Tự động đúc

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 có chất lượng cao hơn, ít chất thải, thời gian hoạt động tối đa và chi phí tối thiểu. Đồng bộ hóa kỹ thuật số tích hợp đầy đủ của các quy trình đổ và đúc (đúc liền mạch) đặc biệt có giá trị đối với các xưởng đúc đối mặt với những thách thức của sản xuất chỉ trong thời gian, giảm thời gian chu kỳ và thay đổi mô hình thường xuyên hơn. Với các hệ thống đúc và đúc tự động liên kết liền mạch với nhau, quá trình đúc trở nên nhanh hơn và các bộ phận chất lượng cao hơn được sản xuất nhất quán hơn. Quá trình rót tự động bao gồm giám sát nhiệt độ rót, cũng như nguyên liệu tiêm phòng và kiểm tra từng khuôn. Điều này cải thiện chất lượng của mỗi đúc và giảm tốc độ phế liệu. Tự động hóa toàn diện này cũng làm giảm nhu cầu của các nhà khai thác với nhiều năm kinh nghiệm chuyên ngành. Hoạt động cũng trở nên an toàn hơn vì ít công nhân tham gia tổng thể. Tầm nhìn này không phải là một tầm nhìn của tương lai; Điều này đang xảy ra bây giờ. Các công cụ như tự động hóa và robot, thu thập và phân tích dữ liệu đã phát triển trong nhiều thập kỷ, nhưng tiến độ đã tăng tốc gần đây với sự phát triển của điện toán hiệu suất cao giá cả phải chăng và các cảm biến nối mạng công nghiệp 4.0 và hệ thống điều khiển tương thích. Các giải pháp và đối tác hiện cho phép các xưởng đúc tạo ra một cơ sở hạ tầng thông minh, mạnh mẽ để hỗ trợ các dự án đầy tham vọng hơn, tập hợp nhiều quy trình phụ độc lập trước đây để phối hợp các nỗ lực của họ. Lưu trữ và phân tích dữ liệu quá trình được thu thập bởi các hệ thống tích hợp, tự động này cũng mở ra cánh cửa cho một chu kỳ đạo đức của cải tiến liên tục dựa trên dữ liệu. Các xưởng đúc có thể thu thập và phân tích các tham số quy trình bằng cách kiểm tra dữ liệu lịch sử để tìm mối tương quan giữa chúng và kết quả xử lý. Quá trình tự động sau đó cung cấp một môi trường minh bạch trong đó bất kỳ cải tiến nào được xác định bởi phân tích có thể được kiểm tra kỹ lưỡng và nhanh chóng, được xác thực và, nếu có thể, được thực hiện.
Các thách thức đúc liền mạch do xu hướng sản xuất đúng lúc, khách hàng sử dụng các dòng đúc Disamatic® thường phải thay đổi các mô hình thường xuyên giữa các lô nhỏ. Sử dụng các thiết bị như máy thay đổi bột tự động (APC) hoặc bộ thay đổi bột nhanh (QPC) từ DISA, các mẫu có thể được thay đổi chỉ trong một phút. Khi sự thay đổi mô hình tốc độ cao xảy ra, tắc nghẽn trong quá trình có xu hướng chuyển sang rót, thời gian cần thiết để di chuyển thủ công để đổ sau khi thay đổi mẫu. Đúc liền mạch là cách tốt nhất để cải thiện bước này của quá trình đúc. Mặc dù việc đúc thường đã được tự động hóa một phần, tự động hóa đầy đủ đòi hỏi phải tích hợp liền mạch các hệ thống điều khiển của đường đúc và thiết bị điền để chúng hoạt động hoàn toàn đồng bộ trong tất cả các tình huống có thể hoạt động. Để đạt được điều này một cách đáng tin cậy, đơn vị rót phải biết chính xác nơi an toàn để đổ khuôn tiếp theo và, nếu cần, điều chỉnh vị trí của đơn vị điền. Đạt được việc điền tự động hiệu quả trong một quá trình sản xuất ổn định của cùng một khuôn không khó. Mỗi lần tạo ra một khuôn mới, cột khuôn di