автоматичне формування

Ливарні підприємства дедалі частіше впроваджують автоматизацію процесів на основі даних для досягнення довгострокових цілей щодо вищої якості, менших відходів, максимального часу безвідмовної роботи та мінімальних витрат.Повністю інтегрована цифрова синхронізація процесів заливки та формування (безшовне лиття) особливо цінна для ливарних виробництв, які стикаються з проблемами своєчасного виробництва, скорочення тривалості циклу та більш частої зміни моделі.Завдяки автоматизованим системам формування та лиття, які плавно поєднуються, процес лиття стає швидшим, а деталі вищої якості виготовляються стабільніше.Автоматизований процес заливки включає моніторинг температури заливки, а також подачу інокуляційного матеріалу та перевірку кожної форми.Це покращує якість кожного виливка та зменшує кількість браку.Ця комплексна автоматизація також зменшує потребу в операторах з багаторічним спеціальним досвідом.Операції також стають безпечнішими, оскільки в цілому задіяно менше працівників.Це бачення не є баченням майбутнього;Це відбувається зараз.Такі інструменти, як автоматизація ливарного виробництва та роботизація, збір і аналіз даних розвивалися протягом десятиліть, але останнім часом прогрес прискорився завдяки розробці доступних високопродуктивних обчислювальних машин і передових мережевих датчиків Industry 4.0 і сумісних систем керування.Рішення та партнери тепер дозволяють ливарним заводам створювати надійну інтелектуальну інфраструктуру для підтримки більш амбітних проектів, об’єднуючи кілька раніше незалежних підпроцесів для координації їхніх зусиль.Зберігання та аналіз даних процесу, зібраних цими автоматизованими інтегрованими системами, також відкриває двері для доброчесного циклу постійного вдосконалення на основі даних.Ливарні підприємства можуть збирати й аналізувати параметри процесу, вивчаючи історичні дані, щоб знайти кореляції між ними та результатами процесу.Потім автоматизований процес забезпечує прозоре середовище, в якому будь-які вдосконалення, виявлені в результаті аналізу, можуть бути ретельно та швидко перевірені, перевірені та, де це можливо, реалізовані.
Проблеми безшовного формування Через тенденцію до виробництва точно вчасно клієнтам, які використовують лінії формування DISAMATIC®, часто доводиться часто міняти моделі між малими партіями.Використовуючи таке обладнання, як автоматична зміна порошку (APC) або швидка зміна порошку (QPC) від DISA, шаблони можна змінити всього за одну хвилину.У міру того, як відбуваються високошвидкісні зміни шаблону, вузьке місце в процесі має тенденцію зміщуватися в бік розливу — час, необхідний для ручного переміщення проміжного ковша для розливу після зміни шаблону.Безшовне лиття — найкращий спосіб покращити цей етап процесу лиття.Хоча лиття часто вже частково автоматизоване, повна автоматизація вимагає повної інтеграції систем керування формовочної лінії та обладнання для наповнення, щоб вони працювали повністю синхронно в усіх можливих робочих ситуаціях.Щоб досягти цього надійно, розливна установка повинна точно знати, де безпечно залити наступну форму, і, якщо необхідно, відрегулювати положення розливної установки.Досягти ефективного автоматичного наповнення в стабільному процесі виробництва тієї самої форми не так вже й складно.Кожного разу, коли виготовляється нова форма, колона форми переміщується на однакову відстань (товщина форми).Таким чином, блок наповнення може залишатися в тому ж положенні, готовий заповнити наступну порожню форму після зупинки виробничої лінії.Потрібні лише незначні коригування положення заливки, щоб компенсувати зміни товщини форми, спричинені змінами стисливості піску.Потреба в цих тонких налаштуваннях нещодавно була зменшена завдяки новим функціям формувальної лінії, які дозволяють залишати позиції заливки більш послідовними під час стабільного виробництва.Після завершення кожної заливки лінія формування знову переміщується на один хід, встановлюючи наступну порожню форму на місце для початку наступної заливки.Поки це відбувається, наповнювач можна заправляти.При зміні моделі може змінюватися товщина прес-форми, що вимагає комплексної автоматизації.На відміну від процесу горизонтальної пісочниці, де висота пісочниці фіксована, вертикальний процес DISAMATIC® може регулювати товщину форми до точної товщини, необхідної для кожного набору моделей, щоб підтримувати постійне співвідношення піску та заліза та враховувати висоту моделі.