Dla firm zajmujących się obróbką aluminium w Tajlandii, Wietnamie, Malezji i Indonezji, moc znamionowa prasy do brykietowania nie przekłada się automatycznie na rzeczywistą produkcję fabryki. Metoda podawania, forma wiórów, dostępność siły roboczej i pojemność magazynu buforowego mogą wpływać na wydajność projektu w takim samym stopniu, jak sama prasa.

Zakłady produkujące części samochodowe, przetwórcy profili aluminiowych, producenci felg, firmy zajmujące się precyzyjną obróbką skrawaniem i dostawcy elektroniki stale generują wióry aluminiowe z operacji toczenia, frezowania i wiercenia.

Wióry te są lekkie, objętościowe i często zanieczyszczone olejem lub chłodziwem na bazie wody. Przechowywane luzem zajmują znaczną powierzchnię i generują dodatkowe koszty obsługi, wycieków i transportu.

Z tego powodu wiele fabryk instaluje prasy do brykietowania wiórów aluminiowych w celu zwiększenia gęstości materiału. Jednak niektórzy klienci odkrywają po uruchomieniu, że prasa działa normalnie i produkuje akceptowalne brykiety, podczas gdy rzeczywista godzinowa produkcja pozostaje poniżej oczekiwań.

W wielu przypadkach głównym wąskim gardłem nie jest prasa hydrauliczna. Jest to proces podawania materiału przed dotarciem do komory prasowania.

Planując projekt recyklingu wiórów aluminiowych, firma musi zdecydować, czy podawanie ręczne jest wystarczające, czy też potrzebuje przenośnika podnośnikowego, zasobnika buforowego i systemu podawania ślimakowego. Decyzja powinna opierać się na rzeczywistych warunkach produkcyjnych, a nie na założeniu, że automatyzacja jest zawsze lepsza lub że podawanie ręczne jest zawsze tańsze.

Na produkcję maszyny do brykietowania wiórów aluminiowych wpływa czas cyklu hydraulicznego, wymiary matrycy, waga brykietu i gęstość materiału. W rzeczywistej produkcji nowy cykl prasowania nie zawsze może rozpocząć się natychmiast po wyładowaniu poprzedniego brykietu.

Operatorzy mogą nadal potrzebować:

• Zbierać wióry z maszyn lub pojemników;
• Transportować materiał do obszaru brykietowania;
• Wsypywać lub wysypywać wióry do zasobnika podawania;
• Usuwać zatory lub blokady;
• Czekać na wejście materiału do komory;
• Zarządzać płynem chłodzącym wydobywającym się podczas prasowania;
• Usuwać i układać gotowe brykiety.

Gdy ten sam operator jest odpowiedzialny również za inne obowiązki warsztatowe, prasa może spędzać znaczną ilość czasu na oczekiwaniu na materiał.

Układ hydrauliczny może być zdolny do szybkiego cyklowania, ale bez stabilnego dopływu materiału jego moc znamionowa nie może zostać przekształcona w rzeczywistą godzinową produkcję.

To wyjaśnia, dlaczego dwie fabryki używające tego samego modelu prasy do brykietowania mogą osiągać bardzo różne wyniki produkcyjne.

Podawanie ręczne niekoniecznie jest przestarzałą metodą. Dla firm o ograniczonej objętości wiórów, produkcji przerywanej lub ograniczonym budżecie inwestycyjnym, może to być najbardziej praktyczne rozwiązanie.

Operatorzy mogą używać pojemników, wózków lub wózków widłowych do przenoszenia wiórów aluminiowych do prasy i ręcznego ładowania ich do zasobnika. System jest prosty, zajmuje mniej miejsca i nie wymaga dodatkowego sprzętu transportowego.

Podawanie ręczne jest zazwyczaj odpowiednie, gdy:

• Dzienna objętość wiórów aluminiowych jest stosunkowo niska;
• Materiał jest przetwarzany tylko w wybranych godzinach;
• Istniejący pracownicy już zajmują się sortowaniem i transportem odpadów;
• Nie jest wymagana ciągła praca z pełnym obciążeniem;
• Firma chce stworzyć podstawową zdolność recyklingu przy niższych początkowych inwestycjach;
• Formy wiórów są zróżnicowane i wymagają ręcznej inspekcji lub usuwania ciał obcych.

