מבוא

פלדה כלי היא חומר בעל ערך גבוה חיוני עבור מת, עובש, כלים חיתוך, ושילוב של עלויות שלה ואת האנרגיה הנדרשת עבור הייצור שלה אומר כי כל קילו של גרדטה מייצג פגיעה ישירה בשורה התחתונה והסביבה. יצרנים שלא להתמודד באופן שיטתי עם פסולת לעתים קרובות לראות את שיעורי ניצול חומרים מתחת 60%, עם השאר בסופו של דבר כמו שבבים, שחיקה, או חלקי פגום הוא לא רק עלות - אמצעי זהירות, הוא עוזר להפחית את יעילות עיבוד זה באמצעות טיפול יעיל.

צילום: Tool Steel Waste

פסולת מתרחשת כמעט בכל שלב של מחזור חיי ייצור הכלים.המקורות הנפוצים ביותר כוללים:

  • (FLT:0)Material overordering and Poor Kining:FLT 1 כאשר ריקנים נחתכים ממניות, פריסה לא יעילה יכולה להשאיר חתיכות קצה גדולות כי הם קטנים מדי כדי להיות שימושי.
  • (FLT:0) קצבאות מק'צ'ינג מוצפנים: אנדרל:1 (Rover 1:) מנהגים קונסרבטיביים שעוזבים מעטפות עבות לסיומו לעתים קרובות מייצרים יותר צ'יפס מאשר הכרחי.
  • (FLT:0) גריינג'ר וההסרה של EDM:FIRLT:1; סחף פני השטח, חוט EDM, ו-Woower EDM לצרוך חומר כדי להשיג את הנסיכות הנדרשות.
  • (FLT:0) עיוות טיפול וסדקים: אנדרל 1 (לא מבוקר מחזורים תרמיים יכול לגרום דף מלחמה, יצירת רכיבים שיש לגרד או לעבוד מחדש.
  • (FLT:0) נזק אחסון ואחסון:FLT:1 צ'יפס, קורוזיה, או זיהום במהלך אחסון הופך חומר בלתי אפשרי.

קביעת ההפסדים האלה היא הצעד הראשון.ניהול של מחקר איזון חומרי על פני ייצור טיפוסי מגלה את אחוז הגרד האמיתי ואת נקודות הציון אשר תהליכים לייצר את הסכומים ביותר בתעשייה מדדים מציעים כי פעולות ברמה הטובה ביותר להשיג ניצול חומרים של 75-85% עבור גאמטריה פשוטה ו 60-70% עבור עובש מורכבים או מת, משאיר מקום משמעותי לשיפור.

אסטרטגיות עיצוב יעילות

החלטות עיצוב שהתקבלו מוקדם במחזור פיתוח המוצר יש השפעה גדולה על פסולת. כלי אשר תוכנן עם יעילות חומרית בראש יניב פחות גרוטאות במהלך הייצור.

חלק גאומטריה ו- Near-Net Shape

במקום להתחיל עם בלוק מוצק ומציין את כל מה שלא צריך, מעצבים צריכים לשאוף להתחיל עם צורה קרובה ככל האפשר לכלי הסופי.

  • (FLT:0) גרימת כמות מיותרת: 1FLT:1 להעריך כל תכונה. כיסים עמוקים, פינות פנימיות חדות וקירות דקים עשויים לדרוש מעברים מחוספסים.עיצוב עגול, חללים רדודים יותר ולהשתמש בקוריני נדיב שבו ניתן להפחית את מספר שבילי הכלים ואת נפח החומר הוסר.
  • (FLT:0) שילוב גדלים ריקים סטנדרטיים:FLT:1 לתאם עם רכישת חלק ממדים עם גדלים במלאי זמין.זה מבטל את הצורך לקצץ חומר ולהפחית את גרדטת הקצה.לדוגמה, בלוק מוות יכול להיות בגודל כדי להתאים תקן 12 אינץ ' על ידי 24 אינץ ' במקום צורך לחתוך מותאם אישית.
  • (FLT:0) שימוש ב-net-shape preforms:FLT:1 עבור כלים בעלי שם גבוה, זיוף או ליהוק של preform קרוב לגיאומטריה הסופית יכול להפחית באופן דרמטי את הפסולת המבשר.

עיצוב מודולרי וסטנדרטי

עיצוב כלים כמו אסיפות של מודולים בין-משתנים מאפשר ליצרנים להשתמש מחדש רכיבים מוכחים ולהפחית את הווריאציות.לדוגמה, מערכת אגרוף מודולרית-ודי משתמשת בלוחות גיבוי נפוצים ואביזרים שניתן להחליף באופן אישי בעת שחוקים, ולא למחוק כלי שלם.

  • צורך במצודה אישית על כל כלי חדש.
  • ניהול מלאי סימולציה, עם פחות ריקנים ייחודיים הדרושים.
  • תיקון קל יותר ועבודת מחדש, כפי שניתן להחליף מודולים פגומים מבלי לגרד את כל ההרכבה.

החלת עיצוב לייצור ורכבה (DFMA) עקרונות מסייע לזהות היכן ניתן להציג את המודולריות ללא ביצוע מקרי.

אינטגרציה: CAD /CAM ו-Nexing Software

מערכות CAD/CAM המודרניות מציעות כלים שמטפלים ישירות בהפחתה של פסולת:

  • (FLT:0) אלגוריתמים: FLT:1 עבור פלדה או מניות שטוח, התוכנה קינון מסדרת חלקים מרובים כדי למקסם את ניצול החומרי.העיקרון חל בעת חיתוך בלוקים לפני הפחתת כלים מרובים.שימוש בקן אוטומטי יכול להגדיל את התשואה על ידי 5-15% בהשוואה לפריסת ידני.
  • (FLT:0) נתיבי כלי אופציונליים: FLT:1 CAM התוכנה יכולה לייצר חולות מחוספסות אשר להפחית את זמן הסימון תוך צמצום אסטרטגיות ניקוי יתר על המידה.
  • (FLT:0) סימולציה של מבוך: FIRLT:1 סימולציות וירטואליות חושף התנגשויות פוטנציאליות, רצף מיותר ויעיל לפני ששבר שבב אחד.

יישום מערכת CAD/CAM סגורה שמזיןת מידע אמיתי יכול עוד יותר לחדד עיצובים עתידיים.חלק מהחנויות המתקדמות ביותר כיום להשתמש ב-FLT:0דיגיטליות תאומים FLT:1 כדי להשוות שימוש בחומרים מדומים נגד שיעורי גרוטאות בפועל, המניע שיפורים בתכנון מתמשך.

טכניקות עיבוד ל-Minimize Waste

אפילו העיצוב היעיל ביותר יניב פסולת אם העיבוד לא נשלט כאן, אנו בודקים תהליכי ייצור מרכזיים וכיצד לייעל אותם עבור גרדיטה מינימלית.

חיתוך מוקדם: Sawing, Waterjet, לייזר ו- EDM

הקיצוץ הראשון על כלי פלדה ריק קובע את הבמה להפחתת הפסולת.המטרה היא לספק עבודה קרובה ככל האפשר לצורה נטו תוך שמירה על תכונות חומריות.

  • (FLT:0)Band ראה עם קירור: FIRLT:1 ; עבור בלוקים גדולים פלדה כלי, באמצעות להקה חדה, היטב, שעדיין נשמרה עם שיעור להאכיל מתאים מצמצם את אובדן ה-kerf ומונע סדקים מושרה חום.
  • (FLT:0) קיצוץ מים:0) למערכות של מים אבסיביים יכול לחתוך פלדה כלי עם kerf של רק 0.03-0.05 אינץ ' וליצור אזורים פגום חום זניח.זה מבטל את הצורך לחניקה לאחר ביצוע כדי להסיר את קנה המידה, לחסוך חומר וזמן.
  • (FLT:0)Laser ו פלזמה: 1FLT (בזמן שלעתים רחוקות נעשה שימוש בפלדת כלים עבה, לייזרים סיביים יכולים לחתוך סדינים דקים (למשל, עבור צלחות פס) עם חיתוך מינימלי של Nitrogen-ed מופחתת להפחית היווצרות דרוסים, עוד צמצום פסולת.
  • (FLT:0) Wire and הכיור EDM:FearLT:1 ; EDM הוא בעל השפעה חומרית מטבעית מטבעית כי ניצוץ שוחק את החלק העבודה. כדי למזער פסולת, להשתמש עוברי מגוונים עם זרם גבוה ואחריו סיום זמני נמוך, לשחזר חלקיקים מחוסנים באמצעות סינון עבור מחזור מחדש.

איזו שיטה נבחרת, תיקון הולם והיערכות למנוע חתכים מחוץ למרכז שהופכים ריק בלתי ניתן לזיהוי.

אופטימיזציה לטיפול

טיפול חום הוא אחד המקורות הנפוצים ביותר של פלדה כלי - לא בגלל החומר נצרך, אלא בגלל עיוות, סדק וסקאלה להפוך את החלק בלתי ניתן למדידה.

  • (ב) ויקרא: ויקרא: ויקרא י"ד): "התחילה במשכי" (ב) ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (FLT:0)אווירה מוטבעת: FLT:1ure עבור מיטות נוזליות או אמבטיות מלח, שמירה על פוטנציאל פחמן נייטרלי למנוע decarburization.
  • (FLT:0) סטרס הסתמך בין מחוספס וסיום: פלדה כלי 1:1 מכיל לעתים קרובות לחצים פנימיים מ machining. מחזור הקלה בלחץ (כ 1100-1300 מעלות צלזיוס עבור רוב הציונים) לפני סיום הפחתת עיוות במהלך טיפול חום סופי, צמצום הצורך בשחיקה כבדה מאוחר יותר.
  • (FLT:0) מפרט אחידות טמפרטורה: FLT:1 Uneven חימום גורם ⁇ תרמי להוביל דף מלחמה.שימוש במספר רב של thermocouples ובקרי פרווה מודרניים להבטיח את העומס כולו מגיע לטמפרטורה בתוך ± 10 ° F.
  • (FLT:0) אופטימיזציה של יתר-היתר: 1FLT:1 Over-aggressive quenching יכול לפצח חלקים דקים.שימוש בחיתוך מקטעים דקים (מפרק) או גז בלחץ גבוה המחלחל לגז ריק מקטין את הסיכון של פיזור חלק.

לאחר טיפול בחום, חנויות רבות להוסיף באופן שגרתי 0.5-1 מ"מ של חומר כדי לאפשר עיוות. על ידי ייצוב התהליך, כי קצבה ניתן להפחית 0.2 מ"מ, באופן ישיר לחסוך חומר.

עיבוד מחדש ושיקום Scrap

שום תהליך אינו מושלם; חלק מהגרדות הן בלתי נמנעות.המפתח הוא ללכוד את הגרדזה ולהחזירה לזרם החומרי:

  • אוסף:0 (FLT:1hil פלדה פלדה יש לשמור בנפרד מתכות אחרות. high-speed פלדה swarf, למשל, מכיל molybdenum יקר, tungsten ו vanadium שניתן לשחזר על ידי מחזרים מיוחדים.
  • (FLT:0)Briqueting שבבי:FLT:1 שופכים צ'יפס קשה לטפל ולהסיע. a קומפקטית העיתונות מגרד אותם לתוך סדקים צפופים כי הם קלים יותר למכור בחזרה מילימטרים פלדה או יצרני אבקה.
  • (FLT:0) שחרור לחומר חדש: FLT:1 כמה מעבדי toll לקבל גרדטת כלי נקייה לייצר דיודות או אבקת מטבוליות להאכילstock.עבור פעולות שבויה, התכתמי אבק קטנים יכולים להפוך בחזרה לתוך מלאי בר השגה, אם כי זה דורש הון משמעותי.
  • (FLT:0) מחיקת תוכן ממוחזר: FLT:1 , ספקי פלדה כלים רבים מציעים כעת ציונים המיוצרים עם אחוז של גרדיטה ממוחזרת.

תוכנית מחזור של גרדיטה צריך להיות תועדות ועקבו.החיסכון ממכירת פלדה כלי ערך גבוה מכסה לעתים קרובות את העלות של תשתית מחזור בתוך שנה אחת.

