Les fundicions adopten cada cop més l'automatització de processos basada en dades per assolir objectius a llarg termini de major qualitat, menys residus, màxim temps de funcionament i mínims costos.La sincronització digital totalment integrada dels processos d'abocament i emmotllament (fosa sense soldadura) és especialment valuosa per a les fundicions 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 de modelatge i fosa automatitzats que s'uneixen perfectament, el procés de fosa es fa més ràpid i es produeixen peces de major qualitat de manera més consistent.El procés d'abocament automatitzat inclou el seguiment de la temperatura d'abocament, així com l'alimentació del material d'inoculació i la comprovació de cada motlle.Això millora la qualitat de cada fosa i redueix la taxa de ferralla.Aquesta automatització integral també redueix la necessitat d'operaris amb anys d'experiència especialitzada.Les operacions també es tornen més segures perquè hi participen menys treballadors en general.Aquesta visió no és una visió de futur;Això està passant ara.Eines com l'automatització de la foneria i la robòtica, la recollida i l'anàlisi de dades han evolucionat al llarg de dècades, però el progrés s'ha accelerat recentment amb el desenvolupament d'informàtica assequible d'alt rendiment i sensors avançats en xarxa de la indústria 4.0 i sistemes de control compatibles.Les solucions i els socis permeten ara a les foneries crear una infraestructura robusta i intel·ligent per donar suport a projectes més ambiciosos, reunint múltiples subprocessos anteriorment independents per coordinar els seus esforços.Emmagatzemar i analitzar les dades de procés recollides per aquests sistemes automatitzats i integrats també obre la porta a un cicle virtuós de millora contínua impulsada per dades.Les fundicions poden recollir i analitzar els paràmetres del procés examinant dades històriques per trobar correlacions entre ells i els resultats del procés.Aleshores, el procés automatitzat proporciona un entorn transparent en el qual qualsevol millora identificada per l'anàlisi es pot provar, validar i, quan sigui possible, implementar-se de manera completa i ràpida.
Reptes d'emmotllament sense costures A causa de la tendència cap a la producció just a temps, els clients que utilitzen línies d'emmotllament DISAMATIC® sovint han de canviar de model amb freqüència entre lots petits.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 tan sols un minut.A mesura que es produeixen canvis de patró d'alta velocitat, el coll d'ampolla del procés tendeix a canviar cap a l'abocament: el temps necessari per moure manualment l'arrossega per abocar-lo després d'un canvi de patró.La fosa sense costures és la millor manera de millorar aquest pas del procés de fosa.Tot i que sovint la fosa ja està parcialment automatitzada, l'automatització total requereix una integració perfecta dels sistemes de control de la línia d'emmotllament i dels equips d'ompliment perquè funcionin de manera totalment sincrònica en totes les situacions operatives 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.Aconseguir un ompliment automàtic eficient en un procés de producció estable del mateix motlle no és tan difícil.Cada vegada que es fa un motlle nou, la columna del motlle es mou a la mateixa distància (gruix del motlle).D'aquesta manera, la unitat d'ompliment pot romandre a la mateixa posició, preparada per omplir el següent motlle buit després d'aturar la línia de producció.Només calen ajustaments menors a la posició d'abocament per compensar els canvis en el gruix del motlle causats pels canvis en la compressibilitat de la sorra.La necessitat d'aquests ajustaments fins recentment s'ha reduït encara més gràcies a les noves característiques de la línia d'emmotllament que permeten que les posicions d'abocament siguin més consistents durant una producció constant.Després de completar cada abocament, la línia d'emmotllament torna a moure un cop, col·locant el següent motlle buit al seu lloc per començar el següent abocament.Mentre això succeeix, el dispositiu d'ompliment es pot tornar a omplir.Quan es canvia de model, el gruix del motlle pot canviar, cosa que requereix una automatització complexa.A diferència del procés de sorra horitzontal, on l'alçada de la caixa de sorra es fixa, el procés vertical DISAMATIC® 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'alçada. del model.Aquest és un avantatge important per garantir una qualitat de fosa òptima i l'ús dels recursos, però els gruixos variables del motlle fan que el control automàtic de la fosa 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 això, la línia d'emmotllament i la planta d'ompliment han de funcionar perfectament com un sistema sincronitzat, produint motlles d'un gruix i abocant-ne un altre de manera segura.Abocament sense costures després del canvi de patró.Després del canvi de patró, el gruix del motlle restant entre les màquines d'emmotllament segueix sent el mateix.La unitat d'abocament feta amb el model anterior segueix sent la mateixa, però com que el nou motlle que surt de la màquina d'emmotllament pot ser més gruixut o més prim, tota la cadena pot avançar a diferents distàncies en cada cicle, fins al gruix de la nova forma.Això vol dir que amb cada cop de la màquina d'emmotllament, el sistema de colada sense costures ha d'ajustar la posició de colada en preparació per al següent model.Després d'abocar el lot anterior de motlles, el gruix del motlle torna a ser constant i es reprèn la producció estable.Per exemple, si el motlle nou té 150 mm de gruix en comptes del motlle de 200 mm que encara s'estava abocant anteriorment, el dispositiu d'abocament s'ha de moure 50 mm cap a la màquina d'emmotllament amb cada cop de la màquina d'emmotllament per estar en la posició d'abocament correcta..Perquè una planta d'abocament es prepari per abocar quan la columna del motlle deixi 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 colen motlles prims, el sistema hauria de poder colar dos motlles en un cicle.Per exemple, quan es fa un motlle de 400 mm de diàmetre i s'aboca un motlle de 200 mm de diàmetre, el dispositiu d'abocament ha d'estar a 200 mm de distància de la màquina d'emmotllament per a cada motlle fet.En algun moment, la carrera de 400 mm empènyera dos motlles sense omplir de 200 mm de diàmetre fora de la possible zona d'abocament.En aquest cas, la màquina d'emmotllament ha d'esperar fins que el dispositiu d'ompliment hagi acabat d'abocar els dos motlles de 200 mm abans de passar al següent traç.O, quan es fa motlles prims, l'abocador ha de poder saltar-se completament en el cicle mentre encara aboca motlles gruixuts.Per exemple, quan es fa un motlle de 200 mm de diàmetre i s'aboca un motlle de 400 mm de diàmetre, col·locar un motlle nou de 400 mm de diàmetre a la zona d'abocament significa que s'han de fer dos motlles de 200 mm de diàmetre.El seguiment, els càlculs i l'intercanvi de dades necessaris per a un sistema integrat d'emmotllament i abocament per proporcionar un 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 les màquines modernes, els sistemes digitals i les millors pràctiques, es pot (i s'ha fet) aconseguir un abocament sense fissures ràpidament amb una configuració mínima.El requisit principal és alguna forma de "comptabilitat" del procés, proporcionant informació sobre la ubicació de cada formulari en temps real.El sistema Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) de DISA aconsegueix aquest objectiu mitjançant l'enregistrament de cada motlle fet i el seguiment del seu moviment a través de la línia de producció.Com a temporitzador de procés, genera una sèrie de fluxos de dades marcats amb el temps que calculen la posició de cada motlle i el seu broquet a la línia de producció cada segon.Si cal, intercanvia dades en temps real amb el sistema de control de la planta d'ompliment 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 es pot/no es pot abocar, i les envia al sistema de control de la planta d'ompliment.Utilitzant aquestes dades precises (generades després de l'extrusió del 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 encara es mou.El motlle arriba a temps per rebre el ferro de la planta d'abocament.Aquest moment ideal és crucial, és a dir, la fosa arriba a la tassa d'abocament amb precisió.El temps d'abocament és un coll d'ampolla comú de la productivitat i, si sincronitza perfectament l'inici de l'abocament, els temps de cicle es poden reduir diverses dècimes de segon.El sistema d'emmotllament DISA també transfereix dades rellevants de la màquina d'emmotllament, com ara la mida actual del motlle i la pressió d'injecció, així com dades de procés més àmplies, com ara la compressibilitat de la sorra, al Monitizer®|CIM.Al seu torn, Monitizer®|CIM rep i emmagatzema els paràmetres crítics de qualitat per a cada motlle de la planta d'ompliment, com ara la temperatura d'abocament, el temps d'abocament i l'èxit dels processos d'abocament i inoculació.Això permet marcar les formes individuals com a dolentes i separar-les abans de barrejar-les al sistema d'agitació.A més d'automatitzar màquines d'emmotllament, línies d'emmotllament i fosa, Monitizer®|CIM ofereix un marc compatible amb la indústria 4.0 per a l'adquisició, emmagatzematge, informes i anàlisi.La gestió de la foneria pot veure informes detallats i analitzar les dades per fer un seguiment dels problemes de qualitat i impulsar millores potencials.L'experiència de fosa perfecta d'Ortrander Ortrander Eisenhütte és una foneria de propietat familiar a Alemanya que s'especialitza en la producció de peces de fosa de ferro d'alta qualitat i de volum mitjà per a components d'automòbil, estufes i infraestructures de llenya resistents i peces de maquinària en general.La foneria produeix ferro gris, ferro dúctil i ferro grafit compactat i produeix aproximadament 27.000 tones de peces de fosa d'alta qualitat a l'any, fent dos torns cinc dies a la setmana.Ortrander opera quatre forns de fusió per inducció de 6 tones i tres línies de modelatge DISA, produint aproximadament 100 tones de peces de fosa per dia.Això inclou tirades de producció curtes 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 CEO Bernd H. Williams-Book ha invertit recursos importants en la implementació d'automatització i anàlisi.El primer pas va ser automatitzar el procés de fusió i dosificació del ferro, actualitzant tres forns de fosa existents mitjançant l'últim sistema pourTECH, que inclou tecnologia làser 3D, incubació i control de temperatura.Els forns, les línies d'emmotllament i de fosa estan ara controlats i sincronitzats digitalment, i funcionen gairebé de forma totalment automàtica.Quan la màquina d'emmotllament canvia de model, el controlador d'abocament pourTECH consulta el sistema DISA Monitizer®|CIM per les noves dimensions del motlle.A partir de les dades DISA, el controlador d'abocament calcula on col·locar el node d'abocament per a cada abocament.Sap exactament quan arriba el primer motlle nou a la planta d'ompliment i canvia automàticament a la nova seqüència d'abocament.Si la plantilla arriba al final de la seva carrera en qualsevol moment, la màquina DISAMATIC® s'atura i la plantilla torna automàticament.Quan es retira el primer motlle nou de la màquina, s'avisa a l'operador perquè pugui comprovar visualment que està en la posició correcta.Els avantatges de la fosa sense costures Els processos tradicionals de fosa manual o els sistemes automatitzats menys complexos poden provocar una pèrdua de temps de producció durant els canvis de model, la qual cosa és inevitable fins i tot amb canvis ràpids de motlle en una màquina d'emmotllament.El reinici manual de l'abocador i els motlles d'abocament és més lent, requereix més operadors i és propens a errors com ara la flama.Ortrander va descobrir que quan embotellaven a mà, els seus empleats es van cansar, van perdre la concentració i van cometre errors, com ara afluixar.La integració perfecta de l'emmotllament i l'abocament permet processos més ràpids, consistents i de major qualitat alhora que redueixen els residus i el temps d'inactivitat.Amb Ortrander, l'ompliment automàtic elimina els tres minuts necessaris prèviament per ajustar la posició de la unitat d'ompliment durant els canvis de model.Tot el procés de conversió solia durar 4,5 minuts, va dir el Sr. Williams-Book.Avui menys de dos minuts.En canviar entre 8 i 12 models per torn, els empleats d'Ortrander ara dediquen uns 30 minuts per torn, la meitat que abans.La qualitat es millora gràcies a una major coherència i la capacitat d'optimitzar contínuament els processos.Ortrander va reduir els residus en aproximadament un 20% mitjançant la introducció de la fosa sense costures.A més de reduir el temps d'inactivitat en canviar de model, tota la línia d'emmotllament 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 tot el que fan aquests treballadors: a part de seleccionar el següent model, gestionar