đúc tự động

Các xưởng đúc đang ngày càng áp dụng tự động hóa quy trình dựa trên dữ liệu để đạt được các mục tiêu dài hạn về chất lượng cao hơn, ít lãng phí hơn, thời gian hoạt động tối đa và chi phí tối thiểu.Đồng bộ hóa kỹ thuật số tích hợp đầy đủ các quy trình đổ và đúc (đúc liền mạch) đặc biệt có giá trị đối với các xưởng đúc đang đối mặt với những thách thức về sản xuất đúng lúc, giảm thời gian chu kỳ và thay đổi mô hình thường xuyên hơn.Với hệ thống đúc và đúc tự động liên kết liền mạch với nhau, quá trình đúc trở nên nhanh hơn và các bộ phận có chất lượng cao hơn được sản xuất một cách nhất quán hơn.Quá trình rót tự động bao gồm việc theo dõi nhiệt độ rót cũng như cung cấp vật liệu cấy và kiểm tra từng khuôn.Điều này cải thiện chất lượng của mỗi lần đúc và giảm tỷ lệ phế liệu.Tự động hóa toàn diện này cũng làm giảm nhu cầu về người vận hành có nhiều năm kinh nghiệm chuyên môn.Hoạt động cũng trở nên an toàn hơn vì nhìn chung có ít công nhân tham gia hơn.Tầm nhìn này không phải là tầm nhìn về tương lai;Điều này đang xảy ra bây giờ.Các công cụ như tự động hóa xưởng đúc và robot, thu thập và phân tích dữ liệu đã phát triển qua nhiều thập kỷ, nhưng tiến bộ gần đây đã tăng tốc với sự phát triển của điện toán hiệu suất cao giá cả phải chăng, cảm biến nối mạng Công nghiệp 4.0 tiên tiến và hệ thống điều khiển tương thích.Các giải pháp và đối tác hiện cho phép các xưởng đúc tạo ra cơ sở hạ tầng thông minh, mạnh mẽ để hỗ trợ các dự án đầy tham vọng hơn, tập hợp nhiều quy trình con độc lập trước đây để phối hợp nỗ lực của họ.Việc lưu trữ và phân tích dữ liệu quy trình được thu thập bởi các hệ thống tích hợp, tự động này cũng mở ra cơ hội cho một chu trình cải tiến liên tục dựa trên dữ liệu.Các xưởng đúc có thể thu thập và phân tích các thông số quy trình bằng cách kiểm tra dữ liệu lịch sử để tìm ra mối tương quan giữa chúng và kết quả quy trình.Sau đó, quy trình tự động sẽ cung cấp một môi trường minh bạch, trong đó mọi cải tiến được xác định bằng phân tích đều có thể được kiểm tra, xác nhận một cách kỹ lưỡng và nhanh chóng và nếu có thể thì được triển khai.
Những thách thức về đúc liền mạch Do xu hướng sản xuất đúng lúc, khách hàng sử dụng dây chuyền đúc DISAMATIC® thường phải thay đổi mẫu thường xuyên giữa các lô nhỏ.Sử dụng các thiết bị như Máy thay bột tự động (APC) hoặc Máy thay bột nhanh (QPC) của DISA, các mẫu có thể được thay đổi chỉ trong một phút.Khi những thay đổi về mẫu ở tốc độ cao xảy ra, nút cổ chai trong quy trình có xu hướng chuyển sang giai đoạn rót—thời gian cần thiết để di chuyển lượng dư sang đổ theo cách thủ công sau khi thay đổi mẫu.Đúc liền mạch là cách tốt nhất để cải thiện bước này của quá trình đúc.Mặc dù quá trình đúc thường đã được tự động hóa một phần nhưng tự động hóa hoàn toàn đòi hỏi phải tích hợp liền mạch hệ thống điều khiển của dây chuyền đúc và thiết bị làm đầy để chúng hoạt động hoàn toàn đồng bộ trong mọi tình huống vận hành có thể xảy ra.Để đạt được điều này một cách đáng tin cậy, bộ phận rót phải biết chính xác nơi an toàn để đổ khuôn tiếp theo và nếu cần, hãy điều chỉnh vị trí của bộ phận rót.Để đạt được hiệu quả chiết rót tự động trong quy trình sản xuất ổn định của cùng một khuôn không phải là điều khó khăn.Mỗi lần chế tạo một khuôn mới, cột khuôn sẽ di chuyển cùng một khoảng cách (độ dày khuôn).Bằng cách này, bộ phận chiết rót có thể giữ nguyên vị trí cũ, sẵn sàng đổ đầy khuôn trống tiếp theo sau khi dây chuyền sản xuất dừng lại.Chỉ cần điều chỉnh nhỏ vị trí đổ để bù cho những thay đổi về độ dày khuôn do thay đổi khả năng nén của cát.Gần đây, nhu cầu thực hiện những điều chỉnh tinh vi này đã giảm hơn nữa nhờ các tính năng của dây chuyền đúc mới cho phép các vị trí rót duy trì ổn định hơn trong quá trình sản xuất nhất quán.Sau khi hoàn thành mỗi lần đổ, dây chuyền đúc lại di chuyển một bước, đặt khuôn trống tiếp theo vào vị trí để bắt đầu lần đổ tiếp theo.Trong khi điều này đang xảy ra, thiết bị nạp có thể được nạp lại.Khi thay đổi mô hình, độ dày của khuôn có thể thay đổi, đòi hỏi phải tự động hóa phức tạp.Không giống như quy trình hộp cát ngang, trong đó chiều cao của hộp cát được cố định, quy trình DISAMATIC® dọc có thể điều chỉnh độ dày của khuôn theo độ dày chính xác cần thiết cho từng bộ mô hình để duy trì tỷ lệ cát và sắt không đổi và tính đến chiều cao của mô hình.Đây là lợi ích chính trong việc đảm bảo chất lượng đúc tối ưu và sử dụng tài nguyên, nhưng độ dày khuôn khác nhau khiến việc kiểm soát đúc tự động trở nên khó khăn hơn.Sau khi thay đổi mẫu, máy DISAMATIC® bắt đầu sản xuất lô khuôn tiếp theo có cùng độ dày, nhưng máy rót trên dây chuyền vẫn đổ đầy các khuôn của mẫu trước đó, có thể có độ dày khuôn khác.Để chống lại điều này, dây chuyền đúc và nhà máy chiết rót phải hoạt động liền mạch như một hệ thống đồng bộ, tạo ra các khuôn có độ dày này và đổ khuôn khác một cách an toàn.Đổ liền mạch sau khi thay đổi mẫu.Sau khi thay đổi mẫu, độ dày của khuôn còn lại giữa các máy đúc vẫn giữ nguyên.Bộ đổ khuôn được làm từ mẫu trước đó vẫn giữ nguyên, nhưng do khuôn mới ra khỏi máy đúc có thể dày hơn hoặc mỏng hơn nên toàn bộ chuỗi có thể tiến tới những khoảng cách khác nhau trong mỗi chu kỳ – đến độ dày của khuôn mới.Điều này có nghĩa là với mỗi hành trình của máy đúc, hệ thống đúc liền mạch phải điều chỉnh vị trí đúc để chuẩn bị cho lần đúc tiếp theo.Sau khi đổ khuôn đợt trước, độ dày của khuôn trở lại không đổi và quá trình sản xuất ổn định trở lại.Ví dụ: nếu khuôn mới dày 150mm thay vì khuôn dày 200mm vẫn được đổ trước đó, thiết bị đổ phải di chuyển lùi 50mm về phía máy đúc với mỗi hành trình của máy đúc để vào đúng vị trí đổ..Để nhà máy đổ chuẩn bị đổ khi cột khuôn ngừng di chuyển, người điều khiển nhà máy rót phải biết chính xác khuôn sẽ đổ vào khuôn nào cũng như thời gian và địa điểm nó sẽ đến khu vực đổ.Sử dụng mô hình mới tạo ra khuôn dày trong khi đúc khuôn mỏng, hệ thống sẽ có thể đúc hai khuôn trong một chu kỳ.Ví dụ khi làm khuôn có đường kính 400mm và đổ khuôn có đường kính 200mm thì thiết bị đổ khuôn phải cách máy đúc 200mm đối với mỗi khuôn được làm ra.Tại một số điểm, hành trình 400mm sẽ đẩy hai khuôn có đường kính 200mm chưa được lấp đầy ra khỏi khu vực đổ khuôn có thể.Trong trường hợp này, máy đúc phải đợi cho đến khi thiết bị rót đổ xong hai khuôn 200mm trước khi chuyển sang công đoạn tiếp theo.Hoặc khi làm khuôn mỏng, người rót phải có khả năng bỏ qua việc đổ hoàn toàn trong chu trình mà vẫn đổ khuôn dày.Ví dụ, khi làm khuôn có đường kính 200mm và đổ khuôn có đường kính 400mm, việc đặt khuôn mới có đường kính 400mm vào khu vực đổ có nghĩa là cần phải làm hai khuôn có đường kính 200mm.Việc theo dõi, tính toán và trao đổi dữ liệu cần thiết cho hệ thống đúc và rót tích hợp nhằm cung cấp khả năng rót tự động không gặp sự cố, như được mô tả ở trên, đã đặt ra những thách thức cho nhiều nhà cung cấp thiết bị trước đây.Nhưng nhờ có máy móc hiện đại, hệ thống kỹ thuật số và các phương pháp thực hành tốt nhất, việc rót liền mạch có thể (và đã) đạt được một cách nhanh chóng mà chỉ cần thiết lập tối thiểu.Yêu cầu chính là một số hình thức “kế toán” quy trình, cung cấp thông tin về vị trí của từng hình thức trong thời gian thực.Hệ thống Monitizer®|CIM (Mô-đun tích hợp máy tính) của DISA đạt được mục tiêu này bằng cách ghi lại từng khuôn được tạo ra và theo dõi chuyển động của nó trong dây chuyền sản xuất.Là một bộ đếm thời gian quy trình, nó tạo ra một loạt các luồng dữ liệu được đánh dấu thời gian để tính toán vị trí của từng khuôn và vòi phun của nó trên dây chuyền sản xuất mỗi giây.Nếu cần, nó sẽ trao đổi dữ liệu theo thời gian thực với hệ thống điều khiển nhà máy chiết rót và các hệ thống khác để đạt được sự đồng bộ hóa chính xác.Hệ thống DISA trích xuất dữ liệu quan trọng cho từng khuôn từ cơ sở dữ liệu CIM, chẳng hạn như độ dày khuôn và có thể/không thể đổ, rồi gửi dữ liệu đó đến hệ thống điều khiển nhà máy chiết rót.Sử dụng dữ liệu chính xác này (được tạo sau khi khuôn được ép đùn), người đổ có thể di chuyển cụm đổ đến đúng vị trí trước khi khuôn đến, sau đó bắt đầu mở thanh chặn trong khi khuôn vẫn đang chuyển động.Khuôn đến kịp thời để nhận sắt từ nhà máy đổ.Thời điểm lý tưởng này rất quan trọng, tức là chất tan chảy đến cốc rót một cách chính xác.Thời gian đổ là một trở ngại phổ biến về năng suất và bằng cách xác định thời điểm bắt đầu đổ một cách hoàn hảo, thời gian chu kỳ có thể giảm đi vài phần mười giây.Hệ thống đúc DISA cũng chuyển dữ liệu liên quan từ máy đúc, chẳng hạn như kích thước khuôn hiện tại và áp suất phun, cũng như dữ liệu quy trình rộng hơn như khả năng nén cát, sang Monitizer®|CIM.Đổi lại, Monitizer®|CIM nhận và lưu trữ các thông số quan trọng về chất lượng cho từng khuôn từ nhà máy chiết rót, chẳng hạn như nhiệt độ đổ, thời gian đổ cũng như sự thành công của quá trình đổ và cấy.Điều này cho phép các dạng riêng lẻ được đánh dấu là xấu và được tách ra trước khi trộn vào hệ thống lắc.Ngoài việc tự động hóa máy đúc, dây chuyền đúc và đúc, Monitizer®|CIM còn cung cấp khuôn khổ tuân thủ Công nghiệp 4.0 để thu thập, lưu trữ, báo cáo và phân tích.Ban quản lý xưởng đúc có thể xem các báo cáo chi tiết và đi sâu vào dữ liệu để theo dõi các vấn đề về chất lượng và thúc đẩy các cải tiến tiềm năng.Trải nghiệm đúc liền mạch của Ortrander Ortrander Eisenhütte là một xưởng đúc thuộc sở hữu của gia đình ở Đức, chuyên sản xuất các vật đúc bằng sắt có khối lượng trung bình, chất lượng cao cho các bộ phận ô tô, bếp củi hạng nặng và cơ sở hạ tầng cũng như các bộ phận máy móc nói chung.Xưởng đúc sản xuất sắt xám, sắt dẻo và sắt than chì nén và sản xuất khoảng 27.000 tấn vật đúc chất lượng cao mỗi năm, hoạt động hai ca, năm ngày một tuần.Ortrander vận hành bốn lò nấu chảy cảm ứng nặng 6 tấn và ba dây chuyền đúc DISA, sản xuất khoảng 100 tấn vật đúc mỗi ngày.Điều này bao gồm các đợt sản xuất ngắn trong một giờ, đôi khi ít hơn đối với các khách hàng quan trọng, do đó mẫu phải được thay đổi thường xuyên.Để tối ưu hóa chất lượng và hiệu quả, Giám đốc điều hành Bernd H. Williams-Book đã đầu tư nguồn lực đáng kể vào việc triển khai tự động hóa và phân tích.Bước đầu tiên là tự động hóa quy trình nấu chảy và định lượng sắt, nâng cấp ba lò đúc hiện có bằng hệ thống pourTECH mới nhất, bao gồm công nghệ laser 3D, ủ và kiểm soát nhiệt độ.Lò nung, dây chuyền đúc và đúc hiện nay được điều khiển và đồng bộ hóa bằng kỹ thuật số, vận hành gần như hoàn toàn tự động.Khi máy đúc thay đổi model, bộ điều khiển đổ pourTECH sẽ truy vấn hệ thống DISA Monitizer®|CIM để biết kích thước khuôn mới.Dựa trên dữ liệu DISA, bộ điều khiển đổ sẽ tính toán vị trí đặt nút đổ cho mỗi lần đổ.Nó biết chính xác khi nào khuôn mới đầu tiên đến nhà máy chiết rót và tự động chuyển sang trình tự rót mới.Nếu đồ gá đạt đến cuối hành trình của nó bất kỳ lúc nào, máy DISAMATIC® sẽ dừng và đồ gá tự động quay trở lại.Khi khuôn mới đầu tiên được lấy ra khỏi máy, người vận hành sẽ được cảnh báo để có thể kiểm tra trực quan xem nó có ở đúng vị trí hay không.Lợi ích của việc đúc liền mạch Các quy trình đúc thủ công truyền thống hoặc các hệ thống tự động ít phức tạp hơn có thể dẫn đến mất thời gian sản xuất trong quá trình thay đổi mô hình, điều này là không thể tránh khỏi ngay cả khi thay đổi khuôn nhanh chóng trên máy đúc.Việc đặt lại máy rót và khuôn rót theo cách thủ công sẽ chậm hơn, đòi hỏi nhiều người vận hành hơn và dễ xảy ra các lỗi như cháy sáng.Ortrander nhận thấy rằng khi đóng chai bằng tay, nhân viên của ông cuối cùng trở nên mệt mỏi, mất tập trung và mắc sai lầm, chẳng hạn như chểnh mảng.Sự tích hợp liền mạch của quá trình đúc và đổ cho phép các quy trình nhanh hơn, nhất quán hơn và chất lượng cao hơn đồng thời giảm lãng phí và thời gian ngừng hoạt động.Với Ortrander, việc đổ đầy tự động giúp loại bỏ ba phút cần thiết trước đây để điều chỉnh vị trí của bộ phận đổ đầy trong quá trình thay đổi kiểu máy.Ông Williams-Book cho biết toàn bộ quá trình chuyển đổi thường mất 4,5 phút.Chưa đầy hai phút hôm nay.Bằng cách thay đổi từ 8 đến 12 mẫu mỗi ca, nhân viên Ortrander hiện dành khoảng 30 phút mỗi ca, ít hơn một nửa so với trước đây.Chất lượng được nâng cao thông qua tính nhất quán cao hơn và khả năng tối ưu hóa liên tục các quy trình.Ortrader giảm chất thải khoảng 20% ​​bằng cách áp dụng phương pháp đúc liền mạch.Ngoài việc giảm thời gian ngừng hoạt động khi thay đổi mẫu mã, toàn bộ dây chuyền đúc và đổ chỉ cần hai người thay vì ba người như trước.Trong một số ca, ba người có thể vận hành hai dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh.Hầu như tất cả những công việc này đều được giám sát: ngoài việc lựa chọn mô hình tiếp theo, quản lý hỗn hợp cát và vận chuyển tan chảy, họ có rất ít công việc thủ công.Một lợi ích khác là giảm nhu cầu tuyển dụng nhân viên có kinh nghiệm, những người khó tìm.Mặc dù tự động hóa đòi hỏi phải đào tạo người vận hành nhưng nó vẫn cung cấp cho mọi người thông tin quy trình quan trọng mà họ cần để đưa ra quyết định đúng đắn.Trong tương lai, máy móc có thể đưa ra mọi quyết định.Lợi tức dữ liệu từ quá trình đúc liền mạch Khi cố gắng cải tiến một quy trình, các xưởng đúc thường nói: “Chúng tôi làm cùng một việc theo cùng một cách, nhưng với kết quả khác nhau”.Vì vậy, chúng đúc ở cùng nhiệt độ và mức độ trong 10 giây, nhưng một số vật đúc tốt và một số vật đúc xấu.Bằng cách thêm các cảm biến tự động, thu thập dữ liệu được đánh dấu thời gian trên từng thông số quy trình và theo dõi kết quả, hệ thống đúc liền mạch tích hợp sẽ tạo ra một chuỗi dữ liệu quy trình liên quan, giúp xác định nguyên nhân gốc rễ dễ dàng hơn khi chất lượng bắt đầu suy giảm.Ví dụ: nếu một lô đĩa phanh có tạp chất không mong muốn, người quản lý có thể nhanh chóng kiểm tra xem các thông số có nằm trong giới hạn chấp nhận được hay không.Bởi vì các bộ điều khiển cho máy đúc, nhà máy đúc và các chức năng khác như lò nung và máy trộn cát hoạt động đồng bộ nên dữ liệu chúng tạo ra có thể được phân tích để xác định các mối quan hệ trong suốt quá trình, từ tính chất cát đến chất lượng bề mặt cuối cùng của vật đúc.Một ví dụ có thể là mức độ đổ và nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến việc đổ đầy khuôn cho từng kiểu máy riêng lẻ.Cơ sở dữ liệu thu được cũng đặt nền tảng cho việc sử dụng các kỹ thuật phân tích tự động trong tương lai như học máy và trí tuệ nhân tạo (AI) để tối ưu hóa các quy trình.Ortrander thu thập dữ liệu quy trình trong thời gian thực thông qua giao diện máy, phép đo cảm biến và mẫu thử nghiệm.Đối với mỗi lần đúc khuôn, khoảng một nghìn thông số được thu thập.Trước đây, nó chỉ ghi lại thời gian cần thiết cho mỗi lần đổ, nhưng giờ đây nó biết chính xác mức độ của vòi rót trong mỗi giây, cho phép nhân viên có kinh nghiệm kiểm tra xem thông số này ảnh hưởng như thế nào đến các chỉ số khác, cũng như chất lượng cuối cùng của vật đúc.Chất lỏng có thoát ra khỏi vòi rót trong khi khuôn đang được đổ đầy hay vòi rót được đổ đầy đến mức gần như không đổi trong quá trình đổ đầy?Ortrader sản xuất từ ​​3 đến 5 triệu khuôn mẫu mỗi năm và đã thu thập được một lượng dữ liệu khổng lồ.Ortrander cũng lưu trữ nhiều hình ảnh của mỗi lần đổ vào cơ sở dữ liệu pourTECH phòng trường hợp có vấn đề về chất lượng.Tìm cách tự động đánh giá những hình ảnh này là mục tiêu trong tương lai.Phần kết luận.Việc tạo hình và rót tự động đồng thời mang lại quy trình nhanh hơn, chất lượng ổn định hơn và ít lãng phí hơn.Với khả năng đúc trơn tru và thay đổi mẫu tự động, dây chuyền sản xuất hoạt động tự chủ hiệu quả, chỉ cần nỗ lực thủ công tối thiểu.Vì người vận hành đóng vai trò giám sát nên cần ít nhân sự hơn.Đúc liền mạch hiện nay được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới và có thể áp dụng cho tất cả các xưởng đúc hiện đại.Mỗi xưởng đúc sẽ yêu cầu một giải pháp hơi khác nhau phù hợp với nhu cầu của mình, nhưng công nghệ để triển khai giải pháp đó đã được chứng minh rõ ràng, hiện có sẵn từ DISA và đối tác pour-tech AB của họ và không yêu cầu nhiều công sức.Công việc tùy chỉnh có thể được thực hiện.Việc tăng cường sử dụng trí tuệ nhân tạo và tự động hóa thông minh trong các xưởng đúc vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng khi các xưởng đúc và OEM thu thập nhiều dữ liệu hơn và kinh nghiệm bổ sung trong vòng 2 đến 3 năm tới, quá trình chuyển đổi sang tự động hóa sẽ tăng tốc đáng kể.Tuy nhiên, giải pháp này hiện là tùy chọn vì dữ liệu thông minh là cách tốt nhất để tối ưu hóa quy trình và cải thiện lợi nhuận, việc tự động hóa và thu thập dữ liệu tốt hơn đang trở thành thông lệ tiêu chuẩn thay vì một dự án thử nghiệm.Trong quá khứ, tài sản lớn nhất của xưởng đúc là mô hình và kinh nghiệm của nhân viên.Giờ đây, quá trình đúc liền mạch được kết hợp với các hệ thống Công nghiệp 4.0 và tự động hóa lớn hơn, dữ liệu đang nhanh chóng trở thành trụ cột thứ ba cho sự thành công của xưởng đúc.
—Chúng tôi chân thành cảm ơn pour-tech và Ortrader Eisenhütte vì những nhận xét của họ trong quá trình chuẩn bị bài viết này.
Có, tôi muốn nhận bản tin Foundry-Planet hai tuần một lần với tất cả các tin tức, thử nghiệm và báo cáo mới nhất về sản phẩm và vật liệu.Cộng với các bản tin đặc biệt – tất cả đều có thể hủy miễn phí bất cứ lúc nào.