ریختهگریها به طور فزایندهای اتوماسیون فرآیند مبتنی بر داده را برای دستیابی به اهداف بلندمدت کیفیت بالاتر، ضایعات کمتر، حداکثر زمان آماده به کار و حداقل هزینهها اتخاذ میکنند. هماهنگسازی دیجیتال کاملاً یکپارچه فرآیندهای ریختهگری و قالبگیری (ریختهگری بدون درز) به ویژه برای ریختهگریهایی که با چالشهای تولید به موقع، کاهش زمان چرخه و تغییرات مکرر مدل مواجه هستند، ارزشمند است. با سیستمهای قالبگیری و ریختهگری خودکار که به طور یکپارچه به هم متصل میشوند، فرآیند ریختهگری سریعتر میشود و قطعات با کیفیت بالاتر به طور مداوم تولید میشوند. فرآیند ریختهگری خودکار شامل نظارت بر دمای ریختهگری و همچنین تغذیه مواد تلقیح و بررسی هر قالب است. این امر کیفیت هر ریختهگری را بهبود میبخشد و میزان ضایعات را کاهش میدهد. این اتوماسیون جامع همچنین نیاز به اپراتورهایی با سالها تجربه تخصصی را کاهش میدهد. عملیات نیز ایمنتر میشود زیرا در کل کارگران کمتری درگیر هستند. این چشمانداز، چشمانداز آینده نیست؛ این اتفاق اکنون در حال رخ دادن است. ابزارهایی مانند اتوماسیون ریختهگری و رباتیک، جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادهها در طول دههها تکامل یافتهاند، اما اخیراً با توسعه محاسبات با کارایی بالا و مقرون به صرفه و حسگرهای شبکهای پیشرفته Industry 4.0 و سیستمهای کنترل سازگار، پیشرفت شتاب گرفته است. اکنون راهکارها و شرکا، کارخانههای ریختهگری را قادر میسازند تا زیرساختی قوی و هوشمند برای پشتیبانی از پروژههای بلندپروازانهتر ایجاد کنند و چندین زیرفرآیند مستقل قبلی را برای هماهنگی تلاشهایشان گرد هم آورند. ذخیره و تجزیه و تحلیل دادههای فرآیند جمعآوریشده توسط این سیستمهای خودکار و یکپارچه، همچنین دری را به روی یک چرخه مطلوب از بهبود مستمر مبتنی بر داده میگشاید. کارخانههای ریختهگری میتوانند با بررسی دادههای تاریخی، پارامترهای فرآیند را جمعآوری و تجزیه و تحلیل کنند تا همبستگی بین آنها و نتایج فرآیند را بیابند. سپس این فرآیند خودکار، محیطی شفاف را فراهم میکند که در آن هرگونه بهبود شناساییشده توسط تجزیه و تحلیل، میتواند بهطور کامل و سریع آزمایش، اعتبارسنجی و در صورت امکان، پیادهسازی شود.
چالشهای قالبگیری یکپارچه با توجه به روند تولید به موقع، مشتریانی که از خطوط قالبگیری DISAMATIC® استفاده میکنند، اغلب مجبورند مدلها را بین دستههای کوچک مرتباً تغییر دهند. با استفاده از تجهیزاتی مانند تعویضکننده پودر اتوماتیک (APC) یا تعویضکننده پودر سریع (QPC) از DISA، قالبها را میتوان در کمتر از یک دقیقه تغییر داد. با تغییر الگوهای پرسرعت، گلوگاه فرآیند به سمت ریختن - زمان لازم برای جابجایی دستی تاندیش برای ریختن پس از تغییر الگو - متمایل میشود. ریختهگری یکپارچه بهترین راه برای بهبود این مرحله از فرآیند ریختهگری است. اگرچه ریختهگری اغلب از قبل تا حدی خودکار است، اما اتوماسیون کامل نیاز به ادغام یکپارچه سیستمهای کنترل خط قالبگیری و تجهیزات پرکن دارد تا در تمام موقعیتهای عملیاتی ممکن کاملاً همزمان عمل کنند. برای