chuyển cùng một khoảng cách (độ dày khuôn). Theo cách này, bộ phận làm đầy có thể ở cùng một vị trí, sẵn sàng lấp đầy khuôn trống tiếp theo sau khi dây chuyền sản xuất được dừng lại. Chỉ cần điều chỉnh nhỏ đối với vị trí đổ mới được yêu cầu để bù cho những thay đổi về độ dày của khuôn do thay đổi khả năng nén cát. Nhu cầu về các điều chỉnh tốt này gần đây đã được giảm thêm nhờ các tính năng của đường đúc mới cho phép các vị trí rót duy trì sự phù hợp hơn trong quá trình sản xuất nhất quán. Sau khi mỗi lần đổ hoàn thành, đường đúc di chuyển một cú đánh một lần nữa, đặt khuôn trống tiếp theo vào vị trí để bắt đầu lần đổ tiếp theo. Trong khi điều này đang xảy ra, thiết bị điền có thể được nạp lại. Khi thay đổi mô hình, độ dày của khuôn có thể thay đổi, đòi hỏi 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® thẳng đứng có thể điều chỉnh độ dày của khuôn với độ dày chính xác cần thiết cho mỗi bộ mô hình để duy trì tỷ lệ cát không đổi với sắt và chiếm chiều cao của mô hình. Đây là một lợi ích lớn trong việc đảm bảo chất lượng đúc tối ưu và việc sử dụng tài nguyên, nhưng độ dày của khuôn khác nhau khiến việc điều khiển đúc tự động trở nên khó khăn hơn. Sau khi thay đổi mô hình, máy Disamatic® bắt đầu tạo ra lô khuôn tiếp theo có cùng độ dày, nhưng máy làm đầy trên đường vẫn lấp đầy các khuôn của mô hình trước đó, có thể có độ dày khuôn khác nhau. Để chống lại điều này, đường đúc và nhà máy làm đầy phải hoạt động liền mạch như một hệ thống được đồng bộ hóa, tạo ra khuôn có độ dày và rót an toàn khác. 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 phận rót được làm từ mô hình trước đó vẫn giữ nguyên, nhưng vì khuôn mới ra khỏi máy đúc có thể dày hơn hoặc mỏng hơn, toàn bộ chuỗi có thể tiến vào các khoảng cách khác nhau trong mỗi chu kỳ - đến độ dày của dạng mới. Điều này có nghĩa là với mỗi cú đánh của máy đúc, hệ thống đúc liền mạch phải điều chỉnh vị trí đúc để chuẩn bị cho diễn viên tiếp theo. Sau khi lô khuôn trước đó được đổ, độ dày của khuôn trở lại không đổi trở lại và sản xuất ổn định. Ví dụ, nếu khuôn mới dày 150mm thay vì khuôn dày 200mm vẫn đang được đổ trước đó, thiết bị đổ phải di chuyển 50mm về phía máy đúc với mỗi lần đột quỵ của máy đúc ở vị trí đổ chính xác. . Để một nhà máy đổ để chuẩn bị đổ khi cột khuôn dừng di chuyển, bộ điều khiển nhà máy trám phải biết chính xác thì nó sẽ đổ vào và khi nào và nơi nó sẽ đến khu vực rót. Sử dụng một mô hình mới tạo ra các khuôn dày trong khi đúc các khuôn mỏng, hệ thống sẽ có thể đúc hai khuôn trong một chu kỳ. Ví dụ, khi tạo khuôn đường kính 400mm và đổ khuôn đường kính 200mm, thiết bị rót phải cách máy đúc cho mỗi khuôn được tạo ra 200mm. Tại một số điểm, hành trình 400mm sẽ đẩy hai khuôn đường kính 200mm chưa được lấp đầy ra khỏi khu vực rót có thể. Trong trường hợp này, máy đúc phải đợi cho đến khi thiết bị làm đầy xong, đổ hai khuôn 200mm trước khi chuyển sang đột quỵ tiếp theo. Hoặc, khi làm khuôn mỏng, người đổ phải có khả năng bỏ qua việc rót hoàn toàn trong chu kỳ trong khi vẫn đổ khuôn dày. Ví dụ, khi tạo khuôn đường kính 200mm và đổ khuôn đường kính 400mm, đặt khuôn đường kính 400mm mới trong khu vực rót có nghĩa là cần phải thực hiện hai khuôn đường kính 200mm. Việc theo dõi, tính toán và trao đổi dữ liệu cần thiết cho một hệ thống đúc và đổ tích hợp để cung cấp rót tự động không gặp rắc rối, như được mô tả ở trên, đã đưa ra những thách thức cho nhiều nhà cung cấp thiết bị trong quá khứ. Nhưng nhờ các máy móc hiện đại, hệ thống kỹ thuật số và thực tiễn tốt nhất, việc đổ liền mạch có thể (và đã được) đạt được nhanh chóng với thiết lập tối thiểu. Yêu cầu chính là một số hình thức của kế toán trên mạng của 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 thực hiện và theo dõi chuyển động của nó thông qua dây chuyền sản xuất. Là một bộ hẹn giờ quá trình, nó tạo ra một loạt các luồng dữ liệu được đóng dấu thời gian để tính toán vị trí của mỗi khuôn và vòi phun của nó trên dây chuyền sản xuất mỗi giây. Nếu cần thiết, nó trao đổi dữ liệu trong thời gian thực với hệ thống kiểm soát nhà máy và các hệ thống khác để đạt được sự đồng bộ 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 của khuôn và không thể/không thể đổ và gửi nó đến hệ thống kiểm soát nhà máy. Sử dụng dữ liệu chính xác này (được tạo sau khi khuôn bị đùn), bộ rót có thể di chuyển cụm rót đến đúng vị trí trước khi khuôn đến, sau đó bắt đầu mở thanh nút trong khi khuôn vẫn đang di chuyển. Khuôn đến kịp thời để nhận bàn ủi từ nhà máy đổ. Thời gian lý tưởng này là rất quan trọng, tức là sự tan chảy đến cốc đổ chính xác. Thời gian đổ là một nút cổ chai năng suất phổ biến, và bằng cách hoàn toàn bắt đầu đổ, thời gian chu kỳ có thể giảm xuống 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 nén cát, sang Monitizer® | CIM. Đổi lại, Monitizer® | CIM nhận và lưu trữ các thông số quan trọng về chất lượng cho mỗi khuôn từ nhà máy làm đầy, như nhiệt độ đổ, thời gian đổ và sự thành công của quá trình đổ và tiêm. Điều này cho phép các hình thức riêng lẻ được đánh dấu là xấu và tách biệt trước khi trộn trong hệ thống lắc. Ngoài việc tự động hóa các máy đúc, các đường đúc và đúc, Monitizer® | CIM cung cấp một khung tuân thủ công nghiệp 4.0 để mua lại, lưu trữ, báo cáo và phân tích. Quản lý Foundry có thể xem các báo cáo chi tiết và đi sâu vào dữ liệu để theo dõi các vấn đề 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 gia đình ở Đức, chuyên sản xuất các bộ đồ sắt trung bình, chất lượng cao cho các thành phần ô tô, bếp gỗ hạng nặng và cơ sở hạ tầng, và các bộ phận máy móc nói chung. Xưởng đúc tạo ra sắt xám, sắt dễ uốn và sắt than chì và sản xuất khoảng 27.000 tấn đúc chất lượng cao mỗi năm, vận hành hai ca năm ngày một tuần. Ortrander vận hành bốn lò nóng chảy cảm ứng 6 tấn và ba đường đúc disa, tạo ra khoảng 100 tấn đúc mỗi ngày. Điều này bao gồm các hoạt động sản xuất ngắn trong một giờ, đôi khi ít hơn cho các khách hàng quan trọng, vì vậy mẫu phải được thay đổi thường xuyên. Để tối ưu hóa chất lượng và hiệu quả, CEO Bernd H. Williams-Book đã đầu tư các nguồn lực quan trọng vào việc thực hiện tự động hóa và phân tích. Bước đầu tiên là tự động hóa quá trình tan chảy và dùng thuốc bằng 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, các đường đúc và đúc hiện được điều khiển kỹ thuật số và đồng bộ hóa, hoạt động gần như hoàn toàn tự động. Khi máy đúc thay đổi mô hình, bộ điều khiển Pourtech Pour truy vấn hệ thống Disa Monitizer® | CIM cho kích thước khuôn mới. Dựa trên dữ liệu DISA, bộ điều khiển Pour tính toán nơi đặt nút đổ cho mỗi lần rót. Nó biết chính xác khi khuôn mới đầu tiên đến nhà máy điền và tự động chuyển sang trình tự đổ mới. Nếu jig đạt đến cuối của cú đánh của nó bất cứ lúc nào, máy Disamatic® dừng lại và jig tự động trở lại. Khi khuôn mới đầu tiên được loại bỏ khỏi máy, người vận hành được cảnh báo để anh ta có thể kiểm tra trực quan rằng nó ở đúng vị trí. Lợi ích của việc đúc liền mạch các quy trình đúc tay truyền thống hoặc các hệ thống tự động ít phức tạp hơn có thể dẫn đến thời gian sản xuất bị mất trong quá trình thay đổi mô hình, điều này là không thể tránh khỏi ngay cả khi thay đổi khuôn nhanh trên máy đúc. Đặt lại thủ công bộ rót và đổ khuôn chậm hơn, đòi hỏi nhiều người vận hành hơn và dễ bị lỗi như ngọn lửa. Ortrander nhận thấy rằng khi đóng chai bằng tay, nhân viên của anh ta cuối cùng đã trở nên mệt mỏi, mất tập trung và phạm sai lầm, chẳng hạn như chùng xuống. Sự tích hợp liền mạch của đúc và rót cho phép các quy trình nhanh hơn, phù hợp hơn và chất lượng cao hơn trong khi giảm chất thải và thời gian chết. Với Ortrander, việc điền tự động sẽ loại bỏ ba phút trước đó để điều chỉnh vị trí của bộ phận điền trong quá trình thay đổi mô hình. Toàn bộ quá trình chuyển đổi được sử dụng để mất 4,5 phút, ông Williams-Book cho biết. Chưa đầy hai phút hôm nay. Bằng cách thay đổi từ 8 đến 12 mô hình cho mỗi ca, nhân viên của Ortrander hiện dành khoảng 30 phút cho mỗi ca, một nửa so với trước đây. Chất lượng được tăng cường thông qua tính nhất quán cao hơn và khả năng liên tục tối ưu hóa các quy trình. Ortrander giảm khoảng 20% ​​chất thải bằng cách giới thiệu đúc liền mạch. Ngoài việc giảm thời gian chết khi thay đổi các mô hình, toàn bộ đường đúc và rót chỉ cần hai người thay vì ba người trước đó. Trên một số ca, ba người có thể vận hành hai dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh. Giám sát gần như tất cả các công nhân này làm: ngoài việc chọn mô hình tiếp theo, quản lý hỗn hợp cát và vận chuyển sự tan chảy, họ có một vài công việc thủ công. Một lợi ích khác là nhu cầu giảm cho nhân viên có kinh nghiệm, những người rất khó tìm. Mặc dù tự động hóa đòi hỏi một số đào tạo nhà điều hành, nó cung cấp cho mọi người thông tin quy trình quan trọng mà họ cần để đưa ra quyết định tốt. Trong tương lai, máy móc có thể đưa ra tất cả các quyết định. Cổ tức dữ liệu từ đúc liền mạch khi cố gắng cải thiện một quy trình, các xưởng đúc thường nói, chúng tôi làm điều tương tự theo cùng một cách, nhưng với các kết quả khác nhau. Vì vậy, họ đúc ở cùng nhiệt độ và mức độ trong 10 giây, nhưng một số đúc là tốt và một số là xấu. Bằng cách thêm các cảm biến tự động, thu thập dữ liệu được đóng dấu thời gian trên từng tham số quy trình và kết quả giám sát, một hệ thống đúc liền mạch tích hợp tạo ra một chuỗi dữ liệu quy trình liên quan, giúp xác định nguyên nhân gốc dễ dàng hơn khi chất lượng bắt đầu xấu đi. Ví dụ: nếu các vùi bất ngờ xảy ra trong một loạt đĩa phanh, các nhà quản lý có thể nhanh chóng kiểm tra xem các tham số có trong giới hạn chấp nhận được không. Bởi vì bộ điều khiển cho máy đúc, nhà máy đúc và các chức năng khác như lò nung và máy trộn cát hoạt động trong buổi hòa nhạc, dữ liệu chúng tạo ra có thể được phân tích để xác định các mối quan hệ trong suốt quá trình, từ các tính chất cát đến chất lượng bề mặt cuối cùng của đúc. Một ví dụ có thể là làm thế nào mức độ đổ và nhiệt độ ảnh hưởng đến việc làm đầy khuôn cho từng mô hình riêng lẻ. Cơ sở dữ liệu kết quả 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 xử lý theo thời gian thực thông qua giao diện máy, phép đo cảm biến và mẫu thử nghiệm. Đối với mỗi khuôn đúc, khoảng một nghìn thông số được thu thập. Trước đây, nó chỉ ghi lại thời gian cần thiết cho mỗi lần đổ, nhưng bây giờ nó biết chính xác mức độ của vòi rót là gì mỗi giây, cho phép nhân viên có kinh nghiệm kiểm tra xem tham số này ảnh hưởng đến các chỉ số khác, cũng như chất lượng cuối cùng của việc đúc. Có phải chất lỏng thoát ra từ vòi rót trong khi khuôn đang được lấp đầy, hoặc vòi rót đầy đến mức gần như không đổi trong quá trình làm đầy? Ortrander sản xuất ba đến năm triệu khuôn mỗi năm và đã thu thập được một lượng lớn dữ liệu. Ortrander cũng lưu trữ nhiều hình ảnh của mỗi lần đổ trong cơ sở dữ liệu Pourtech trong trường hợp các vấn đề chất lượng. Tìm cách để tự động đánh giá những hình ảnh này là một mục tiêu trong tương lai. Phần kết luận. Kết quả hình thành và đổ tự động đồng thời trong các quy trình nhanh hơn, chất lượng nhất quán hơn và ít chất thải hơn. Với việc đúc trơn tru và thay đổi mẫu tự động, dây chuyền sản xuất hoạt động tự chủ một cách hiệu quả, chỉ đòi hỏi nỗ lực thủ công tối thiểu. Vì nhà điều hành đóng vai trò giám sát, cần có ít nhân viên hơn. Đúc liền mạch hiện được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới và có thể được áp dụng cho tất cả các xưởng đúc hiện đại. Mỗi Foundry sẽ yêu cầu một giải pháp hơi khác nhau phù hợp với nhu cầu của nó, nhưng công nghệ để thực hiện nó đã được chứng minh tốt, hiện có sẵn từ Disa và đối tác của nó Pour-Tech AB, và không cần nhiều công việc. Công việc tùy chỉnh có thể được thực hiện. Việc sử dụng tăng 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 thêm dữ liệu và kinh nghiệm bổ sung trong hai đến ba năm tới, việc chuyển sang tự động hóa sẽ tăng tốc đáng kể. Giải pháp này hiện là tùy chọn, tuy nhiên, vì trí thông minh dữ liệu là cách tốt nhất để tối ưu hóa các quy trình và cải thiện lợi nhuận, tự động hóa và thu thập dữ liệu lớn hơn đang trở thành thực tiễn tiêu chuẩn thay vì một dự án thử nghiệm. Trong quá khứ, tài sản lớn nhất của một xưởng đúc là mô hình và kinh nghiệm của nhân viên. Giờ đây, việc đúc liền mạch được kết hợp với các hệ thống tự động hóa và công nghiệp 4.0 lớn hơn, dữ liệu đang nhanh chóng trở thành trụ cột thứ ba của thành công của Foundry.
Chúng tôi chân thành cảm ơn Pour-Tech và Ortrander Eisenhütte vì những bình luận của họ trong quá trình chuẩn bị bài viết này.
Vâng, tôi muốn nhận được bản tin lập kế hoạch sáng lập 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 hủy bỏ miễn phí bất cứ lúc nào.