Lean and Continuous שיפורים להפחתה

הפחתה של בזבוז אינה פרויקט חד פעמי; היא דורשת תרבות של שיפור מתמשך. עקרונות הייצור של ליאן, במיוחד זיהוי וחיסול שבעת הפסולת (muda), לספק מסגרת לאופטימיזציה מתמשכת.

שימוש בכלי Lean כדי ליצור עיבוד פלדה

  • (FLT:0)Value מיפוי:FLT:1hil Map כל זרימת החומר מן המלאי הנכנס לכלי סיים.זהה היכן החומר מחוספס ומדוע, ממצאים אופייניים כוללים טיפול מופרז, פריסה גרועה, וחוסר עבודה סטנדרטית עבור חיתוך פעולות.
  • (FLT:0)Standard Workmia: FLT:1 מסמך השיטות היעילות ביותר עבור מטמון, טיפול בחום, וסיום כל סוג של כלי עבודה.עובדים עוקבים אחר הליכים סטנדרטיים, צמצום יכולת הפחתת החוסנות שמובילה למומים ולעבודתם מחדש.
  • (FLT:0) חילופי דקות של מת (SMEDIR): 1:1 עבור ביצוע פעולות בולים, צמצום זמן שינוי המוות מצמצם את מספר היריות ואת חלקי ההתקנה שהופך לגרד.
  • (FLT:0) אירועים של קאיזן: 1FLT) סדנאות שיפור ממוקדות שנועדו לזרימת פסולת מסוימת.לדוגמה, kaizen ארוך שבוע על עיבוד EDM עשוי להפחית את צריכת אלקטרודה ופירוק חוט, באופן ישיר להפחית פסולת חומרית.

6 Sigma ובקרת תהליכים סטטיסטיים

גישות מונעות נתונים מסייעות לכמת פסולת ואפס בשורשים.שימוש בשליטה על תהליכים סטטיסטיים (SPC) על פרמטרים מרכזיים כגון:

  • רוחב חיתוך (kerf) עבור ראה ו- EDM.
  • שינוי ממד לפני ואחרי טיפול בחום.
  • מעבר לסיומו ולשיעורי הסרת החומרים בשחיטה.

על ידי מדידת הפרמטרים האלה, המפעילים יכולים לזהות שינויים בתהליך לפני שהם מייצרים פרויקטים של 6 Sigma (DMAIC) שימשו בהצלחה כדי להפחית את גרדטת כלי פלדה ב -30-50% במתקנים מסוימים.לדוגמה, יצרנית עובש אחת הפחיתה את גרדטת הסימון על ידי 40% על ידי עיצוב מחדש של אסטרטגיה מחוספסת המבוססת על ניתוח יכולת תהליך.

אימון עובדים ובעלות

אין שיפור ללא כוח עבודה מאומן שמבין את עלות הפסולת.פגישות אימון רגילות צריכות לכסות:

  • כיצד לקרוא דוחות ניצול חומרים ולזהות אזורים לשיפור.
  • הליכים ידיים עבור פלדה כלי (המניעה קורוזיה, נזק קצה).
  • שימוש נכון בתוכנה ובאופטימיזציה של כלי.
  • טכניקות לחיקוי כדי לתפוס פגמים מוקדם לפני שהם הופכים לגרד יקר.

יצירת תרבות שבה כל מפעיל מועצמת להפסיק את הייצור כאשר הם רואים מצב ייצור פסולת יכול להיות השפעה עמוקה. חברות רבות ליישם "לוח ראפ" כי עוקב באופן בולט אחר מספרי גרדנות יומיים או שבועיים, נהיגה במודעות ותחרות ידידותית בין שינויים.

טכנולוגיות מתקדמות ל- Waste Reduction

תעשייה 4.0 ותעשיית החכמה מציעים דרכים חדשות למזער את הגרדטה מעבר לשיטות מסורתיות של רזה.

סימולציות ו- Digital Twins

ניתוח אלמנט Finite (FEA) של עיצובים כלי יכול לחזות ריכוזים מתח שמובילים לפצח או התכופים יתר. בדומה, סימולציה מודלים כל תהליך חיתוך, מראה איפה השתקפות כלי עלול לגרום overcuting או undercuting. על ידי הדמיה של התרחישים האלה, מהנדסים יכולים להתאים את הזנות, מהירויות וכלי דרכים כדי לחסל עוברי בזבזני. - זמן אמיתי של תהליך וירטואלי של תהליך פיזי - אם אתה יכול להיות מעודף, אם אתה יכול להפעיל את האופטימיזציה מסוימת של תהליך ייצור אפילפטימדומים, באופן עקבי, אם יש צורך לבצע את האופטימיזציה.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

מערכות המופעלות על ידי בינה מלאכותית יכולות לנתח כמויות עצומות של נתוני ייצור כדי לזהות דפוסים שבני אדם עלולים להחמיץ.

  • מודלים של למידת מכונות יכולים לחזות פרמטרים מחוספסים אופטימליים המבוססים על ציון כלי פלדה, גיאומטריה ומצב מכונה, צמצום השבבים שנוצרים.
  • מערכות חזון עם AI לבדוק כל ריק לפני המנצנצ'ינג, זיהוי סדקים או פגמים מוקדם כך שניתן להפנות את החומר לשימוש ערכי נמוך יותר ולא להיות מחוספס לחלוטין לאחר עיבוד יקר.
  • פלטפורמות מבוססות ענן יכולות להשוות את שערי הגרדוז על פני צמחים שונים, לזהות שיטות הטובות ביותר ולהפיץ אותם ברחבי העולם.

בעוד ההשקעה על פני השטח בחיישנים ותוכנה יכולה להיות משמעותית, התגמול לעתים קרובות מגיע בחודשים עבור פעילות כלי רב.

ייצור ומכונות היברידיות

ייצור אדקטיבית (3D הדפסה) של פלדה כלי, במיוחד באמצעות אבקת לייזר אבקת היתוך, מאפשר יצירת ערוצי קירור פנימיים מורכבים וצורות ליד-נט כי יהיה בלתי אפשרי למכונה.זה מבטל ישירות פסולת מתהליכים תת-פרקטיביים.עם זאת, עבור יישומים רבים, הגישה המעשית ביותר היא רצף:0hybriated MachineFLT:1 אשר משלבת תוספת יקר ערך עם מערכות תת-קרקעיות יכול לשחזר רק את גודל מתכתי זה, במקום זה יכול להיות בעל גודל מתכתי.

עידוד והמשך

כדי לקיים מאמצי הפחתה בפסולת, יצרנים חייבים לקבוע מדדים ברורים:

  • שיעור התשואות של ה-FLT:0 (FLT:1 ) × 100. Track על ידי משפחת המוצר.
  • (ב) עלות ה-0 (ה-0) של ה-Scrap לכלי: FLT:1, עלות ישירה של חומר מרוטב בתוספת עלות העבודה והשקעה בחלקה המאולתר.
  • (ב) חלקי הכחשה למיליון (PPM): מספר הכלים הנטושים למיליון המיוצרים.
  • שיעור התפוצה: 0 (הופנה מהדף 1) אחוז הגרדוז שנאסף ונמכר במקום נשלח למזומנים.

לוחות דשטוש גלויים בקומת החנות צריכים לעדכן את המדדים האלה בזמן אמת.עיין בהם בפגישות ייצור שבועיות וקשורים מטרות לשיפור מתמשך כדי לבצע ביקורות.

מסקנה

(הפחתת כלי פלדה ופסולת היא אתגר רב פנים המשתרע על פני תכנון הנדסי, תכנון תהליכים, טיפול חום, ריצוף ותרבות העובד, אין כדור כסף אחד; במקום זאת, הפעולות המוצלחות ביותר ליישם שילוב של אסטרטגיות: אופטימיזציה של חלק גיאומטריה עבור יעילות חומרית, באמצעות שיטות חיתוך מדויקות טיפול ריק, מחזור בלתי נמנע, החלת ו- Six Sigma כדי להניע את השיפורים החדשניים של טכנולוגיות אלה, כגון: