前言
燒結(jié)是世界上最古老的技術(shù)之一，幾個(gè)世紀(jì)以來，這種高溫處理工藝被用于生產(chǎn)陶瓷和瓷器，但在過去100年中，它還被用來將金屬粉末制成冶金產(chǎn)品，這就是粉末冶金。它具有非常廣泛的應(yīng)用，硬質(zhì)合金鉆頭、齒輪、輪轂、過濾器和軸承就是通過這種方式生產(chǎn)的。GKN Sinter Metals公司是該領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)袖之一，她是吉?jiǎng)P恩集團(tuán)(GKN)的子公司，歐洲生產(chǎn)的轎車在下線時(shí)幾乎無一不使用這一燒結(jié)專家的VVT系統(tǒng)及其它高檔傳動(dòng)部件。在不懈追求高品質(zhì)的過程中，位于巴伐利亞小城Bad Brückenau的GKN工廠獲得了貝加萊APROL過程控制系統(tǒng)和控制技術(shù)的最佳支持。
在GKN Sinter Metals公司位于Bad Brückenau的生產(chǎn)工廠中佇立著25臺(tái)大型金屬粉末壓機(jī)，源源不斷地生產(chǎn)出嶄新的皮帶輪。雖然這些工件被壓制出來時(shí)仿佛已完成，但是假如觀察者拾起其中一個(gè)，它就會(huì)粉碎成黑色粉末散落在地上，即使完好無損也必須被處理掉，因?yàn)楸砻娼佑|留下的明顯印記會(huì)影響后續(xù)燒結(jié)過程中最終產(chǎn)品的強(qiáng)度和質(zhì)量，這一后果可能是災(zāi)難性的。畢竟，每天從Bad Brückenau工廠中生產(chǎn)出來的超過13.5萬個(gè)金屬件將被安裝在重要的汽車系統(tǒng)中，如油泵、水泵或傳動(dòng)系統(tǒng)等，它們的質(zhì)量缺陷可能會(huì)造成極大的損害。
粉料混合保持一致
因此，公司對(duì)原料和整個(gè)生產(chǎn)過程提出極高的要求令我們不難理解。這一過程從粉末的制取開始，通過特殊壓機(jī)和模具壓成所需形狀，然后加熱至各自金屬材料的熔點(diǎn)以下溫度。通過這種方式制備工件的優(yōu)點(diǎn)是，即使再?gòu)?fù)雜的形狀也不會(huì)像鑄造件那樣需要廣泛的機(jī)械后加工。
根據(jù)所需特性，金屬粉末可以由純金屬或合金組成。至今，GKN Sinter Metals公司已經(jīng)開發(fā)出數(shù)百種不同的金屬粉末配方。即使金屬材料的粒度分布和組成發(fā)生了微小的改變，也會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品有顯著影響。因此，對(duì)于操作員而言，能夠獲取詳細(xì)且精確的控制和顯示數(shù)據(jù)，完全按照配方進(jìn)行粉料混合非常重要。
自從2010年年初起，GKN Sinter Metals公司就已經(jīng)依靠來自貝加萊的硬件和軟件。“我們過去使用的控制器來自一家著名的德國(guó)供應(yīng)商，當(dāng)這款控制器停止供貨，我們開始遇到硬件支持和備件可用性的問題時(shí)，更換供應(yīng)商的想法油然而生。最重要的是，年輕的維護(hù)人員對(duì)于老一代控制器越來越不熟悉，”來自GKN Sinter Metals GmbH電子部的Harald Dziadek解釋道。由于所需的控制技術(shù)無論如何需要完全重建，因此GKN抓住這一良機(jī)改造并優(yōu)化了混料系統(tǒng)?！柏惣尤R技術(shù)非常適合這項(xiàng)任務(wù)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)裝備了一系列集成貝加萊控制器的系統(tǒng)，它們的易操作性、靈活性和可靠性給我們留下了非常深刻的印象，”負(fù)責(zé)系統(tǒng)改造工作的Dziadek補(bǔ)充道。
自始至終選擇APROL
GKN基于第一手經(jīng)驗(yàn)還選擇了APROL過程控制系統(tǒng)。公司已經(jīng)在其輸送帶式加熱爐中應(yīng)用了該系統(tǒng)，從而為燒結(jié)過程提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)的顯示，燒結(jié)和制粉工藝是這家公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力?！罢f起APROL系統(tǒng)，它卓越的靈活性、Linux操作系統(tǒng)的高安全性以及集成的SQL數(shù)據(jù)庫都令我們相當(dāng)信服，”GKN公司電子部的Andreas Flei?ner說道。
通過使用APROL過程控制系統(tǒng)，GKN Sinter Metals公司的混料系統(tǒng)操作員可以對(duì)數(shù)百個(gè)不同的粉末配方進(jìn)行管理和攪拌。
因此，APROL系統(tǒng)還被用來管理粉末配方，并為混料系統(tǒng)的批次處理提供可視化應(yīng)用。混料系統(tǒng)含有一個(gè)傳送帶，在傳送帶上有多個(gè)裝有輔料的容器。操作員將原料從中取出，按照存儲(chǔ)于APROL系統(tǒng)中的相應(yīng)配方，在梅特勒-托利多(Mettler Toledo)稱重終端上手動(dòng)給出劑量，然后精確計(jì)量的原料被送入兩臺(tái)攪拌機(jī)中的一個(gè)，這兩臺(tái)攪拌機(jī)也配備了稱重傳感器和稱重終端。該攪拌機(jī)已經(jīng)裝滿主要原料，原料直接來自于上方的筒倉。在下一次輔料被添加前，混合物的攪拌時(shí)間由配方?jīng)Q定，以此預(yù)防原料間結(jié)塊或其它不良現(xiàn)象發(fā)生。一旦所有原料已被添加，那么計(jì)量過程完成，并開始進(jìn)入攪拌階段。攪拌完成后，金屬粉末被填充到運(yùn)輸容器中，密封后進(jìn)行測(cè)試。最終結(jié)果被記錄歸檔后整個(gè)批次處理過程即宣告結(jié)束，隨后叉式升降機(jī)將運(yùn)輸容器直接輸送到粉末壓機(jī)處。
在GKN位于Bad Brückenau的生產(chǎn)工廠內(nèi)，25臺(tái)大型金屬粉末壓機(jī)每天生產(chǎn)超過13.5萬個(gè)燒結(jié)件，用于安裝在諸如油泵和水泵等汽車系統(tǒng)內(nèi)。
過程控制系統(tǒng)和控制技術(shù)相得益彰
這一現(xiàn)代化系統(tǒng)的核心是APROL控制計(jì)算機(jī)，APC810系列工業(yè)PC擁有足夠的資源管理數(shù)百個(gè)配方。操作員通過APROL進(jìn)行計(jì)量和混料操作的同時(shí)，2005系統(tǒng)CPU控制整個(gè)系統(tǒng)。該CPU還可以根據(jù)存儲(chǔ)于過程控制系統(tǒng)內(nèi)的配方數(shù)據(jù)對(duì)所需每一種次要原料的用量進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)攪拌機(jī)內(nèi)的主要原料進(jìn)行精確稱重，數(shù)據(jù)是通過稱重終端測(cè)量并通過串口傳輸?shù)?。“過程控制系統(tǒng)和控制技術(shù)相得益彰，即使過程控制系統(tǒng)碰到意外問題，我們也能保證攪拌系統(tǒng)運(yùn)行正常，”Flei?ner解釋說。
過程概覽：從金屬粉末到金屬制件
主操作面板基于貝加萊觸摸屏，增加了帶有急停按鈕的工業(yè)鍵盤和鍵區(qū)，它位于輔料傳送帶旁，操作員可以一邊進(jìn)行計(jì)量操作一邊對(duì)其余系統(tǒng)保持密切關(guān)注。三個(gè)Power Panel分布于系統(tǒng)內(nèi)，使得操作員能夠持續(xù)獲知攪拌過程的進(jìn)度和狀態(tài)，并讓他們?cè)谌魏挝恢枚伎梢宰龀鲅杆夙憫?yīng)。
然而，現(xiàn)代化改造的好處不僅限于人體工程學(xué)的改進(jìn)和可用性的提高，混料過程還得到了縮短，攪拌機(jī)1每批次縮短20分鐘，攪拌機(jī)2每批次縮短15分鐘?！拔覀儸F(xiàn)在有一個(gè)強(qiáng)大的、完全集成化的控制系統(tǒng)，通過它我們可以對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行安全管理，密切監(jiān)視以及無縫記錄，”Dziadek在對(duì)其公司在過去一年中取得的進(jìn)步加以總結(jié)時(shí)說道。
GKN Sinter Metals公司簡(jiǎn)介：
成立時(shí)間：1960年
員工人數(shù)：460人
年?duì)I業(yè)額：約6500萬歐元
公司地址：GKN Sinter Metals公司是吉?jiǎng)P恩集團(tuán)(GKN)的全資子公司，該集團(tuán)在5大洲30個(gè)國(guó)家擁有7000名雇員
產(chǎn)品&服務(wù)：為汽車、機(jī)床和消費(fèi)品等行業(yè)生產(chǎn)軸承、皮帶輪和液壓件等金屬零部件
（轉(zhuǎn)載）