W takich warunkach kompletny automatyczny system podawania może nie przynieść wystarczającego zwrotu. Przenośniki, zasobniki i podajniki ślimakowe redukują część pracy, ale także zwiększają koszty kapitałowe, zajmują miejsce instalacji, wymagają konserwacji i zużywają energię elektryczną.

Firma powinna zatem porównywać całkowity koszt na tonę, a nie tylko porównywać technologię ręczną i automatyczną.

Załadowanie zbyt dużej ilości materiału naraz może zablokować otwór podawania. Załadowanie zbyt małej ilości może spowodować niedopełnienie komory prasowania. Zmienność podawania bezpośrednio wpływa na wagę i spójność brykietu.

Jeśli operator nie uzupełni materiału natychmiast po cyklu, następny cykl jest opóźniony, co obniża wykorzystanie sprzętu.

Wióry aluminiowe zajmują dużą objętość, ale mają stosunkowo niską wagę. Operatorzy nie mogą łatwo zapewnić, że każda partia zawiera tę samą masę, więc długość i waga brykietu mogą się wahać.

Wióry mogą być najpierw zbierane z maszyn CNC do małych pojemników, przenoszone do tymczasowego pojemnika, a następnie ręcznie ładowane do prasy. Ten sam materiał może być obsługiwany kilkakrotnie przed przetworzeniem.

Podczas ręcznego wysypywania, pozostały płyn chłodzący może kapać wokół maszyny i trasy transportu, zwiększając prace porządkowe i ryzyko poślizgu.

Gdy długoterminowy koszt tych problemów przewyższy inwestycję w automatyczne podawanie, fabryka powinna przemyśleć konfigurację procesu.

Podajnik ślimakowy wykorzystuje obracające się łopatki do przemieszczania wiórów aluminiowych z zasobnika magazynowego do wlotu prasy do brykietowania.

Jego główna wartość polega nie na tym, że przyspiesza cykl hydrauliczny. Redukuje czas oczekiwania prasy na materiał i poprawia spójność każdej partii podawanej.

Typowa konfiguracja automatyczna obejmuje:

Przenośnik podnośnikowy + zasobnik magazynowy + podajnik ślimakowy + prasa do brykietowania wiórów aluminiowych

Operator lub wózek widłowy ładuje większą ilość wiórów na przenośnik. Materiał trafia do zasobnika magazynowego, a podajnik ślimakowy dostarcza materiał do komory prasowania zgodnie z sygnałem roboczym z prasy.

Dla fabryk o większej produkcji, takie rozwiązanie może:

• Zmniejszyć czas oczekiwania prasy;
• Ograniczyć powtarzające się ładowanie ręczne i ładowanie łopatą;
• Poprawić spójność podawania między cyklami;
• Stabilizować rozmiar i wagę brykietu;
• Zastąpić częste małe transfery scentralizowanym ładowaniem;
• Łatwiej połączyć z urządzeniami do kruszenia, separacji oleju i odzyskiwania płynów;
• Zapewnić możliwość przyszłej rozbudowy.

Jednak podajnik ślimakowy nie może przetwarzać każdej formy wiórów bez oceny. Jego konstrukcja musi odpowiadać rzeczywistemu materiałowi.

Wióry aluminiowe nie są jednorodnym materiałem. Różne narzędzia maszynowe mogą produkować wióry ziarniste, krótkie loki, długie wióry, cienkie płatki lub splątane wiązki.

Krótkie i stosunkowo jednorodne wióry zazwyczaj przepływają łatwiej i nadają się do ciągłego podawania ślimakowego. Długie wióry mogą się plątać, tworzyć mostki w zasobniku lub owijać się wokół ślimaka.

Nieodpowiedni system może spowodować:

• Materiał pozostający w górnym zasobniku, podczas gdy wylot jest pusty;
• Nieregularne tempo podawania;
• Długie wióry owijające się wokół wału lub łopatek;
• Częste zabezpieczenia przed przeciążeniem silnika;
• Powtarzające się ręczne usuwanie blokad;
• Linia automatyczna, która nadal wymaga stałej interwencji operatora.

Długie i splątane wióry mogą wymagać rozdrobnienia lub pocięcia na krótsze kawałki przed podaniem do podajnika ślimakowego.

Klienci powinni zatem dostarczyć rzeczywiste zdjęcia, filmy i próbki wiórów przed zakupem automatycznego systemu podawania. Samo stwierdzenie, że materiał to „wióry aluminiowe”, nie wystarczy.

Niektórzy klienci opisują wymaganą produkcję tylko jako liczbę brykietów na godzinę. Może to być mylące.

Jeśli każdy brykiet waży 1 kg, 500 brykietów na godzinę to około 500 kg/h. Jeśli inny system produkuje 300 brykietów na godzinę po 2 kg każdy, jego rzeczywista przepustowość wynosi 600 kg/h.

Ocena projektu powinna zatem potwierdzić:

• Docelowa waga na brykiet;
• Średnica i wysokość brykietu;
• Wymagany godzinowy tonaż;
• Początkowa gęstość objętościowa wiórów;
• Waga podawana na cykl;
• Czas cyklu hydraulicznego;
• Czas ładowania i oczekiwania;
• Czy wymagany jest określony kształt brykietu.

Dostawca nie może dokładnie zaprojektować systemu, gdy klient żąda „500 brykietów na godzinę” bez określenia wagi brykietu i stanu materiału.

W przypadku ciągłej produkcji przemysłowej, godzinowa waga przetwarzania i całkowita dzienna objętość zazwyczaj stanowią bardziej znaczące kryteria wyboru niż sama liczba brykietów.

Południowoazjatycki zakład produkujący części samochodowe generował kilka ton objętościowych wiórów aluminiowych dziennie. Aby zmniejszyć początkowe inwestycje, firma wybrała podawanie ręczne.

Po uruchomieniu jakość brykietów była generalnie stabilna. Jednak pracownicy musieli zbierać wióry z kilku maszyn CNC, transportować je do obszaru recyklingu i wysypywać do prasy małymi wózkami.

Ponieważ wióry aluminiowe były bardzo objętościowe, każdy wózek przenosił ograniczoną wagę i wymagał częstych kursów.

Operator odpowiedzialny za podawanie miał również inne obowiązki warsztatowe. Po zakończeniu cyklu przez prasę, często czekała ona na następną partię. Maszyna pozostawała włączona przez wiele godzin, ale czas aktywnego prasowania był znacznie niższy.

Zarząd początkowo uważał, że prasa jest zbyt wolna i rozważał zastąpienie jej modelem o większej sile. Przegląd procesu wykazał, że rzeczywiste wąskie gardła to:

• Rozproszone punkty zbierania wiórów;
• Długie odległości ręcznego transportu;
• Przerwane podawanie;
• Niewystarczające magazynowanie buforowe;
• Brak dedykowanego operatora.

Firma zachowała istniejącą prasę i dodała przenośnik podnośnikowy, zasobnik buforowy i dozujący podajnik ślimakowy.

Pracownicy mogli następnie załadować większą partię na raz, podczas gdy system dostarczał materiał do prasy zgodnie z jej cyklem pracy.

Po modernizacji czas oczekiwania prasy zmniejszył się, więcej wiórów zostało przetworzonych na zmianę, a operator nie musiał stale przebywać przy maszynie.

Przypadek ten pokazuje, że gdy sama prasa ma odpowiednią wydajność, zwiększenie siły prasy może nie rozwiązać problemu wydajności. Identyfikacja wąskiego gardła podawania może być bardziej ekonomiczna niż wymiana głównej maszyny.

Decyzję można ocenić w zależności od objętości wiórów, harmonogramu pracy i organizacji pracy.

Dla zakładu przetwarzającego tylko kilkaset kilogramów dziennie, podawanie ręczne może być wystarczające. Gdy generowane są tony materiału w sposób ciągły i prasa musi pracować przez wiele godzin, automatyczne podawanie staje się bardziej wartościowe.

Zbyt mały zasobnik nadal wymaga częstego ładowania. Zbyt duży zasobnik zwiększa wymagania dotyczące powierzchni i koszt produkcji. Pojemność powinna odpowiadać godzinowej przepustowości i pożądanemu interwałowi ładowania.

Średnica ślimaka, skok i prędkość obrotowa muszą być dobrane do formy wiórów. Nadmierna prędkość może powodować nieregularne podawanie, podczas gdy niewystarczająca prędkość może nie dostarczać materiału do prasy wystarczająco szybko.

Objętościowe wióry mogą tworzyć puste przestrzenie lub mostki w zasobniku. W zależności od materiału mogą być wymagane urządzenia do mieszania, zgarniania lub wibracji.

Podajnik ślimakowy powinien komunikować się z PLC prasy. Gdy komora osiągnie ustawioną ilość podawanego materiału lub wejdzie w fazę prasowania, podajnik powinien automatycznie się zatrzymać, aby zapobiec przepełnieniu.

Złamane narzędzia, lite kawałki metalu i inne ciała obce mogą uszkodzić system ślimakowy. Należy rozważyć ręczną inspekcję, przesiewanie lub odpowiednią separację na wcześniejszym etapie.

Tłuste wióry aluminiowe mogą uwalniać płyn podczas podnoszenia i transportu. Pod przenośnikiem, zasobnikiem i prasą powinny być umieszczone tace ociekowe i kanały zbierające.

Cena zakupu przenośnika i podajnika ślimakowego nie powinna być rozpatrywana samodzielnie. Firma powinna porównać koszty pracy, wydajność i przestoje w oczekiwanym okresie eksploatacji.

• Obecne godziny ręcznego ładowania dziennie;
• Liczba transferów wymaganych na tonę;
• Całkowity czas, jaki prasa spędza na oczekiwaniu na materiał;
• Przestoje spowodowane tworzeniem się mostków lub blokadami;
• Oczekiwana redukcja pracy po automatyzacji;
• Zmniejszenie nadgodzin wynikające z wyższej produkcji;
• Oczekiwany wzrost objętości wiórów w ciągu najbliższych dwóch lub trzech lat;
• Koszt energii elektrycznej i konserwacji systemu podawania.

Gdy prasa pracuje tylko przez krótki czas, a automatyzacja oszczędza niewiele pracy, okres zwrotu może być długi. Gdy maszyna często czeka na materiał lub wymaga dedykowanego operatora, automatyczne podawanie może przynieść wartość znacznie szybciej.

Aby zapobiec sytuacji, w której system podawania dotrze na miejsce i nie będzie pasował do rzeczywistych wiórów, klienci powinni dostarczyć:

• Wyraźne zdjęcia i filmy z ciągłego podawania;
• Czy wióry są krótkie, zakręcone, płatkowate czy splątane;
• Godzinowa, dzienna i zmianowa objętość generowania;
• Przybliżona zawartość oleju chłodzącego lub płynu chłodzącego;
• Liczba obrabiarek i lokalizacje zbierania wiórów;
• Planowana metoda ładowania, taka jak ręczna, wózkami widłowymi lub scentralizowany transport;
• Wysokość budynku, dostępna powierzchnia podłogi i proponowany układ;
• Docelowa waga brykietu i godzinowa przepustowość;
• Lokalne napięcie, częstotliwość i trójfazowe zasilanie elektryczne;
• Plany dotyczące kruszarki lub separatora odśrodkowego w przyszłości.

Reprezentatywne testy materiałowe są cenniejsze niż poleganie wyłącznie na danych katalogowych dotyczących wydajności.

Podawanie ręczne i ślimakowe nie są z natury dobre ani złe. Ładowanie ręczne utrzymuje niski koszt początkowy dla zastosowań o małej objętości. Automatyczne podawanie może zmniejszyć czas oczekiwania, poprawić spójność brykietów i zmniejszyć powtarzalną obsługę w zakładach o ciągłym, wysokim generowaniu wiórów.

Prawdziwe pytanie brzmi nie czy fabryka musi się zautomatyzować. Chodzi o to, gdzie znajduje się obecne wąskie gardło produkcyjne.

Gdy prasa pracuje już przez większość czasu, a operatorzy mogą niezawodnie dostarczać materiał, automatyzacja może być niepotrzebna. Gdy maszyna często czeka, pracownicy wielokrotnie podróżują, a waga brykietu się waha, przenośnik podnośnikowy, zasobnik buforowy i podajnik ślimakowy mogą przynieść większą wartość niż większa prasa.

Prawidłowo zaprojektowany system brykietowania wiórów aluminiowych powinien dopasowywać wydajność podawania, cykl hydrauliczny, generowanie materiału i dostępną siłę roboczą. Tylko wtedy moc znamionowa prasy może stać się praktyczną produkcją fabryczną.