Gjuterier använder alltmer datadriven processautomation för att uppnå långsiktiga mål för högre kvalitet, mindre avfall, maximal drifttid och minimal kostnader. Fullt integrerad digital synkronisering av häll- och gjutningsprocesser (sömlös gjutning) är särskilt värdefullt för gjuterier som står inför utmaningarna med just-in-time-produktion, minskade cykeltider och mer frekventa modellförändringar. Med automatiserade gjutning och gjutningssystem som sömlöst kopplas samman blir gjutningsprocessen snabbare och delar av högre kvalitet produceras mer konsekvent. Den automatiska hällprocessen inkluderar övervakning av hälltemperaturen, liksom utfodringsmaterial och kontrollerar varje form. Detta förbättrar kvaliteten på varje gjutning och minskar skrothastigheten. Denna omfattande automatisering minskar också behovet av operatörer med många års specialiserad erfarenhet. Verksamheten blir också säkrare eftersom färre arbetare är involverade totalt sett. Denna vision är inte en vision om framtiden; Detta händer nu. Verktyg som Foundry Automation and Robotics, Data Insamling och analys har utvecklats under årtionden, men framstegen har nyligen accelererat med utvecklingen av prisvärd högpresterande datoranvändning och avancerade industri 4.0-nätverkssensorer och kompatibla styrsystem. Lösningar och partners gör det nu möjligt för gjuterier att skapa en robust, intelligent infrastruktur för att stödja mer ambitiösa projekt och samla flera tidigare oberoende underprocesser för att samordna sina ansträngningar. Lagring och analys av processdata som samlas in av dessa automatiserade, integrerade system öppnar också dörren till en dygdig cykel med datadriven kontinuerlig förbättring. Gjuterier kan samla in och analysera processparametrar genom att undersöka historiska data för att hitta korrelationer mellan dem och processresultat. Den automatiska processen ger sedan en transparent miljö där alla förbättringar som identifierats av analysen kan testas noggrant, valideras, valideras och, om möjligt, implementeras.
Sömlösa formutmaningar på grund av trenden mot just-in-time-produktion måste kunder som använder Disamatic®-gjutningslinjer ofta ändra modeller ofta mellan små partier. Med hjälp av utrustning som en automatisk pulverväxlare (APC) eller en snabb pulverväxlare (QPC) från DISA kan mallar ändras på så lite som en minut. När höghastighetsmönsterförändringar inträffar tenderar flaskhalsen i processen att växla mot att hälla-den tid som krävs för att manuellt flytta den tundiska för att hälla efter en mönsterändring. Sömlös gjutning är det bästa sättet att förbättra detta steg i gjutningsprocessen. Även om gjutning ofta redan är delvis automatiserad, kräver fullständig automatisering sömlös integration av kontrollsystemen i gjutlinjen och fyllningsutrustningen så att de fungerar helt synkront i alla möjliga driftssituationer. För att uppnå detta pålitligt måste hällenheten veta exakt var det är säkert att hälla nästa form och vid behov justera fyllningsenhetens position. Att uppnå effektiv automatisk fyllning i en stabil produktionsprocess av samma form är inte så svårt. Varje gång en ny mögel görs rör sig formkolonnen samma avstånd (mögeltjocklek). På detta sätt kan fyllningsenheten förbli i samma position, redo att fylla nästa tomma mögel efter att produktionslinjen har stoppats. Endast mindre justeringar av hällpositionen krävs för att kompensera för förändringar i mögeltjocklek orsakad av förändringar i sandkompressibilitet. Behovet av dessa fina justeringar har nyligen minskats ytterligare tack vare nya formningsfunktioner som gör att hällpositioner kan förbli mer konsekventa under konsekvent produktion. När varje häll är slutförd rör sig gjutlinjen ett slag igen och placerar nästa tomma form på plats för att börja nästa hälla. Medan detta händer kan fyllningsanordningen fyllas på. När man ändrar modellen kan formens tjocklek förändras, vilket kräver komplex automatisering. Till skillnad från den horisontella sandlådeprocessen, där sandlådans höjd är fixerad, kan den vertikala disamatiska® -processen justera formens tjocklek till den exakta tjockleken som behövs för varje uppsättning modeller för att upprätthålla ett konstant sand -till -järnförhållande