صب التلقائي

تعتمد المسابك بشكل متزايد أتمتة العمليات التي تعتمد على البيانات لتحقيق أهداف طويلة الأجل ذات جودة أعلى ، وأقل من النفايات ، والحد الأقصى لوقت التشغيل والحد الأدنى من التكاليف. يعد التزامن الرقمي المتكامل تمامًا لعمليات صب وتصدع (صب سلس) ذا قيمة خاصة بالنسبة للمسابك التي تواجه تحديات الإنتاج في الوقت المناسب ، وأوقات الدورة المخفضة وتغييرات النموذج الأكثر تكرارًا. مع أنظمة الصب والصب الآلية التي تربط بسلاسة معًا ، تصبح عملية الصب أسرع ويتم إنتاج أجزاء عالية الجودة بشكل أكثر اتساقًا. تتضمن عملية الصب الآلية مراقبة درجة حرارة صب ، بالإضافة إلى مواد التلقيح التغذية والتحقق من كل قالب. هذا يحسن جودة كل صب ويقلل من معدل الخردة. هذا الأتمتة الشاملة يقلل أيضًا من الحاجة إلى المشغلين مع سنوات من الخبرة المتخصصة. تصبح العمليات أيضًا أكثر أمانًا لأن عددًا أقل من العمال متورطين بشكل عام. هذه الرؤية ليست رؤية للمستقبل ؛ هذا يحدث الآن. تطورت أدوات مثل أتمتة Foundry و Robotics ، وجمع البيانات وتحليلها على مدار عقود ، لكن التقدم قد تسارع مؤخرًا مع تطوير الحوسبة عالية الأداء بأسعار معقولة وأجهزة استشعار متصلة من الصناعة 4.0 المتوافقة وأنظمة التحكم المتوافقة. تُمكّن الحلول والشركاء الآن المسابك من إنشاء بنية تحتية قوية وذكية لدعم مشاريع أكثر طموحًا ، مما يجمع بين العديد من العمليات الفرعية المستقلة سابقًا لتنسيق جهودها. تخزين وتحليل بيانات العملية التي تم جمعها بواسطة هذه الأنظمة الآلية المتكاملة يفتح الباب أيضًا على دورة فاضلة من التحسين المستمر القائم على البيانات. يمكن للمساكات جمع وتحليل معلمات العملية من خلال فحص البيانات التاريخية لإيجاد ارتباطات بينها ونتائج العملية. توفر العملية الآلية بعد ذلك بيئة شفافة يمكن فيها اختبار أي تحسينات تم تحديدها من خلال التحليل بشكل دقيق وسرعة ، ويتم تنفيذها عند الإمكان.
تحديات صب سلسة بسبب الاتجاه نحو الإنتاج في الوقت المناسب ، غالبًا ما يتعين على العملاء الذين يستخدمون خطوط صب Disamatic® تغيير النماذج بشكل متكرر بين الدفعات الصغيرة. باستخدام معدات مثل تغيير المسحوق التلقائي (APC) أو مغير مسحوق سريع (QPC) من DISA ، يمكن تغيير القوالب في أقل من دقيقة واحدة. مع حدوث تغييرات النمط عالي السرعة ، يميل عنق الزجاجة في العملية إلى التحول نحو التدفق-الوقت اللازم لتحريك tundish يدويًا لتصب بعد تغيير النمط. الصب السلس هو أفضل طريقة لتحسين هذه الخطوة من عملية الصب. على الرغم من أن الصب غالبًا ما يكون مؤتمراً جزئياً ، إلا أن الأتمتة الكاملة تتطلب تكاملًا سلسًا لأنظمة التحكم في خط القولبة ومعدات التعبئة بحيث تعمل بشكل متزامن تمامًا في جميع حالات التشغيل الممكنة. لتحقيق ذلك بشكل موثوق ، يجب أن تعرف الوحدة التي تصب بالضبط أين هي آمنة لصب القالب التالي ، وإذا لزم الأمر ، اضبط موضع وحدة التعبئة. إن تحقيق ملء تلقائي فعال في عملية إنتاج مستقرة لنفس القالب ليس بالأمر الصعب. في كل مرة يتم فيها صنع قالب جديد ، يتحرك عمود القالب بنفس المسافة (سمك القالب). وبهذه الطريقة ، يمكن أن تظل وحدة التعبئة في نفس الموضع ، جاهزة لملء القالب الفارغ التالي بعد إيقاف خط الإنتاج. هناك حاجة فقط إلى تعديلات طفيفة على موضع الصب