les mescles de sorra i transportar la fosa, tenen poques tasques manuals.Un altre avantatge és la reducció de la necessitat d'empleats amb experiència, que són difícils de trobar.Tot i que l'automatització requereix una mica de formació de l'operador, proporciona a les persones la informació crítica del procés que necessiten per prendre bones decisions.En el futur, les màquines poden prendre totes les decisions.Els dividends de dades de la fosa perfecta Quan intenten millorar un procés, les foneries solen dir: "Fem el mateix de la mateixa manera, però amb resultats diferents".Així que van llançar a la mateixa temperatura i nivell durant 10 segons, però algunes peces de fosa són bones i altres són dolentes.Mitjançant l'addició de sensors automatitzats, la recopilació de dades marcades amb l'hora de cada paràmetre de procés i el seguiment dels resultats, un sistema de colada sense fissures integrat crea una cadena de dades de procés relacionades, facilitant la identificació de les causes fonamentals 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 es troben dins dels límits acceptables.Com que els controladors per a la màquina d'emmotllament, la planta de fosa i altres funcions com els forns i els mescladors de sorra funcionen conjuntament, les dades que generen es poden analitzar per identificar les relacions al llarg del procés, des de les propietats de la sorra fins a la qualitat superficial final de la fosa.Un exemple possible és com el nivell d'abocament i la temperatura afecten l'ompliment del motlle per a cada model individual.La base de dades resultant també posa les bases per a l'ús futur de tècniques d'anàlisi automatitzada com l'aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial (IA) per optimitzar els processos.Ortrander recull dades de procés en temps real mitjançant interfícies de màquina, mesures de sensors i mostres de prova.Per a cada fosa de motlle, es recullen uns mil paràmetres.Abans només registrava el temps necessari per a cada abocament, però ara sap exactament quin és el nivell de la boquilla d'abocament cada segon, cosa que permetia al personal experimentat examinar com aquest paràmetre afecta altres indicadors, així com la qualitat final de la fosa.El líquid es drena del broquet d'abocament mentre s'omple el motlle, o el broquet d'abocament s'omple a un nivell gairebé constant durant l'ompliment?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.El format i l'abocament automatitzats simultàniament produeixen processos més ràpids, una qualitat més consistent i menys residus.Amb una colada suau i un canvi de patró automàtic, la línia de producció funciona de manera eficaç de manera autònoma i només requereix un esforç manual mínim.Com que l'operador té un paper de supervisió, es necessita menys personal.La fosa sense soldadura s'utilitza ara a molts llocs del món i es pot aplicar a totes les fundicions modernes.Cada foneria requerirà una solució lleugerament diferent adaptada a les seves necessitats, però la tecnologia per implementar-la està ben provada, actualment disponible a DISA i el seu soci pour-tech AB, i no requereix gaire treball.Es poden realitzar treballs personalitzats.L'augment de l'ús de la intel·ligència artificial i l'automatització intel·ligent a les foneries encara es troba en fase de prova, però a mesura que les foneries i els OEM reuneixen més dades i experiència addicional durant els propers dos o tres anys, la transició a l'automatització s'accelerarà significativament.Aquesta solució actualment és opcional, però, ja que la intel·ligència de dades és la millor manera d'optimitzar els processos i millorar la rendibilitat, una major automatització i recollida de dades s'està convertint en una pràctica estàndard en lloc d'un projecte experimental.Antigament, els actius més importants d'una foneria eren el seu model i l'experiència dels seus empleats.Ara que la fosa perfecta es combina amb una major automatització i sistemes de la indústria 4.0, les dades s'estan convertint 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, m'agradaria rebre el butlletí quinzenal de Foundry-Planet amb totes les últimes notícies, proves i informes sobre productes i materials.A més de butlletins especials, tots amb cancel·lació gratuïta en qualsevol moment.
Hora de publicació: Oct-05-2023