دستیابی به این امر به طور قابل اعتماد، واحد ریختهگری باید دقیقاً بداند که ریختن قالب بعدی در کجا ایمن است و در صورت لزوم، موقعیت واحد پرکن را تنظیم کند. دستیابی به پرکن اتوماتیک کارآمد در یک فرآیند تولید پایدار از همان قالب چندان دشوار نیست. هر بار که قالب جدیدی ساخته میشود، ستون قالب به همان اندازه (ضخامت قالب) حرکت میکند. به این ترتیب، واحد پرکن میتواند در همان موقعیت باقی بماند و پس از توقف خط تولید، آماده پر کردن قالب خالی بعدی باشد. فقط تنظیمات جزئی در موقعیت ریختن برای جبران تغییرات ضخامت قالب ناشی از تغییرات در تراکمپذیری ماسه مورد نیاز است. نیاز به این تنظیمات دقیق اخیراً به لطف ویژگیهای جدید خط قالبگیری که اجازه میدهد موقعیتهای ریختن در طول تولید یکنواختتر باقی بمانند، بیشتر کاهش یافته است. پس از اتمام هر ریختن، خط قالبگیری دوباره یک حرکت انجام میدهد و قالب خالی بعدی را در جای خود قرار میدهد تا ریختن بعدی را شروع کند. در حین انجام این کار، دستگاه پرکن را میتوان دوباره پر کرد. هنگام تغییر مدل، ضخامت قالب ممکن است تغییر کند که نیاز به اتوماسیون پیچیدهای دارد. برخلاف فرآیند جعبه شن افقی، که در آن ارتفاع جعبه شن ثابت است، فرآیند DISAMATIC® عمودی میتواند ضخامت قالب را به ضخامت دقیق مورد نیاز برای هر مجموعه از مدلها تنظیم کند تا نسبت ماسه به آهن ثابتی حفظ شود و ارتفاع مدل را در نظر بگیرد. این یک مزیت عمده در تضمین کیفیت بهینه ریختهگری و استفاده بهینه از منابع است، اما ضخامتهای مختلف قالب، کنترل خودکار ریختهگری را چالشبرانگیزتر میکند. پس از تغییر مدل، دستگاه DISAMATIC® شروع به تولید دسته بعدی قالبها با همان ضخامت میکند، اما دستگاه پرکن روی خط تولید، همچنان قالبهای مدل قبلی را که ممکن است ضخامت قالب متفاوتی داشته باشد، پر میکند. برای مقابله با این مشکل، خط قالبگیری و کارخانه پرکن باید به صورت یکپارچه به عنوان یک سیستم هماهنگ کار کنند، قالبهایی با یک ضخامت تولید کنند و با خیال راحت قالب دیگری را بریزند. ریختن بدون درز پس از تغییر الگو. پس از تغییر الگو، ضخامت قالب باقی مانده بین دستگاههای قالبگیری ثابت میماند. واحد ریختهگری ساخته شده از مدل قبلی ثابت میماند، اما از آنجایی که قالب جدید بیرون آمده از دستگاه قالبگیری ممکن است ضخیمتر یا نازکتر باشد، کل رشته میتواند در هر چرخه در فواصل مختلف - تا ضخامت فرم جدید - پیش برود. این بدان معناست که با هر ضربه دستگاه قالبگیری، سیستم ریختهگری بدون درز باید موقعیت ریختهگری را برای آمادهسازی برای ریختهگری بعدی تنظیم کند. پس از ریختن دسته قبلی قالبها، ضخامت قالب دوباره ثابت میشود و تولید پایدار از سر گرفته میشود. برای مثال، اگر قالب جدید به جای قالب ۲۰۰ میلیمتری که قبلاً ریخته میشد، ۱۵۰ میلیمتر ضخامت داشته باشد، دستگاه ریختهگری باید با هر ضربه دستگاه قالبگیری، ۵۰ میلیمتر به سمت عقب به سمت دستگاه قالبگیری حرکت کند تا در موقعیت صحیح ریختن قرار گیرد. برای اینکه یک دستگاه ریختهگری بتواند هنگام توقف حرکت ستون قالب، برای ریختن آماده شود، کنترلکننده دستگاه پر کردن باید دقیقاً بداند که در چه قالبی ریخته خواهد شد و چه زمانی و کجا به محل ریختن خواهد رسید. با استفاده از یک مدل جدید که قالبهای ضخیم را در حین ریختهگری قالبهای نازک تولید میکند، سیستم باید بتواند دو قالب را در یک چرخه ریختهگری کند. به عنوان مثال، هنگام ساخت قالبی با قطر ۴۰۰ میلیمتر و ریختن قالبی با قطر ۲۰۰ میلیمتر، دستگاه ریختهگری باید برای هر قالب ساخته شده ۲۰۰ میلیمتر از دستگاه قالبگیری فاصله داشته باشد. در مقطعی، ضربه ۴۰۰ میلیمتری، دو قالب پر نشده با قطر ۲۰۰ میلیمتر را از محل احتمالی ریختن خارج میکند. در این حالت، دستگاه قالبگیری باید صبر کند تا دستگاه پرکن، ریختن دو قالب ۲۰۰ میلیمتری را تمام کند و سپس به مرحله بعدی برود. یا هنگام ساخت قالبهای نازک، ریختهگر باید بتواند در طول چرخه، ریختن را به طور کامل نادیده بگیرد و در عین حال قالبهای ضخیم را بریزد. به عنوان مثال، هنگام ساخت قالبی با قطر ۲۰۰ میلیمتر و ریختن قالبی با قطر ۴۰۰ میلیمتر، قرار دادن یک قالب جدید با قطر ۴۰۰ میلیمتر در محل ریختن به این معنی است که باید دو قالب با قطر ۲۰۰ میلیمتر ساخته شود. ردیابی، محاسبات و تبادل دادههای مورد نیاز برای یک سیستم قالبگیری و ریختن یکپارچه برای ارائه ریختن خودکار بدون مشکل، همانطور که در بالا توضیح داده شد، در گذشته چالشهایی را برای بسیاری از تأمینکنندگان تجهیزات ایجاد کرده است. اما به لطف ماشینهای مدرن، سیستمهای دیجیتال و بهترین شیوهها، ریختن بدون درز میتواند (و شده است) به سرعت و با حداقل تنظیمات انجام شود. نیاز اصلی نوعی «حسابداری» از فرآیند است که اطلاعات مربوط به مکان هر قالب را در زمان واقعی ارائه میدهد. سیستم Monitizer®|CIM (ماژول یکپارچه کامپیوتری) شرکت DISA با ثبت هر قالب ساخته شده و ردیابی حرکت آن در خط تولید، به این هدف دست مییابد. این سیستم به عنوان یک تایمر فرآیند، مجموعهای از جریانهای داده با مهر زمانی تولید میکند که موقعیت هر قالب و نازل آن را در خط تولید در هر ثانیه محاسبه میکند. در صورت لزوم، دادهها را به صورت بلادرنگ با سیستم کنترل کارخانه پرکن و سایر سیستمها تبادل میکند تا به هماهنگی دقیقی دست یابد. سیستم DISA دادههای مهم هر قالب، مانند ضخامت قالب و موارد قابل/غیرقابل ریختهگری، را از پایگاه داده CIM استخراج کرده و به سیستم کنترل کارخانه پرکن ارسال میکند. با استفاده از این دادههای دقیق (که پس از اکسترود شدن قالب تولید میشود)، ریختهگر میتواند قبل از رسیدن قالب، مجموعه ریختهگری را به موقعیت صحیح منتقل کند و سپس در حالی که قالب هنوز در حال حرکت است، شروع به باز کردن میله مسدودکننده کند. قالب به موقع میرسد تا آهن را از کارخانه ریختهگری دریافت کند. این زمانبندی ایدهآل بسیار مهم است، یعنی مذاب به طور دقیق به ظرف ریختهگری میرسد. زمان ریختن یک گلوگاه رایج در بهرهوری است و با زمانبندی دقیق شروع ریختن، میتوان زمان چرخه را تا چند دهم ثانیه کاهش داد. سیستم قالبگیری DISA همچنین دادههای مرتبط را از دستگاه قالبگیری، مانند اندازه