Automatisk støbning

Støberier vedtager i stigende grad datadrevet procesautomation for at nå langsigtede mål af højere kvalitet, mindre affald, maksimal oppetid og minimale omkostninger. Fuldt integreret digital synkronisering af hældnings- og støbningsprocesser (problemfri casting) er især værdifuld for støberier, der står over for udfordringerne ved produktion af just-in-time, reducerede cyklustider og hyppigere ændringer i modellen. Med automatiserede støbnings- og støbningssystemer, der problemfrit forbindes sammen, bliver støbningsprocessen hurtigere, og dele af højere kvalitet produceres mere konsekvent. Den automatiserede hældningsproces inkluderer overvågning af hældningstemperaturen såvel som fodring af inokuleringsmateriale og kontrol af hver form. Dette forbedrer kvaliteten af ​​hver støbning og reducerer skrothastigheden. Denne omfattende automatisering reducerer også behovet for operatører med mange års specialiseret erfaring. Operationer bliver også sikrere, fordi færre arbejdstagere generelt er involveret. Denne vision er ikke en vision for fremtiden; Dette sker nu. Værktøjer som Foundry Automation and Robotics, Data Collection and Analysis har udviklet sig gennem årtier, men fremskridt er for nylig accelereret med udviklingen af ​​overkommelige højtydende computing og avancerede industri 4.0 netværkssensorer og kompatible kontrolsystemer. Løsninger og partnere gør det nu muligt for støberier at skabe en robust, intelligent infrastruktur til at støtte mere ambitiøse projekter, hvilket samler flere tidligere uafhængige underprocesser for at koordinere deres indsats. Opbevaring 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 tilvejebringer derefter et gennemsigtigt miljø, hvor eventuelle forbedringer, der er identificeret ved analysen, kan testes grundigt og hurtigt, valideres og, hvor det er muligt, implementeres.
Sømløse støbningsudfordringer på grund af tendensen til produktion af just-in-time, kunder, der bruger Disamatic®-støbelinjer, skal ofte ændre modeller ofte mellem små batches. Ved hjælp af udstyr såsom en automatisk pulverskifter (APC) eller en hurtig pulverskifter (QPC) fra DISA, kan skabeloner ændres på så lidt som et minut. Efterhånden som højhastighedsmønsterændringer forekommer, har flaskehalsen i processen en tendens til at skifte mod hældning-den tid, der kræves for manuelt at flytte tundish til at hælde efter en mønsterændring. Sømløs casting er den bedste måde at forbedre dette trin i casting -processen. Selvom støbning ofte allerede er delvist automatiseret, kræver fuld automatisering problemfri integration af kontrolsystemerne i støbelinjen og fyldningsudstyret, så de fungerer fuldstændigt synkront i alle mulige driftssituationer. For at opnå dette pålideligt skal hældningsenheden vide nøjagtigt, hvor det er sikkert at hælde den næste form og om nødvendigt justere placeringen af ​​påfyldningsenheden. At opnå effektiv automatisk udfyldning i en stabil produktionsproces af den samme form er ikke så vanskelig. Hver gang en ny form fremstilles, bevæger formkolonnen den samme afstand (formtykkelse). På denne måde kan fyldningsenheden forblive i samme position, klar til at fylde den næste tomme form, efter at produktionslinjen er stoppet. Kun mindre justeringer af Pour -positionen er påkrævet for at kompensere for ændringer i formtykkelse forårsaget af ændringer i sandkompressibilitet. Behovet for disse fine justeringer er for nylig blevet yderligere reduceret takket være nye støbeliniefunktioner, der gør det muligt for hældningspositioner at forblive mere ensartede under konsekvent produktion. Efter at hver hældning er afsluttet, bevæger støbelinjen et slag igen og placerer den næste tomme form på plads for at begynde den næste hæld. Selvom dette sker, kan fyldeindretningen genopfyldes. Når du ændrer modellen, kan formen tykkelsen ændre sig, hvilket kræver kompleks automatisering. I modsætning til den vandrette sandkasseproces, hvor højden på sandkassen er fast, kan den lodrette Diamatic® -proces justere formen tykkelsen til den nøjagtige tykkelse, der er nødvendig for hvert sæt modeller for at opretholde et konstant sand og jernforhold og redegøre for modellens højde. Dette er en stor fordel ved at sikre optimal støbningskvalitet og ressourceudnyttelse, men forskellige formtykkelser gør automatisk støbekontrol mere udfordrende. Efter en modelændring begynder Diamatic® -maskinen at fremstille den næste batch af forme med den samme tykkelse, men påfyldningsmaskinen på linjen fylder stadig formene af den forrige model, som kan have en anden formtykkelse. For at bekæmpe dette skal støbelinjen og påfyldningsanlægget fungere problemfrit som et synkroniseret system, hvilket 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. Hældningsenheden lavet af den forrige model forbliver den samme, men da den nye form, der kommer ud af støbemaskinen, kan være tykkere eller tyndere, kan hele strengen gå videre i forskellige afstande i hver cyklus - til tykkelsen af ​​den nye form. Dette betyder, at det sømløse støbesystem med hvert slag af støbemaskinen skal justere støbningspositionen som forberedelse til den næste støbning. Efter at den forrige batch af forme er hældt, bliver formen tykkelsen konstant igen, og stabil produktion genoptages. For eksempel, hvis den nye form er 150 mm tyk i stedet for den 200 mm tykke form, der stadig blev hældt tidligere, skal hældningsindretningen bevæge 50 mm tilbage mod støbemaskinen med hvert støbemaskine for at være i den korrekte hældningsposition. . For at et hældningsanlæg skal forberede sig på at hælde, når skimmelsøjlen holder op med at bevæge sig, skal fyldningsanlæggetscontrolleren vide nøjagtigt, hvilken form det vil hælde ind i, og hvornår og hvor den ankommer i hældningsområdet. Ved hjælp af en ny model, der producerer tykke forme, mens de støber tynde forme, skal systemet være i stand til at støbe to forme i en cyklus. For eksempel, når du fremstiller en 400 mm diameterform og hælder en 200 mm diameterform, skal hældningsanordningen være 200 mm væk fra støbemaskinen for hver fremstillede form. På et tidspunkt vil 400 mm -slaget skubbe to uudfyldte 200 mm diameterforme ud af det mulige hældningsområde. I dette tilfælde skal støbemaskinen vente, indtil påfyldningsenheden er færdig med at hælde de to 200 mm forme, før de går videre til det næste slag. Eller når du fremstiller tynde forme, skal hældningen være i stand til at springe hældningen helt i cyklussen, mens den stadig hælder tykke forme. For eksempel, når man fremstiller en 200 mm diameterform og hælder en skimmel med 400 mm i diameter, betyder det at placere en ny 400 mm diameterforme i hældningsområdet, at der skal fremstilles to 200 mm diameterforme. Sporing, beregninger og dataudveksling, der kræves til et integreret støbnings- og hældningssystem for at give problemfri automatiseret hældning, som beskrevet ovenfor, har præsenteret udfordringer for mange udstyrsleverandører i fortiden. Men takket være moderne maskiner, digitale systemer og bedste praksis kan problemfri hældning opnås (og er) opnået hurtigt med minimal opsætning. Hovedkravet er en form for "regnskabsføring" af processen, der giver information om placeringen af ​​hver form i realtid. DISAs Monitizer® | CIM (Computer Integrated Module) System når dette mål ved at registrere hver form, der er lavet og spore dens bevægelse gennem produktionslinjen. Som en processtimer genererer den en række tidsstemplede datastrømme, der beregner placeringen af ​​hver form og dens dyse på produktionslinjen hvert sekund. Om nødvendigt udveksler det data i realtid med fyldningsplantekontrolsystemet 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 dem til fyldningsplantekontrolsystemet. Ved hjælp af disse nøjagtige data (genereret, efter at formen er ekstruderet), kan hælderen flytte hældningsenheden til den rigtige position, før formen ankommer, og begynder derefter at åbne stopperstangen, mens formen stadig bevæger sig. Formen ankommer i tide til at modtage jernet fra hældningsanlægget. Denne ideelle timing er afgørende, dvs. smeltet når hældningskoppen nøjagtigt. Hældningstid er en almindelig produktivitetsflaskehals, og ved perfekt timing af starten af ​​hældning kan cyklustider reduceres med flere tiendedele af et