Foundations nemen in toenemende mate datagestuurde procesautomatisering toe om langetermijndoelen van hogere kwaliteit, minder afval, maximale uptime en minimale kosten te bereiken. Volledig geïntegreerde digitale synchronisatie van pouring- en vormprocessen (naadloze gieten) is vooral waardevol voor gieterijen die worden geconfronteerd met de uitdagingen van just-in-time productie, verminderde cyclustijden en frequentere modelveranderingen. Met geautomatiseerde vorm- en gietsystemen die naadloos aan elkaar verbinden, wordt het gietproces sneller en worden onderdelen van hogere kwaliteit consistenter geproduceerd. Het geautomatiseerde stroomproces omvat het bewaken van de schenkingstemperatuur, evenals het voeden van inoculatiemateriaal en het controleren van elke vorm. Dit verbetert de kwaliteit van elke casting en vermindert de schroot. Deze uitgebreide automatisering vermindert ook de behoefte aan operators met jarenlange gespecialiseerde ervaring. Operaties worden ook veiliger omdat er in het algemeen minder werknemers bij betrokken zijn. Deze visie is geen visie op de toekomst; Dit gebeurt nu. Tools zoals gieterijautomatisering en robotica, gegevensverzameling en analyse zijn al tientallen jaren geëvolueerd, maar de vooruitgang is onlangs versneld met de ontwikkeling van betaalbare krachtige computergebruik en geavanceerde industrie 4.0-netwerksensoren en compatibele besturingssystemen. Oplossingen en partners stellen nu stichtingen in staat om een robuuste, intelligente infrastructuur te creëren om ambitieuzere projecten te ondersteunen, waardoor meerdere eerder onafhankelijke subprocessen worden samengebracht om hun inspanningen te coördineren. Het opslaan en analyseren van procesgegevens verzameld door deze geautomatiseerde, geïntegreerde systemen opent ook de deur naar een deugdzame cyclus van datagestuurde continue verbetering. Foundations kunnen procesparameters verzamelen en analyseren door historische gegevens te onderzoeken om correlaties tussen hen en procesresultaten te vinden. Het geautomatiseerde proces biedt vervolgens een transparante omgeving waarin eventuele verbeteringen die door de analyse zijn geïdentificeerd grondig en snel kunnen worden getest, gevalideerd en, waar mogelijk, kunnen worden geïmplementeerd.
Naadloze vormuitdagingen vanwege de trend naar just-in-time productie, klanten die Disamatic®-vormlijnen gebruiken, moeten vaak van modellen veranderen tussen kleine batches. Met behulp van apparatuur zoals een automatische poederwisselaar (APC) of een snelle poederwisselaar (QPC) van DISA, kunnen sjablonen in slechts één minuut worden gewijzigd. Terwijl veranderingen op hoge snelheid optreden, is het knelpunt in het proces de neiging om te schakelen naar gieten-de tijd die nodig is om de Tundish handmatig te verplaatsen om te gieten na een patroonverandering. Naadloze gieten is de beste manier om deze stap van het gietproces te verbeteren. Hoewel gieten vaak al gedeeltelijk geautomatiseerd is, vereist volledige automatisering naadloze integratie van de besturingssystemen van de vormlijn en de vulapparatuur zodat ze volledig synchroon werken in alle mogelijke besturingssituaties. Om dit betrouwbaar te bereiken, moet de gieteenheid precies weten waar deze veilig is om de volgende vorm te gieten en, indien nodig, de positie van de vulling aan te passen. Het bereiken van efficiënte automatische vulling in een stabiel productieproces van dezelfde mal is niet zo moeilijk. Elke keer dat een nieuwe mal wordt gemaakt, beweegt de vormkolom dezelfde afstand (schimmeldikte). Op deze manier kan de vulling in dezelfde positie blijven, klaar om de volgende lege mal te vullen nadat de productielijn is gestopt. Slechts kleine aanpassingen aan de schietpositie zijn vereist om veranderingen in de schimmeldikte te compenseren die worden veroorzaakt door veranderingen in zandcompresseerbaarheid. De behoefte aan deze fijne aanpassingen is recent verder verminderd dankzij nieuwe vormlijnfuncties waarmee gietposities consistenter kunnen blijven tijdens de consistente productie. Nadat elke giet is voltooid, beweegt de vormlijn opnieuw een slag en plaatst de volgende lege mal op zijn plaats om de volgende giet te beginnen. Terwijl dit gebeurt, kan het vulapparaat worden bijgevuld. Bij het wijzigen van het model kan de dikte van de mal veranderen, wat complexe automatisering vereist. In tegenstelling tot het horizontale sandbox -proces, waar de hoogte van de sandbox is vastgesteld, kan het Vertical Disamatic® -proces de dikte van de mal aanpassen aan de exacte dikte die nodig is voor elke set modellen om een constant zand tot ijzerverhouding te behouden en de hoogte van het model te verklaren. Dit is een belangrijk voordeel bij het waarborgen van een optimale castingkwaliteit en het gebruik van hulpbronnen, maar verschillende diktes van schimmels maken automatische gietregeling uitdagender. Na een modelverandering begint de Disamatic® -machine de volgende partij vormen van dezelfde dikte te produceren, maar de vulmachine op de lijn vult nog steeds de vormen van het vorige model, die een andere schimmeldikte kunnen hebben. Om dit te bestrijden, moeten de vormlijn en de vulinstallatie naadloos werken als één gesynchroniseerd systeem, vormen van de ene dikte en een andere veilig gieten. Naadloos gieten na patroonverandering. Na patroonverandering blijft de dikte van de resterende vorm tussen de vormmachines hetzelfde. De gieteenheid gemaakt van het vorige model blijft hetzelfde, maar omdat de nieuwe mal die uit de vormmachine komt, dikker of dunner kan zijn, kan de hele snaar op verschillende afstanden in elke cyclus gaan - tot de dikte van de nieuwe vorm. Dit betekent dat bij elke slag van de vormmachine het naadloze gietsysteem de gietpositie moet aanpassen ter voorbereiding op de volgende cast. Nadat de vorige batch van vormen is gegoten, wordt de dikte van de mal weer constant en wordt de stabiele productie hervat. Als de nieuwe vorm bijvoorbeeld 150 mm dik is in plaats van de 200 mm dikke mal die nog steeds eerder werd gegoten, moet het gietapparaat 50 mm terug naar de vormmachine verplaatsen met elke slag van de vormmachine om in de juiste gietpositie te zijn. . Om een gietplant voor te bereiden om zich voor te bereiden wanneer de schimmelkolom stopt met bewegen, moet de vullende plantencontroller precies weten in welke mal hij erin giet en wanneer en waar deze aankomt in het schenkingsgebied. Met behulp van een nieuw model dat dikke vormen produceert terwijl het dunne mallen giet, moet het systeem twee vormen in één cyclus kunnen werpen. Bij het maken van een schimmel met een diameter van een diameter van 400 mm en het gieten van een mal met een diameter van 200 mm, moet het gietapparaat 200 mm verwijderd zijn van de vormmachine voor elke gemaakte mal. Op een gegeven moment duwt de 400 mm slag twee niet -gevulde vallen met een diameter van 200 mm uit het mogelijke schenkgebied. In dit geval moet de vormmachine wachten tot het vulapparaat is klaar met het gieten van de twee 200 mm -mallen voordat u doorgaat naar de volgende slag. Of, bij het maken van dunne mallen, moet de giet de giet volledig in de cyclus kunnen overslaan terwijl je nog steeds dikke vormen giet. Bij het maken van een vorm van een diameter met een diameter van 200 mm en het schenken van een 400 mm diametervorm, waarbij een nieuwe 400 mm diametervorm in het gietoppervlak wordt geplaatst, betekent dit dat er twee mallen met een diameter van 200 mm moeten worden gemaakt. De tracking, berekeningen en gegevensuitwisseling die nodig zijn voor een geïntegreerd vorm- en pietsysteem om probleemloos geautomatiseerd gieten te bieden, zoals hierboven beschreven, hebben in het verleden uitdagingen voor veel leveranciers van apparatuur gepresenteerd. Maar dankzij moderne machines, digitale systemen en best practices kan naadloos gieten snel worden bereikt met een minimale opstelling. De belangrijkste vereiste is een vorm van "boekhouding" van het proces en biedt informatie over de locatie van elke vorm in realtime. DISA's Monitizer® | CIM (Computer Integrated Module) -systeem bereikt dit doel door elke gemaakte schimmel op te nemen en zijn beweging door de productielijn te volgen. Als een procestimer genereert het een reeks tijdgestempelde gegevensstromen die de positie van elke vorm en het mondstuk op de productielijn elke seconde berekenen. Indien nodig wisselt het gegevens in realtime uit met het vullende fabriekscontrolesysteem en andere systemen om precieze synchronisatie te bereiken. Het DIDA -systeem haalt belangrijke gegevens uit voor elke vorm uit de CIM -database, zoals schimmeldikte en kan/kan niet worden gegoten, en stuurt het naar het vullende fabriekscontrolesysteem. Met behulp van deze nauwkeurige gegevens (gegenereerd nadat de mal is geëxtrudeerd), kan de schenker de gietmontage naar de juiste positie verplaatsen voordat de mal arriveert en vervolgens beginnen met het openen van de stopstang terwijl de mal nog beweegt. De schimmel komt op tijd aan om het ijzer van de stromende plant te ontvangen. Deze ideale timing is cruciaal, dwz de smelt bereikt de gietbeker nauwkeurig. Giettijd is een veelgebruikt knelpunt van de productiviteit en door het begin van het schenken perfect te timen, kunnen cyclustijden worden verminderd met verschillende tienden van een seconde. Het DISA -vormsysteem draagt ook relevante gegevens over van de vormmachine, zoals de huidige schimmelgrootte en injectiedruk, evenals bredere procesgegevens zoals zandcompressibiliteit, naar de Monitizer® | CIM. Op zijn beurt ontvangt Monitizer® | CIM kwaliteitskritieke parameters voor elke vorm van de vullende plant, zoals giettemperatuur, giettijd en het succes van de giet- en inoculatieprocessen. Hierdoor kunnen individuele vormen als slecht en gescheiden worden gemarkeerd voordat ze het schudsysteem mengen. Naast het automatiseren van vormmachines, vormlijnen en casting, biedt Monitizer® | CIM een industrie 4.0-compatibel framework voor acquisitie, opslag, rapportage en analyse. Foundry Management kan gedetailleerde rapporten bekijken en in gegevens boren om kwaliteitsproblemen bij te houden en potentiële verbeteringen te stimuleren. De naadloze gietervaring van Ortrander Ortrander Eisenhütte is een familiebedrijf in Duitsland die gespecialiseerd is in de productie van midden-volume, hoogwaardige ijzeren gietstukken voor auto-componenten, zware houten kachels en infrastructuur en algemene machinesonderdelen. De gieterij produceert grijs ijzer, ductiel ijzer en verdicht grafietijzer en produceert ongeveer 27.000 ton gietstukken van hoge kwaliteit per jaar, met twee diensten vijf dagen per week. Ortrander exploiteert vier 6-ton inductie smeltovens en drie DISA-vormlijnen en produceert ongeveer 100 ton gietstukken per dag. Dit omvat korte productieruns van één uur, soms minder voor belangrijke klanten, dus de sjabloon moet vaak worden gewijzigd. Om de kwaliteit en efficiëntie te optimaliseren, heeft CEO Bernd H. Williams-Book aanzienlijke middelen geïnvesteerd in de implementatie van automatisering en analyses. De eerste stap was het automatiseren van het ijzermelt- en doseringsproces, het upgraden van drie bestaande gietovens met behulp van het nieuwste pourtech -systeem, dat 3D -lasertechnologie, incubatie en temperatuurregeling omvat. Ovens, vorm- en gietlijnen zijn nu digitaal gecontroleerd en gesynchroniseerd en werken bijna volledig automatisch. Wanneer de vormmachine van model verandert, vraagt de pourtech pour -controller het DISA Monitizer® | CIM -systeem voor de nieuwe vormafmetingen. Op basis van de DIDA -gegevens berekent de pourcontroller waar het gietknooppunt voor elke giet moet worden geplaatst. Het weet precies wanneer de eerste nieuwe vorm aankomt bij de vullende fabriek en schakelt automatisch over naar de nieuwe gietreeks. Als de mal op elk moment het einde van zijn slag bereikt, stopt de Disamatic® -machine en keert de mal automatisch terug. Wanneer de eerste nieuwe vorm uit de machine wordt verwijderd, wordt de operator gewaarschuwd zodat hij visueel kan controleren of deze zich in de juiste positie bevindt. De voordelen van naadloze casting traditionele handgietprocessen of minder complexe geautomatiseerde systemen kunnen leiden tot verloren productietijd tijdens modelveranderingen, wat onvermijdelijk is, zelfs met snelle schimmelveranderingen op een vormmachine. Het handmatig resetten van de schenker en schenkvormen is langzamer, vereist meer operators en is vatbaar voor fouten zoals flare. Ortrander ontdekte dat bij het bottelen met de hand zijn werknemers uiteindelijk moe werden, concentratie verloren en fouten maakten, zoals verslaafd. Nadeloze integratie van vormen en gieten maakt snellere, meer consistente en hogere kwaliteit processen mogelijk, terwijl afval en downtime wordt verminderd. Met Ortrander elimineert automatische vulling de drie minuten die voorheen nodig zijn om de positie van de vulunit aan te passen tijdens modelwijzigingen. Het hele conversieproces duurde 4,5 minuten, zei de heer Williams-book. Minder dan twee minuten vandaag. Door tussen 8 en 12 modellen per ploeg te veranderen, besteden werknemers van Ortrander nu ongeveer 30 minuten per ploeg, de helft zoveel als voorheen. Kwaliteit wordt verbeterd door een grotere consistentie en het vermogen om processen continu te optimaliseren. Ortrander verminderde het afval met ongeveer 20% door naadloze gieten te introduceren. Naast het verminderen van downtime bij het wijzigen van modellen, vereist de hele vorm- en schenklijn slechts twee mensen in plaats van de vorige drie. Bij sommige verschuivingen kunnen drie mensen twee complete productielijnen bedienen. Monitoring is bijna al deze werknemers doen: behalve het selecteren van het volgende model, het beheren van zandmengsels en het transporteren van de smelt, hebben ze weinig handmatige taken. Een ander voordeel is de verminderde behoefte aan ervaren werknemers, die moeilijk te vinden zijn. Hoewel automatisering enige operatortraining vereist, biedt het mensen de kritieke procesinformatie die ze nodig hebben om goede beslissingen te nemen. In de toekomst kunnen machines alle beslissingen nemen. Gegevensdividenden van naadloze casting bij het proberen een proces te verbeteren, de gieterijen zeggen vaak: "We doen hetzelfde op dezelfde manier, maar met verschillende resultaten." Dus ze werpen 10 seconden op dezelfde temperatuur en niveau, maar sommige gietstukken zijn goed en sommige zijn slecht. Door geautomatiseerde sensoren toe te voegen, tijdgestempelde gegevens te verzamelen over elke procesparameter en resultaten te bewaken, creëert een geïntegreerd naadloos gietsysteem een keten van gerelateerde procesgegevens, waardoor het gemakkelijker wordt om de grondoorzaken te identificeren wanneer de kwaliteit begint te verslechteren. Als bijvoorbeeld onverwachte insluitsels voorkomen in een partij remschijven, kunnen managers snel controleren of parameters binnen acceptabele limieten liggen. Omdat controllers voor de vormmachine, gietplant en andere functies zoals ovens en zandmixers samenwerken, kunnen de gegevens die ze genereren worden geanalyseerd om relaties gedurende het hele proces te identificeren, van zandeigenschappen tot de uiteindelijke oppervlaktekwaliteit van de gieten. Een mogelijk voorbeeld is hoe gietniveau en temperatuur de vormvulling voor elk afzonderlijk model beïnvloeden. De resulterende database legt ook de basis voor het toekomstige gebruik van geautomatiseerde analysetechnieken zoals machine learning en kunstmatige intelligentie (AI) om processen te optimaliseren. Ortrander verzamelt procesgegevens in realtime via machine -interfaces, sensormetingen en testmonsters. Voor elke mal casting worden ongeveer duizend parameters verzameld. Eerder registreerde het alleen de tijd die nodig was voor elke giet, maar nu weet het precies wat het niveau van het gietmondstuk elke seconde is, waardoor ervaren personeel kan worden onderzocht hoe deze parameter andere indicatoren beïnvloedt, evenals de uiteindelijke kwaliteit van de casting. Wordt de vloeistof leeggemaakt van het gietmondstuk terwijl de mal wordt gevuld, of wordt het gietmondstuk tijdens het vullen tot een vrijwel constant niveau gevuld? Ortrander produceert drie tot vijf miljoen mallen per jaar en heeft een enorme hoeveelheid gegevens verzameld. Ortrander slaat ook meerdere afbeeldingen op van elke pour in de pourtech -database in geval van kwaliteitsproblemen. Het vinden van een manier om deze afbeeldingen automatisch te beoordelen is een toekomstig doel. Conclusie. Simultaan geautomatiseerd vormen en gieten resulteert in snellere processen, meer consistente kwaliteit en minder afval. Met soepele gieting en automatisch veranderende patroon, werkt de productielijn effectief autonoom, waardoor slechts minimale handmatige inspanningen nodig zijn. Omdat de operator een toezichthoudende rol speelt, zijn er minder personeel vereist. Naadloze gieten wordt nu op veel plaatsen over de hele wereld gebruikt en kan worden toegepast op alle moderne gieterijen. Elke gieterij vereist een iets andere oplossing die is afgestemd op zijn behoeften, maar de technologie om het te implementeren is goed bewezen, momenteel verkrijgbaar bij DISA en zijn partner Pour-Tech AB en vereist niet veel werk. Aangepast werk kan worden uitgevoerd. Het toegenomen gebruik van kunstmatige intelligentie en intelligente automatisering in gieterijen bevindt zich nog in de testfase, maar omdat gieterijen en OEM's de komende twee tot drie jaar meer gegevens en extra ervaring verzamelen, zal de overgang naar automatisering aanzienlijk versnellen. Deze oplossing is momenteel echter optioneel, omdat data -intelligentie de beste manier is om processen te optimaliseren en de winstgevendheid te verbeteren, een grotere automatisering en gegevensverzameling standaardpraktijk worden in plaats van een experimenteel project. In het verleden waren de grootste activa van een gieterij het model en de ervaring van zijn werknemers. Nu naadloze casting wordt gecombineerd met grotere automatisering en industrie 4.0 -systemen, worden gegevens snel de derde pijler van gieterijsucces.
—We bedanken oprecht Pour-Tech en Ortrander Eisenhütte voor hun opmerkingen tijdens de voorbereiding van dit artikel.
Ja, ik zou graag de tweewekelijkse foundry-Planet-nieuwsbrief willen ontvangen met al het laatste nieuws, tests en rapporten over producten en materialen. Plus speciale nieuwsbrieven - allemaal met gratis annulering op elk moment.
Posttijd: oktober 05-2023