och redogöra för modellens höjd. Detta är en stor fördel för att säkerställa optimal gjutningskvalitet och resursutnyttjande, men varierande mögeltjocklekar gör automatisk gjutningskontroll mer utmanande. Efter en modelländring börjar Disamatic® -maskinen producera nästa parti av formar med samma tjocklek, men fyllningsmaskinen på linjen fyller fortfarande formarna i den tidigare modellen, som kan ha en annan mögeltjocklek. För att bekämpa detta måste gjutlinjen och fyllningsanläggningen fungera sömlöst som ett synkroniserat system, producera formar av en tjocklek och säkert hälla en annan. Sömlös hälla efter mönsterförändring. Efter mönsterförändring förblir tjockleken på den återstående formen mellan formmaskinerna densamma. Hällenheten gjord av den föregående modellen förblir densamma, men eftersom den nya formen som kommer ut ur gjutmaskinen kan vara tjockare eller tunnare, kan hela strängen gå framåt på olika avstånd i varje cykel - till tjockleken på den nya formen. Detta innebär att med varje slag i formningsmaskinen måste det sömlösa gjutningssystemet justera gjutpositionen som förberedelse för nästa gjutning. Efter att den föregående mögenparten hälls blir formens tjocklek konstant igen och stabil produktion återupptas. Om till exempel den nya formen är 150 mm tjock istället för den 200 mm tjocka formen som fortfarande hälldes tidigare, måste hällanordningen flytta 50 mm tillbaka mot formningsmaskinen med varje slag i formningsmaskinen för att vara i rätt hällposition. . För att en hällverk ska förbereda sig för att hälla när formkolonnen slutar röra sig, måste fyllningsanläggningen veta exakt vilken form den kommer att hälla i och när och var den kommer till hällområdet. Med hjälp av en ny modell som producerar tjocka formar medan man kastar tunna formar bör systemet kunna kasta två formar i en cykel. Till exempel, när man gör en form på 400 mm diameter och häller en 200 mm diameter, måste hällanordningen vara 200 mm från formmaskinen för varje form. Vid någon tidpunkt kommer 400 mm stroke att pressa två ofyllda 200 mm diameterformar ut ur det möjliga hällområdet. I det här fallet måste gjutmaskinen vänta tills fyllningsanordningen är klar att hälla de två 200 mm -formarna innan de går vidare till nästa slag. Eller, när man gör tunna formar, måste hällaren kunna hoppa över hällen helt i cykeln medan du fortfarande häller tjocka formar. Till exempel, när man gör en 200 mm diameterform och häller en form på 400 mm diameter, vilket placerar en ny form på 400 mm i diameter i hällområdet att två 200 mm diameterformar måste göras. Spårningen, beräkningarna och datautbytet som krävs för ett integrerat formning och hällsystem för att tillhandahålla problemfri automatiserad hälla, som beskrivits ovan, har presenterat utmaningar för många utrustningsleverantörer tidigare. Men tack vare moderna maskiner, digitala system och bästa metoder kan sömlös hälla (och har uppnåtts) snabbt med minimal installation. Huvudkravet är någon form av ”redovisning” av processen, som ger information om platsen för varje form i realtid. Disas Monitizer® | CIM (Computer Integrated Module) -system uppnår detta mål genom att spela in varje mögel tillverkad och spåra sin rörelse genom produktionslinjen. Som en processtimer genererar den en serie tidsstämplade dataströmmar som beräknar positionen för varje form och dess munstycke på produktionslinjen varje sekund. Vid behov utbyter den data i realtid med fyllning av anläggningskontrollsystem och andra system för att uppnå exakt synkronisering. DISA -systemet extraherar viktiga data för varje form från CIM -databasen, såsom mögeltjocklek och kan/kan inte hällas, och skickar dem till fyllningsanläggningens styrsystem. Med hjälp av denna exakta data (genererat efter att formen extruderas) kan hällaren flytta den hällningsenheten till rätt läge innan formen anländer och börjar sedan öppna stoppstången medan formen fortfarande rör sig. Formen anländer i tid för att ta emot järnet från hällverket. Denna idealiska timing är avgörande, dvs smälten når hällkoppen exakt. Pour Time är en vanlig produktivitetsflaskhals, och genom att perfekt tidpunkten för att börja med häll kan cykeltider minskas med flera tiondelar av en sekund. DISA -formningssystemet överför också relevanta data från formningsmaskinen, såsom aktuell mögelstorlek och injektionstryck, samt bredare processdata såsom sandkompressibilitet, till monitizer® | CIM. I sin tur tar Monitizer® | CIM och lagrar kvalitetskritiska parametrar för varje form från fyllningsanläggningen, såsom hälltemperatur, hälltid och framgången för häll- och inokuleringsprocesserna. Detta gör att enskilda former kan markeras som dåliga och separerade innan blandning i skakningssystemet. Förutom att automatisera gjutmaskiner, gjutlinjer och gjutning, tillhandahåller monitizer® | CIM en industri på 4.0-kompatibla ramverk för förvärv, lagring, rapportering och analys. Foundry Management kan se detaljerade rapporter och borra ner i data för att spåra kvalitetsfrågor och driva potentiella förbättringar. Ortranders sömlösa castingupplevelse Ortrander Eisenhütte är ett familjeägt gjuteri i Tyskland som specialiserat sig på produktion av mittvolym, högkvalitativa järngjutningar för bilkomponenter, tunga träspisar och infrastruktur och allmänna maskindelar. Gjuteriet producerar grått järn, duktilt järn och komprimerat grafitjärn och producerar cirka 27 000 ton av högkvalitativa gjutningar per år och driver två skift fem dagar i veckan. Ortrander driver fyra 6-ton induktionsmältningsugnar och tre DISA-formlinjer, vilket producerar cirka 100 ton gjutning per dag. Detta inkluderar korta produktionskörningar på en timme, ibland mindre för viktiga kunder, så mallen måste ändras ofta. För att optimera kvalitet och effektivitet har VD Bernd H. Williams-bok investerat betydande resurser för att implementera automatisering och analys. Det första steget var att automatisera järnsmältnings- och doseringsprocessen, uppgradera tre befintliga gjutglaster med det senaste PourTech -systemet, som inkluderar 3D -laserteknik, inkubation och temperaturkontroll. Ugnar, gjutning och gjutningslinjer är nu digitalt kontrollerade och synkroniserade och fungerar nästan helt automatiskt. När Molding Machine ändras modellen frågar PourTech Pour -styrenheten DISA Monitizer® | CIM -systemet för de nya mögeldimensionerna. Baserat på DISA -data beräknar Pour -styrenheten var man ska placera hällnoden för varje häll. Den vet exakt när den första nya formen anländer till fyllningsanläggningen och automatiskt växlar till den nya hällsekvensen. Om jiggen når slutet på sitt slag när som helst, stannar Disamatic® -maskinen och jiggen returnerar automatiskt. När den första nya mögeln tas bort från maskinen, blir operatören varnad så att han visuellt kan kontrollera att den är i rätt position. Fördelarna med sömlös gjutning av traditionella handgjutningsprocesser eller mindre komplexa automatiserade system kan resultera i förlorad produktionstid under modellförändringar, vilket är oundvikligt även med snabba mögelförändringar på en formmaskin. Manuellt återställning av häll- och hällformarna är långsammare, kräver fler operatörer och är benägna att fel som flare. Ortrander fann att när han tappade för hand blev hans anställda så småningom trötta, förlorade koncentrationen och gjorde misstag, till exempel slacking. Sömlös integration av gjutning och hälla möjliggör snabbare, mer konsekventa och högre kvalitetsprocesser samtidigt som avfall och driftstopp minskar. Med Ortrander eliminerar automatisk fyllning de tre minuter som tidigare krävs för att justera fyllningsenhetens position under modelländringar. Hela omvandlingsprocessen som användes för att ta 4,5 minuter, sa Williams-bok. Mindre än två minuter idag. Genom att ändra mellan 8 och 12 modeller per skift spenderar Ortrander -anställda nu cirka 30 minuter per skift, hälften så mycket som tidigare. Kvaliteten förbättras genom större konsistens och förmågan att kontinuerligt optimera processer. Ortrander minskade avfallet med cirka 20% genom att införa sömlös gjutning. Förutom att minska stilleståndet vid ändring av modeller kräver hela form- och hälllinjen endast två personer istället för de tre föregående. På vissa skift kan tre personer driva två kompletta produktionslinjer. Övervakning är nästan alla dessa arbetare: Annat än att välja nästa modell, hantera sandblandningar och transportera smältan, de har få manuella uppgifter. En