sekund. DISA -støbesystemet overfører også relevante data fra støbemaskinen, såsom den aktuelle formstørrelse og injektionstryk, samt bredere procesdata, såsom sandkomprimerbarhed, til Monitizer® | CIM. Til gengæld modtager Monitizer® | CIM og gemmer kvalitetskritiske parametre for hver form fra påfyldningsanlægget, såsom hældningstemperatur, hældningstid og succes med hældnings- og inokulationsprocesserne. Dette gør det muligt at markere individuelle former som dårlige og adskilles, før du blander rystelsessystemet. Ud over at automatisere støbemaskiner, støbelinjer og støbning, Monitizer® | CIM giver en industri 4,0-kompatible ramme for erhvervelse, opbevaring, rapportering og analyse. Foundry Management kan se detaljerede rapporter og bore ned i data for at spore kvalitetsproblemer og drive potentielle forbedringer. Ortranders sømløse casting-oplevelse Ortrander Eisenhütete er en familieejet støberi i Tyskland, der er specialiseret i produktion af midtvolumen, jernstøbning af høj kvalitet til bilkomponenter, tunge træovne og infrastruktur og generelle maskiner. Foundry producerer gråt jern, duktilt jern og komprimeret grafitjern og producerer cirka 27.000 tons støbegods af høj kvalitet om året, der betjener to skift fem dage om ugen. Ortrander betjener fire 6-ton induktionsmeltovne og tre DISA-støbelinjer og producerer cirka 100 ton støbegods pr. Dag. Dette inkluderer korte produktionsløb på en time, undertiden mindre for vigtige klienter, så skabelonen skal ændres ofte. For at optimere kvalitet og effektivitet har administrerende direktør Bernd H. Williams-Book investeret betydelige ressourcer i implementering af automatisering og analyse. Det første trin var at automatisere jernmeltning og doseringsprocessen ved at opgradere tre eksisterende støbningsovne ved hjælp af det nyeste Pourtech -system, der inkluderer 3D -laserteknologi, inkubation og temperaturstyring. Ovn, støbnings- og støbelinjer styres nu digitalt og synkroniseres og fungerer næsten helt automatisk. Når støbemaskinen ændrer modellen, forespørger Pourtech Pour Controller DISA Monitizer® | CIM -systemet til de nye formdimensioner. Baseret på DISA -dataene beregner PROW -controlleren, hvor du skal placere hældeknuden for hver hældning. Den ved nøjagtigt, hvornår den første nye form ankommer til påfyldningsanlægget og skifter automatisk til den nye hældningssekvens. Hvis jiggen når slutningen af ​​sit slagtilfælde til enhver tid, stopper Diamatic® -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 sømløse støbning af traditionelle håndstøbningsprocesser eller mindre komplekse automatiserede systemer kan resultere i mistet produktionstid under modelændringer, hvilket er uundgåeligt, selv med hurtige formændringer på en støbemaskine. Manuelt nulstilling af hældning og hældning forme er langsommere, kræver flere operatører og er tilbøjelige til fejl som fakkel. Ortrander fandt, at når hans medarbejdere i hånden blev tappet, blev hans medarbejdere til sidst trætte, mistede koncentration og begik fejl, såsom at slappe af. Sømløs integration af støbning og hældning muliggør hurtigere, mere konsistente og højere kvalitetsprocesser, mens man reducerer affald og nedetid. Med Ortrander eliminerer automatisk fyldning de tre minutter, der tidligere kræves for at justere placeringen af ​​fyldningsenheden under modelændringer. Hele konverteringsprocessen, der blev brugt til at tage 4,5 minutter, sagde Mr. Williams-Book. Mindre end to minutter i dag. Ved at ændre mellem 8 og 12 modeller pr. Skift bruger Ortrander -medarbejdere nu ca. 30 minutter pr. Skift, halvdelen så meget som før. Kvaliteten forbedres gennem større konsistens og evnen til kontinuerligt at optimere processer. Ortrander reducerede affaldet med cirka 20% ved at introducere sømløs støbning. Ud over at reducere nedetid ved ændring af modeller kræver hele støbnings- og hældningslinjen kun to personer i stedet for de foregående tre. På nogle skift kan tre personer betjene to komplette produktionslinjer. Overvågning er næsten alle disse arbejdstagere gør: bortset fra at vælge den næste model, håndtere sandblandinger og transportere smelten, har de få manuelle opgaver. En anden fordel er det reducerede behov for erfarne medarbejdere, som er vanskelige at finde. Selvom automatisering kræver en vis operatøruddannelse, giver det folk de kritiske procesoplysninger, de har brug for for at tage gode beslutninger. I fremtiden kan maskiner tage alle beslutninger. Dataudbytte fra problemfri casting, når de prøver at forbedre en proces, siger støberier ofte: "Vi gør det samme på samme måde, men med forskellige resultater." Så de kastes ved den samme temperatur og niveau i 10 sekunder, men nogle støbegods er gode, og nogle er dårlige. Ved at tilføje automatiserede sensorer, indsamle tidsstemplede data om hver procesparameter og overvågningsresultater skaber et integreret sømløst casting-system en kæde af relaterede procesdata, hvilket gør det lettere at identificere rodårsager, når kvaliteten begynder at forværres. For eksempel, hvis der forekommer uventede indeslutninger i en batch af bremseskiver, kan ledere hurtigt kontrollere, at parametre er inden for acceptable grænser. Da controllere til støbemaskinen, støbningsanlæg og andre funktioner såsom ovne og sandblandere fungerer sammen, kan de data, de genererer, analyseres for at identificere forhold gennem hele processen, fra sandegenskaber til støbningens endelige overfladekvalitet. Et muligt eksempel er, hvordan hældningsniveau og temperatur påvirker formfyldning for hver enkelt model. Den resulterende database lægger også grundlaget for den fremtidige brug af automatiserede analyseteknikker såsom maskinlæring og kunstig intelligens (AI) for at optimere processer. Ortrander indsamler procesdata i realtid gennem maskingrænseflader, sensormålinger og testprøver. For hver formstøbning indsamles omkring tusind parametre. Tidligere registrerede det kun den tid, der kræves for hver hældning, men nu ved den nøjagtigt, hvad niveauet for hældningsdysen er hvert sekund, hvilket giver erfarne personale mulighed for at undersøge, hvordan denne parameter påvirker andre indikatorer såvel som den endelige kvalitet af støbningen. Er væsken drænet fra den hældende dyse, mens formen fyldes, eller er hældningsdysen fyldt til et næsten konstant niveau under fyldning? Ortrander producerer tre til fem millioner forme om året og har samlet 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 på er et fremtidig mål. Konklusion. Samtidig automatiseret formning og hældning resulterer i hurtigere processer, mere konsistent kvalitet og mindre affald. Med glat støbning og automatisk mønsterændring fungerer produktionslinjen effektivt autonomt, hvilket kun kræver minimal manuel indsats. Da operatøren spiller en tilsynsrolle, kræves der færre personale. Der bruges nu sømløs casting mange steder rundt om i verden og kan anvendes til alle moderne støberier. Hvert støberi vil kræve en lidt anden løsning, der er skræddersyet til dens behov, men teknologien til at implementere den er godt bevist, der i øjeblikket er tilgængelig fra DISA og dens partner Pour-Tech AB, og kræver ikke meget arbejde. Brugerdefineret arbejde kan udføres. Den øgede anvendelse af kunstig intelligens og intelligent automatisering i støberier er stadig i testfasen, men når støberier og OEM'er samler flere data og yderligere erfaring i løbet af de næste to til tre år, vil overgangen til automatisering accelerere markant. Denne løsning er imidlertid i øjeblikket valgfri, da datainformation er den bedste måde at optimere processer og forbedre rentabiliteten, større automatisering og dataindsamling er ved at blive standardpraksis snarere end et eksperimentelt projekt. Tidligere var et støberias største aktiver dens model og dets erfaring. Nu hvor problemfri casting er kombineret med større automatisering og industri 4.0 -systemer, bliver data hurtigt den tredje søjle i støberi -succes.
-Vi takker oprigtigt Pour-Tech og Ortrander Eisenhütete for deres kommentarer under forberedelsen af ​​denne artikel.
Ja, jeg vil gerne modtage det to ugentlige støberi-planet-nyhedsbrev med alle de seneste nyheder, test og rapporter om produkter og materialer. Plus specielle nyhedsbreve - alle med gratis aflysning når som helst.