للتعويض عن التغيرات في سمك القالب الناجم عن التغيرات في انضغاط الرمال. لقد تم تقليل الحاجة إلى هذه التعديلات الدقيقة مؤخرًا بفضل ميزات خط القولبة الجديدة التي تسمح للمواقف الصب بالبقاء أكثر اتساقًا أثناء الإنتاج المتسق. بعد اكتمال كل صب ، يتحرك خط القولبة مرة واحدة مرة أخرى ، مما يضع القالب الفارغ التالي في مكانه لبدء صب. أثناء حدوث ذلك ، يمكن إعادة تعبئة جهاز التعبئة. عند تغيير النموذج ، قد يتغير سمك القالب ، مما يتطلب أتمتة معقدة. على عكس عملية صندوق الرمل الأفقي ، حيث يتم إصلاح ارتفاع صندوق الرمل ، يمكن لعملية Disamatic® العمودية ضبط سماكة القالب على السمك الدقيق لكل مجموعة من النماذج للحفاظ على رمل ثابت إلى الحديد وحساب ارتفاع النموذج. هذه فائدة كبيرة في ضمان جودة الصب الأمثل واستخدام الموارد ، ولكن سماكة العفن المختلفة تجعل التحكم التلقائي في الصب أكثر تحديا. بعد تغيير النموذج ، تبدأ آلة Disamatic® في إنتاج الدفعة التالية من القوالب ذات السماكة نفسها ، لكن آلة التعبئة على الخط لا تزال تملأ قوالب النموذج السابق ، والتي قد تحتوي على سمك مختلف. لمكافحة هذا ، يجب أن يعمل خط القولبة ومصنع الملء بسلاسة كنظام متزامن ، مما ينتج قوالب ذات سمك واحد وسكب آخر بأمان. سكب سلس بعد تغيير النمط. بعد تغيير النمط ، يبقى سمك القالب المتبقي بين آلات القولبة كما هو. تظل الوحدة التي تصنع من النموذج السابق كما هي ، ولكن نظرًا لأن القالب الجديد الذي يخرج من آلة التشكيل قد يكون أكثر سمكًا أو أرق ، يمكن أن تتقدم السلسلة بأكملها على مسافات مختلفة في كل دورة - إلى سمك النموذج الجديد. هذا يعني أنه مع كل ضربة في آلة التشكيل ، يجب على نظام الصب السلس ضبط موضع الصب استعدادًا للممثلين التاليين. بعد سكب الدفعة السابقة من القوالب ، يصبح سمك القالب ثابتًا مرة أخرى ويستأنف إنتاج مستقر. على سبيل المثال ، إذا كان سمك القالب الجديد 150 ملم بدلاً من القالب السميك الذي يبلغ طوله 200 ملم والذي كان لا يزال يتم سكبه مسبقًا ، فيجب أن يتحرك جهاز صب 50 ملم نحو آلة صب مع كل ضربة من آلة صب ليكون في وضع صب صحيح. . من أجل أن يستعد مصنع صب للسكب عندما يتوقف عمود القالب عن الحركة ، يجب أن تعرف وحدة التحكم في مصنع الملء بالضبط ما هو القالب الذي سيتسكع فيه ومتى سيصل إلى منطقة صب. باستخدام نموذج جديد ينتج قوالب سميكة أثناء إلقاء القوالب الرقيقة ، يجب أن يكون النظام قادرًا على إلقاء قوالب في دورة واحدة. على سبيل المثال ، عند صنع قالب قطره 400 ملم ويصب قالب قطره 200 ملم ، يجب أن يكون الجهاز المصب على بعد 200 ملم من آلة صب لكل قالب مصنوع. في مرحلة ما ، ستدفع السكتة الدماغية مقاس 400 ملم قوالب قطرها 200 ملم غير مملوءة من منطقة صب محتملة. في هذه الحالة ، يجب أن تنتظر آلة التشكيل حتى ينتهي جهاز التعبئة من صب قوالب 200 مم قبل الانتقال إلى السكتة الدماغية التالية. أو ، عند صنع قوالب رقيقة ، يجب أن يكون البورر قادرًا على تخطي الصب بالكامل في الدورة بينما لا يزال يصب القوالب السميكة. على سبيل المثال ، عند صنع قالب قطره 200 ملم ويصب قالب قطره 400 مم ، فإن وضع قالب قطره 400 مم جديد في منطقة صب يعني أنه يجب إجراء قوالب قطرها 200 ملم. وقد قدم التتبع والحسابات وتبادل البيانات المطلوب لنظام