قالب فعلی و فشار تزریق، و همچنین دادههای فرآیند گستردهتر مانند تراکمپذیری ماسه، به Monitizer®|CIM منتقل میکند. در عوض، Monitizer®|CIM پارامترهای حیاتی کیفیت را برای هر قالب از کارخانه پرکن، مانند دمای ریختن، زمان ریختن و موفقیت فرآیندهای ریختن و تلقیح، دریافت و ذخیره میکند. این امر به قالبهای منفرد اجازه میدهد تا قبل از مخلوط شدن در سیستم لرزاننده، به عنوان بد علامتگذاری و جدا شوند. Monitizer®|CIM علاوه بر خودکارسازی ماشینهای قالبگیری، خطوط قالبگیری و ریختهگری، یک چارچوب سازگار با صنعت ۴.۰ برای جمعآوری، ذخیرهسازی، گزارشدهی و تجزیه و تحلیل ارائه میدهد. مدیریت ریختهگری میتواند گزارشهای دقیق را مشاهده کند و دادهها را برای ردیابی مشکلات کیفی و ایجاد پیشرفتهای بالقوه بررسی کند. تجربه ریختهگری یکپارچه Ortrander Ortrander Eisenhütte یک کارخانه ریختهگری خانوادگی در آلمان است که در تولید قطعات ریختهگری آهن با حجم متوسط و کیفیت بالا برای قطعات خودرو، اجاقهای چوبی سنگین و زیرساختها و قطعات ماشینآلات عمومی تخصص دارد. این کارخانه ریختهگری چدن خاکستری، چدن داکتیل و چدن گرافیت فشرده تولید میکند و تقریباً 27000 تن قطعات ریختهگری با کیفیت بالا در سال تولید میکند و دو شیفت و پنج روز در هفته فعالیت میکند. Ortrander چهار کوره ذوب القایی 6 تنی و سه خط قالبگیری DISA را اداره میکند و تقریباً 100 تن قطعات ریختهگری در روز تولید میکند. این شامل دورههای تولید کوتاه مدت یک ساعته، گاهی اوقات برای مشتریان مهم کمتر، میشود، بنابراین قالب باید مرتباً تغییر کند. برای بهینهسازی کیفیت و کارایی، مدیر عامل شرکت، برند اچ. ویلیامز-بوک، منابع قابل توجهی را در پیادهسازی اتوماسیون و تجزیه و تحلیل سرمایهگذاری کرده است. اولین قدم، خودکارسازی فرآیند ذوب و دوز آهن، ارتقاء سه کوره ریختهگری موجود با استفاده از جدیدترین سیستم pourTECH بود که شامل فناوری لیزر سهبعدی، انکوباسیون و کنترل دما میشود. کورهها، خطوط قالبگیری و ریختهگری اکنون به صورت دیجیتالی کنترل و هماهنگ میشوند و تقریباً به طور کامل خودکار عمل میکنند. هنگامی که دستگاه قالبگیری مدل را تغییر میدهد، کنترلکنندهی ریختهگری pourTECH از سیستم DISA Monitizer®|CIM برای ابعاد جدید قالب پرسوجو میکند. بر اساس دادههای DISA، کنترلکنندهی ریختهگری محاسبه میکند که گرهی ریختهگری را برای هر ریختهگری کجا قرار دهد. این کنترلکننده دقیقاً میداند که اولین قالب جدید چه زمانی به کارخانهی پرکن میرسد و به طور خودکار به ترتیب ریختهگری جدید تغییر میکند. اگر جیگ در هر زمانی به انتهای مسیر خود برسد، دستگاه DISAMATIC® متوقف میشود و جیگ به طور خودکار برمیگردد. هنگامی که اولین قالب جدید از دستگاه خارج میشود، به اپراتور هشدار داده میشود تا بتواند به صورت بصری بررسی کند که در موقعیت صحیح قرار دارد. مزایای ریختهگری یکپارچه فرآیندهای ریختهگری دستی سنتی یا سیستمهای خودکار کمتر پیچیده میتوانند منجر به از دست رفتن زمان تولید در طول تغییرات مدل شوند، که حتی با تغییرات سریع قالب در دستگاه قالبگیری نیز اجتنابناپذیر است. تنظیم مجدد دستی قالبهای ریختهگری و ریختهگری کندتر است، به اپراتورهای بیشتری نیاز دارد و مستعد خطاهایی مانند شعلهور شدن است. اورتراندر دریافت که هنگام بطریسازی دستی، کارمندانش در نهایت خسته میشوند، تمرکز خود را از دست میدهند و اشتباهاتی مانند تنبلی مرتکب میشوند. ادغام یکپارچه قالبگیری و ریختن، فرآیندهای سریعتر، سازگارتر و با کیفیت بالاتر را امکانپذیر میکند و در عین حال ضایعات و زمان از کارافتادگی را کاهش میدهد. با اورتراندر، پر کردن خودکار، سه دقیقهای را که قبلاً برای تنظیم موقعیت واحد پرکن در طول تعویض مدل لازم بود، از بین میبرد. آقای ویلیامز-بوک گفت که کل فرآیند تبدیل قبلاً ۴.۵ دقیقه طول میکشید. امروز کمتر از دو دقیقه. با تغییر بین ۸ تا ۱۲ مدل در هر شیفت، کارمندان اورتراندر اکنون حدود ۳۰ دقیقه در هر شیفت صرف میکنند، که نصف زمان قبل است. کیفیت از طریق سازگاری بیشتر و توانایی بهینهسازی مداوم فرآیندها افزایش مییابد. اورتراندر با معرفی ریختهگری یکپارچه، ضایعات را تقریباً ۲۰٪ کاهش داد. علاوه بر کاهش زمان از کارافتادگی هنگام تعویض مدلها، کل خط قالبگیری و ریختن به جای سه نفر قبلی، فقط به دو نفر نیاز دارد. در برخی شیفتها، سه نفر میتوانند دو خط تولید کامل را اداره کنند. تقریباً تمام کاری که این کارگران انجام میدهند، نظارت است: به غیر از انتخاب مدل بعدی، مدیریت مخلوطهای ماسه و حمل مذاب، آنها وظایف دستی کمی دارند. مزیت دیگر، کاهش نیاز به کارمندان باتجربه است که پیدا کردن آنها دشوار است. اگرچه اتوماسیون نیاز به آموزش اپراتور دارد، اما اطلاعات حیاتی فرآیند را که برای تصمیمگیریهای خوب به آنها نیاز دارند، در اختیار افراد قرار میدهد. در آینده، ماشینها ممکن است همه تصمیمات را بگیرند. سود دادهها از ریختهگری یکپارچه هنگام تلاش برای بهبود یک فرآیند، کارخانههای ریختهگری اغلب میگویند: "ما همان کار را به همان روش انجام میدهیم، اما با نتایج متفاوت." بنابراین آنها به مدت 10 ثانیه در همان دما و سطح ریختهگری میکنند، اما برخی از ریختهگریها خوب و برخی بد هستند. با افزودن حسگرهای خودکار، جمعآوری دادههای دارای مهر زمانی برای هر پارامتر فرآیند و نظارت بر نتایج، یک سیستم ریختهگری یکپارچه زنجیرهای از دادههای فرآیند مرتبط ایجاد میکند و شناسایی علل ریشهای را هنگام شروع به خراب شدن کیفیت آسانتر میکند. به عنوان مثال، اگر آخالهای غیرمنتظرهای در یک دسته از دیسکهای ترمز رخ دهد، مدیران میتوانند به سرعت بررسی کنند که پارامترها در محدوده قابل قبول هستند. از آنجا که کنترلکنندههای دستگاه قالبگیری، کارخانه ریختهگری و سایر عملکردها مانند کورهها و میکسرهای شن و ماسه به طور هماهنگ کار میکنند، دادههایی که آنها تولید میکنند را میتوان برای شناسایی روابط در طول فرآیند، از خواص شن و ماسه گرفته تا کیفیت سطح نهایی ریختهگری، تجزیه و تحلیل کرد. یک مثال ممکن این است که چگونه سطح و دمای ریختن بر پر شدن قالب برای هر مدل تأثیر میگذارد. پایگاه داده حاصل همچنین پایه و اساس استفاده آینده از تکنیکهای تجزیه و تحلیل خودکار مانند یادگیری ماشین و هوش مصنوعی (AI) را برای بهینهسازی فرآیندها فراهم میکند. Ortrander دادههای فرآیند را در زمان واقعی از طریق رابطهای دستگاه، اندازهگیریهای حسگر و نمونههای آزمایشی جمعآوری میکند. برای هر ریختهگری قالب، حدود هزار پارامتر جمعآوری میشود. پیش از این، فقط زمان مورد نیاز برای هر ریختن را ثبت میکرد، اما اکنون دقیقاً میداند که سطح نازل ریختن در هر ثانیه چقدر است و به پرسنل باتجربه اجازه میدهد تا بررسی کنند که چگونه این پارامتر بر سایر شاخصها و همچنین کیفیت نهایی ریختهگری تأثیر میگذارد. آیا مایع در حین پر شدن قالب از نازل ریختن تخلیه میشود یا نازل ریختن در حین پر شدن تا سطح تقریباً ثابتی پر میشود؟ Ortrander سالانه سه تا پنج میلیون قالب تولید میکند و حجم عظیمی از دادهها را جمعآوری کرده است. Ortrander همچنین چندین تصویر از هر ریختن را در پایگاه داده pourTECH ذخیره میکند تا در صورت بروز مشکلات کیفی، به دنبال راهی برای رتبهبندی خودکار این تصاویر باشد. هدف آینده است. نتیجهگیری. شکلدهی و ریختن خودکار همزمان منجر به فرآیندهای سریعتر، کیفیت پایدارتر و ضایعات کمتر میشود. با ریختهگری روان و تغییر خودکار الگو، خط تولید به طور مؤثر و خودکار عمل میکند و تنها به حداقل تلاش دستی نیاز دارد. از آنجایی که اپراتور نقش نظارتی ایفا میکند، به پرسنل کمتری نیاز است. ریختهگری بدون درز اکنون در بسیاری از نقاط جهان استفاده میشود و میتواند در تمام کارخانههای ریختهگری مدرن اعمال شود. هر کارخانه ریختهگری به یک راهحل کمی متفاوت متناسب با نیازهای خود نیاز دارد، اما فناوری پیادهسازی آن به خوبی اثبات شده است و در حال حاضر توسط DISA و شریکش pour-tech AB در دسترس است و به کار زیادی نیاز ندارد. میتوان کارهای سفارشی انجام داد. افزایش استفاده از هوش مصنوعی و اتوماسیون هوشمند در کارخانههای ریختهگری هنوز در مرحله آزمایش است، اما با جمعآوری دادههای بیشتر و تجربیات اضافی توسط کارخانههای ریختهگری و تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) در طول دو تا سه سال آینده، گذار به اتوماسیون به طور قابل توجهی تسریع خواهد شد. با این حال، این راهحل در حال حاضر اختیاری است، زیرا هوش دادهها بهترین راه برای بهینهسازی فرآیندها و بهبود سودآوری است، اتوماسیون بیشتر و جمعآوری دادهها به جای یک پروژه آزمایشی، به یک روش استاندارد تبدیل میشود. در گذشته، بزرگترین داراییهای یک کارخانه ریختهگری، مدل و تجربه کارکنان آن بود. اکنون که ریختهگری یکپارچه با اتوماسیون بیشتر و سیستمهای Industry 4.0 ترکیب شده است، دادهها به سرعت در حال تبدیل شدن به سومین رکن موفقیت ریختهگری هستند.
—از pour-tech و Ortrander Eisenhütte برای نظراتشان در طول تهیه این مقاله صمیمانه تشکر میکنیم.
بله، من مایلم خبرنامه دوهفتهنامه Foundry-Planet را که شامل آخرین اخبار، آزمایشها و گزارشها در مورد محصولات و مواد است، به همراه خبرنامههای ویژه - با امکان لغو رایگان در هر زمان - دریافت کنم.
زمان ارسال: اکتبر-05-2023