annan fördel är det minskade behovet av erfarna anställda, som är svåra att hitta. Även om automatisering kräver viss operatörsutbildning ger det människor den kritiska processinformation de behöver för att fatta bra beslut. I framtiden kan maskiner fatta alla beslut. Datautdelningar från sömlös gjutning när man försöker förbättra en process säger gjuterier ofta: "Vi gör samma sak på samma sätt, men med olika resultat." Så de kastar vid samma temperatur och nivå i 10 sekunder, men vissa gjutningar är bra och andra är dåliga. Genom att lägga till automatiserade sensorer, samla in tidsstämplade data om varje processparameter och övervaka resultat skapar ett integrerat sömlöst gjutningssystem en kedja av relaterade processdata, vilket gör det lättare att identifiera grundorsaker när kvaliteten börjar försämras. Till exempel, om oväntade inneslutningar inträffar i ett parti bromsskivor, kan chefer snabbt kontrollera att parametrarna ligger inom acceptabla gränser. Eftersom styrenheter för gjutmaskinen, gjutanläggningen och andra funktioner som ugnar och sandblandare fungerar på konsert, kan de data de genererar analyseras för att identifiera förhållanden under hela processen, från sandegenskaper till gjutningens slutliga ytkvalitet. Ett möjligt exempel är hur hällnivå och temperatur påverkar mögelfyllning för varje enskild modell. Den resulterande databasen lägger också grunden för framtida användning av automatiserade analystekniker som maskininlärning och konstgjord intelligens (AI) för att optimera processer. Ortrander samlar in processdata i realtid genom maskingränssnitt, sensormätningar och testprover. För varje mögelgjutning samlas cirka tusen parametrar. Tidigare registrerade det bara den tid som krävs för varje häll, men nu vet den exakt vad nivån på hällmunstycket är varje sekund, vilket gör att erfaren personal kan undersöka hur denna parameter påverkar andra indikatorer, liksom den slutliga kvaliteten på gjutningen. Är vätskan tömd från hällmunstycket medan formen fylls, eller är det hällande munstycket fyllt till en nästan konstant nivå under fyllning? Ortrander producerar tre till fem miljoner formar per år och har samlat en enorm mängd data. Ortrander lagrar också flera bilder av varje häll i PourTech -databasen vid kvalitetsproblem. Att hitta ett sätt att automatiskt betygsätta dessa bilder är ett framtida mål. Slutsats. Samtidig automatiserad bildning och hällning resulterar i snabbare processer, mer konsekvent kvalitet och mindre avfall. Med smidig gjutning och automatisk mönsterförändring fungerar produktionslinjen effektivt autonomt, vilket endast kräver minimal manuell ansträngning. Eftersom operatören spelar en tillsynsroll krävs färre personal. Sömlös gjutning används nu på många ställen runt om i världen och kan tillämpas på alla moderna gjuterier. Varje gjuteri kommer att kräva en något annorlunda lösning anpassad efter dess behov, men tekniken för att implementera det är väl bevisat, för närvarande tillgängligt från DISA och dess partner Pour-Tech AB, och kräver inte mycket arbete. Anpassat arbete kan utföras. Den ökade användningen av artificiell intelligens och intelligent automatisering i gjuterier är fortfarande i testfasen, men när gjuterier och OEM: er samlar mer data och ytterligare erfarenhet under de kommande två till tre åren kommer övergången till automatisering att accelerera betydligt. Denna lösning är för närvarande valfri, eftersom datainformation är det bästa sättet att optimera processer och förbättra lönsamheten, blir större automatisering och datainsamling standardpraxis snarare än ett experimentellt projekt. Tidigare var en gjuteriets största tillgångar dess modell och erfarenheterna av dess anställda. Nu när sömlös gjutning kombineras med större automatiserings- och industrin 4.0 -system blir data snabbt den tredje pelaren för gjuteri -framgång.
-Vi tackar uppriktigt Pour-Tech och Ortrander Eisenhütte för deras kommentarer under förberedelserna av denna artikel.
Ja, jag skulle vilja ta emot det två veckors gjuteri-planetens nyhetsbrev med alla de senaste nyheterna, testerna och rapporterna om produkter och material. Plus speciella nyhetsbrev - alla med gratis avbokning när som helst.
Posttid: Oct-05-2023