Для литейных предприятий, присвоение серийного номера каждой отливке может стать новым качественным шагом развития производственного процесса. Выпуская крупные серии отливок, компании (производства, предприятия) могут проследить эффективность или неэффективность технологического процесса и выявить проблемные области. Особенности обращения с отливками, и их последующая обработка после выбивки в литейном цеху предъявляют высокое требование к нанесенным символам маркировки.

До сих пор эти маркировки (обозначения) проставляли от руки, изменяя, примерно, каждые четверть часа. Недостатком этого способа являются потери времени на необходимость переставлять данные маркировки. Кроме того, при каждой смене модели необходимы дополнительные затраты времени на нанесение или удаление маркировки.

Рисунок 1 Маркировка на отливке блок цилиндров

Требования, предъявляемые заказчиками литья - продукция литейных заводов должна иметь однозначно понятную и четкую маркировку для возможности:

1) определить изготовителя продукции,

2) идентифицировать изделие,

3) проверить соответствие маркировки выпускаемому изделию

Рисунок 2 Гравировка лазером на песчаном стержне

Маркировка должна соответствовать материалу изделия, т.е. она не должна вредить его функционированию, должна сохраняться длительный срок, чтобы можно было ее различить при нормальном использовании при хранении отливки.

 Также при применении маркировки, соответствующей цели и материалу, определяющими являются расходы, связанные с конструкцией или технологией изготовления, вследствие чего использование экономичного способа имеет большое значение.

Эту задачу можно решить путем нанесения индивидуальной маркировки на поверхность литейной формы после уплотнения формовочной смеси, в результате чего маркировка в процессе заливки металлом переносится с поверхности песчаной формы на отливку.

Далее рассмотрены основные способы нанесения маркировки на литейную форму.

Нанесение маркировки на песчаную форму может осуществляться с помощью лазера.
В основном применение находят твердотельные лазеры. Опыты показали, что маркировка с помощью лазеров не оказывает негативного влияния на качество отливки. Песчинки под действием лазера испаряются или растрескиваются в мелкую пыль, поверхность остается чистой.

Рисунок 3 Название компании на цилиндрическом песчаном стержне

Этот способ обладает следующими преимуществами:

• возможность наносить маркировку на шероховатые и неплоские поверхности,
• четкий рисунок и резко очерченные контуры,
• нет необходимости в точном позиционировании,
• нет износа инструмента,
• на форму не оказывается давление,
• нет затрат времени на замену символа,
• замена маркировки определяется скоростью работы компьютера.

Однако для скорости маркировки необходимо использовать мощные дорогостоящие лазерные установки. Существенным ограничением является фокусное расстояние лазерной головки. Сама лазерная головка с оптическим узлом сравнительно большого размера, что затрудняет использование лазера для малых форм и для нанесения маркировки на вертикальные стенки формы.

Рисунок 4 Лазерная маркировка форм

Лазерная маркировка форм имеет ряд слабых сторон при использовании в литейных цехах, которые сказываются на сложностях эксплуатации лазерной установки:

• запыленность
• высокая температура
• влажность
• вибрация

Вывод: Способ наиболее подходит для маркировки стержней, и песчаных форм с одной или двумя крупными отливками. Конструкция участка маркировки с лазерной головкой легко встраивается в опочные формовочные линии и автоматизированные линии по ХТС процессу с производительностью формовочной линии не более 100ф/ч.

Маркировка формы может осуществляться путем контакта с подвижным инструментом - программируемые иглоударные гравировочные устройства.

Рисунок 5 Конструкция участка маркировки форм на опочной линии

Металлическая маркировальная гравировочная игла приводится в движение и возвращается обратно посредством потока воздуха, тем самым происходит набивка и клеймения маркируемой поверхности точками или непрерывными линиями, которые формируют символы, графику или двумерные идентификационные коды 2D. Перемещение головки для отпечатывания оттиска осуществляется от компьютера.

Особое преимущество этого вида маркировального скорость нанесения маркировки. Кроме того, используется дешевый инструмент, который легко заменить в кратчайший срок. Силы, действующие на этот инструмент, очень малы. Есть возможность использование переносного ручного инструмента.

Недостатком способа является громоздкость рабочего органа, инструмент необходимо подводить на расстояние контакта, а значит ограничение в габаритах формы и местах нанесения маркировки. Под действием ударного инструмента инструмент перемещается на больших скоростях в результате чего песчинки формы разлетаются в стороны, что приводит к засорам в отливке, что потребует дополнительной обдувки или пылеудаления из формы.

Способ может применяться на ХТС линиях, для маркировки стержней и для крупно габаритных опок.

 Использование штампа нумератора.

Рисунок 6 Нумератор

Маркировка осуществляется путем проставления номеров при контакте с неподвижным инструментом. Это означает, что все данные (цифры), необходимые для маркировки, одновременно отпечатываются на поверхности формы. Особое преимущество заключается в том, что процесс нанесения маркировки сам по себе является очень быстрым и очень просто может регулироваться. При этом инструмент должен контролироваться датчиком давления для ограничения максимального давления.

В качестве штампа для данного способа используются типографские нумераторы. Нумераторы могут быть механическими или с электроприводом. Для использования в литейном цеху, над линией в зоне установки стержней устанавливается робот или 

мехатронная система с нумератором, управляемая компьютером. По команде с управляющего компьютера на нумераторе выставляется требуемое порядковое число, робот перемещает инструмент на заданную координату и вдавливает в форме отпечаток.

Рисунок 7 Нумератор с штрих кодом

Основные преимущества:

• скорость простановки номера
• форма не разрушается, как это происходит под воздействием иглоударного способа
• простота и надежность рабочего инструмента

Технология маркировки CAST-ID с применением предварительно закодированных меток.
В данном методе отливке присваивается свой уникальный код, для этого используется заранее закодированная метка(трафарет) или форма, которые могут быть сделаны на месте на самом производстве либо производителем меток.

Материал и размер метки подбирается для каждой отливки и каждого отдельного случая. После сканирования информация об отливке переносится и храниться в базе данных литейного производства или на «облачном» сервере.

Рисунок 8 Метка из огнеупорного материала 2D кодом

Для формовочных линий ПГС (для песчаных форм) используются метки из минерального волокна, которые могут крепиться к форме с помощью термоклея. Дополнительно код может быть распечатан на принтере и наклеен на внешней стороне формы (на опоку), это позволит отслеживать все этапы производственного процесса пока основная метка будет скрыта в форме. Сканеры установленные на основных этапах производства будут считывать код и записывать информацию в базу данных на протяжении всего производственного цикла. Далее код отливается вместе с отливкой и остается с ней на всегда.

Метка толщиной 0,1 см после выбивки удаляется или зачищается вместе с остальным песком в процессе дробеметной очистки.

Рисунок 9 Литой 2D код

При этом способе нет воздействия на форму, вставка с маркировкой изготавливается заранее, а в модельной оснастке предусматривается выступ для отпечатка заглубления в форме, где будет установлена метка.

 Преимущество способа:

• Возможность нанесения маркировки любой сложности
• Создание PLM (product lifecycle management)-системы предприятия
• Высокое качество отпечатка
• Высокая скорость установки

В настоящее время помимо широко распространенных штрих кодов все больше и больше находят применение другие виды кодирования, такие как QR-code, Matrix-data code и д.р. – эти способы кодирования информации могут быть считаны даже при повреждении до 30%.

Для внедрения технологии CAST-ID в производство, предприятиям потребуется:

• серийные метки из огнеупорного материала могут быть заказаны или изготовлены заводом используя гравер, трафаретную машину, лазер, режущий плоттер или же выращены по технологии быстрого прототипирования,
• принтер штрихкодов для внешней маркировки форм,
• сервер или доступ к облачному серверу для хранения данных
• сканер или камера для считывания кодов.

Метки могут устанавливаться вручную или автоматизировано с помощью роботов. Логотипы и обычная цифровая кодировка также может наноситься на предварительно закодированную метку.

Все выше приведенные способы могут быть интегрированы в автоматизированную систему управления производственными процессами предприятия (MES). С помощью ПО автоматизации маркировки отливок можно будет добиться следующих улучшений:

Для завода:

• прослеживание жизненного цикла продукции PLM-система
• вытеснение подделок и контрафактной продукции
• учет клиентов
• избегание необоснованных претензий по качеству и соответственно финансовых потерь
• сократить время операции по маркировке
• улучшить читаемость маркировки
• избежать ошибки в маркировке отливок
• обеспечить учет и отслеживание отливок в текущем производственном цикле
• обеспечить автоматическое поступление данных в MES
• подключить дополнительный клиентский сервис

 Для клиента:

• Удобство оформления выполненных работ
• Подтверждение заводом изготовителем всех своих гарантийных обязательств

Баринов Сергей Геннадьевич,

Коммерческий директор ООО "Таганрогский литейный завод"

 Кузнецов Андрей Викторович,

Металлург ООО "Таганрогский литейный завод"

Comments

No comments yet