Automatizando seu processo de produção por aquecimento indutivo

Automatizando seu processo de produção por aquecimento indutivo

Fig. 1. Máquina de endurecimento por indução totalmente automatizada com o carregamento e descarregamento de peças para powertrain

Este artigo apresenta uma visão geral das opções do processo e das perguntas que ajudarão você a tomar a decisão de automatizar o seu processo de aquecimento por indução

Não são processos triviais a colocação de uma peça em uma máquina (carregamento da carga), adequar a posição da peça para o aquecimento por indução (localização da peça), movimentar a peça (ou a bobina) durante o aquecimento (processo de aquecimento por indução, Fig. 1.), retirar a peça da área de aquecimento (deslocamento parcial) e, por fim, retirar a carga do forno (descarregamento). Enquanto há empresas que manuseiam bem o material, outras constroem soluções para fornecimento de potência/bobina, e é a combinação de todos estes passos que irá produzir a melhor solução.

É tudo sobre a peça

No coração da sua máquina de aquecimento por indução automatizada AIHPM (do inglês Automated Induction Heating Production Machine) está a peça (Fig. 2). É importante compreender que nem todas as peças e processos são adequados para uma automatização completa. A alta produção e a alimentação de peças de pouca massa podem aumentar o custo de manipulação. Peças assimétricas ou peças com geometrias complexas podem requerer uma bobina que gire em vez da peça. Máquinas semiautomáticas (alimentadas manualmente) podem ser uma solução de compromisso adequada (Fig. 3). Se os seus ciclos de produção são curtos ou se o seu mix de produtos muda muito, pode não ser viável ou econômico o emprego da automação.

Avaliando a peça

A compreensão de como trabalhar com a geometria da peça é particularmente importante. A automatização de um processo de aquecimento já existente pode exigir um novo projeto de bobina. A compreensão de como lidar com múltiplas influências das posições bobina / peça e as limitações para a sua otimização não é algo simples.

Poderia haver soluções “de prateleira” disponíveis para a sua aplicação, e alguns podem utilizar uma automação flexível. O reaproveitamento de bens de capital é uma excelente maneira de reutilizar o seu dinheiro. Preste muita atenção para o quanto de personalização precisa ser adicionada para a solução “de prateleira” porque a opção às vezes pode custar mais do que a unidade de base. Se o reaproveitamento é fundamental, você pode querer reconsiderar a sua decisão estratégica de automatizar (variabilidade e valor operacional, discutido previamente).

Terceirizar ou fazer na própria empresa

Um bom início é perguntar: “A produção de aquecimento por indução deveria ser terceirizada ou retida na própria empresa?” Há duas variáveis a serem consideradas para determinar se você deve terceirizar a produção de seu tratamento térmico. Uma delas é a importância estratégica para o seu negócio. A outra é o efeito sobre o desempenho da sua operação. Se for determinado que a operação de tratamento térmico é um valor estratégico que você oferece (propriedade intelectual / processo) e você precisa manter um controle rígido sobre a variabilidade (produção, entrega e qualidade), então manter o processo de tratamento térmico “em casa” deve ser fortemente considerado. Outras avaliações destas duas variáveis podem levá-lo para outras opções. Quando você decide automatizar o seu processo as questões tornam-se mais complexas e você está assumindo mais o risco (ao mesmo tempo em que ganha o controle do processo).

É tudo sobre o parceiro

As quatro áreas básicas que orientam a sua consideração sobre a automatização da sua produção de aquecimento por indução são: a produção, a rastreabilidade, a redução de custos e a repetibilidade da qualidade (Fig. 4). A automação do processo de tratamento térmico por indução proporcionará maior eficiência, redução de trabalho, tempos de ciclo mais curtos, maior disponibilidade de processo, a redução ou a independência das operações manuais e maiores taxas de produção.

 À medida em que você começar, a definição de forma clara e sem ambiguidades das expectativas do cliente é extremamente importante. As especificações devem incluir todas as peças que precisam ser tratadas, juntamente às características de pós-processamento da peça. Certifique-se de que as especificações da AIHPM incorporam o país, estado, empresa e segurança da planta, padrões operacionais e especificações. O construtor da AIHPM pode solicitar exceções a algumas destas especificações.

A taxa de produção irá definir o tamanho e a complexidade da AIHPM. Você pode alcançar os limites da física no aquecimento de uma peça usando indução. A superfície da peça pode estar sendo fundida enquanto o interior da peça poderia ainda estar a uma temperatura muito mais baixa. A movimentação da peça estará limitada à tecnologia que você escolher. É fundamental entender as nuances envolvidas na movimentação da peça em uma AIHPM. Quando você está trabalhando com um alto volume de produção, um ou dois segundos podem ter um impacto significativo sobre o seu volume de produção. A otimização entre a manipulação e o aquecimento irá mantê-lo à frente da curva.

Avaliando o seu parceiro

Você deve avaliar o possível construtor da sua AIHPM em três categorias principais: a sua experiência no aquecimento por indução, a sua capacidade de construir uma máquina de manuseio de material automatizado e a sua capacidade de colocar as duas coisas juntas. Encontrar uma empresa que é boa nestes três pontos é algo único. No entanto, isto é o que irá retirar o risco e te assegurar de que a empresa que está construindo a máquina gerencia bem o fluxo de peças, a têmpera, o resfriamento e etc. Gerenciar um projeto dessa complexidade com dois fornecedores distintos adicionará uma grande dose de risco.

