Производитель автомобильных комплектующих на середине-западе США столкнулся с растущим давлением со стороны OEM-клиентов: более строгие tolerances твердости, более высокие объемы и более строгие требования аудита.Их устаревшая печь для термообработки типа коробки больше не могла выдерживать, затраты на энергию были высокими, и линия не могла соответствовать тактовому времени автоматизированных производственных элементов.

Чтобы решить эту проблему, заказчик заказал специальную печь для тепловой обработки труб (печь для тепловой обработки, 580 кВт, 1100 °C), разработанную и построенную нашей командой, предназначенную для редукторов,валы и другие важные стальные части.

История клиентов и проблемы

Завод в основном обрабатывает автомобильные редукторы, валы и дифференциальные компоненты..Со временем несколько болевых точек стали критическими:

• Несоответствующая твердость и микроструктура
  Однородность температуры была трудно контролировать, что привело к заметным вариациям от партии к партии.

• Высокое потребление энергии на часть
  Неэффективная изоляция и неоптимизированная компоновка горелки / отопления означали, что печь потребляла много энергии для поддержания температуры, увеличивая стоимость энергии на единицу.

• Узкое место на автоматизированной линии
  Остальная часть производственной линии была в значительной степени автоматизирована (загрузка роботом, перемещение конвейера, автоматическая стирка),но старой печи все еще требовала ручной загрузки/разгрузки и частого вмешательства оператора.

• Ограниченное окно процесса для будущих материалов
  Существующая система боролась в верхней части диапазона температуры и предлагала мало возможностей для новых сплавов или испытаний на более высоких температурах, требуемых НИОКР.

Эти проблемы заставили руководство искать решение для печи для тепловой обработки труб типа, которое могло бы стабилизировать качество при одновременном снижении долгосрочных эксплуатационных затрат.

Основные требования к печи для тепловой обработки на заказ

В ходе совместной оценки и проектирования американский заказчик определил несколько непредъявляемых к обсуждению требований:

• Установленная мощность: 580 кВт для поддержки высокой пропускной способности при сохранении стабильной температуры во время непрерывной загрузки.

• Максимальная рабочая температура: 1100°C, для текущих циклов карбуризации/нормализации и будущих испытаний высоких сплавов.

• Полная интеграция с существующей автоматизацией - печь должна принимать детали от роботов и конвейеров, с повторяемым расположением и плавной передачей.

• Энергоэффективность и безопасность соответствия местным американским электрическим и безопасным кодексам, поддерживающим будущую сертификацию третьей стороны.

• Отслеживаемость - Печь для тепловой обработки должна была взаимодействовать с МЭС завода, регистрируя температурные кривые, время хранения и рецепты для каждой партии.

Раствор для печи для тепловой обработки типа труб на 580 кВт

Исходя из этих требований, мы поставили специальную специальную печь для тепловой обработки труб типа, сконфигурированную следующим образом:

1. Дизайн многозонной трубы и контроль температуры

   • Многозоновая трубчатая камера с самостоятельно управляемыми зонами нагрева для тонкой настройки температурного профиля по всей длине печи.

   • Максимальная рабочая температура 1100°C, что дает возможность для карбурирования, нормализации и высокотемпературной закаливания.

   • Высокоточные термопары в сочетании с PID-контролем для поддержания строгой равномерности температуры и снижения рассеяния твердости между частями.

2. Оптимизация энергопотребления и функции безопасности

   • Усовершенствованная изоляция и оптимизированное расположение нагревательных элементов для минимизации потерь тепла, улучшения эффективного использования установленной мощности 580 кВт.

   • Резервированные интерфейсы для защиты атмосферы и очистки выхлопных газов для поддержки более чистой обработки и контроля выбросов.

   • Многочисленные блокировки безопасности на дверях, сверхтемпературных и электрических цепях, чтобы соответствовать американским нормам безопасности и облегчить одобрение местными инспекторами.

3. Автоматизация и подключение MES

   • Стандартизированные интерфейсы для роботов и роликовых конвейеров как на входе, так и на выходе, позволяющие полностью автоматическую загрузку и разгрузку подносов/установок.

   • PLC и HMI предназначены для связи с MES завода: автоматически записываются температурная кривая каждой партии, время ожидания и данные рецептуры.

   • Управление рецептами внутри печи для тепловой обработки позволяет быстро переключаться между различными типами компонентов без ручной перепрограммирования.

Результаты: улучшение качества, энергии и пропускной способности

После ввода в эксплуатацию и увеличения мощности клиент из США сообщил о значительных улучшениях:

• Более стабильное теплообработанное качество
  Значения твердости и глубины корпуса для редукторов и валов стали намного более последовательными в различных партиях.

• Более низкие затраты на энергию и рабочую силу
  Несмотря на установленную мощность 580 кВт, оптимизированная изоляция и управление снижают потребление энергии на готовую часть по сравнению со старой печью коробкового типа.Ручная обработка была в значительной степени удалена, что позволяет операторам контролировать, а не постоянно вмешиваться.

• Лучший баланс линий и более короткое время выполнения
  Непрерывный поток через печь для тепловой обработки труб теперь соответствует времени цикла обработки вверх по течению и промывки и проверки вниз по течению, уменьшая WIP и улучшая общую скорость доставки.

The plant has since positioned this Custom Heat Treatment Furnace as a template for future line upgrades and is considering similar configurations for new production cells dedicated to higher-value components.