优化的铸铝解决方案:零浪费,零缺陷

工艺流程的每一环节,您所需要的一切

工艺流程的每一环节,您所需要的一切

近年来,由于汽车轻量化、电动汽车的兴起、5G技术的进步以及社会对提高可回收性的日益增长的需求和对塑料的普遍淘汰,我们可以看到铝的使用量激增。

了解如何使用设备、创新服务和数字化解决方案来改善并协同推进运行,是您运营的基础。

如果正确运用,那么即使在不确定的时期,也有机会提高产能获得竞争优势。 这个全面的指南是关于如何正确运用的。

通过研究如何单独或共同使用不同的技术和解决方案来优化生产的每个阶段,消除浪费,提高质量,并通过无缝集成最大限度地提升效率,从而帮助铝压铸厂蓬勃发展。

铝的机会

从汽车轻量化,电动汽车的兴起和5G技术的进步到社会对提高可回收性和的日益增长的需求和对塑料的普遍淘汰,这些大趋势都为全球可持续发展奠定了基础,铝的使用量激增。

铸铝的优点:可回收利用、减少浪费

铝原料使用增加的根本原因是由于在可回收性和减少浪费方面,铝比其他材料更具优势。
精准化生产往往需要更少的机械加工和更少的材料浪费 – 铝的属性(包括延展性)特别适合利用此优势来提高原材料的效率。

压铸的缺点:资源和能源消耗量较高

铸铝通常会消耗大量资源和能源。能耗相关成本占到了压铸件总成本的 25% 左右。

铝铸造厂如何最大程度地提高材料效率,同时最大程度地减少能源和资源消耗,以及如何实施持续改进以保证部件质量在竞争激烈的市场中达到最优?

零缺陷:更少的浪费,更多的使用

对于这个较难平衡的问题的答案是:零。

这个零不是意味着什么也不做。而是意味着专注于零浪费(能源和资源)、零缺陷策略。因为得益于不断发展的设备功能和新兴的数字解决方案,两者可以齐头并进。这同时也是一项在采用后可以自然而然地应对快速发展的铸铝市场中其他一些关键挑战的策略:

  1. 对大型的复杂结构铝部件的需求增加

    复杂结构件必须为“零缺陷”才能够满足更高的机械性能要求,在尽可能降低重量的同时还要具备所需的强度和刚性。但是它们同时也带来了实际挑战。例如,为了适应熔炼炉而必须手动切割材料块来再熔化,这可能会浪费时间和人力。解决这一问题是史杰克西的 BigStruc 背后的主要推动力之一 – 一款专门用于结构件的熔炼炉。

  2. 更短的开发周期和快速的技术更替

    这两个因素意味着新的铸造生产线通常从制图板到生产,速度都会快很多,这种情况下,任何的浪费(效率低下)都会成为绊脚石。同时,必须发现并解决所有可能导致供应链延迟的问题,远到线下检测到的质量问题,从而最大程度地提高效率。

  3. 可持续生产

    可持续生产不仅仅是要削减能耗和成本。可持续生产还意味着消除威胁长期生产的因素 – 计划外和不必要的停机时间属于此类因素。铸造厂需要关注零浪费解决方案,以优化正常运行时间,让生产在一开始即进入正轨。

从工业炉到铸件成品

在诺瑞肯以及我们的四个技术品牌中,我们可以全面了解从熔炼到清理的整个工序过程 – 进而开发出创新技术和解决方案,来帮助客户实现零浪费和零缺陷的理想,并应对这些挑战。

我们来了解一下这一潜在的可能性。

诺瑞肯整体铸铝解决方案

了解来自史杰克西的熔炼和定量技术、意特佩雷斯高斯的高压压铸技术,以及维尔贝莱特的LBS网带式表面处理技术。

1. 熔炼和定量

避免能源和金属浪费:优化炉子效率

熔炼铝的能耗是极高的。 仅熔炼车间就的能耗可占压铸铸造厂总能耗的77%。

这也是一个容易产生金属损耗的过程。 根据所讨论的铝合金,5,000吨年熔炼产量的金属损耗仅为1%,将会导致大约85,000美元的经济损失。

因此,采用更节能的技术、使生产更灵活并且更少依赖人工干预的自动化系统,以及专为最大限度地提高金属收益而设计的解决方案,为节省大量能源和资金提供了重要的机会。

能源消耗率仅为 489 kWh/t,高质量金属收益 (99.75) 接近 100%,StrikoMelter 是市场上最高效的熔炼炉。 

史杰克西的非全载运行效率控制系统通过在较长的周期时优化熔炼和保温来提高熔炼过程的效率,尤其是在低利用率的情况下,能耗因而可降低多达 20%。 

这些解决方案共同帮助客户节省资金、时间,更充分地利用他们的资源。 

 

Monitizer | Refill Monitor:史杰克西的这一数字化解决方案使用实时的传感器生成的数据来确保铝定量炉永远不会缺少铝液,而且只能在正确的时间接收正确的合金。这样可以防止不必要的填充,避免出现停机现象,并确保定量和取汤设备始终满负荷运行。 

金属供应生产率至少会提高 15%,平均起来,由于减少了停机时间和优化了填充周期,总体生产率将提高 0.5% -1%。正常运行时间更长、精确性更高、生产利润显著增加。 

您可以依赖的定量:用可靠性规避风险

下一个任务是减轻在定量过程中可能发生的风险。 有许多因素可能会阻碍这一重要阶段。 例如,“高质量铝液”的输送可能会因为在定量过程中氧化物进入铝液而面临风险 - 这是基于泵的系统的常见问题。 这会导致金属损耗和不良的废品率。 温度波动也会产生影响。即使微小的变化也会影响铝液的流动特性、定量精度和模具填充。 选择通过升液管压力控制的非坩埚式定量炉,该定量炉从池内页面下方取液,有助于避免金属污染的风险和相关的质量影响,同时还可以节省能源。

史杰克西的Westomat非坩埚式定量炉的能耗是使用传统给汤系统的三分之一,将金属损耗限制在0.06%,消除了温度波动,并且由于维护要求低并且经久耐用,系统可用性达到了98%。

单击此处查看如何减少铝在熔炼和输送时的能源浪费。

2. 铝压铸性能

零浪费、零缺陷不仅仅是让熔炼车间受益的一句口号。对于高需求量的更加庞大,更加复杂的结构部件,要应对新一波的生产,具有更大锁模力的高压压铸机 (HPDC) 是必不可少的,其规格从低端的 3500 吨到 5600 吨不等。如果需要额外的空间来容纳这些庞然大物,这可能会影响生产流程/产能;所浪费的空间可能等效于潜在的损失。而且,此类设备需要具有非常紧密的模具闭合,以消除废品和可避免的溢料,进而实现高质量的稳定性生产(零缺陷)。

紧凑型无曲拐解决方案

意特佩雷斯高斯提供设计紧凑的无曲拐高压压铸设备,其具有坚固、紧密的闭合装置和各个等级的锁模力 – 具有更大的力量和更大的模板这两项优点,而且无需占用铸造车间的额外空间。

考虑全自动单元

在提高生产率和生产灵活性的同时,节省宝贵的空间也是大家所希望的,以应对目前在铝中寻求的零部件的纯粹多样性。采用高压、低压和重力压铸技术的全自动解决方案能很好地应对这一挑战。

除了将定量、压射和取件过程紧密结合在一起,铸造单元自动化还可以执行压铸辅助工位任务,例如金属浇注,模具喷涂,打标识别 所有这些都取决于特定需求。

加上先进的数字监控和工艺流程优化解决方案(请参见第4节)带来的机会,这种端到端的方法可以使铝压铸速度更快,同时消除误差范围。

整体铸铝解决方案

意特佩雷斯高斯的自动化工作单元旨在优化循环时间和稳定性,从而提高铸件质量、减少能源浪费,并能够无缝集成史杰克西的 Westomat 定量炉等周边设备。 

与保温炉相比,Westomat 的能耗仅为自动给汤系统的三分之一,同时还可以将金属损耗低约 80%。

压铸之后是表面处理环节。

 

