Duży producent systemów wentylacyjnych skontaktował się z firmą Eagle Aluminum Cast Products, Inc. w momencie, gdy popyt na produkty wzrósł i firma była gotowa na zmianę.

Klient produkował już 48-calowe łopatki wentylatorów do zastosowań rolniczych metodą odlewania w formach piaskowych, ale ta metoda okazała się niewystarczająca. Prognozy popytu sugerowały, że odlewanie w formach stałych przyniesie niższe koszty jednostkowe, a dodatkową korzyścią będzie większa spójność.

Po latach, EACP nadal produkuje łopatki wentylatorów dla klientów w procesie odlewania form stałych. Zapotrzebowanie wzrosło jeszcze bardziej, a oferta produktów stała się bardziej zróżnicowana. Przeczytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak EACP radzi sobie z projektowaniem, produkcją i dostawą tej łopatki wentylatora z odlewu aluminiowego.

Projekt i produkcja

Firma EACP otrzymała od klienta plik CAD z projektem części, a jej inżynierowie zabrali się do pracy, aby zdecydować, jak wyprodukować daną część metodą formowania ciągłego. Firma EACP znalazła optymalne miejsca dla podawania i wlewu. Ze względu na kształt łopatki wentylatora, umieścili wlew w pobliżu piasty - najgrubszego obszaru - tak, aby metal mógł łatwo przemieszczać się do cieńszych krawędzi łopatki.

Ponieważ użyto procesu formowania na stałe, inżynierowie musieli również uwzględnić kołki wypychaczy i klapki wypychaczy. Odlewanie z zielonego piasku nie wymaga tych dodatków, ponieważ odlew jest uwalniany przez proste przerwanie formy. W przypadku odlewania w formach stałych, forma jest używana wielokrotnie, a odlew musi być usuwany za każdym razem poprzez wciśnięcie kołków wypychających i/lub klapek. Aby zapewnić równomierne rozłożenie ciężaru na wszystkie łopatki, firma EACP zdecydowała się na umieszczenie kołków wypychających wewnątrz piasty oraz wypustek na końcu każdej łopatki.

Do produkcji tych części firma EACP wykorzystuje zaawansowaną technologię lean manufacturing.W rzeczywistości, cała łopatka wentylatora może być wyprodukowana przez jednego operatora, od roztopionego aluminium do końcowej dostawy. Stosowanie przez EACP odchudzonej produkcji nie tylko skutkuje lepszą jakością i wydajnością, ale także prowadzi do obniżenia kosztów magazynowania i, ostatecznie, obniżenia kosztów jednostkowych dla klienta.

Dowiedz się więcej o procesie odlewania w formach stałych w naszym wpisie na blogu tutaj

Usprawnienie procesu produkcyjnego

Początkowe serie produkcyjne były udane, ale z czasem operatorzy i menedżerowie w EACP zauważyli tendencje, które mogły doprowadzić do poprawy. Obecnie usprawniony proces produkcyjny skutkuje bardzo niską liczbą zwrotów z fabryki.

Utrzymywanie stałej temperatury formy: W niektórych odlewach powstawały wady zwane pęknięciami cieplnymi, spowodowane nadmiernym ciepłem samej formy. rozwiązaniem było zainstalowanie systemu chłodzenia w pobliżu piasty formy. Inżynierowie z Eagle Aluminum zmodyfikowali również konstrukcję, aby umożliwić bardziej bezpośrednie połączenie między piastą a łopatkami wentylatora, co poprawiło przepływ metalu. Dzięki tym zmianom udało się wyeliminować wszystkie przypadki pękania pod wpływem ciepła.

Na drugim końcu spektrum firma EACP zauważyła, że obszary łopatek formy, szczególnie dalej od piasty, zbytnio się ochładzały pomiędzy kolejnymi seriami. Aby rozwiązać ten problem, dodano zewnętrzne palniki, które utrzymują łopatki w cieple.

