Ժամանակակից սարքավորումների միջոցով արդյունավետ ստեղնաձողերի արտադրություն

Ստալինգիտական պողպարկերի արտադրման տեխնոլոգիայի էվոլյուցիա

ՈՒղեկից համակարգերից ավտոմատացված համակարգերին. Պատմական ակնարկ

Անժանգոտվող պողպատե խողովակների արտադրության ճանապարհորդությունը սկսվել է դեռևս այն ժամանակ, երբ աշխատողները ստիպված էին ձեռքով ձևավորել և միացնել պողպատե շերտերը՝ օգտագործելով կռածո եռակցման տեխնիկա՝ ժամերով մուրճով աշխատելով սալերի վրա։ Իրավիճակը որոշ չափով փոխվեց անցյալ դարի կեսերին պտտվող աղացների ներդրմամբ, որոնք անկասկած բարձրացրին արտադրության մակարդակը, չնայած դրանք դեռևս չէին կարողանում ապահովել այն հետևողականությունը, որը արտադրողները իսկապես ցանկանում էին։ Իրական խաղի կանոնները փոխվեցին 1990-ականների դարաշրջանում, երբ ավտոմատացված խողովակային աղացային համակարգերը փոխարինեցին այդ հին ոճի ձեռքով աշխատող ջահերին՝ փոխարենը ներառելով բազմակայան TIG եռակցում։ 2021 թվականի արդյունաբերական զեկույցները ցույց են տալիս, որ այս նոր տեխնոլոգիաները կրճատել են նյութերի վատնումը մոտ 18 տոկոսով, միաժամանակ կրկնապատկելով այն, ինչ կարելի էր արտադրել ամեն օր՝ համեմատած նախորդ մեթոդների հետ։

Հիմնարար տեխնոլոգիական նորարարություններ, որոնք որոշում են ժամանակակից արդյունավետությունը

Այսօրվա նիստեղնական խողովակների արտադրությունը բնութագրվում է երեք հիմնարար առաջընթացով.

1. CNC մշակման մակրոնային մակարդակի հաշված արժեքների համար (±0.1 մմ) կտրման և թեք կտրման ընթացքում
2. Լազերային համակարգերով համաձայնություն որոնք կապված սխալները նվազեցնում են ընդհանուր արտադրության 0,2 %-ից պակասի
3. IoT-ով աջանկացված սենսորներ իրական ժամանակում հսկող ջերմաստիճանը, ճնշումը և հոսքի արագությունը

Ինչպես նշված է 2023 թվականի Արդյունաբերության զեկույցում, այս տեխնոլոգիաները համատեղ 27% բարելավում են էներգաօգտագործման արդյունավետությունը՝ համեմատելով 2010-ականների սարքավորումների հետ: Կանխատեսող պահպանման ալգորիթմների շնորհիվ 98% անվտանգություն ապահովելով՝ արտադրողները կարող են բավարարել աճող պահանջարկը՝ առանց վտանգելու որակը կամ մետաղագիտական ամբողջականությունը:

Ժամանակակից խողովակների արտադրման սարքերի հիմնական բաղադրիչներն ու առաջադեմ հատկանիշները

Արդյունավետ և բարձր կատարողականով աշխատանքի համար անհրաժեշտ բաղադրիչներ

Ժամանակակից ստենտային խողովակների արտադրությունը կախված է խիստ ինտեգրված համակարգերից, ներառյալ՝

• Նյութերի տեղաշարժման միավորներ ինչպես օրինակ՝ լարվածությունը վերահսկող մագլցիչները հավասարաչափ շերտի բեռնաթափման համար
• Բազմաստիճան ձևավորման հատվածներ, որոնք մետաղը ձևավորում են միկրոնային ճշգրտությամբ
• Լազերային լցումային համակարգեր, որոնք պահպանում են ±0.1 մմ հարթության ճշգրտությունը
• Համակարգչային չափման կայաններ, որոնք ապահովում են տրամագծի համապատասխանությունը արտադրանքի 99.8%-ի ընթացքում (Արտադրական համակարգերի հանդես, 2023)