潮模砂铸铝

不仅仅是压铸铸造厂可以从铝铸件的零浪费、零缺陷方法中受益。寻求精简运行的潮模砂铝铸造厂也有大量机会。

 向迪砂咨询优化潮模砂铸铝的建议,告知我们您的选择是使用重力浇注或低压浇注,以及您的产量和速度的要求。

3. 铝件抛丸

在寻找铝压铸运行中需要改进的地方时,表面处理和清洁操作并不总是最先考虑的。但时为什么要在最后阶段放弃您的完美过程呢?尤其是当有更多的零浪费、零缺陷效益可获得。
铝生产环境要求更轻,更灵活,更紧凑的抛丸设备。 所采用的解决方案应经过专业设计,以有效清理可能具有复杂内表面的大型结构铝铸件。 轻型铝件的壁厚很薄,容易变形,所以无论您是使用喷砂还是抛丸工艺,都必须进行精确控制,避免零件损伤。

维尔贝莱特的铝用抛丸机可集成到现有的生产单元布局内,提供紧凑、无缝的工件处理,其灵活的构造使设备可以快速移动、调整来适应快速变化的生产要求。

空间最大化,停机时间最小化,同时借助为铝部件的精密抛丸、去氧化皮/去毛刺、去飞边和铸铝件相关清理而定制的创新工程技术 – 使成品工件质量得到优化。

压铸的数字化转型

利用工业 4.0

工业4.0和工业物联网(IIoT)技术提供了一个新的机会来收集和同步来自多个来源的数据,以实现铸造运行的完整视图,并随后协调铸造工艺流程,从而完美和谐地运作,提高生产率。

事实上,麦肯锡咨询公司在报告中称,对整个铸造厂进行数字化视图可以将生产力提高两位数。更好的消息是,采用这些技术并不困难。事实上,更多地利用数据是所有铝铸造厂都可以选择的一个选项,无论现有的设施和数字基础设施如何。

准备就绪且具备(数字化)能力

大多数新的铸造设备从熔炼炉和压铸机到表面处理设备现在出厂具备数字化的,即可以连接外围设备和数据监控解决方案。

那些无法实现数据共享的企业可以通过使用“网关”技术来释放其数据共享潜力,比如我们的NoriGate解决方案,它可以让任何设备“启用IIoT”,以提供更高质量的数据。无需投资购买任何新设备,铝铸造厂都有机会从任何现有设备和传感器收集工艺数据。任何数据之旅的基础。

现场或多站点监控

利用收集到的数据,铝铸造厂可以对数据进行可视化和分析,实时了解关键工艺和关键性能水平,从而可以对不同设备、铸造单元和铸造现场进行比较。它还可以为干预和实施改进做出明智的决策,切实可行。

NoriGate技术和我们的基于云的Monitizer解决方案,意味着您可以在任何地点根据您设置的KPI集中分析和测量铝工艺的每个元素的实时数据(无论是来自单个铸造厂还是站点网络)。换言之,合适的人员将拥有在任何特定时刻做出正确决策所需的正确信息。

提高盈利能力的自动化改进

通过人工智能分析和自动化工艺控制解决方案,铝铸造厂还能够将其数字化之旅更进一步。这种解决方案能够在潜在问题进一步发展之前进行实时、连续的监控和自动工艺纠正。换句话说,整个铝铸造工艺可以持续优化,以保持高质量标准和生产率水平。

Monitizer®| PRESCRIBE利用人工智能的力量来优化您的整个铸造工艺,以减少废料并增加利润。它会找到可提供最高产量和最稳定生产的设置,然后通过有关工艺参数的实时建议将您的整个生产线保持在“最佳状态”。

像这样的数字工具可以帮助铝铸造厂消除缺陷,大幅减少废品并最大程度地减少停机时间。这都要归功于所有铸造厂都已经拥有的一样东西-数据。只需释放它的全部潜力即可。

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