Opaska chłodząca wspomagająca krzepnięcie: Firma EACP zauważyła, że niektóre części lekko się wyginają podczas stygnięcia poza formą i zaprojektowała innowacyjne rozwiązanie: klamrę chłodzącą. Inżynierowie odtworzyli kształt formy i zainstalowali elementy chłodzące, aby ją otoczyć. Teraz każda część jest przenoszona z formy bezpośrednio do uchwytu chłodzącego, który utrzymuje kształt części podczas chłodzenia i krzepnięcia. Przypadki zginania zostały zredukowane do zera. Od tego czasu firma EACP zastosowała ten proces do kilku innych części, uzyskując doskonałe wyniki.

Wykończenie i dostawa

Firma EACP jest przygotowana do podstawowej obróbki wykańczającej swoich odlewów. Obcinamy otwory i szlifujemy prowadnice, kołki wypychaczy i klapki. Następnie przeprowadzają wstępną kontrolę wyważenia i kontrolę wizualną. Po tym jak część przejdzie pozytywnie, jest dostarczana do lokalnej firmy zajmującej się wyważaniem.

Firma zajmująca się wyważaniem to wyspecjalizowany warsztat, który skupia się na tego typu produktach. W odlewie, firma EACP umieściła wypustki na końcu każdej łopatki wentylatora. Firma zajmująca się wyważaniem szlifuje te wypustki z dużą dokładnością, aby zapewnić idealne wyważenie łopatek.

Po wyważeniu, łopatki wentylatora są wysyłane do klienta do ostatecznego montażu. Ten konkretny klient zajmuje się resztą procesu we własnym zakresie. Montuje on łopatki wentylatora, napęd, obudowę i wszelkie inne części pomocnicze, aby wyprodukować wentylator rolniczy gotowy do instalacji.

Wzrost produkcji

Od czasu, gdy firma Eagle Aluminum Cast Products rozpoczęła produkcję tych części, liczba i różnorodność zamówień stale rośnie. Część, od której zaczęła się współpraca, była początkowo produkowana w ilości około 3 000 części rocznie. Obecnie liczba ta wynosi średnio ponad 10 000 części rocznie. Dzięki elastyczności, na jaką pozwalają praktyki lean manufacturing, firma EACP może łatwo dostosować się do popytu i uniknąć nadmiernych zapasów.

Klient zamówił również dziewięć dodatkowych wariantów oryginalnej części, obejmujących różne rozmiary i warianty konstrukcyjne.

Dlaczego aluminium jest właściwym materiałem

Aluminium jest idealnym materiałem dla tego produktu z wielu powodów:

• Waga: niska gęstość aluminium prowadzi do lżejszych części. Lżejsze łopatki wentylatora prowadzą do bardziej wydajnych systemów wentylacyjnych. Pozwalają one również na większą swobodę w instalacji systemów wentylacyjnych, które mogą być umieszczone na słupach lub nienośnych elementach konstrukcyjnych.
• Proces: Odlewanie w formach stałych po prostu nie działa w przypadku cięższych stopów o wyższej temperaturze topnienia, takich jak stal nierdzewna lub węglowa. Nawet jeśli produkt funkcjonowałby przy zwiększonej wadze, proces musiałby ulec zmianie. Klient początkowo zdecydował się na zmianę z zielonego piasku, który mógł być dostosowany do różnych stopów. Inną możliwością jest tłoczenie. Odlewanie w formach stałych odbywa się zazwyczaj przy użyciu form stalowych lub żelaznych, a zatem stosowanie metali żelaznych często nie wchodzi w grę.
• Odporność na korozję: Te łopatki wentylatora są często instalowane w środowiskach rolniczych, gdzie pompują świeże powietrze do zamkniętych pomieszczeń. Są one często umieszczone na barierze między wnętrzem i na zewnątrz, i są stale narażone na działanie czynników atmosferycznych. Stopy żelaza, które są znane do rdzewienia, nie byłyby idealne dla tych środowisk.
• Koszt: EACP używa stopu 319 F do produkcji tych odlewów. Koszt tego stopu jest bardzo niski w porównaniu z innymi stopami. Ponieważ EACP negocjuje uczciwą cenę rynkową za wlewki aluminiowe, może przenieść oszczędności na swoich klientów w formie oszczędności.