Orta batı ABD'li bir otomotiv parçaları üreticisi, OEM müşterilerinden gelen artan baskıyla karşı karşıyaydı: daha sıkı sertlik toleransları, daha yüksek hacimler ve daha katı denetim gereksinimleri. Eski tip kutu tipi ısıl işlem fırınları artık ayak uyduramıyordu — parti kalitesi tutarsızdı, enerji maliyetleri yüksekti ve hat, otomatik üretim hücrelerinin takvim süresine uyamıyordu.

Bunu çözmek için müşteri, dişliler, miller ve diğer kritik çelik parçalara adanmış, ekibimiz tarafından tasarlanan ve üretilen özel bir özel Boru Tipi Isıl İşlem Fırını (Özel Isıl İşlem Fırını, 580kW, 1100°C) sipariş etti.

Müşteri geçmişi ve sorunları

Tesis ağırlıklı olarak otomotiv dişlileri, milleri ve diferansiyel bileşenleri işlemektedir. Yükseltmeden önce, karbürleme, normalleştirme ve temperleme için eski bir kutu tipi Isıl İşlem Fırınına güveniyorlardı. Zamanla, birkaç sorun kritik hale geldi:

• Tutarsız sertlik ve mikro yapı
  Sıcaklık homojenliğini kontrol etmek zordu, bu da partiden partiye belirgin farklılıklara yol açtı. Bazı parçaların yeniden işlenmesi gerekiyordu, bu da doğrudan teslimatı ve maliyeti etkiliyordu.

• Parça başına yüksek enerji tüketimi
  Verimsiz yalıtım ve optimize edilmemiş brülör/ısıtma düzenleri, fırının sıcaklığı korumak için çok fazla enerji tükettiği anlamına geliyordu ve birim enerji maliyetini yükseltiyordu.

• Aksi takdirde otomatik bir hatta darboğaz
  Üretim hattının geri kalanı büyük ölçüde otomatikleştirilmişti (robot yükleme, konveyör transferi, otomatik yıkama), ancak eski fırın hala manuel yükleme/boşaltma ve sık operatör müdahalesi gerektiriyordu.

• Gelecekteki malzemeler için sınırlı işlem penceresi
  Mevcut sistem, sıcaklık aralığının üst ucuna yakın zorlanıyordu ve Ar-Ge tarafından talep edilen yeni alaşımlar veya daha yüksek sıcaklık denemeleri için çok az marj sunuyordu.

Bu sorunlar, yönetimin uzun vadeli işletme maliyetlerini düşürürken kaliteyi istikrara kavuşturabilecek bir Boru Tipi Isıl İşlem Fırını çözümü aramasına neden oldu.

Özel ısıl işlem fırını için temel gereksinimler

Ortak değerlendirme ve tasarım sırasında, ABD'li müşteri birkaç vazgeçilmez gereksinim belirledi:

• Kurulu güç: Sürekli yükleme sırasında kararlı sıcaklığı korurken yüksek verimi desteklemek için 580kW.

• Maksimum çalışma sıcaklığı: Mevcut karbürleme/normalleştirme döngülerini ve gelecekteki yüksek alaşımlı denemeleri kapsayacak şekilde 1100°C.

• Mevcut otomasyon ile tam entegrasyon – fırın, parçaları robotlardan ve konveyörlerden kabul etmeli, tekrarlanabilir konumlandırma ve sorunsuz teslimat sağlamalıdır.

• Yerel ABD elektrik ve güvenlik kodlarına uygun enerji verimliliği ve güvenlik uyumluluğu, gelecekteki üçüncü taraf sertifikasyonunu desteklemektedir.

• İzlenebilirlik – Isıl İşlem Fırını, her parti için sıcaklık eğrilerini, tutma sürelerini ve tarifleri kaydederek tesisin MES'i ile arayüz oluşturmak zorundaydı.

580kW özel boru tipi ısıl işlem fırını çözümü

Bu gereksinimlere dayanarak, aşağıdaki gibi yapılandırılmış özel bir özel Boru Tipi Isıl İşlem Fırını teslim ettik:

1. Çok bölgeli boru tasarımı ve sıcaklık kontrolü

   • Fırın uzunluğu boyunca sıcaklık profilini ince ayarlamak için bağımsız olarak kontrol edilen ısıtma bölgelerine sahip çok bölgeli bir boru şeklindeki hazne.

   • Karbürleme, normalleştirme ve yüksek sıcaklıkta temperleme için işlem payı sağlayan 1100°C maksimum çalışma sıcaklığı.

   • Parçalar arasında sıkı sıcaklık homojenliğini korumak ve sertlik dağılımını azaltmak için PID kontrolü ile birleştirilmiş yüksek hassasiyetli termokupllar.

2. Enerji optimizasyonu ve güvenlik özellikleri

   • Isı kaybını en aza indirmek, 580kW kurulu gücün etkin kullanımını iyileştirmek için yükseltilmiş yalıtım ve optimize edilmiş ısıtma elemanı düzeni.

   • Daha temiz işleme ve emisyon kontrolünü desteklemek için koruyucu atmosfer ve egzoz arıtması için ayrılmış arayüzler.

   • ABD güvenlik normlarını karşılamak ve yerel müfettişler tarafından onaylanmasını kolaylaştırmak için kapılarda, aşırı sıcaklık ve güç devrelerinde çoklu güvenlik kilitlemeleri.

3. Otomasyon ve MES bağlantısı

   • Tepsi/fikstürlerin tamamen otomatik yüklenmesini ve boşaltılmasını sağlayan giriş ve çıkışta robotlar ve silindirli konveyörler için standartlaştırılmış arayüzler.

   • Tesisin MES'i ile iletişim kurmak için tasarlanmış PLC ve HMI: her partinin sıcaklık eğrisi, tutma süresi ve tarif verileri otomatik olarak kaydedilir.

   • Özel Isıl İşlem Fırını içindeki tarif yönetimi, manuel yeniden programlama yapmadan farklı bileşen türleri arasında hızlı geçişe olanak tanır.

Sonuçlar: kalite, enerji ve verimlilik hepsi iyileşti

Devreye alma ve yükseltme sonrasında, ABD'li müşteri ölçülebilir iyileştirmeler bildirdi:

• Daha kararlı ısıl işlem kalitesi
  Dişliler ve miller için sertlik değerleri ve yüzey sertleşme derinlikleri partiler arasında çok daha tutarlı hale geldi. Tolerans dışı ısıl işlem nedeniyle yeniden işleme önemli ölçüde azaldı.

• Daha düşük birim enerji ve işçilik maliyeti
  580kW kurulu kapasiteye rağmen, optimize edilmiş yalıtım ve kontrol, eski kutu tipi fırına kıyasla bitmiş parça başına enerji tüketimini azalttı. Aynı zamanda, manuel kullanım büyük ölçüde kaldırıldı, operatörlerin sürekli müdahale etmek yerine denetim yapmasına olanak sağladı.

• Daha iyi hat dengesi ve daha kısa teslim süresi
  Boru Tipi Isıl İşlem Fırını aracılığıyla sürekli akış, artık yukarı akış işleme ve aşağı akış yıkama ve incelemenin döngü süresine uyuyor, WIP'i azaltıyor ve genel teslimat hızını iyileştiriyor.

Tesis, o zamandan beri bu Özel Isıl İşlem Fırınını gelecekteki hat yükseltmeleri için bir şablon olarak konumlandırdı ve daha yüksek değerli bileşenlere adanmış yeni üretim hücreleri için benzer konfigürasyonları değerlendiriyor.