Dependendo da complexidade, a própria empresa pode ser capaz de construir a sua AIHPM. Economizando assim com os custos de um sistema de integração. No entanto, esta decisão poderia colocar o lançamento de seu (ou do seu cliente) produto novo em perigo. Se você está gastando centenas de milhares de dólares em uma automação nova, quanto mais rápida estiver pronta, mais rápida será a recuperação do seu investimento.

Começar pelo começo

Antes de selecionar o construtor da sua AIHPM, há outras considerações operacionais que precisam ser discutidas e resolvidas.

– Garantias e prazos: Tão importante quanto a duração é a amplitude das exceções e as garantias.
– Reparação e peças de reposição: Seu construtor AIHPM deve fornecer orientações sobre o que você pode reparar e recomendar uma lista de peças de reposição. Você deve tentar atingir o máximo possível de semelhança com os outros componentes OEM em sua fábrica.
– Treinamento e transporte: Se você tiver sorte o suficiente para estar a uma curta distância do construtor da sua AIHPM, não terá que se preocupar com transporte. No entanto, se o apoio de fábrica for chegar de avião, é importante entender, no contexto da garantia, quem paga o quê e quanto vai custar.
– Implementação e documentação: As instalações devem ser preparadas com antecedência e estarem prontas quando a AIHPM chegar. Torna-se muito caro modificar as coisas depois que o projeto é aprovado (por você). A AIHPM provavelmente vai precisar de alguns ajustes finais em suas instalações. Esta será uma excepcional oportunidade de treinamento para o seu pessoal de manutenção.

Verificando o processo

O seu construtor AIHPM precisa garantir o processo, e não apenas o manuseio e o aquecimento. O seu critério de aceitação precisa ser estabelecido antes da compra ser consumada. Especifique os critérios de aceitação da AIHPM discutindo isso com sua equipe interna. Deve haver pelo menos dois processos de verificação (“run-offs”). A primeira verificação será no fornecedor selecionado (Fig. 5) e deve ter o cliente presente (ou um representante designado). Devem ser produzidas peças aceitáveis. Se o cliente se sente confiante de que a AIHPM irá produzir peças aceitáveis no chão de fábrica, isto deve ser um sinal de saída para o envio da AIHPM.

A segunda verificação deverá ser feita na fábrica do cliente, onde ela estará instalada, no chão de fábrica. O seu pessoal de manutenção e de produção deve ser treinado durante a instalação. Se possível, eles devem ser parte da equipe de instalação, de preferência já na primeira verificação. Não permita que a AIHPM seja transportada antes de uma primeira execução bem-sucedida. É muito menos dispendioso para corrigir os defeitos no construtor da máquina, onde eles têm todo o talento e ferramentas, que a quilômetros de distância no chão de fábrica.

Mantenha um registro

Crie uma lista com os componentes mais comuns. A sua construtora AIHPM deve ser capaz de fornecer a maior parte desta lista (dentro da razão). Componentes como CNs / CLPs, IHMs, bombas, válvulas etc, devem ser comum aos que você está usando atualmente.

Se o padrão de qualidade requer ensaios destrutivos e análise periódica das peças, ou se você precisa coletar dados sobre o processo de aquecimento, você vai querer considerar o monitoramento do processo. Com um pacote de gráficos, o desempenho em tempo real no aquecimento de cada peça pode ser captado e armazenado. Sincronizar os dados dos ciclos de aquecimento de cada peça com os dados reais trará um alto nível de especialização. É essencial um fornecedor que seja adepto de compreender tanto os parâmetros do processo de aquecimento quanto dos materiais. Se você precisa ter este sistema de monitoramento de processo integrado (ou adicionado) à sua AIHPM, você selecionará um construtor da máquina que está intimamente familiarizado com os processos de aquecimento por indução, automação e coleta de dados.

Sumário

A complexidade de uma AIHPM não pode ser exagerada. As nuances envolvidas na combinação de manuseio de material com o processo de aquecimento por indução não são escritas em nenhum lugar. O construtor da AIHPM deve ser capaz de fazer sugestões com base em sua experiência.

As mais básicas das considerações incluem: como a temperatura da peça deve ser gerida (tempo e potência, temperatura ou outros); a integração das comunicações entre o subsistema de aquecimento e o subsistema de manuseio de materiais; se a peça ou a bobina gira; qual é a melhor variação e mudanças para a velocidade de rotação; como a peça é alimentada no subsistema de manuseio de materiais; como controlar o sistema de aquecimento por indução; quais são as escolhas entre o projeto da bobina e o método mais eficiente de manusear a peça; como o seu construtor da AIHPM fará a têmpera, o resfriamento e a secagem das peças; e como a aquecer e temperar duas zonas diferentes na mesma peça (Fig. 6) ou duas peças. Todos estes tópicos precisam ser abordados.

Para alcançar maiores volumes de produção, mantendo a qualidade consistente, encontre um construtor AIHPM que irá reduzir os riscos na automatização do seu processo. Selecione um fabricante de máquinas com experiência e conhecimentos em projetar e automatizar o processo de aquecimento por indução.

A máquina deve ser concebida considerando-se a peça, o processo e a produção. Esta combinação única irá revelar-se inestimável para guiá-lo para alcançar seus objetivos.

Para mais informações, contate: Lance Dumigan, gerente de vendas regional, GH Induction Atmospheres, LLC, 35 Industrial Park Circle, Rochester, NY 14624, EUA; tel: +1 585-368-2120; fax: 585-368-2123; e-mail: info@gh-ia.com; web: www.gh-ia.com.

 

 

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