra den tidligere model, som kan have en anden formtykkelse.For at bekæmpe dette skal støbelinjen og påfyldningsanlægget fungere problemfrit som ét synkroniseret system, der producerer forme af en tykkelse og sikkert hælder en anden.Sømløs hældning efter mønsterændring.Efter mønsterændring forbliver tykkelsen af ​​den resterende form mellem støbemaskinerne den samme.Hældeenheden fra den tidligere model forbliver den samme, men da den nye form, der kommer ud af formemaskinen, kan være tykkere eller tyndere, kan hele strengen bevæge sig frem i forskellige afstande i hver cyklus – til tykkelsen af ​​den nye form.Det betyder, at det sømløse støbesystem ved hvert slag af støbemaskinen skal justere støbepositionen som forberedelse til næste støbning.Efter at det forrige parti forme er hældt, bliver formens tykkelse igen konstant, og en stabil produktion genoptages.For eksempel, hvis den nye form er 150 mm tyk i stedet for den 200 mm tykke form, der stadig var ved at blive hældt tidligere, skal støbeanordningen bevæge sig 50 mm tilbage mod støbemaskinen med hvert slag af støbemaskinen for at være i den korrekte hældeposition..For at et støbeanlæg kan forberede sig på at hælde, når formsøjlen holder op med at bevæge sig, skal påfyldningsanlæggets controller vide præcis, hvilken form den skal hældes i, og hvornår og hvor den ankommer til hældeområdet.Ved at bruge en ny model, der producerer tykke forme, mens man støber tynde forme, skulle systemet være i stand til at støbe to forme i én cyklus.For eksempel, når du laver en 400 mm diameter form og hælder en 200 mm diameter form, skal hældeanordningen være 200 mm væk fra støbemaskinen for hver fremstillet form.På et tidspunkt vil 400 mm-slaget skubbe to ufyldte forme med en diameter på 200 mm ud af det mulige hældeområde.I dette tilfælde skal støbemaskinen vente, indtil påfyldningsanordningen er færdig med at hælde de to 200 mm forme, før den går videre til næste slag.Eller, når du laver tynde forme, skal hældningsmaskinen kunne springe hældningen helt over i cyklussen, mens den stadig hælder tykke forme.For eksempel, når man laver en 200 mm diameter støbeform og hælder en 400 mm diameter støbeform, vil placeringen af ​​en ny 400 mm diameter støbeform i hældeområdet betyde, at der skal laves to 200 mm diameter støbeforme.Sporingen, beregningerne og dataudvekslingen, der kræves for at et integreret støbe- og hældesystem giver problemfri automatiseret hældning, som beskrevet ovenfor, har tidligere givet udfordringer for mange udstyrsleverandører.Men takket være moderne maskiner, digitale systemer og bedste praksis kan problemfri hældning opnås (og er blevet) hurtigt med minimal opsætning.Hovedkravet er en form for "regnskab" af processen, der giver information om placeringen af ​​hver formular i realtid.DISA's Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) system opnår dette mål ved at registrere hver fremstillet form og spore dens bevægelse gennem produktionslinjen.Som procestimer genererer den en række tidsstemplede datastrømme, der hvert sekund beregner positionen af ​​hver form og dens dyse på produktionslinjen.Om nødvendigt udveksler den data i realtid med påfyldningsanlæggets kontrolsystem og andre systemer for at opnå præcis synkronisering.DISA-systemet udtrækker vigtige data for hver form fra CIM-databasen, såsom formtykkelse og kan/kan ikke hældes, og sender det til påfyldningsanlæggets kontrolsystem.Ved at bruge disse nøjagtige data (genereret efter at formen er ekstruderet), kan hælderen flytte hældesamlingen til den korrekte position, før formen ankommer, og derefter begynde at åbne stopstangen, mens formen stadig er i bevægelse.Formen kommer i tide til at modtage jernet fra støbeanlægget.Denne ideelle timing er afgørende, dvs. at smelten når helt præcist til hældekoppen.Hældetid er en almindelig produktivitetsflaskehals, og ved perfekt timing af starten af ​​hælde kan cyklustider reduceres med flere tiendedele af et sekund.DISA støbesystemet overfører også relevante data fra støbemaskinen, såsom den aktuelle støbestørrelse og sprøjtetryk, samt bredere procesdata såsom sandkompressibilitet, til Monitizer®|CIM.Til gengæld modtager og opbevarer Monitizer®|CIM kvalitetskritiske parametre for hver form fra påfyldningsanlægget, såsom hældetemperatur, hældetid og succesen med hælde- og podningsprocesserne.Dette gør det muligt at markere individuelle former som dårlige og adskilles før blanding i rystesystemet.Ud over at automatisere støbemaskiner, støbelinjer og støbning, leverer Monitizer®|CIM en Industry 4.0-kompatibel ramme til anskaffelse, opbevaring, rapportering og analyse.Støberistyring kan se detaljerede rapporter og bore ned i data for at spore kvalitetsproblemer og fremme potentielle forbedringer.Ortranders sømløse støbeoplevelse Ortrander Eisenhütte er et familieejet støberi i Tyskland, der har specialiseret sig i produktion af mellemvolumen, højkvalitets jernstøbegods til bilkomponenter, kraftige brændeovne og infrastruktur og generelle maskindele.Støberiet producerer gråjern, duktilt jern og komprimeret grafitjern og producerer cirka 27.000 tons støbegods af høj kvalitet om året med to skift fem dage om ugen.Ortrander driver fire 6-tons induktionssmelteovne og tre DISA-støbelinjer, der producerer cirka 100 tons støbegods om dagen.Dette inkluderer korte produktionsforløb på en time, nogle gange mindre for vigtige kunder, så skabelonen skal ændres ofte.For at optimere kvalitet og effektivitet har CEO Bernd H. Williams-Book investeret betydelige ressourcer i implementering af automatisering og analyse.Det første skridt var at automatisere jernsmelte- og doseringsprocessen, opgradering af tre eksisterende støbeovne ved hjælp af det nyeste pourTECH-system, som omfatter 3D-laserteknologi, inkubation og temperaturkontrol.Ovne, støbe- og støbelinjer er nu digitalt styret og synkroniseret, og fungerer næsten helt automatisk.Når støbemaskinen skifter model, forespørger pourTECH hældecontrolleren DISA Monitizer®|CIM-systemet for de nye formdimensioner.Baseret på DISA-dataene beregner hældecontrolleren, hvor hældeknuden skal placeres for hver hældning.Den ved præcis, hvornår den første nye form ankommer til fyldeværket og skifter automatisk til den nye hældesekvens.Hvis jiggen når slutningen af ​​sit slag på noget tidspunkt, stopper DISAMATIC® maskinen, og jiggen vender automatisk tilbage.Når den første nye form fjernes fra maskinen, bliver operatøren advaret, så han visuelt kan kontrollere, at den er i den rigtige position.Fordelene ved sømløs støbning Traditionelle håndstøbeprocesser eller mindre komplekse automatiserede systemer kan resultere i tabt produktionstid under modelændringer, hvilket er uundgåeligt selv med hurtige formskift på en støbemaskine.Manuel nulstilling af hælde- og hældeforme er langsommere, kræver flere operatører og er tilbøjelig til fejl som f.eks.Ortrander fandt ud af, at hans medarbejdere, når de tappes i hånden, til sidst blev trætte, mistede koncentrationen og lavede fejl, såsom at slappe af.Sømløs integration af støbning og udstøbning muliggør hurtigere, mere konsistente processer af højere kvalitet, samtidig med at spild og nedetid reduceres.Med Ortrander eliminerer automatisk påfyldning de tre minutter, der tidligere var nødvendige for at justere påfyldningsenhedens position under modelskift.Hele konverteringsprocessen plejede at tage 4,5 minutter, sagde Mr. Williams-Book.Mindre end to minutter i dag.Ved at skifte mellem 8 og 12 modeller pr. skift bruger Ortrander-medarbejderne nu omkring 30 minutter pr. skift, halvt så meget som før.Kvaliteten øges gennem større sammenhæng og evnen til løbende at optimere processer.Ortrander reducerede spild med cirka 20 % ved at indføre sømløs støbning.Ud over at reducere nedetiden ved modelskifte, kræver hele støbe- og støbelinjen kun to personer i stedet for de tidligere tre.På nogle skift kan tre personer betjene to komplette produktionslinjer.Overvågning er næsten alt, hvad disse arbejdere gør: Bortset fra at vælge den næste model, styre sandblandinger og transportere smelten, har de få manuelle opgaver.En anden fordel er det reducerede behov for erfarne medarbejdere, som er svære at finde.Selvom automatisering kræver noget operatørtræning, giver det folk den kritiske procesinformation, de har brug for for at træffe gode beslutninger.I fremtiden kan maskiner træffe alle beslutninger.Dataudbytte fra sømløs støbning Når de forsøger at forbedre en proces, siger støberier ofte: "Vi gør det samme på samme måde, men med forskellige resultater."Så de støber ved samme temperatur og niveau i 10 sekunder, men nogle støbninger er gode og nogle er dårlige.Ved at tilføje automatiserede sensorer, indsamle tidsstemplede data på hver procesparameter og overvåge resultater, skaber et integreret sømløst støbesystem en kæde af relaterede procesdata, hvilket gør det nemmere at identificere grundlæggende årsager, når kvaliteten begynder at forringes.For eksempel, hvis der opstår uventede indeslutninger i et parti bremseskiver, kan ledere hurtigt kontrollere, at parametrene er inden for acceptable grænser.Fordi styreenheder til støbemaskinen, støbeanlægget og andre funktioner såsom ovne og sandblandere arbejder sammen, kan de data, de genererer, analyseres for at identificere sammenhænge gennem hele processen, fra sandegenskaber til den endelige overfladekvalitet af støbningen.Et muligt eksempel er, hvordan hældeniveau og temperatur påvirker formfyldningen for hver enkelt model.Den resulterende database lægger også grundlaget for den fremtidige brug af automatiserede analyseteknikker såsom maskinlæring og kunstig intelligens (AI) til at optimere processer.Ortrander indsamler procesdata i realtid gennem maskingrænseflader, sensormålinger og testprøver.For hver formstøbning indsamles omkring tusinde parametre.Tidligere registrerede den kun den nødvendige tid for hver hældning, men nu ved den præcis, hvad niveauet af hældedysen er hvert sekund, hvilket gør det muligt for erfarent personale at undersøge, hvordan denne parameter påvirker andre indikatorer, såvel som den endelige kvalitet af støbningen.Bliver væsken drænet fra hældemundstykket, mens formen fyldes, eller fyldes hældemundstykket til et næsten konstant niveau under påfyldning?Ortrander producerer tre til fem millioner forme om året og har indsamlet en enorm mængde data.Ortrander gemmer også flere billeder af hver hæld i pourTECH-databasen i tilfælde af kvalitetsproblemer.At finde en måde at automatisk bedømme disse billeder er et fremtidigt mål.Konklusion.Samtidig automatiseret formning og hældning resulterer i hurtigere processer, mere ensartet kvalitet og mindre spild.Med jævn støbning og automatisk mønsterændring fungerer produktionslinjen effektivt autonomt, hvilket kun kræver minimal manuel indsats.Da operatøren spiller en tilsynsrolle, er der behov for færre personale.Sømløs støbning bruges nu mange steder rundt om i verden og kan anvendes på alle moderne støberier.Hvert støberi vil kræve en lidt anderledes løsning, der er skræddersyet til dets behov, men teknologien til at implementere den er velafprøvet, tilgængelig i øjeblikket fra DISA og dens partner pour-tech AB og kræver ikke meget arbejde.Der kan udføres specialarbejde.Den øgede brug af kunstig intelligens og intelligent automatisering i støberier er stadig i testfasen, men efterhånden som støberier og OEM'er samler flere data og yderligere erfaring i løbet af de næste to-tre år, vil overgangen til automatisering accelerere markant.Denne løsning er dog i øjeblikket valgfri, da dataintelligens er den bedste måde at optimere processer og forbedre rentabiliteten på, større automatisering og dataindsamling er ved at blive standardpraksis frem for et eksperimentelt projekt.Tidligere var et støberis største aktiver dets model og medarbejdernes erfaring.Nu hvor sømløs støbning kombineres med større automatisering og Industry 4.0-systemer, er data hurtigt ved at blive den tredje søjle i støberi-succes.
—Vi takker oprigtigt pour-tech og Ortrander Eisenhütte for deres kommentarer under udarbejdelsen af ​​denne artikel.
Ja, jeg vil gerne modtage det ugentlige Foundry-Planet nyhedsbrev med alle de seneste nyheder, tests og rapporter om produkter og materialer.Plus særlige nyhedsbreve – alle med gratis afbestilling når som helst.