Այս բաղադրիչները համատեղ աշխատում են՝ աջակցելով բարձրարագ և ցածր թերություններով արտադրական ցիկլերին

ԳԾԿ-մեքենայական մշակման դերը ճշգրտության և կրկնվելիության մեջ

Համակարգիչային թվային կառավարում (ԳԾԿ) տեխնոլոգիան ապահովում է խիստ պողպատե խողովակների արդյունավետ արտադրություն՝

1. Բարդ երկրաչափական ձևերի իրականացում 0.005" դիրքային ճշգրտությամբ
2. Մշտական կրկնվելիություն 10,000-ից ավելի արտադրական ցիկլերի ընթացքում
3. ավտոմատ գործիքի ճանապարհի ստեղծման շնորհիվ կարգավորման ժամանակի 65% կրճատում

Այս կառավարման մակարդակը ապահովում է միատեսակություն լուծոների ընթացքում և նվազագույնի է հասցնում մարդու փոփոխականությունը

Սենսորների և իրական ժամանակում նիշային համակարգերի ինտեգրում

Առաջատար արտադրողները զեկուցում են մինչև 42% պակաս թերություններ առաջադեմ հսկման լուծումներ տեղակայելուց հետո, ներառյալ՝

• Ինֆրակարմիր թերմոգրաֆիա շարունակական լցման ստուգման համար
• Էլեկտրական հոսանքի սենսորներ, որոնք հայտնաբերում են ենթամակերեսային թերություններ
• Կանխատեսող սպասարկման ալգորիթմներ, որոնք վերլուծում են թրթռացման օրինաչափությունները
• Cloud-հիմնված վահանակներ, որոնք իրական ժամանակում հետևում են սարքավորումների ընդհանուր արդյունավետությանը (OEE)

Ընդհանուր առմամբ, այս հնարավորությունները ձևավորում են հզոր համակարգ, որն իջեցնում է թափոնների չափը 1,5%-ից ցածր, միաժամանակ աջակցելով 120 մետր/րոպեից ավել արտադրողականության արագությանը

Ինչպես է ավտոմատացումը նվազեցնում մարդկային սխալները և ապահովում հետևողականություն

Ներկայումս ավտոմատացված համակարգերը, ինչպիսիք են CNC ձևավորող ռոլիկներով կամ PLC-ով կառավարվող էլեկտրակառուցվածքները, զգալիորեն օգուտ են բերում ստալե խողովակների արտադրության համար: Այս տեխնոլոգիաները արտադրության ընթացքում աշխատանքի անհրաժեշտությունը զգալիորեն կրճատում են: 2023 թվականի «Արտադրության արդյունավետություն» զեկույցի վերջերս հրապարակված ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ընկերությունները, որոնք անցել են ռոբոտային ծռման համակարգերին, ձեռք են բերել մոտ 32 տոկոսանոց իջում չափագրական սխալներում՝ համեմատած ձեռքով կատարվող գործողությունների հետ: Իրական հրաշքը տեղի է ունենում այն իրական ժամանակում արձագանքման մեխանիզմների շնորհիվ, որոնք կարող են կատարել կեղծ կարգաբերումներ: Դրանք կարող են կարգաբերել մատուցման արագությունը ±0.5 մմ/վ սահմաններում՝ միաժամանակ ճշգրտելով աղեղի լարումը: Սա պահպանում է պատերի հաստության համազանգվածությունը՝ նույնիսկ այն դեպքում, երբ ամեն օր արտադրվում են խողովակների մեծ շարքեր:

Ուսումնասիրություն. Ավտոմատացման շնորհիվ 40% ավելի բարձր արտադրողականություն՝ նվազագույն կ простоյ դադարներով

Եվրոպայի առաջատար արտադրողը 40% բարձրացրեց արտադրողականությունը՝ ինտեգրելով ավտոմատացված խողովակների ձևավորման և օրբիտային լազերային սեղմման համակարգեր: Տեսողությամբ ղեկավարվող ռոբոտները փոքրացրին սերիայի սարքավորման ժամանակը 47 րոպեից մինչև ընդամենը 12 րոպե: Կանխատեսող սպասարկման գործիքները անպլանավոր դադարը կրճատեցին 73%-ով, ինչը հաստատված է 2022 թվականի շահագործման տվյալներով՝ էականորեն բարելավելով գործարանի ընդհանուր արդյունավետությունը:

Արտադրողների համար մասշտաբավորման և երկարաժամկետ շահագործման առավելություններ

Մոդուլային ավտոմատացումը թույլ է տալիս հեշտությամբ մասշտաբավորում՝ 5 տոննա/ամիս փորձարկումից մինչև 200 տոննա/ամիս աշխատանք՝ առանց աշխատանքային գործընթացի վերակազմակերպման: ABB-ի 2023 թվականի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ ավտոմատացված խողովակների գործարանները սկզբնական ներդրումները վերադարձնում են սովորաբար 18–24 ամիս ընթացքում՝ շնորհիվ

• 22% ցածր վերամշակման դրույք
• 15% նվազած էներգախնայողություն մեկ մետրի հաշվարկով
• 90%-ից ավելի անվտանգություն՝ ինքնադիագնոստիկայի միջոցով

Միջազգային ռոբոտային ֆեդերացիան (2024) հաղորդում է, որ ստալինգի խողովակների 68% արտադրողներ այժմ առաջնահերթություն են տալիս ռոբոտների ինտեգրմանը բազմաառանցք խնդիրների համար՝ նշելով հինգ տարվա ընթացքում ծրագրավորված կանգերի 65%-ի կրճատում:

Ամբողջական ընդդեմ Կապված՝ արդյունավետության համար արտադրական գործընթացների գնահատում

Ամբողջական խողովակների արտադրության հասկացությունը՝ տաք պրոֆիլացում և սառը ձգում

Անվտանգ պողպատե խողովակների արտադրությունը սկսվում է, երբ արտադրողները պինդ բիլետներ են վերցնում և տաքացնում մոտ 2200 Ֆարենհայթի (մոտ 1200 Ցելսիուս), որպեսզի կարողանան տաք պրոֆիլացում կատարել: Գործընթացը ներառում է ճառագայթային ճնշում, որն իրականում թափանցում է բիլետի միջով՝ ձգվելով դեպի խոռոչավոր ձև: Ըստ Մետաղների ինստիտուտի (2023) արդյունաբերության վերջերս հրապարակված տվյալների, սա ապահովում է պատերի հաստության միատեսակ ցուցանիշ՝ ընդամենը ±5% տատանումներով: Այս սկզբնական ձևավորումից հետո հետևում է սառը ձգումը սովորական ջերմաստիճաններում, որն ավելի շատ ճշգրտում է այդ չափումները: Այս փուլը նաև զգալիորեն բարձրացնում է ձգման ամրությունը՝ երբեմն մինչև 15%-ով, համեմատած նույնատիպ արտադրանքների հետ, որոնք արտադրվել են լցակավորման տեխնիկայով: Այն բանը, ինչը այս խողովակներին առանձնացնում է, դա դրանց ամբողջությամբ հարթ կառուցվածքն է՝ առանց լցակավորման կարերի: Այդ հնարավոր թույլ կետերի բացակայության պատճառով անհարթ խողովակները դառնում են առաջնատող ընտրություն այն դեպքերում, երբ ճնշումը ամենակարևորն է, օրինակ՝ նավթի և գազի փոխադրման գծերում կամ քիմիական գործարաններում, որտեղ սարքավորումները պետք է կարողանան դիմակայել 10,000 ֆունտ/քառ. դյույմից ավել ճնշման:

Կապված խողովակների արտադրության և նյութի օգտագործման արդյունավետության փոխզիջումներ

Արտադրողները փաթեթներից շերտեր կտրելով ստեղծում են լցված խողովակներ, ինչը իրականում խնայում է նյութեր և կրճատում է հում պողպատի թափոնները մոտ 12-15 տոկոսով՝ համեմատած ամբողջականների հետ: Սակայն կա մի թերություն: TIG կամ լազերային տեխնիկայով ստեղծված լցման կարը մետաղի հյուսվածքում թողնում է կառուցվածքային թուլություններ: Վերջերս հրապարակված արտադրության վերաբերյալ ուսումնասիրությունների համաձայն՝ սա կարող է նվազեցնել խողովակի շարունակական լարվածության ցիկլերին դիմադրելու ունակությունը մոտ 20-30 տոկոսով: Գնային տեսանկյունից լցված տարբերակները կշռում են 1200-1800 դոլար մեկ մետրիկ տոննայի համար, ինչը դրանք 30 տոկոսով ավելի էժան է դարձնում ամբողջական խողովակների համեմատ: Այնուամենայնիվ, սրանք սովորաբար հասնում են առավելագույնը 6500 ֆունտ քառակուսի դյույմի ճնշման հաստատունի: Այս սահմանափակման պատճառով շատ պայմանագրային կազմակերպություններ ընտրում են լցված խողովակներ շենքերի կառուցվածքների կամ հիմնական ջրատար մայրուղիների համար, որտեղ գումարի խնայողությունը ավելի կարևոր է, քան տասնյակ տարիներ խնդիրներ չառաջացնող լուծում:

Առավելագույնի հասցնելով ROI-ն՝ ընտրելով ճիշտ մեքենան արդյունավետ արտադրության համար

Հիմնական չափանիշներ՝ թրուփութը, նյութի համատեղելիությունը և սպասարկումը

Արտադրության գծերի համար սարքավորումներ ընտրելիս կարևոր է դրանք համապատասխանեցնել իրական թրուփութ պահանջներին: Սխալ ընտրություն կատարելու դեպքում գործարանները ստիպված են լինում հանդիպել կապուղիների խցանմանը կամ էլ վճարել ավելի շատ էլեկտրաէներգիայի համար: Մենք տեսել ենք դեպքեր, երբ ընկերությունները գնել են ավելի մեծ սարքավորումներ, միայն որպեսզի հետագայում պարզեն, որ ավելցուկային կիլովատտերը նրանց համար արժեցել են մոտ 30%-ով ավելի շատ էներգիայի ծախսեր, ինչպես վերջերս անցյալ տարվա գործարանների արդյունավետության զեկույցներում է նշված: Ինչ վերաբերում է նյութերին, համատեղելիությունը շատ կարևոր է: Սարքավորումները պետք է ճիշտ աշխատեն տարբեր ստալինի տեսակների հետ, ինչպիսիք են 304L կամ 316L-ը, հակառակ դեպքում երկարաժամկետ ներքին կոռոզիայի լուրջ ռիսկ կա: Եվ մի մոռացեք նաև սպասարկման համար նախատեսված համարժեք դիտարկումների մասին: Մոդուլային կառուցվածքով սարքավորումները հաճախ շատ շահավետ են լինում սպասարկման ընդմիջումների ժամանակ: Այդ արագ փոխարինվող մասերը նշանակում են, որ տեխնիկները ավելի քիչ ժամանակ են ծախսում սարքավորումները հավաքելու վրա և ավելի շատ ժամանակ՝ աշխատանքի վերադառնալու վրա, ինչը վերջնականապես բարձրացնում է արտադրողականությունը:

Ընդհանուր սեփականության ծախսերի և սկզբնական ներդրումների վերլուծություն

Իհարկե, սկզբնական ցածր ծախսերը առաջին նայվածքից գրավիչ են թվում, սակայն ընդհանուր պատկերին նայելիս իրավիճակը փոխվում է: Իրական տնտրականությունը կապված է նրա հետ, թե ժամանակի ընթացքում որքան էներգիա է օգտագործվում, ինչպես նաև աշխատանքի ծախսերի և շահագործման ընթացքում անհրաժեշտ լրացուցիչ մասերի փոխարինման ծախսերի հետ: Վերցրե՛ք ավտոմատացված CNC խողովակների արտադրության օրինակը՝ ըստ նախորդ տարվա «Մետաղամշակման արդյունավետություն» զեկույցի, դրանք աշխատում են մոտ 98% անվտանգությամբ, իսկ ձեռքով կատարվող գործընթացների դեպքում այդ ցուցանիշը կազմում է ընդամենը 82%: Այս տարբերությունը շատ արագ է կուտակվում՝ արտադրության յուրաքանչյուր կորցրած ժամը արտադրողներին ավելացնում է մոտ 560 դոլար լրացուցիչ ծախս: Բացի այդ, ընկերությունները, որոնք կիրառում են խելացի սպասարկման մոտեցումներ, սովորաբար տեսնում են, որ դրանց սարքավորումների կյանքի տևողությունը երկարում է 15-20%: Այս տնտրականությունները ամսից ամիս կուտակվում են՝ միաժամանակ աջակցելով այն թերթավոր արտադրության նպատակներին, որոնց հասնելու է փորձում շատ արտադրամասեր:

FAQ բաժին

Ո՞րն է CNC մշակման նշանակությունը ստալին խողովակների արտադրության մեջ

CNC մշակումը ապահովում է միկրոնային ճշգրտություն կտրելիս և բեվելացնելիս, որն ապահովում է համազանգվածի մեծ շարքերի համար համար համապատասխան որակ: Դա կտրուկ կրճատում է սարքավորման ժամանակը և բարելավում կրկնվելիությունը, ինչը դարձնում է այն անփոխարինելի ժամանակակից խողովակների արտադրության համար:

Ինչպե՞ս են ավտոմատացված համակարգերը բարելավում խողովակների արտադրության արդյունավետությունը:

Ավտոմատացված համակարգերը նվազեցնում են մարդկային սխալները և ավելի համապատասխան դարձնում արտադրական գործընթացները: Օգտագործելով իրական ժամանակում հետադարձ կապի մեխանիզմներ և կանխատեսող սպասարկման գործիքներ՝ արտադրողները կարող են նվազեցնել դադարները և բարելավել արտադրողականությունը:

Որո՞նք են անընդմեջ և կապված խողովակների հիմնական տարբերությունները:

Անընդմեջ խողովակները արտադրվում են տաք պրոֆիլացման և սառը ձգման միջոցով, որի արդյունքում առաջանում է առանց լցակայքի և ավելի բարձր ճնշում դիմադրելու ունակություն: Կապված խողովակները ստեղծվում են պողպատե շերտեր կտրելով և կապելով, ինչը ավելի տնտեսապես շահավետ է, սակայն կարող է կառուցվածքային թուլություններ ունենալ կապման հանգույցներում:

Ինչո՞ւ են սենսորները և իրական ժամանակում հսկումը կարևոր ժամանակակից խողովակների արտադրության մեջ:

Այս տեխնոլոգիաները օգնում են վաղ փուլում հայտնաբերել թերություններն ու նվազագույնի հասցնել թափոնների չափը: Ենթակարմիր ջերմագրությունը, փոխադարձ հոսանքի սենսորները և ամպային հիմքի վրա հիմնված հսկումը ապահովում են արտադրության կայունությունն ու արդյունավետությունը:

Ինչպե՞ս է ավտոմատացումը ազդում խողովակների արտադրության ընդհանուր սեփականության արժեքի վրա:

Չնայած սկզբնական ծախսերը կարող են ավելի բարձր լինել, ավտոմատացումը նվազեցնում է երկարաժամկետ շահագործման ծախսերը՝ մեծացնելով անընդհատ աշխատանքի ժամանակը, իջեցնելով աշխատանքի ծախսերը և նվազեցնելով էներգառեսուրսների սպառումը: Այս գործոնները ժամանակի ընթացքում նպաստում են ավելի լավ ROI-ի: