MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI

Transkrypt

1 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI mgr inż. Czesław Rudy mgr inż. Walerian Soliński - TECHNICAL Nowa Sól - TECHNICAL Nowa Sól MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI 1. Wstęp. Wytwarzanie odlewów w bentonitowych masach formierskich jest obecnie najbardziej znaną i najszerzej stosowaną technologią. Konkurencyjność tej tradycyjnej technologii, w stosunku do innych sposobów wytwarzania odlewów, wynika między innymi z postępu w zakresie mechanizacji i automatyzacji formowania. Aktualnie stosowane techniki formowania charakteryzują się korzystnymi efektami technologicznymi. Uzyskuje się dużą dokładność odwzorowania skomplikowanych modeli, wysoką wartość stopnia zagęszczenia oraz korzystny jego rozkład, co sprzyja dokładności wymiarowej form. Wykonanie formy odlewniczej jest najbardziej skomplikowanym procesem technologicznym w odlewni. Jakość wykonywanej formy oraz wydajność formowania są zasadniczymi wyznacznikami jakości i ilości uzyskanych odlewów. Dlatego też działania zmierzające do wzrostu wydajności odlewni oraz poprawy jakości odlewów polegają najczęściej na budowie nowych automatycznych linii formierskich. Automatyczne linie formierskie są w stanie zapewnić opłacalność produkcji również mniejszych serii odlewów, ponieważ zmiana modeli może następować w czasie pracy linii formierskiej. Przedsiębiorstwo Projektowo - Produkcyjne TECHNICAL ma w swojej ofercie projektowanie i wykonywanie kompletnych automatycznych linii i gniazd formierskich. 2. Techniki zagęszczania mas formierskich stosowane w liniach formierskich. W procesie formowania szczególnie ważna jest możliwość osiągnięcia równomiernego, wysokiego zagęszczenia w całej formie, również przy stosowaniu trudnych technologicznie modeli. Analiza danych dotyczących poszczególnych technik zagęszczania wskazuje, że wyższość należy przyznać metodom zagęszczania dwustopniowego (np. impulsowo-prasującym, strumieniowo-prasującym itd.). Doprasowanie pozwala na odpowiednie kształtowanie rozkładu zagęszczenia masy poprawiając jego równomierność wzdłuż wysokości formy. Wykorzystanie dostępnych w literaturze wyników badań procesu formowania i pracy maszyn do ich oceny porównawczej jest utrudnione z powodu różnorodnych technik pomiarowych oraz zróżnicowanych warunków badań. W związku z tym często publikowane porównania rozkładów gęstości wzdłuż wysokości form zagęszczanych różnymi metodami nie są miarodajne. Technika zagęszczania form stosowana w formierkach impulsowo prasujących typu FT produkowanych przez TECHNICAL Nowa Sól, zapewnia bardzo dobre efekty technologiczne produkowanych odlewów. Wysoka jakość form pozwala między innymi zwiększyć dokładność wymiarową odlewów, otrzymać dobrą jakość ich powierzchni, w wielu wypadkach stwarza możliwość wyeliminowania rdzeni oraz lepszego wykorzystania powierzchni płyty modelowej. Nowa Sól r. 55

2 Postęp techniczny w odlewniach 3. Formowanie impulsem i strumieniem powietrza z doprasowaniem Proces formowania dwustopniowy. Klasyczna metoda formowania impulsowego, polegająca na jednostopniowym procesie dynamicznego zagęszczania masy strumieniem powietrza, została wzbogacona w ostatnim okresie o nowe warianty. Mają one na celu eliminację ograniczeń procesu, między innymi słabego zagęszczenia masy w górnych rejonach formy. Współczesne maszyny formierskie, impulsowo - prasujące, dają możliwość wielowariantowej realizacji procesu zagęszczania masy formierskiej z bardzo zróżnicowaną dynamiką, stosuje się w nich dwa systemy zagęszczania masy formierskiej: impulsowym sprężonego powietrza, doprasowaniem. Połączenie tych dwóch procesów zostało zrealizowane w maszynach formierskich impulsowo prasujących typu FT, produkcji TECHNICAL Nowa Sól. Wyposażenie maszyn formierskich w zespoły prasowania należy uznać za korzystne rozwiązanie sprzyjające ich większej uniwersalności, eliminujące niektóre wady jednostopniowych maszyn impulsowych oraz umożliwiające zmniejszenie wymagań w stosunku do dynamiki działania zespołów zaworowych. Podkreślenia wymaga fakt, że formierki impulsowo - prasujące, produkcji firmy TECHNICAL pod względem nowoczesności koncepcji oraz poziomu technicznego zastosowanych zespołów nie ustępują maszynom zagranicznym Proces formowania na maszynie impulsowo-prasującej typu FT firmy TECHNICAL. Etapy procesu wykonania formy na maszynie impulsowo-prasującej firmy TECHNICAL - Nowa Sól przedstawia rys.1. Formierka wykonuje dolne i górne półformy, zastępując parę klasycznych maszyn formierskich. Operacje dozowania masy rys.1a) oraz oddzielania modelu od formy (rys.1 f) odbywają się na stanowisku przed maszyną, pozostałe operacje (rys.1 b,c,d,e) przeprowadzane są na stanowisku znajdującym się w obrysie maszyny. Podkreślenia wymaga uniwersalność formierki, dzięki nowoczesnemu układowi sterowania (sterownik PLC), możliwy jest wybór wariantu zagęszczania: impulsowy, impulsowy z doprasowaniem, prasowanie. Istnieje również możliwość bezstopniowej regulacji siły prasowania, ciśnienia impulsu sprężonego powietrza oraz czasu docisku. Wielkości te są nastawialne z pulpitu operatorskiego przez pracownika obsługującego maszynę formierską. Maszyny formierskie typu FT spełniają wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy szczególnie pod względem poziomu emitowanego hałasu i wibracji, są przewidziane do pracy w zmechanizowanych gniazdach i automatycznych liniach formierskich. 56 Nowa Sól r.

3 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Rys.1. Proces formowania na maszynie formierskiej impulsowo-prasującej typu FT firmy TECHNICAL - Nowa Sól; a) dozowanie masy, b) zwieranie zestawu: skrzynka formierska - ramka nadmiarowa z głowicą impulsowo-prasującą i płytą modelową, c) zagęszczanie impulsowe, d) doprasowanie, e) rozwieranie układu, f) oddzielanie modelu od formy Nowa Sól r. 57

4 Postęp techniczny w odlewniach 4. Linie formierskie skrzynkowe Definicja automatycznej linii formierskiej. Automatyczna linia formierska jest to zespół urządzeń przeznaczonych do wykonywania odlewów żeliwnych w skrzynkowych formach piaskowych w cyklu automatycznym. W linia formierskiej skrzynkowej można wyodrębnić następujące zespoły: gniazdo formierskie (z maszyną formierską), zespół transportu form i skrzyń formierskich, zespół zalewania i chłodzenia form, zespół wybijania odlewów, Przykład konfiguracji linii formierskich opracowany przez TECHNICAL pokazują rys.2 i rys.3. Na rys.2 przedstawiona jest linia formierska 630 x 500 x 200/200 o wydajności 50 form na godzinę, pracująca obecnie w LFP Leszno. Formowanie realizowane jest przez jedną maszynę formierską, wykonującą na przemian półformy dolne i górne. Na rys.3 przedstawiona jest linia formierska 600x500 x 150/150 o wydajności 150 form na godzinę. Formowania realizowane jest przez dwie maszyny formierskie, wykonujących odpowiednio dolne i górne półformy. Przedstawione linie różnią się między sobą głównie rozwiązaniem stanowisk formowania, a ściślej ilością zastosowanych w nich maszyn formierskich decydujących o wydajności linii. Rys.2a. Linia formierska 630x500x 200/200 o wydajności 50 form na godzinę Rys.2b. Linia formierska 630x500x 200/200 o wydajności 50 form na godzinę 58 Nowa Sól r.

5 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Rys.3a. Linia formierska 600x500x 150/150 o wydajności 150 form na godzinę Rys.3b. Linia formierska 600x500x 150/150 o wydajności 150 form na godzinę 4.2. Dobór wielkości skrzyni formierskiej. Jeżeli odlewnia dysponuje oprzyrządowaniem odlewniczym to ustalenie wielkości skrzyni formierskiej, będzie podyktowane w znacznej mierze istniejącymi płytami modelowymi. Istotne znaczenie przy doborze wielkości skrzynek formierskich ma planowany ( zakładany ) asortyment produkowanych odlewów. Maszyny formierskie skrzynkowe w większości zapewniają możliwość wykorzystania istniejących płyt modelowych po niewielkiej ich adaptacji. Dobór wysokości skrzyni formierskiej, należy rozpatrywać w ujęciu technicznym i ekonomicznym. Ustalając wysokość skrzyni dążymy do efektywnego wykorzystania masy formierskiej, przy założonym asortymencie produkowanych odlewów. Nowa Sól r. 59

6 Postęp techniczny w odlewniach 4.3. Wydajność linii formierskiej. Wydajność linii formierskiej ustalana jest na etapie opracowywania założeń techniczno ekonomicznych planowanej inwestycji tz. wykonania automatycznej linii formierskiej. Wydajność linii formierskiej w znacznym stopniu jest uwarunkowana zastosowaną maszyną formierską, ponadto na wydajność ma również wpływ możliwość zmagazynowania form zalanych, gwarantującą niezbędny czas stygnięcia odlewów między zalewaniem a wybijaniem. Zwiększenie wydajności linii jest możliwe przez ograniczanie do minimum tzw. odcinków pustych przez które wózki transportowe przejeżdżają bez form odlewniczych. Dla wydajności formowania form/h automatyczna linia formierska wyposażona jest w jedną maszynę formierską wykonującej na przemian półformy dolne i górne. Dla wyższych wydajności formowania, powyżej 100 form/h automatyczna linie formierska jest wyposażona w dwie maszyny formierskie lub jedną formierkę tzw. zdublowaną ( formierka taka w jednym cyklu pracy wykonuje od razu dwie połówki formy ) Zagospodarowanie powierzchni-etapowość realizacji. Precyzyjna analiza stanu istniejącego wyposażenia odlewni, szczegółowe uzgodnienia techniczno - organizacyjne, pozwalają zoptymalizować projekt techniczny realizowanej linii formierskiej. Możliwość etapowego realizowania inwestycji przedstawię przykładowo na rys.4 i rys.5. Rys.4. Etap I budowy linii formierskiej w odlewni. 60 Nowa Sól r.

7 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Rys.5. Etap II budowy linii formierskiej w odlewni. Stan wyjściowy jest następujący: Odlewnia posiada trzy gniazda formierskie z przenośnikami wałkowymi w układzie C oraz jedno gniazdo formierskie z przenośnikami wałkowymi równoległymi. W sumie pracują: 4 maszyny FKT-65 i 4 maszyny ROTOMAT 200. Warunkiem przeprowadzenia modernizacji jest utrzymanie produkcji odlewni z niedużym ograniczeniem wydajności oraz rozłożenie kosztów realizacji na kilka lat. Nasz projekt po wszystkich analizach i uzgodnieniach przewiduje możliwość realizacji w 4 etapach. Etap I pokazano na rys.4. Na powierzchni zajmowanej przez dwa gniazda formierskie montujemy: Konwojer wózkowy Bęben do wybijania z wypycharką Gniazdo formierskie z istniejącymi w odlewni formierkami obsługiwane ręcznie Etap II, III i IV pokazane są na rysunku 4. Etap II to zabudowa w miejsce gniazda formierek FKT nowego zautomatyzowanego gniazda o docelowej wydajności Etap III to likwidacja dwóch pozostałych gniazd formierskich typy C oraz przedłużenie konwojera odlewniczego do docelowej długości. Etap IV to zabudowa automatycznego pieca do zalewania form. Nowa Sól r. 61

8 Postęp techniczny w odlewniach 5. Węzły technologiczne linii formierskiej Maszyna formierska. Automatyczna linia formierska powinna być wyposażona w maszynę formierską (agregat formierski ) lub zespół dwóch formierek, które wykonują półformy dolne oraz górne. Maszyna formierska impulsowo prasująca typu FT, pokazana na rys.6 jest wyposażona w układ obrotowo-zwrotny. Rys.6. Maszyna formierska impulsowo prasująca typu FT. 62 Nowa Sól r.

9 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Rys.7. Głowica impulsowo prasująca maszyny formierskiej FT. Układ ten poza walorami mechanicznymi takimi jak: prostota łożyskowania całego zespołu łożyskowania prostota mechanizmu napędowego tzw. hydraulicznym siłownikiem obrotowym posiada również wiele zalet organizacyjnych, jedną z istotnych zalet jest to, że układ obrotowy wyprowadza każdorazowo płyty modelowe poza obręb maszyny co znacznie ułatwia: dozowanie masy formierskiej, wymianę asortymentu płyt modelowych, kontrolę i obsługę modeli na płytach modelowych Opis działania. Ruchem wyjściowym do opisu działania jest wjazd pustej skrzynki formierskiej na listwy rolkowe układu oddzielania form stanowiska I. Listwy te są w położeniu górnym. Po wjeździe skrzynia jest ustalana na rolkach specjalnymi zatrzaskami. Następuje teraz opuszczenie skrzynki do styku z płytą modelową, a następnie na skrzynce ustawia się automatycznie nadstawka. W takim położeniu następuje zadozowanie masy formierskiej do zestawu skrzynka-nadstawka. Po ewentualnym wyrównaniu masy operator przyciskiem uruchamia start cyklu pracy formierki. następuje obrót o 180º zespołu obrotowo-oddzielającego. Świeżo zasypana masą na stanowisku I skrzynka formierska wjeżdża na stanowisko II pod głowicę impulsowo-prasującą. Skrzynka z masą jest podnoszona wraz z płytą modelową i podstawką do zwarcia z głowicą w celu uszczelnienia komory roboczej powstałej z połączenia nadstawki, skrzynki, płyty modelowej. Po uszczelnieniu i uzyskaniu odpowiedniego ciśnienia w cylindrach dociskowych zostaje podany impuls sprężonego powietrza. Po krótkiej przerwie czasowej, służącej do odpowietrzania układu komory roboczej następuje doprasowanie stemplem prasującym znajdującym się wewnątrz głowicy pośredniej. Siła prasowania jest regulowana przez odpowiednie wysterowanie pompy. Po osiągnięciu zadanego ciśnienia oleju następuje wycofanie stempla prasującego ku Nowa Sól r. 63

10 Postęp techniczny w odlewniach górze, a następnie opuszczenie zestawu: nadstawka-skrzynka-płyta modelowa do położenia dolnego. W tym stanie zestaw jest gotowy do następnego półobrotu. Na stanowisku I na które przyjeżdża poprzednio zaformowana półforma następuje oddzielenie formy od modelu. Listwy rolkowe zespołu oddzielania wykonują ruch ku górze podnoszą najpierw nadstawkę po ok. 45 mm rozpoczyna się podnoszenie skrzynki z płyty modelowej. Prędkości ruchu oddzielania są regulowane i mogą być nastawiane w dość szerokim zakresie w zależności od konfiguracji modelu. Po osiągnięciu górnego poziomu wykonana półforma jest wypychana na zewnątrz formierki. Po odmuchaniu zespołu modelowego można wprowadzić następną pustą skrzynkę i cykl powtórzyć. Na uwagę zasługuje fakt, że w trakcie wymiany skrzyń formierskich z zaformowanej na pusta oraz w czasie dozowania masy formierskiej na jednym stanowisku, na drugim następuje formowanie to jest wykonany jest impuls i doprasowanie drugiej półformy. Maszyna formierska impulsowo prasująca typu FT posiada zalety: przemienne wykonywanie półform dolnej i górnej szeroka uniwersalność zastosowana dla różnych konfiguracji modeli możliwość wykonywania form z modelu ujemnego doprasowanie, a tym samym umocnienie górnej powierzchni półform duża jednorodność zagęszczania w całej objętości formy płynna regulacja ciśnienia statycznego impulsu płynna regulacja siły prasowania płynna regulacja prędkości oddzielania prosta obsługa maszyny niskie zużycie sprężonego powietrza niski poziom hałasu Powyższe cech maszyny formierskiej impulsowo prasująca typu FT pozwalają na stwierdzenie, że spełnia ona wszystkie wymogi stawiane przez technologów oraz przepisy higieny i bezpieczeństwa pracy Obróbka wykańczająca form. Półformy po wyjściu z maszyny formierskiej podlegają dalszej obróbce wykańczającej, w ramach tej obróbki wykonywane są następujące czynności: ścinanie nadmiaru masy, nawiercanie plus dogładzanie lejka wlewowego oraz opcjonalne, nawiercanie lejka przelewu, nawiercanie odpowietrzników. Istotnym zagadnieniem jest wybór pozycji transportu półform, w której wykonane są te czynności. Można je wykonywać na półformie w położeniu powierzchni podziału ku dołowi czyli w pozycji wyjściowej z maszyny formierskiej Można też te czynności wykonywać w pozycji półformy odwróconej. Pomimo, że ten sposób wiąże się z koniecznością stosowania w linii drugiej odwracarki jest on preferujemy w naszych konfiguracjach linii formierskich. Odwrócenie półformy dolnej i górnej umożliwia obsłudze linii formierskiej ocenę wizualną jakości wykonania form oraz dokładności odwzorowania. Ścinanie nadmiaru masy oraz nawiercanie lejka wlewowego, wykonane od dołu ułatwiają zbieranie odpadowej masy formierskiej, która grawitacyjnie opada do przesypów i odbierana jest przez systemy transportu masy zwrotnej. 64 Nowa Sól r.

11 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI 5.3. Składanie formy. Proces składania form tzn. półformy dolnej z górną w liniach formierskich realizowany jest na płycie wózka transportowego, co umożliwia dalszy transport złożonych form do stanowiska zalania, ich chłodzenie bez konieczności podnoszona z powierzchni wózków transportowych. Drugim bardzo ważnym czynnikiem technologicznym w składaniu form jest wielkość nacisku formy górnej na dolna w momencie styku powierzchni podziałowych. W czasie wykonywania tej operacji dochodzi do uszkodzeń krawędzi wnęki formy co powoduje powstanie zapruszeń. Składarka powinna być wyposażona w układ regulujący siłę docisku obu połówek form. W przypadku stosowania skrzynek formierskich klamrowanych, operacja automatycznego klamrowania wykonywana jest w składarce, bezpośrednio po zakończeniu operacji składania form. Rys.8. Składarka form Obciążanie form lub klamrowanie. Jak wiadomo w większości przypadków formy przed zalaniem powinny być odpowiednio zabezpieczone przed działaniem ciśnienia metalostatycznego. W budowie linii formierskich ukształtowały się dwa sposoby rozwiązywania tego problemu: obciążanie form obciążnikami, klamrowanie form. Jest też metoda pośrednia polegająca na wykonywaniu górnej skrzynki o zwiększonym ciężarze spełniającym rolę obciążnika. Zastosowanie obciążnika jest technologicznie najlepsze, albowiem daje możliwość zabezpieczania obrzeży skrzyni oraz górnej powierzchni formy. Obciążnik utrudnia zalewanie i powoduje konieczność zabudowy w linii formierskiej zespołu obiegu obciążników co zwiększa koszt wykonania linii formierskiej. W pewnych przypadkach obciążnik utrudnia chłodzenie i odgazowanie form. Nowa Sól r. 65

12 Postęp techniczny w odlewniach Zastosowanie klamrowania form jest metodą technologicznie gorszą, albowiem klamrowanie form nie zabezpiecza ich przed wypchnięciem górnej powierzchni masy pod wpływem działaniem ciśnienia metalostatycznego. Realizacja klamrowania form jest technicznie prosta do zrealizowania w linii formierskiej, operację klamrowania realizują dwa proste mechanizmy: klamrujący - na składarce skrzyń, rozklamrowania na rozdzielarce skrzyń Zalewanie form. Najlepsze wyniki techniczne i organizacyjne uzyskiwane z linii formierskich zapewniają automatyczne piece do zalewania form wyposażone w induktory podgrzewające lub co najmniej podtrzymujące temperaturę ciekłego żeliwa. Istnieje możliwość zastosowania innych mniej kosztownych rozwiązań: zalewanie ręczne, zalewanie z kolejki podwieszonej, zalewanie z kadzi zalewowych, itp. W polskich odlewniach w większości stosuje się zalewanie ręczne z kadzi podwieszanych lub kadzi zalewowych o różnym stopniu zmechanizowania ruchu Wybijanie form. Wybijanie odlewu obejmuje operację usunięcia odlewu wraz z masą formierską ze skrzynki, a następnie ich oddzielenie oraz ewentualne usunięcie rdzenia. Stosowany jest dwustopniowy proces wybijania, najpierw przeprowadza się wypchnięcie pakietu masy wraz z odlewem z wnętrza skrzyni formierskiej, następnie pakiety podawane są na kratę wstrząsową samorozładowawczą lub do bębna obrotowego wybijającego. Bęben obrotowy wybijający poza dobrym oddzielaniem masy od odlewów realizuje dodatkowe funkcje a mianowicie: schładzanie masy wybitej, schładzanie odlewów. Wysoki koszt bębnów obrotowych oraz duże gabaryty wpłynęły na mniejszy zakres ich stosowania w odlewniach. W związku z tym do oddzielania masy od odlewów szersze zastosowanie znalazły kraty wstrząsowe samorozładowcze, których skuteczność oddzielania brył i grud zagęszczonej masy jest zadawalające użytkownika. Proces wybijania jest stosunkowo nieskomplikowany, występują jednak problemy związane z jego skutecznością oraz z zapewnieniem poprawnych warunków pracy na stanowiskach wybijania. Chodzi tu zwłaszcza o zagrożenia wynikające z hałasu pracy urządzeń, wydzielania się pyłu, pary oraz ciepła. Kompleksowo rozwiązane stanowisko realizujące proces wybijania, oprócz wyżej podanych operacji, powinno uwzględniać: odbiór wybitej i oddzielonej od odlewu masy formierskiej oraz jej transport do powtórnego użycia (masa obiegowa), bądź do regeneracji (masa zużyta), w przypadku formowania w skrzynkach ich odbiór i transport do stanowisk formowania, odbiór odlewów i ich transport do oczyszczania, zabezpieczenie efektywnego ujęcia i odprowadzania pyłu i pary wodnej. Jak wyżej podkreślono, realizacja powyższych zadań, zachodzi w niełatwych warunkach pracy, stąd istotna rola kompleksowej i poprawnie rozwiązanej mechanizacji procesu, przy uwzględnieniu eliminacji bądź ograniczenia negatywnych oddziaływań. 66 Nowa Sól r.

13 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI 5.7. Transport skrzyń formierskich. Ważnym aspektem projektowanie przestrzennego linii formierskiej jest optymalne zaprojektowanie trasy transportowych skrzyń i form w istniejącej przestrzeni odlewni. Następnie do tej linii należy w odpowiednich miejscach dołożyć stosowne urządzenia technologiczne. Rozwiązanie zagadnienia transportu skrzyń i form związane jest z konieczności wykonania wysokiej jakości skrzyń formierskich, szczególnie w zakresie dokładności wymiarowej. Urządzenia transportowe muszą zapewnić: dokładność ruchu, dokładność pozycjonowania, dobrą dynamikę ruchu ( szybkie rozpędzanie i łagodne hamowanie ). W konstrukcji linii formierskiej projektanci firmy TECHNICAL preferują dwa systemy transportu skrzyń i form: transport rolkowy z przepychaniem ciągu skrzyń systemem siłowników pneumatycznych lub hydraulicznych. transport wózkowo - szynowy z przepychaniem ciągu wózków siłownikami hydraulicznymi. Wysokie wymagania techniczne stawiane skrzyniom formierskim oraz wózkom transportowym sprawiają, że koszt wykonania kompletu skrzyń formierskich oraz wózków transportowych stanowią poważną pozycję w wykonywanej linii formierskiej Odpylanie linii formierskiej. W automatycznej linii formierskiej występują trzy źródła emisji gazów, pyłówi pary wodnej, są to: stanowisko zalewania form, transport form zalanych gorącym metalem, stanowisko wybijania odlewów. W projektowanych i wykonywanych liniach formierskich, TECHNICAL stosuje następujące kierunki zapobiegawcze: stanowisko zalewania wyposażone jest w okapy odciągające gazy do systemu wentylacji, transport form zalanych odbywa się w tunelu, który podłączony jest do tego samego systemu wentylacji z odpowiednio dobranym kominem wyrzutowym. Stanowiska wybijania odlewów wyposażone jest w obudowę dźwiękko i pyłoszczelną, która jest podłączona do instalacji odpylania. Instalacja taka jest wyposażona w odpylacz pulsacyjny dla pyłów wilgotnych. Stanowiska wybijania odlewów może być również podłączone do systemu odpylania stacji przerobu mas formierskich, jeżeli posiada on wystarczającą rezerwę Sterowanie linii formierskiej. Zasadniczym celem stosowania przez TECHNICAL sterowników PLC w systemach sterowania urządzeń odlewniczych jest: elastyczność przy zmianie logiki sterowania (programowalność), zdolność do szybkiej modyfikacji programu, możliwość zastępowania innych systemów sterowania, łatwość rozbudowy, Nowa Sól r. 67

14 Postęp techniczny w odlewniach możliwość zbierania danych i generowania raportów, łatwa konserwacja i tania eksploatacja, możliwość komunikacji na duże odległości (poprzez modem), zwiększenie niezawodności pracy układu związana ze znacznym zmniejszeniem ilości elementów stykowych mechanicznych. Mikroprocesorowe systemy sterowania są systemami rozproszonymi, wielozadaniowymi i wielodostępnymi realizujących następujące zadania: przetwarzanie sygnałów wejściowych z przełączników, przycisków, czujników zbliżeniowych itd., sterowanie różnego rodzaju elementami wykonawczymi jak zawory elektromagnetyczne, styczniki, przekaźniki, żarówki itd., zmiany pożądanych funkcji logicznych bez ingerencji w układ sterowania, bez wymiany poszczególnych zespołów funkcyjnych, bez zmian w okablowaniu itd., rozpoznawanie błędów wewnątrz sterowania, jak również błędów elementów zewnętrznych oraz reagowanie na takie błędy, pomiarowe, przetwarzania, rejestracji, wizualizacji. Firma TECHNICAL wyposaża układy sterowania linii formierskich i innych urządzeń w sterowniki firmy GE FANUC, SIMENS oraz FESTO. Są one jednymi z najszerzej dostępnych sterowników na rynku krajowym. W skład stacji mogą wchodzić również regulatory cyfrowe i inne urządzenia posiadające standardowe łącze komunikacyjne (port) i udostępniony protokół wymiany informacji. URZĄDZENIE PROGRAMUJĄCE TABELA WEJŚĆ PROGRAM UŻYTKOWNIKA TABELA WYJŚĆ ARCHIWIZACJA DANYCH JEDNOSTKA CENTRALNA (CPU) URZĄDZENIA WEJŚCIOWE MODUŁY KOMUNIKACYJNE URZĄDZENIA WYJŚCIOWE Rys. 9. Blokowy układ funkcyjne sterownika PLC. 68 Nowa Sól r.

15 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Charakterystycznymi cechami przemysłowych układów swobodnie programowalnych są: niezawodność pracy w warunkach produkcyjnych wyrażająca się odpornością na zakłócenia przemysłowe, możliwość sprzęgnięcia z dużą liczbą kontrolowanych i wykonawczych elementów procesowych różnego typu i o różnych poziomach sygnałów, możliwość wyposażania w moduły przetwarzania sygnałów analogowych i cyfrowych umożliwiających realizację algorytmów obliczeniowych, pozycjonowania, regulacji automatycznej itp., zastosowanie problemowej metody opisu i programowania zadań sterowania ograniczająca do minimum konieczność posiadania specjalistycznej wiedzy z zakresu informatyki i teorii sterowania, zwiększenie komfortu obsługi. Zasadniczym elementem układu sterowania linii formierskiej jest sterownik swobodnie programowalny PLC. Sterownik zawiera w swojej konfiguracji następujące elementy: jednostkę centralną (CPU) - procesor, moduły wejść cyfrowych, moduły wyjść cyfrowych i dwustanowych, moduł wejść analogowych. Na sygnały wejściowe składają się: sygnały cyfrowe z elementów kontrolnych położenia i stanu poszczególnych mechanizmów formierki doprowadzone na wejścia modułów wejściowych sterownika, sygnały cyfrowe z elementów manualnych (przyciski, łączniki) zamontowanych na pulpicie operatorskim, sygnały analogowe z przetworników obiektowych oraz z zadajników ciśnienia. Wszystkie razem są analizowane i odpowiednio obrabiane przez procesor (CPU) zgodnie z logiką programu sterowania. Wynikiem jego działania są odpowiednie sygnały uruchamiające obwody wyjściowe sterowania (cewki styczników, zaworów, elementy sygnalizacji). Poziom pośredni tworzą stacje operatorskie (Operator Panel), które pełnią rolę nadrzędną nad stacją obiektową, a w swej budowie oparte są o mikrokomputer. Głównymi zadaniami stacji operatorskich jest wizualizacja przebiegu procesu, obsługa urządzeń, sterowanie nadrzędne, archiwizacja danych, generowanie raportów i wykresów, udostępnienie danych na sieć lokalną. Stacje mogą być wyposażane w specjalizowaną klawiaturę operatorską. W takie systemy sterowania firma TECHNICAL wyposażyła miedzy innymi: automatyczną linię formierską ALF w odlewni LFP - Lesznie, stację przerobu mas formierskich SPM-15 w odlewni CELMA - Cieszyn, stację przerobu mas formierskich SPM-30 w odlewni PIOMA - Piotrków Trybunalski, gniazdo suszenia piasku GSP-5 w odlewni POWEN Zabrze, mieszarka turbinowa MTI-500 z systemem wag w odlewni BISON BIAL - Białystok, linię do odlewania odśrodkowego tulei cylindrowych LOT-8 w odlewni MAHLE KROTOSZYN, stację przerobu mas formierskich SPM-24 w odlewni TAMEL - Tarnów, Wizualizacja przebiegu procesu technologicznego należy do dodatkowych funkcji w mikrokomputerowych systemach sterowania. Informacje prezentowane są w postaci obrazów synoptycznych i obrazów punktów systemowych (Rys. 10.). Nowa Sól r. 69

16 Postęp techniczny w odlewniach Rys. 10. Ekran systemu wizualizacji linii formierskiej 630 x 500 x 200/200 - LFP - Leszno. Obraz synoptyczny prezentuje aktualny stan procesu produkcyjnego. Na tle schematu przedstawiającego strukturę obiektu lub jego fragment wyświetlane mogą być aktualne wartości i stany punktów obrazu, odzwierciedlające parametry procesu technologicznego oraz stan ruchowy urządzeń i mechanizmów poprzez animację. Oprogramowanie użytkowe umożliwia operatorowi zmianę wartości zadanych, sterowanie sygnałami wyjściowymi i zmianę rodzaju pracy obwodów. Wszystkie zdarzenia mogą być archiwizowane i poddawane obróbce matematycznej w zależności od potrzeb, np. statystycznie dla celów analiz niezawodnościowych bądź ich oceny szczególnie w systemach zapewniania jakości. Przytoczony przykład automatycznej linii formierskiej pracującej w LFP - Leszno bazuje na oprogramowaniu wizualizacyjnym FIXDMACS firmy INTELLUTION. Program wizualizacyjny pozwala na otrzymanie na ekranie monitora, w czasie rzeczywistym, kolorowego animowanego obrazu będącego w odpowiednim stopniu uproszczenia zobrazowaniem wyglądu poszczególnych maszyn i położenia ich mechanizmów. Dzięki temu obrazowi operator ma bezpośredni wgląd w stan pracy całej linii formierskiej. W przypadku stanu awaryjnego dowolnego mechanizmu program ten pozwala na zasygnalizowanie tego stanu w postaci zobrazowanej i dodatkowo w postaci słownego komunikatu. Dla mniej skomplikowanych układów stosuje się system wizualizacji wyposażony w panel operatorski, pozwalający na dokonywanie nastaw odpowiednich parametrów i otrzymywanie słownych komunikatów o aktualnym stanie procesu. 70 Nowa Sól r.

17 MECHANIZACJA PROCESU FORMOWANIA W ODLEWNI Stosowanie nowoczesnych układów sterowania opartych o systemy PLC stało się w chwili obecnej w TECHNICAL standardem. Sterowanie obiektami przemysłowymi w oparciu o systemy PLC zapewnia minimalizację ogólnych kosztów eksploatacji obiektu przy maksymalnie pełnej informacji o parametrach przebiegu procesu. Reasumując można stwierdzić, że TECHNICAL w dziedzinie przemysłu odlewniczego jak i innych branżach gwarantuje kompleksową automatyzację, dzięki której proces technologiczny może być regulowany płynnie a wszystkie operacje dyskretne występujące w tym procesie mogą być poddawane stałemu monitoringowi i w miarę potrzeb optymalizacji. 6. Podsumowanie. Rosnące zapotrzebowanie na odlewy, przede wszystkim dla przemysłu motoryzacyjnego, spowodowało szukanie nowych rozwiązań techniczno organizacyjnych zmierzających do wzrostu i obniżenia kosztów produkcji. Następstwem tego jest mechanizacja i automatyzacja produkcji form realizowana przez nowoczesne automatyczne linie formierskie. Ponadto systemy organizacyjne wielu przedsiębiorstwach w zakresie produkcji seryjnej i wielkoseryjnej zmierzają do zaopatrzenia w surowce i półfabrykaty wg zasady Just in Time tz. dostaw w odpowiednim czasie i wg ściśle określonego harmonogramu, z minimalnym zapasem magazynowym. Taki system organizacji dostaw stymuluje również potrzebę dostosowania rozwiązań technicznych i organizacyjnych produkcji odlewów oraz zapewnienia odlewów o wysokiej jakości, bez wad. Możliwość produkcji odlewów w systemie J i T możliwa jest przez automatyczne linie formierskie. Linie formierskie to inwestycje, od których wymaga się długiego okresu eksploatacji, niezawodności i dużej uniwersalności w zakresie asortymentu produkowanych odlewów. Szczególnego znaczenia nabiera to, aby nowoczesna linia formierska odpowiadała aktualnym normom bezpieczeństwa i ochrony środowiska. TECHNICAL kontynuując wieloletnie tradycje produkcji maszyn odlewniczych poprzednio przez DOZAMET Nowa Sól, oferuje obecnie dla przemysłu odlewniczego automatyczne linie formierskie oraz gniazda oparte na najnowszej technologii formowania impulsowo prasującego. Wszystkie maszyny i urządzenia wchodzące w skład linii formierskiej są konstruowane i wykonywane w zakładzie produkcyjnym TECHNICAL Nowa Sól. Projektowanie linii formierskiej, maszyn oraz urządzeń wchodzących w jej skład w TECHNICAL, realizowane jest przez doświadczonych projektantów przy wykorzystaniu programów komputerowych AutoCAD oraz programów 3D PROENGINEER. Nowa Sól r. 71

18 Postęp techniczny w odlewniach 7. Literatura: 1. Dańko J., Fedoryszyn A., Bodzoń L., Smyksy K.: Automatyczne linie nowej generacji. Materiały III Seminarium " Prognozy rozwoju odlewnictwa w Polsce na tle tendencji światowych". Instytut Odlewnictwa, Szczyrk, 1996, s Dańko J., Smyksy K., Fedoryszyn A., Bodzoń L.: Prognozy rozwoju odlewnictwa w Polsce na tle tendencji światowych, Temat II: Maszyny i mechanizacja procesów odlewniczych, Cz. 2. Maszyny do wykonywania form i rdzeni. Projekt zamawiany KBN. Instytut Odlewnictwa, Kraków, 1995 r. 3. Dańko J., Fedoryszyn A., Smyksy K., Bodzoń L.: Prognozy rozwoju odlewnictwa w Polsce na tle tendencji światowych, Temat II: Maszyny i mechanizacja procesów odlewniczych, Cz. 3. Struktury i rozwiązania automatycznych linii odlewniczych. Wyposażenie gniazd i linii formierskich. Urządzenia do wybijania odlewów. Projekt zamawiany KBN. Instytut Odlewnictwa, Kraków, Dańko J., Smyksy K.: Perspektywy rozwoju skrzynkowych maszyn formierskich w świetle analizy aktualnych metod zagęszczania. Materiały Ogólnopolskiej Konferencji Technicznej "Eksploatacja i unowocześnianie wyposażenia odlewni", Kutno, 1996, s Fedoryszyn A., Smyksy K., Bobok L'.: Maszyny i urządzenia odlewnicze na targach CAST- EX i FONDE-EX' 96. Przegląd Odlewnictwa, 11, 1996, s Pezarski S. i in.: Systemy mechanizacji i automatyzacji formierni opartych na technologii form piaskowych. Skrypt AGH nr 595. Kraków, Biedacha R.: Wpływ zmian parametrów fizycznych niektórych zespołów wykonawczych formierki impulsowej na skuteczność zagęszczania, energochłonność i ochronę środowiska. Prace Instytutu Odlewnictwa, 1993, z.4, s Praca zespołowa: Prognozy rozwoju odlewnictwa w Polsce na tle tendencji światowych, Temat II: Maszyny i mechanizacja procesów odlewniczych, Cz. 2. Maszyny do wykonywania form i rdzeni. Instytut Odlewnictwa, Kraków, r. 9. Smyksy K., Dańko J., Bast J.: Zespoły zaworowe pneumatycznych maszyn formierskich nowej generacji. Mat. Konf. "Materiałoznawstwo, Odlewnictwo, Jakość", Politechnika Krakowska. Kraków 1997, s Smyksy K.: Analiza rozwiązań impulsowych zespołów zaworowych. Mat. Konf. "Tendencje Rozwojowe w Mechanizacji Procesów Odlewniczych. Wydz. Odlewnictwa AGH, Komisja Met.-Odlewn. PAN, STOP. Kraków 1994, s Smyksy K.: Technologiczne aspekty formowania impulsowego. Krzepnięcie Metali i Stopów nr 25, 1995, s Stefanowicz M.: Formierka FT-65 produkcji Technical w Nowej Soli. Przegl. Odlewnictwa, t.47, 1997, s TECHNICAL, Nowa Sól: Materiały ofertowe i informacyjne. 72 Nowa Sól r.