Swerea SWECAST AB Status Öppen
Projekt nr Projekt namn
G840P Formsmörjning med hjälp av värmekamera
Författare Rapport nr Datum
Håkan Fernström 2012-013_ 2012-12-20
Adress/Address Telefon/Telephone Telefax/Fax E-post/E-mail
Formsmörjning med hjälp av värmekamera
Sammanfattning
Värmekameror har börjat användas allt mer i branschen och genom dem kommer även nya möjligheter. I detta projekt har syftet varit att utvärdera möjligheten att använda värmekamera för att styra formsmörjningen av pressgjutverktyg. Formsmörjningens primära syfte är att tillsätta släppmedel på verktyget men sekundärt används den till att sänka verktygets yttemperatur. En jämnare verktygstemperatur innebär att verktyget klarar fler skott vilket sänker produktionskostnaden. Idag bygger tillsättningen av smörjmedel över verktygsytorna oftast på erfarenhet och provmätningar.
I projektet har en fast monterad värmekamera använts tillsammans med en fristående mjukvara som kommunicerat med maskinutrustningen för att få en momentan styrning av smörjningen.
Resultatet av de genomförda testerna har visat att utrustningen verkligen har styrt mängden släppmedel vilket kunde följas i loggen över verktygstemperaturen. Det positiva resultatet innebär att det blir ett fortsättningsprojekt nästa år som innebär en fördjupning för att komma närmare en industrialisering.
Summary
IR cameras have been more common in the industry och through them comes more opportunities. In this project was the intention to evaluate the possibility to use IR camera for controling the lubrication of the die. The purpose of die lubrication is mainly to achieve a good draft of the castings but secondary it is used for cooling the die surface. A more even die temperature means that the die can run more cycles which decrease the manufacturing cost. Today the calculation of the amount of lubricant that is needed often is based on experience and test measuring.
In this project a fixed IR camera have been used with a separate software that communicated with the control system to receive a instant control of the lubrication.
The result of the completed tests shows that the equipment have controlled the amount of lubricant which could be seen in the log of the die temperature.
The positive outcome of this project will lead to a confirmation next year. This project will contain a deepning to get closer to industrialization.
1 Syfte och mål
Målet med detta projekt var att utvärdera hur bra de värmekameror som idag finns tillgängliga på marknaden kan klara att styra tillsättningen av av släppmedel, baserat på pressgjutverktygets aktuella temperatur.
Släppmedlets primära syfte är att smörja verktyget så att gjutgodset kan stötas ut utan problem. Sekundärt används även släppmedlet för att kyla verktygets yta. Huvudsyftet med styrning av formsmörjning utgående från formverktygets yttemperatur är att få en bättre termisk balans i verktyget. Den termiska påverkan på verktygen är stor vid gjutning och en stabilare temperatur bidrar troligtvis till en ökad livslängd av verktyget. Den ökade livslängden ger lägre kostnader i och med att fler antal skott kan köras i verktyget.
Ett annat syfte är att kunna förenkla processen med att bestämma tillsättningen av smörjmedel över verktygsytorna vilket ofta bygger på erfarenhet och provmätningar vid igångkörning av ett nytt verktyg.
1.1 Projektdeltagare
I projektet har följande medlemsföretag deltagit: Metallfabriken Ljunghäll AB Husqvarna AB Mönsterås Metall AB Nyströms Pressgjuteri AB
2 Genomförande
2.1 Utrustning
Som samarbetspartner i projektet utöver medlemsföretag har Termisk Systemteknik fungerat. All värmekamerautrustning som har använts i projektet har installerats och konfigurerats av dem.
Använd utrustning:
Figur 1. FLIR A320
• Kamera FLIR A320.
• Typiskt 320*240 /640*480 pixlar, bolometer.
Swerea SWECAST AB Rapportnr 2012-013_ • Okyld
• 40<60mK temperaturkänslighet.
Den mjukvara som användes för att hantera information från kameran och styra formsmörjningen var IR Control, se figur 2. I programmet delar man in ytan som skall läsas av i de områden som önskas, så kallade AOI, Area Of Interest, se figur 3. Man kan också konfigurera styrvärden för de olika AOI med till exempel godkänt temperaturområde, BÖR-värden, och icke godkända temperaturområden.
Figur 2. IR-control
Figur3. IR-bild med AOI-zoner
2.2
Testkörningen, en så kallad demonstrator, genomfördes på Metallfabriken Ljunghäll AB. Kameran var inbyggd i ett skyddshus och installerades fast på sidan av den fasta verktygshalvan, se figur 4, och läste alltså av värmebilden på den rörliga halvan.
Smörjhuvudet med 6 munstycken på en robot kördes under smörjcykeln ursprungligen med en och samma hastighet. IR Control fick en signal från smörjroboten vid varje avslutad smörjcykel och beordrade då en bildtagning av det rörliga verktyget. Denna bild (ÄR-värdena) bearbetades i programmet som gav smörjroboten direktiv om hastighet inom respektive AOI för nästkommande cykel. Hastigheten kunde alltså vara oförändrad, höjd eller sänkt beroende på avläst temperatur.
Testkörningen pågick i sammanlagt ca 3 timmar varav en längre obruten period på ca 1 timma.
Figur 4. Den monterade kameran syns i bildens mitt.
3 Resultat och diskussion
Genom att följa värmekurvan i IR Control, se figur 5, kan man se att värmebilden ökar från start vid tiden 13.30 och går upp över önskad maxnivå. Därefter styrs de i första läget neråt som en följd av längre smörjtid och därefter sakta uppåt igen mot BÖR-värdeområdet som var satt till 170-200°C. Temperaturerna sjunker vid tiden 14:14 som är ett maskinstopp och därefter påbörjas en ny körning.
Figur 5. Temperaturkurvor för de sex AOI-zonerna.
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 1 2 :1 4 :0 4 1 2 :2 7 :5 2 1 3 :3 0 :1 1 1 3 :3 3 :3 1 1 3 :3 6 :4 6 1 3 :3 8 :2 5 1 3 :4 1 :3 4 1 3 :4 4 :4 5 1 3 :4 7 :5 9 1 3 :5 1 :1 5 1 3 :5 2 :5 7 1 3 :5 6 :1 6 1 3 :5 9 :3 6 1 4 :0 2 :5 8 1 4 :0 6 :1 8 1 4 :0 8 :0 1 1 4 :1 1 :2 0 1 4 :1 4 :4 1 1 5 :0 6 :0 0 1 5 :1 5 :0 4 1 5 :2 4 :2 4 1 5 :2 6 :0 4 1 5 :2 9 :1 6 1 5 :3 2 :2 9 1 5 :3 5 :4 7 1 5 :3 7 :2 9 1 5 :4 0 :5 1 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 2012 0618 Mean (AOI1) Mean (AOI2) Mean (AOI3) Mean (AOI4) Mean (AOI5)
Swerea SWECAST AB Rapportnr 2012-013_
4 Slutsats
Värmekameran och IR Control läste av temperaturen och korrigerade vid behov robotens hastighet vilket också ändrade verktygets yttemperatur mot det önskade området.
Vi finner alltså att värmekameratekniken har stora möjligheter att användas industriellt i en snar framtid för att uppnå en bättre termisk balans.
5 Fortsatt arbete
Ett fortsättningsprojekt kommer att köras nästa år. Fokus blir att hitta förfinade metoder för att styra formsmörjningen. I detta projekt reglerades smörjrobotens hastighet för att ändra mängden påfört släppmedel per område. När fasta munstycken används måste släppmedelstillförseln styras istället för smörjrobotens hastighet. Huvudmålet blir att komma ett steg närmare en industrialisering.
