Les fundacions adopten cada cop més l’automatització de processos basats en dades per assolir objectius a llarg termini de major qualitat, menys residus, màxims de temps i costos mínims. La sincronització digital totalment integrada dels processos d’abocament i modelat (colada perfecta) és especialment valuosa per a les fosas que s’enfronten als reptes de la producció just a temps, els temps de cicle reduïts i els canvis de model més freqüents. Amb els sistemes automatitzats de modelat i colada que s’enllacen perfectament, el procés de colada es fa més ràpid i es produeixen parts de qualitat més alta. El procés d’abocament automatitzat inclou el seguiment de la temperatura d’abocament, així com l’alimentació de material d’inoculació i comprovar cada motlle. Això millora la qualitat de cada colada i redueix la taxa de ferralla. Aquesta automatització completa també redueix la necessitat d’operadors amb anys d’experiència especialitzada. Les operacions també es fan més segures perquè hi ha menys treballadors. Aquesta visió no és una visió del futur; Això està passant ara. Eines com l’automatització i la robòtica de Foundry, la recollida i l’anàlisi de dades han evolucionat al llarg de dècades, però el progrés s’ha accelerat recentment amb el desenvolupament de informàtica assequible d’alt rendiment i sensors avançats de la indústria 4.0 i sistemes de control compatibles. Les solucions i els socis permeten a Foundries crear una infraestructura intel·ligent i robusta per donar suport a projectes més ambiciosos, reunint diversos subprocessos prèviament independents per coordinar els seus esforços. L’emmagatzematge i l’anàlisi de les dades del procés recollides per aquests sistemes integrats automatitzats també obre la porta a un cicle virtuós de millora contínua basada en dades. Les fases poden recopilar i analitzar els paràmetres del procés examinant dades històriques per trobar correlacions entre ells i resultats del procés. Aleshores, el procés automatitzat proporciona un entorn transparent en el qual les millores identificades per l’anàlisi es poden provar, validar i, sempre, implementar i, quan sigui possible.
Els reptes de modelat perfecte a causa de la tendència cap a la producció just a temps, els clients que utilitzen línies de modelat Disamatic® sovint han de canviar els models amb freqüència entre petits lots. Utilitzant equips com ara un canviador automàtic de pols (APC) o un canviador ràpid de pols (QPC) de DISA, les plantilles es poden canviar en un minut. A mesura que es produeixen canvis de patrons d’alta velocitat, el coll d’ampolla del procés tendeix a canviar cap a l’abocament: el temps necessari per moure manualment el Tundish a abocar després d’un canvi de patró. El càsting perfecte és la millor manera de millorar aquest pas del procés de càsting. Tot i que la colada sovint ja està parcialment automatitzada, l’automatització completa requereix una integració perfecta dels sistemes de control de la línia de modelat i dels equips de farciment de manera que funcionen completament de manera sincrònica en totes les situacions de funcionament possibles. Per aconseguir -ho de manera fiable, la unitat d’abocament ha de saber exactament on és segur abocar el següent motlle i, si cal, ajustar la posició de la unitat d’ompliment. No és tan difícil aconseguir un ompliment automàtic eficient en un procés de producció estable del mateix motlle. Cada vegada que es fa un nou motlle, la columna de motlle mou la mateixa distància (gruix del motlle). D’aquesta manera, la unitat d’ompliment pot romandre en la mateixa posició, a punt per omplir el següent motlle buit després de l’aturada de la línia de producció. Només calen ajustaments menors a la posició d’abocament per compensar els canvis en el gruix del motlle causats per canvis en la compressibilitat de sorra. La necessitat d’aquests ajustaments fins recentment s’ha reduït encara més gràcies a les noves funcions de línia de modelat que permeten que les posicions d’abocar es mantinguin més consistents durant la producció consistent. Un cop finalitzada cada abocament, la línia de modelat es torna a moure un cop de peu, col·locant el següent motlle buit al seu lloc per començar el següent abocament. Mentre això està passant, es pot tornar a omplir el dispositiu d’ompliment. En canviar el model, el gruix del motlle pot canviar, cosa que requereix una automatització complexa. A diferència del procés de sorra horitzontal, on es fixa l’alçada de la caixa de sorra, el procés vertical desamàtic® pot ajustar el gruix del motlle al gruix exacte necessari per a cada conjunt de models per mantenir una proporció constant de sorra a ferro i tenir en compte l’altura del model. Aquest és un avantatge important per assegurar la qualitat de colada òptima i la utilització de recursos, però diferents gruixos de motlles fan que el control automàtic de la colada sigui més difícil. Després d’un canvi de model, la màquina Disamatic® comença a produir el següent lot de motlles del mateix gruix, però la màquina d’ompliment de la línia encara omple els motlles del model anterior, que pot tenir un gruix de motlle diferent. Per combatre -ho, la línia de modelat i la planta d’ompliment han de funcionar perfectament com un sistema sincronitzat, produint motlles d’un gruix i abocant -ne un altre. Abocament perfecte després del canvi de patró. Després del canvi de patró, el gruix del motlle restant entre les màquines de modelat continua sent el mateix. La unitat d’abocament feta del model anterior continua sent la mateixa, però com que el nou motlle que surt de la màquina de modelat pot ser més gruixuda o més fina, tota la cadena pot avançar a diferents distàncies de cada cicle, fins al gruix de la nova forma. Això vol dir que amb cada cop de la màquina de modelat, el sistema de colada perfecta ha d’ajustar la posició de colada per preparar el següent repartiment. Després que s’aboca l’anterior lot de motlles, el gruix del motlle es torna a ser constant i es reprèn la producció estable. Per exemple, si el nou motlle té 150 mm de gruix en lloc del motlle de 200 mm de gruix que encara s’estava abocant anteriorment, el dispositiu d’abocament s’ha de moure 50mm d’esquena cap a la màquina de modelar amb cada cop de la màquina de modelar per estar en la posició d’abocament correcta. . Per tal que una planta d’abocament es prepari per abocar -se quan la columna de motlle deixa de moure’s, el controlador de la planta d’ompliment ha de saber exactament en quin motlle s’abocarà i quan i on arribarà a la zona d’abocament. Utilitzant un nou model que produeix motlles gruixuts mentre es fosa motlles prims, el sistema hauria de ser capaç de llançar dos motlles en un cicle. Per exemple, a l’hora de fer un motlle de 400mm de diàmetre i abocar un motlle de 200 mm de diàmetre, el dispositiu d’abocament ha d’estar a 200mm de la màquina de modelar per a cada motlle elaborat. En algun moment, el traç de 400 mm empènyerà dos motlles de 200 mm de diàmetre sense omplir fora de la possible zona d’abocament. En aquest cas, la màquina de modelat ha d’esperar fins que el dispositiu d’ompliment hagi acabat d’abocar els dos motlles de 200 mm abans de passar al següent cop. O bé, a l’hora de fer motlles prims, l’abocador ha de ser capaç de saltar -se completament al cicle mentre encara s’aboca motlles gruixuts. Per exemple, a l’hora de fer un motlle de 200mm de diàmetre i abocar un motlle de 400mm de diàmetre, situant un nou motlle de 400mm de diàmetre a la zona d’abocament significa que cal fer dos motlles de 200mm de diàmetre. El seguiment, els càlculs i l’intercanvi de dades necessaris per a un sistema integrat de modelat i abocament per proporcionar una abocament automatitzat sense problemes, tal com s’ha descrit anteriorment, han presentat reptes per a molts proveïdors d’equips en el passat. Però gràcies a màquines modernes, sistemes digitals i bones pràctiques, es pot aconseguir (i s’ha aconseguit) una abocament perfecte amb una configuració mínima. El requisit principal és una forma de “comptabilitat” del procés, proporcionant informació sobre la ubicació de cada formulari en temps real. El sistema Monitizer® | CIM (mòdul integrat per ordinador) aconsegueix aquest objectiu enregistrant cada motlle realitzat i seguint el seu moviment a través de la línia de producció. Com a temporitzador de procés, genera una sèrie de fluxos de dades estampats en temps que calculen la posició de cada motlle i la seva boquilla a la línia de producció cada segon. Si cal, intercanvia dades en temps real amb el sistema de control de plantes de farciment i altres sistemes per aconseguir una sincronització precisa. El sistema DISA extreu dades importants per a cada motlle de la base de dades CIM, com ara el gruix del motlle i no es pot/no es pot abocar i l’envia al sistema de control de plantes d’ompliment. Utilitzant aquestes dades precises (generades després que s’extreu el motlle), l’abocador pot moure el conjunt d’abocament a la posició correcta abans que arribi el motlle i, a continuació, començar a obrir la barra de tap mentre el motlle continua movent -se. El motlle arriba a temps per rebre el ferro de la planta d’abocament. Aquest moment ideal és crucial, és a dir, la fusió arriba a la tassa de bolca amb precisió. El temps d’abocament és un coll d’ampolla de productivitat habitual i, perfectament cronometrant l’inici de l’abocament, els temps de cicle es poden reduir en diverses dècimes de segon. El sistema de modelat DISA també transfereix dades rellevants de la màquina de modelat, com ara la mida del motlle actual i la pressió d’injecció, així com dades de processos més àmplies com la compressibilitat de sorra, al monitizer® | CIM. Al seu torn, Monitizer® | CIM rep i emmagatzema paràmetres crítics de qualitat per a cada motlle de la planta de farciment, com ara la temperatura d'abocament, el temps d'abocament i l'èxit dels processos d'abocament i inoculació. Això permet que les formes individuals es marquin com a dolentes i es separen abans de barrejar -les en el sistema de sacsejades. A més d'automatitzar màquines de modelat, línies de modelat i colada, Monitizer® | CIM proporciona un marc de la indústria de 4.0 per a l'adquisició, emmagatzematge, informes i anàlisis. La gestió de Foundry pot veure informes detallats i aprofundir en dades per fer un seguiment de problemes de qualitat i impulsar possibles millores. L’experiència de colada perfecta d’Ortrander Ortrander Eisenhütte és una fosa de propietat familiar a Alemanya especialitzada en la producció de colades de ferro de gran volum, de gran qualitat per a components de l’automòbil, estufes i infraestructures de fusta pesada i parts generals de maquinària. La fosa produeix ferro gris, ferro dúctil i ferro de grafit compactat i produeix aproximadament 27.000 tones de foses de gran qualitat a l'any, operant dos torns cinc dies a la setmana. Ortrander opera quatre forns de fusió per inducció de 6 tones i tres línies de modelat DISA, produint aproximadament 100 tones de fosa al dia. Inclou curtmetratges de producció d’una hora, de vegades menys per a clients importants, de manera que la plantilla s’ha de canviar amb freqüència. Per optimitzar la qualitat i l'eficiència, el conseller delegat Bernd H. Williams-Book ha invertit recursos importants en la implementació d'automatització i analítica. El primer pas va ser automatitzar el procés de fusió i dosificació del ferro, actualitzar tres forns de colada existents mitjançant el darrer sistema PourTech, que inclou la tecnologia làser 3D, la incubació i el control de la temperatura. Els forns, les línies de modelat i colada ara estan controlats i sincronitzats digitalment, funcionant gairebé completament automàticament. Quan la màquina de modelat canvia de model, el controlador Pourtech Pour consulta el sistema DisA Monitizer® | CIM per a les noves dimensions del motlle. A partir de les dades de DISA, el controlador Pour calcula on col·locar el node Pour per a cada abocament. Sap exactament quan arriba el primer motlle nou a la planta de farciment i passa automàticament a la nova seqüència d’abocament. Si el jig arriba al final del seu traç en qualsevol moment, la màquina Disamatic® s’atura i el Jig torna automàticament. Quan s’elimina el primer motlle de la màquina, l’operador s’alerta de manera que pugui comprovar visualment que estigui en la posició correcta. Els avantatges dels processos tradicionals de fosa tradicionals de colada perfecta o sistemes automatitzats menys complexos poden donar lloc a un temps de producció perdut durant els canvis del model, que és inevitable fins i tot amb canvis ràpids de motlle en una màquina de modelar. Restablir manualment els motlles d’abocament i abocar és més lent, requereix més operadors i és propens a errors com la flama. Ortrander va trobar que quan l’embotellat a mà, els seus empleats es van cansar, van perdre la concentració i van cometre errors, com ara caure. La integració perfecta del modelat i l’abocament permet processos més ràpids, consistents i de qualitat més alta alhora que redueixen els residus i els temps d’inactivitat. Amb Ortrander, el farcit automàtic elimina els tres minuts prèviament necessaris per ajustar la posició de la unitat de farciment durant els canvis del model. Williams-Book va dir tot el procés de conversió que es va durar 4,5 minuts. Avui menys de dos minuts. Si canvieu entre 8 i 12 models per torn, els empleats d'Ortrander passen ara uns 30 minuts per torn, la meitat que abans. La qualitat es millora mitjançant una major consistència i la capacitat d’optimitzar contínuament els processos. Ortrander va reduir els residus aproximadament un 20% mitjançant la introducció de colades perfectes. A més de reduir el temps d’inactivitat en canviar de models, tota la línia de modelat i abocament requereix només dues persones en lloc de les tres anteriors. En alguns torns, tres persones poden operar dues línies de producció completes. El seguiment és gairebé tots aquests treballadors: a part de seleccionar el següent model, gestionar barreges de sorra i transportar la fusió, tenen poques tasques manuals. Un altre benefici és la necessitat reduïda dels empleats amb experiència, que són difícils de trobar. Tot i que l’automatització requereix una mica de formació d’operadors, proporciona a les persones la informació del procés crític que necessiten per prendre bones decisions. En el futur, les màquines poden prendre totes les decisions. Els dividends de dades del càsting perfecte Quan s’intenta millorar un procés, les foses solen dir: “Fem el mateix de la mateixa manera, però amb resultats diferents”. De manera que es llancen a la mateixa temperatura i nivell durant 10 segons, però algunes colades són bones i algunes són dolentes. Afegint sensors automatitzats, recopilant dades estampades en el temps a cada paràmetre de procés i els resultats de control, un sistema integrat de colada perfecta crea una cadena de dades de procés relacionades, facilitant la identificació de les causes de les arrels quan la qualitat comença a deteriorar-se. Per exemple, si es produeixen inclusions inesperades en un lot de discos de fre, els gestors poden comprovar ràpidament que els paràmetres estan dins dels límits acceptables. Com que els controladors de la màquina de modelat, plantes de fosa i altres funcions com els forns i els mescladors de sorra funcionen en concert, es poden analitzar les dades que generen per identificar relacions durant tot el procés, des de propietats de sorra fins a la qualitat de la superfície final de la colada. Un possible exemple és com el nivell d’abocament i la temperatura afecten el farcit de motlles per a cada model individual. La base de dades resultant també posa els fonaments per a l’ús futur de tècniques d’anàlisi automatitzades com l’aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial (AI) per optimitzar els processos. Ortrander recopila dades de procés en temps real mitjançant interfícies de màquina, mesures de sensors i mostres de prova. Per a cada colada de motlles, es recullen prop de mil paràmetres. Anteriorment, només va registrar el temps necessari per a cada abast, però ara sap exactament quin és el nivell de la boquilla d’abocament cada segon, permetent al personal experimentat examinar com afecta aquest paràmetre a altres indicadors, així com la qualitat final del càsting. El líquid s’escorre de la boquilla d’abocament mentre s’omple el motlle o s’omple la boquilla d’abocament a un nivell gairebé constant durant el farcit? Ortrander produeix de tres a cinc milions de motlles a l'any i ha recollit una gran quantitat de dades. Ortrander també emmagatzema diverses imatges de cada abocament a la base de dades PourTech en cas de problemes de qualitat. Trobar una manera de valorar automàticament aquestes imatges és un objectiu futur. Conclusió. La formació i abocament automatitzats simultanis dóna lloc a processos més ràpids, qualitat més consistent i menys residus. Amb la colada suau i el canvi automàtic de patrons, la línia de producció funciona eficaçment de manera autònoma, requerint només un esforç manual mínim. Atès que l'operador té un paper de supervisió, cal menys personal. El càsting perfecte s’utilitza ara en molts llocs del món i es pot aplicar a totes les foses modernes. Cada foneria requerirà una solució lleugerament diferent adaptada a les seves necessitats, però la tecnologia per implementar-la està ben demostrada, actualment disponible de DISA i el seu soci Pour-Tech AB i no requereix gaire treball. Es pot dur a terme un treball personalitzat. L’augment d’ús de la intel·ligència artificial i l’automatització intel·ligent a les foses encara es troba en la fase de proves, però a mesura que les foses i els OEM recopilen més dades i experiència addicional durant els propers dos o tres anys, la transició a l’automatització s’accelerarà significativament. Actualment, aquesta solució és opcional, ja que la intel·ligència de dades és la millor manera d’optimitzar els processos i millorar la rendibilitat, l’automatització més gran i la recollida de dades s’està convertint en pràctiques estàndard en lloc d’un projecte experimental. En el passat, els majors actius d’una foneria eren el seu model i l’experiència dels seus empleats. Ara que la colada perfecta es combina amb els sistemes de major automatització i indústria 4.0, les dades es converteixen ràpidament en el tercer pilar de l’èxit de la foneria.
-Agraïm sincerament a Pour-Tech i Ortrander Eisenhütte els seus comentaris durant la preparació d’aquest article.
Sí, voldria rebre el butlletí de butlletí de foneria bi-setmanal amb totes les darreres novetats, proves i informes sobre productes i materials. A més de butlletins especials: tots amb cancel·lació gratuïta en qualsevol moment.
Posada Posada: 05-2023 d'octubre