Цифровизация литья: минус брак, плюс экономия на 2 миллиона

Почти 26% – такой средний показатель по внутреннему дефекту «вздутие» встречался в производстве точного стального литья. А причина крылась в чуть более теплой, чем по техпроцессу, воде… Справиться с проблемой помогла цифровизация.

«МЫ ВИДИМ, ЧТО ОТ ДЕФЕКТА «ВЗДУТИЕ» ПРАКТИЧЕСКИ УДАЛОСЬ УЙТИ»

Метрологическая служба литейного завода реализует проект «Цифровизация процесса изготовления выплавляемых моделей». Девять модельных агрегатов на двух участках оснащены цифровыми регистраторами, управляющими электромагнитными клапанами для автоматического поддержания заданной температуры в водяных ваннах. Чуть температура в резервуарах, куда попадают только что сформированные восковые модели, поднимается выше положенных 14 °C – автоматика включает подачу холодной воды. Излишки сливаются до тех пор, пока общая температура не придет в норму. До прихода «цифры» об охлаждении ванны должны были заботиться сами модельщицы, но срабатывал так называемый человеческий фактор: работницы могли об этом просто забыть. Выход же за рамки технологического процесса оборачивался высоким процентом внутреннего брака.

«Прошлым летом, когда стояла жара, мы столкнулись с проблемой быстрого прогрева воды в резервуарах, – рассказал мастер модельного участка Амир Ягудин, – Модельщицы тратили много времени, чтобы постоянно замерять температуру, доливать холодную воду. Между тем в производстве цветного литья ранее внедрили цифровизацию (раздаточные печи кокильного участка были оснащены цифровыми регистраторами температуры – прим. ред). Мы обратились к метрологам с просьбой автоматизировать контроль температуры и у нас. Они подготовили проект, защитили его, затем к нам на участки завезли оборудование, и вот уже две недели оно исправно работает. О том, как это отразилось на показателе внутреннего брака, говорить пока рано. Но мы видим, что от дефекта «вздутие» практически удалось уйти».

«Любой материал при нагревании расширяется, а охлаждение идет снаружи внутрь. Если восковую модель быстро не охладить до сердцевины, образуется избыточное внутреннее давление, которое и приводит к вздутию. Такая модель подлежит переплавке, а это затраты времени и электроэнергии», – пояснил Ягудин. На участке производятся модели для колеса турбины – одной из самых высокоточных отливок, которые поступают на заводы-потребители в виде не заготовок, а готовых деталей. Они практически не подвергаются дальнейшей обработке, отсюда и жесткие требования к геометрии на начальном этапе. 

ОБОРУДОВАНИЕ БЫЛО ЗАКУПЛЕНО НА СРЕДСТВА ЦЕНТРА ЦИФРОВОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ

Всего в ТСЛ работает 14 модельных агрегатов, на которых производится порядка 300 наименований парафиновых моделей. Оборудовать цифровыми датчиками планируется и оставшиеся пять единиц. Это случится, когда подтвердятся эффективность проекта (в виде снижения доли внутреннего брака) и экономический эффект, предварительно оцененный в 2 млн рублей.

Проект по цифровизации процесса изготовления выплавляемых моделей получил финансирование в рамках корпоративного акселератора: «Мы защитили проект, эксперты его единогласно одобрили и приняли к финансированию. Необходимое оборудование было закуплено на средства Центра цифровой трансформации», – сообщил инженер центральной лаборатории метрологии ЛЗ Александр Кузнецов.

Цифровой регистратор отслеживает температуру в резервуаре и при превышении нормы подает сигнал на электромагнитный клапан, включающий подачу холодной воды. Как видно на табло, на тот момент работали два из пяти агрегатов участка, на каждом – температура ниже заданной планки в 14 °C:

Парафиновые модели, изготавливаемые на модельных агрегатах, используются для создания керамических форм. Например, на участке колеса турбины на модель вручную наносят 10 слоев огнеупорного покрытия. Далее парафин вытапливается из формы, отсюда и название метода – литье по выплавляемым моделям. Все, что не вытопилось, сгорает – температура в печи обжига и вытопки достигает 1000 °C. Затем в горячую форму заливается металл. Поверхность отливки, полученной таким способом, не нуждается в дальнейшей обработке.

Качество каждой парафиновой модели тщательно проверяется:

Текст: Татьяна Иванова

Фото: Виталий Зудин