صب وصب متكامل لتوفير صب آلي خالٍ من المتاعب ، كما هو موضح أعلاه ، تحديات للعديد من موردي المعدات في الماضي. ولكن بفضل الآلات الحديثة والأنظمة الرقمية وأفضل الممارسات ، يمكن (الصب السلس (وقد تم) تحقيقه بسرعة مع الحد الأدنى من الإعداد. المطلب الرئيسي هو شكل من أشكال "محاسبة" العملية ، وتوفير معلومات حول موقع كل نموذج في الوقت الحقيقي. يحقق نظام Disa's Monitizer® | CIM (وحدة الكمبيوتر المدمجة) هذا الهدف من خلال تسجيل كل قالب مصنوع وتتبع حركته من خلال خط الإنتاج. بصفته مؤقتًا للعمليات ، فإنه يولد سلسلة من تدفقات البيانات المختارة زمنياً تحسب موضع كل قالب وفوهةه على خط الإنتاج كل ثانية. إذا لزم الأمر ، فإنه يتبادل البيانات في الوقت الفعلي مع نظام التحكم في مصنع التعبئة والأنظمة الأخرى لتحقيق التزامن دقيق. يستخرج نظام DISA بيانات مهمة لكل قالب من قاعدة بيانات CIM ، مثل سمك القالب ولا يمكن أن يصب/لا يمكن سكبها ، ويرسلها إلى نظام التحكم في مصنع التعبئة. باستخدام هذه البيانات الدقيقة (تم إنشاؤها بعد أن يتم بثق القالب) ، يمكن للدب أن يحرك التجميع المتصب إلى الموضع الصحيح قبل وصول القالب ، ثم البدء في فتح قضيب السدادة أثناء عدم تحريك القالب. يصل القالب في الوقت المناسب لتلقي الحديد من النبات. هذا التوقيت المثالي أمر بالغ الأهمية ، أي أن الذوبان يصل إلى كوب صب بدقة. POBR TIME هو عنق الزجاجة الإنتاجية الشائعة ، ومن خلال توقيت بدء تشغيل POBS تمامًا ، يمكن تقليل أوقات الدورة بعدة أعشار ثانية. ينقل نظام DISA صب البيانات ذات الصلة من آلة صب ، مثل حجم القالب الحالي وضغط الحقن ، وكذلك بيانات العملية الأوسع مثل انضغاط الرمال ، إلى Monitizer® | CIM. في المقابل ، يستقبل Monitizer® | CIM ويخزن معلمات ذات جودة حرجة لكل قالب من مصنع التعبئة ، مثل درجة حرارة الصب ، ووقت صب ، ونجاح عمليات التضريب والتلقيح. هذا يسمح لتمييز النماذج الفردية على أنها سيئة وفصلها قبل الخلط في نظام الهز. بالإضافة إلى أتمتة آلات القولبة وخطوط الصب والصب ، يوفر Monitizer® | CIM إطارًا متوافقًا مع الصناعة 4.0 للاستحواذ والتخزين والتقارير والتحليل. يمكن لإدارة Foundry عرض التقارير التفصيلية والتحرك في البيانات لتتبع مشكلات الجودة ودفع التحسينات المحتملة. تجربة الصب السلس لأوراندر ، أورتراندر آيزنهاوت هي مسبك مملوك للأسرة في ألمانيا متخصصة في إنتاج المصبوبات الحديدية عالية الجودة لمكونات السيارات ، والمواقد الخشبية الشاقة والبنية التحتية ، وقطع غيار الآلات العامة. ينتج مسبك الحديد الرمادي وحديد الدكتايل وحديد الجرافيت المضغوط وينتج ما يقرب من 27000 طن من المسبوكات عالية الجودة سنويًا ، ويعمل نتحولين خمسة أيام في الأسبوع. تدير Ortrander أربعة أفران ذوبان التعريفي 6 طن وثلاثة خطوط صب DISA ، مما ينتج حوالي 100 طن من المسبوكات يوميًا. ويشمل ذلك عمليات الإنتاج القصيرة لمدة ساعة واحدة ، وأحيانًا أقل للعملاء المهمين ، لذلك يجب تغيير القالب بشكل متكرر. لتحسين الجودة والكفاءة ، استثمر الرئيس التنفيذي Bernd H. Williams-Book موارد كبيرة في تنفيذ الأتمتة والتحليلات. كانت الخطوة الأولى هي أتمتة عملية ذوبان الحديد والجرعات ، مما يؤدي إلى ترقية ثلاثة أفران الصب الحالية باستخدام أحدث نظام PourTech ، والذي يتضمن تكنولوجيا الليزر ثلاثية الأبعاد والحضانة والتحكم في درجة الحرارة. يتم الآن التحكم في الأفران وصب القولبة والملبة رقميًا ومزامنة ، وتعمل تلقائيًا تقريبًا. عندما تتغير آلة صب النموذج ، تستفسر وحدة التحكم في التكنولوجيا الفائقة من نظام DISA Monitizer® | CIM لأبعاد العفن الجديدة. استنادًا إلى بيانات DISA ، تحسب وحدة التحكم POBR مكان وضع عقدة صب لكل صب. إنه يعرف بالضبط متى يصل أول قالب جديد إلى مصنع التعبئة ويتحول تلقائيًا إلى تسلسل صب جديد. إذا وصلت الرقصة إلى نهاية السكتة الدماغية في أي وقت ، فإن جهاز Disamatic® يتوقف ويعود الرقصة تلقائيًا. عند إزالة القالب الجديد الأول من الجهاز ، يتم تنبيه المشغل حتى يتمكن من التحقق بصريًا أنه في الموضع الصحيح. يمكن أن تؤدي فوائد عملية الصب اليدوية التقليدية السلس أو الأنظمة الآلية الأقل تعقيدًا إلى فقدان وقت الإنتاج أثناء تغييرات النموذج ، وهو أمر لا مفر منه حتى مع تغييرات العفن السريعة على آلة صب. إن إعادة ضبط الصياب وصب القالب أبطأ يدويًا ، ويتطلب المزيد من المشغلين ، ويعرضة للأخطاء مثل التوهج. وجد Ortrander أنه عندما أصبح موظفوه في النهاية متعبًا ، فقدوا تركيزهم ، وأرتكبوا أخطاء ، مثل الركود. يمكّن التكامل السلس في القولبة والسكب عمليات أسرع وأكثر اتساقًا وعالي الجودة مع تقليل النفايات والتوقف. مع Ortrander ، يلغي التعبئة التلقائية الدقائق الثلاث المطلوبة مسبقًا لضبط موضع وحدة التعبئة أثناء تغييرات النموذج. وقال السيد ويليامز إن عملية التحويل الكاملة تستخدم لتستغرق 4.5 دقيقة. أقل من دقيقتين اليوم. من خلال التغيير بين 8 و 12 نموذجًا لكل نوبة ، يقضي موظفو Ortrander الآن حوالي 30 دقيقة لكل نوبة ، ونصف بقدر ما كان من قبل. يتم تعزيز الجودة من خلال المزيد من الاتساق والقدرة على تحسين العمليات باستمرار. خفضت Ortrander النفايات بحوالي 20 ٪ من خلال إدخال صب سلس. بالإضافة إلى تقليل وقت التوقف عند تغيير النماذج ، يتطلب خط القولبة والصب بأكمله شخصين فقط بدلاً من الثلاثة السابقة. في بعض التحولات ، يمكن لثلاثة أشخاص تشغيل خطين إنتاج كاملين. المراقبة هي تقريبا كل هؤلاء العمال: بخلاف اختيار النموذج التالي ، وإدارة مخاليط الرمل ونقل الذوبان ، لديهم عدد قليل من المهام اليدوية. فائدة أخرى هي الحاجة المنخفضة للموظفين ذوي الخبرة ، الذين يصعب العثور عليه. على الرغم من أن الأتمتة تتطلب بعض التدريب على المشغل ، إلا أنها توفر للأشخاص معلومات العملية الحرجة التي يحتاجونها لاتخاذ قرارات جيدة. في المستقبل ، قد تتخذ الآلات جميع القرارات. توزيعات توزيعات البيانات من الصب السلس عند محاولة تحسين العملية ، غالبًا ما تقول المسابك ، "نحن نفعل نفس الشيء بنفس الطريقة ، ولكن بنتائج مختلفة." لذلك يلقيون في نفس درجة الحرارة والمستوى لمدة 10 ثوان ، ولكن بعض المسبوكات جيدة وبعضها سيء. من خلال إضافة أجهزة استشعار آلية ، وجمع البيانات المختبرة زمنياً على كل معلمة العملية ، ونتائج المراقبة ، يقوم نظام الصب السلس المتكامل بإنشاء سلسلة من بيانات العملية ذات الصلة ، مما يسهل تحديد الأسباب الجذرية عندما تبدأ الجودة في التدهور. على سبيل المثال ، في حالة حدوث شوائب غير متوقعة في مجموعة من أقراص الفرامل ، يمكن للمديرين التحقق بسرعة من أن المعلمات ضمن حدود مقبولة. نظرًا لأن وحدات التحكم في آلة صب ومصنع الصب وغيرها من الوظائف مثل الأفران وخلاطات الرمل تعمل في حفل موسيقي ، يمكن تحليل البيانات التي تنشئها لتحديد العلاقات خلال العملية ، من خصائص الرمال إلى جودة السطح النهائية للتشكيل. أحد الأمثلة المحتملة هو كيف يؤثر مستوى الصب ودرجة الحرارة على ملء القالب لكل نموذج فردي. تضع قاعدة البيانات الناتجة أيضًا الأساس للاستخدام المستقبلي لتقنيات التحليل الآلي مثل التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي (AI) لتحسين العمليات. يجمع Ortrander بيانات العملية في الوقت الفعلي من خلال واجهات الماكينة ، وقياسات المستشعر وعينات الاختبار. لكل قالب القالب ، يتم جمع حوالي ألف معلمة. في السابق ، لم يسجل سوى الوقت المطلوب لكل صب ، لكنه الآن يعرف بالضبط ما هو مستوى الفوهة التي تصب كل ثانية ، مما يسمح للموظفين ذوي الخبرة بفحص كيفية تأثير هذه المعلمة على المؤشرات الأخرى ، وكذلك الجودة النهائية للمصباح. هل يتم تصريف السائل من فوهة صب أثناء ملء القالب ، أم أن فوهة صب مملوءة بمستوى ثابت تقريبًا أثناء الملء؟ ينتج Ortrander ما بين ثلاثة إلى خمسة ملايين قالب سنويًا وجمع كمية هائلة من البيانات. يقوم Ortrander أيضًا بتخزين صور متعددة لكل قاعدة في قاعدة بيانات PourTech في حالة حدوث مشكلات في الجودة. يعد إيجاد طريقة لتقييم هذه الصور تلقائيًا هدفًا مستقبليًا. خاتمة. يؤدي التكوين والتكوين الآلي في وقت واحد إلى عمليات أسرع ، وجودة أكثر اتساقًا ونفايات أقل. مع الصب السلس وتغيير النمط التلقائي ، يعمل خط الإنتاج بشكل مستقل بشكل فعال ، مما يتطلب فقط الحد الأدنى من الجهد اليدوي. نظرًا لأن المشغل يلعب دورًا إشرافيًا ، فسيحتاج عدد أقل من الموظفين. يتم استخدام الصب السلس الآن في العديد من الأماكن في جميع أنحاء العالم ويمكن تطبيقها على جميع المسابك الحديثة. سيتطلب كل مسبك حلًا مختلفًا قليلاً مصممًا لتلبية احتياجاتها ، لكن التكنولوجيا التي يجب تنفيذها مثبتة جيدًا ، وهي متوفرة حاليًا من Disa وشريكها Pour-Tech AB ، ولا تتطلب الكثير من العمل. يمكن تنفيذ العمل المخصص. لا يزال الاستخدام المتزايد للذكاء الاصطناعي والأتمتة الذكية في المسابك في مرحلة الاختبار ، ولكن مع قيام المسابك ومؤسسة المعدات الأصلية بجمع المزيد من البيانات وخبرة إضافية على مدار العامين إلى ثلاث سنوات ، سوف يتسارع الانتقال إلى الأتمتة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن هذا الحل اختياريًا حاليًا ، حيث أن ذكاء البيانات هو أفضل طريقة لتحسين العمليات وتحسين الربحية ، وأصبحت أتمتة أكبر وجمع البيانات أصبحت ممارسة قياسية بدلاً من مشروع تجريبي. في الماضي ، كانت أعظم أصول مسبك نموذجها وتجربة موظفيها. الآن بعد أن تم الجمع بين الصب السلس مع أنظمة أتمتة أكبر وأنظمة الصناعة 4.0 ، أصبحت البيانات بسرعة الركن الثالث لنجاح مسبك.
-نشكر بصدق Pour-Tech و Ortrander Eisenhütte على تعليقاتهم أثناء إعداد هذا المقال.
نعم ، أود أن أتلقى النشرة الإخبارية لكلو Foundry-Poolanet مع جميع الأخبار والاختبارات والتقارير عن المنتجات والمواد. بالإضافة إلى النشرات الإخبارية الخاصة - كل ذلك مع الإلغاء المجاني في أي وقت.