Це головна перевага в забезпеченні оптимальної якості лиття та використання ресурсів, але різна товщина форми ускладнює автоматичне керування литтям.Після зміни моделі машина DISAMATIC® починає виробляти наступну партію форм такої ж товщини, але наповнювальна машина на лінії все ще заповнює форми попередньої моделі, яка може мати іншу товщину форми.Щоб боротися з цим, лінія формування та фасовка повинні безперебійно працювати як одна синхронізована система, виробляючи форми однієї товщини та безпечно розливаючи іншу.Безшовна заливка після зміни малюнка.Після зміни шаблону товщина форми, що залишилася між формувальними машинами, залишається незмінною.Розливна одиниця, виготовлена ​​з попередньої моделі, залишається незмінною, але оскільки нова форма, що виходить із формувальної машини, може бути товшою або тоншою, уся струна може просуватися на різні відстані в кожному циклі – до товщини нової форми.Це означає, що з кожним ударом формувальної машини система безшовного лиття повинна регулювати положення лиття, готуючись до наступного лиття.Після заливки попередньої партії форм товщина форми знову стає постійною і стабільне виробництво відновлюється.Наприклад, якщо нова форма має товщину 150 мм замість форми товщиною 200 мм, яка ще заливалася раніше, розливний пристрій має рухатися на 50 мм назад до формувальної машини з кожним ударом формувальної машини, щоб бути в правильному положенні заливки..Для того, щоб розливна установка підготувалася до розливу, коли колона форми припиняє рух, контролер розливної установки повинен точно знати, у яку форму вона буде розливати, а також коли і куди вона прибуде в зону розливу.Використовуючи нову модель, яка виробляє товсті форми, одночасно відливаючи тонкі форми, система повинна мати можливість відливати дві форми за один цикл.Наприклад, під час виготовлення форми діаметром 400 мм і заливання форми діаметром 200 мм розливний пристрій має бути на відстані 200 мм від формувальної машини для кожної виготовленої форми.У якийсь момент хід 400 мм виштовхне дві незаповнені форми діаметром 200 мм із можливої ​​зони розливу.У цьому випадку формувальна машина повинна зачекати, поки наповнювальний пристрій закінчить заливати дві 200-мм форми, перш ніж перейти до наступного ходу.Або, виготовляючи тонкі форми, розливник повинен мати можливість повністю пропустити заливку в циклі, заливаючи товсті форми.Наприклад, під час виготовлення форми діаметром 200 мм і заливання форми діаметром 400 мм, розміщення нової форми діаметром 400 мм у зоні заливки означає, що потрібно зробити дві форми діаметром 200 мм.Відстеження, обчислення та обмін даними, необхідні для інтегрованої системи формування та заливки для забезпечення безпроблемної автоматизованої заливки, як описано вище, створювали проблеми для багатьох постачальників обладнання в минулому.Але завдяки сучасним машинам, цифровим системам і найкращим практикам безшовне заливання може бути (і було) досягнуто швидко з мінімальними налаштуваннями.Основною вимогою є певна форма «обліку» процесу, надання інформації про місцезнаходження кожної форми в режимі реального часу.Система Monitizer®|CIM (комп’ютерно-інтегрований модуль) DISA досягає цієї мети, записуючи кожну виготовлену форму та відстежуючи її рух по виробничій лінії.Як таймер процесу, він генерує серію потоків даних із мітками часу, які щосекунди обчислюють положення кожної форми та її сопла на виробничій лінії.За необхідності він обмінюється даними в режимі реального часу з системою керування АЗС та іншими системами для досягнення точної синхронізації.Система DISA витягує важливі дані для кожної прес-форми з бази даних CIM, такі як товщина форми та можливість/неможливість заливати, і надсилає їх до системи керування розливним заводом.Використовуючи ці точні дані (створені після екструдування форми), розливник може перемістити розливний вузол у правильне положення до того, як прибуде форма, а потім розпочне відкривати стопорний стрижень, поки форма все ще рухається.Форма надходить вчасно, щоб отримати чавун із розливної установки.Цей ідеальний час є вирішальним, тобто розплав точно досягає розливної чаші.Час заливки є звичайним вузьким місцем продуктивності, і, якщо правильно визначити час початку заливки, час циклу можна скоротити на кілька десятих секунди.Система формування DISA також передає відповідні дані з машини формування, такі як поточний розмір форми та тиск уприскування, а також ширші дані процесу, такі як стисливість піску, до Monitizer®|CIM.У свою чергу, Monitizer®|CIM отримує та зберігає важливі для якості параметри для кожної прес-форми від заводу наповнення, такі як температура заливки, час заливки та успішність процесів заливки та інокуляції.Це дозволяє окремі форми позначати як погані та відокремлювати перед змішуванням у струшувальній системі.На додаток до автоматизації формувальних машин, формовочних ліній і лиття, Monitizer®|CIM забезпечує систему, сумісну з Industry 4.0, для отримання, зберігання, звітності та аналізу.Керівництво ливарного цеху може переглядати детальні звіти та детально вивчати дані, щоб відстежувати проблеми з якістю та сприяти потенційним покращенням.Досвід безшовного лиття Ortrander Ortrander Eisenhütte – сімейна ливарна фабрика в Німеччині, яка спеціалізується на виробництві середніх обсягів високоякісного чавуну для автомобільних компонентів, важких дров’яних печей та інфраструктури, а також загальних деталей машин.Ливарний цех виробляє сірий чавун, ковкий чавун і чавун з ущільненим графітом і виробляє приблизно 27 000 тонн високоякісного литва на рік, працюючи у дві зміни п'ять днів на тиждень.Ortrander керує чотирма 6-тонними індукційними плавильними печами та трьома лініями формування DISA, які виробляють приблизно 100 тонн виливків на день.Це включає короткі виробничі цикли протягом однієї години, іноді менше для важливих клієнтів, тому шаблон потрібно часто змінювати.Щоб оптимізувати якість та ефективність, генеральний директор Бернд Х. Вільямс-Бук інвестував значні ресурси у впровадження автоматизації та аналітики.Першим кроком була автоматизація процесу плавлення та дозування чавуну, модернізація трьох існуючих ливарних печей за допомогою новітньої системи pourTECH, яка включає 3D-лазерну технологію, інкубацію та контроль температури.Печі, лінії формування та лиття тепер управляються цифровим способом і синхронізуються, працюючи майже повністю автоматично.Коли формувальна машина змінює модель, контролер заливки pourTECH запитує систему DISA Monitizer®|CIM щодо нових розмірів форми.На основі даних DISA контролер заливки обчислює, де розмістити вузол заливки для кожної заливки.Він точно знає, коли перша нова форма надходить на розливний завод, і автоматично перемикається на нову послідовність розливу.Якщо джиг досягає кінця свого ходу в будь-який момент, машина DISAMATIC® зупиняється, і джиг автоматично повертається.Коли перша нова форма знімається з машини, оператор отримує сповіщення, щоб він міг візуально перевірити, чи вона знаходиться в правильному положенні.Переваги безшовного лиття Традиційні процеси ручного лиття або менш складні автоматизовані системи можуть призвести до втрати часу виробництва під час зміни моделі, що є неминучим навіть при швидкій зміні форми на формувальній машині.Ручне скидання розливника та розливних форм відбувається повільніше, потребує більше операторів і схильне до таких помилок, як факел.Ортрандер виявив, що під час розливу вручну його співробітники з часом втомлювалися, втрачали концентрацію та робили помилки, наприклад, розслаблялися.Повна інтеграція формування та заливки забезпечує швидші, послідовніші та якісніші процеси, одночасно зменшуючи відходи та простої.З Ortrander автоматичне наповнення виключає три хвилини, які раніше були потрібні для регулювання положення наповнювального блоку під час зміни моделі.Раніше весь процес перетворення займав 4,5 хвилини, сказав пан Вільямс-Бук.Сьогодні менше двох хвилин.Змінюючи від 8 до 12 моделей за зміну, співробітники Ortrander тепер витрачають близько 30 хвилин на зміну, вдвічі менше, ніж раніше.Якість підвищується завдяки більшій узгодженості та можливості постійно оптимізувати процеси.Компанія Ortrander скоротила відходи приблизно на 20%, запровадивши безшовне лиття.На додаток до скорочення часу простою під час зміни моделей, для всієї лінії формування та заливання потрібні лише дві людини замість попередніх трьох.У деякі зміни троє людей можуть керувати двома повними виробничими лініями.Моніторинг – це майже все, що виконують ці працівники: окрім вибору наступної моделі, керування сумішшю піску та транспортування розплаву, у них є кілька ручних завдань.Ще однією перевагою є зменшення потреби в досвідчених співробітниках, яких важко знайти.Хоча автоматизація вимагає певної підготовки оператора, вона надає людям важливу інформацію про процес, необхідну для прийняття правильних рішень.У майбутньому всі рішення можуть приймати машини.Дивіденди даних від безшовного лиття. Намагаючись удосконалити процес, ливарники часто кажуть: «Ми робимо одне й те саме однаково, але з різними результатами».Таким чином, вони кидають при тій же температурі та рівні протягом 10 секунд, але деякі кастинги хороші, а інші погані.Завдяки додаванню автоматизованих датчиків, збору даних із мітками часу щодо кожного параметра процесу та моніторингу результатів інтегрована система безшовного лиття створює ланцюжок пов’язаних даних процесу, полегшуючи виявлення основних причин, коли якість починає погіршуватися.Наприклад, якщо в партії гальмівних дисків трапляються несподівані включення, менеджери можуть швидко перевірити, чи знаходяться параметри в допустимих межах.Оскільки контролери для формувальної машини, ливарної установки та інших функцій, таких як печі та змішувачі піску, працюють узгоджено, дані, які вони генерують, можна аналізувати, щоб визначити взаємозв’язки протягом усього процесу, від властивостей піску до кінцевої якості поверхні виливка.Одним із можливих прикладів є те, як рівень заливки та температура впливають на заповнення форми для кожної окремої моделі.Отримана база даних також закладає основу для майбутнього використання методів автоматизованого аналізу, таких як машинне навчання та штучний інтелект (ШІ), для оптимізації процесів.Ortrander збирає дані процесу в режимі реального часу за допомогою машинних інтерфейсів, вимірювань датчиків і тестових зразків.Для кожної форми збирається близько тисячі параметрів.Раніше він фіксував лише час, необхідний для кожної заливки, але тепер він точно знає, який рівень розливного сопла щосекунди, дозволяючи досвідченому персоналу досліджувати, як цей параметр впливає на інші показники, а також на кінцеву якість лиття.Чи зливається рідина з розливної форсунки під час заповнення форми, чи розливна форсунка заповнена майже до постійного рівня під час заповнення?Ortrander виробляє від трьох до п’яти мільйонів форм на рік і зібрав величезну кількість даних.Ortrander також зберігає кілька зображень кожної заливки в базі даних pourTECH на випадок проблем із якістю.Майбутньою метою є пошук способу автоматичного оцінювання цих зображень.Висновок.Одночасне автоматизоване формування та заливка забезпечує швидші процеси, стабільнішу якість і менше відходів.Завдяки плавному литтю та автоматичній зміні малюнка виробнича лінія працює ефективно автономно, вимагаючи лише мінімальних ручних зусиль.Оскільки оператор відіграє наглядову роль, потрібно менше персоналу.Безшовне лиття зараз використовується в багатьох місцях по всьому світу і може застосовуватися на всіх сучасних ливарних цехах.Для кожного ливарного заводу знадобиться дещо інше рішення, адаптоване до його потреб, але технологія його впровадження добре перевірена, наразі доступна від DISA та її партнера pour-tech AB, і не потребує багато роботи.Можливе виконання робіт на замовлення.Розширене використання штучного інтелекту та інтелектуальної автоматизації в ливарних цехах все ще знаходиться на етапі тестування, але оскільки ливарні цехи та виробники комплектного обладнання збиратимуть більше даних і додаткового досвіду протягом наступних двох-трьох років, перехід до автоматизації значно прискориться.Це рішення наразі необов’язкове, однак, оскільки аналіз даних є найкращим способом оптимізації процесів і підвищення прибутковості, більша автоматизація та збір даних стають стандартною практикою, а не експериментальним проектом.У минулому найбільшими цінностями ливарного заводу були його модель і досвід його працівників.Тепер, коли безшовне лиття поєднується з більшою автоматизацією та системами Industry 4.0, дані швидко стають третьою запорукою успіху ливарного виробництва.
—Ми щиро дякуємо pour-tech і Ortrander Eisenhütte за їхні коментарі під час підготовки цієї статті.
Так, я хотів би отримувати інформаційний бюлетень Foundry-Planet кожні два тижні з усіма останніми новинами, тестами та звітами про продукти та матеріали.Плюс спеціальні інформаційні бюлетені – усе з безкоштовним скасуванням у будь-який час.