Новый мир для производства деталей для энергетики

Опасения по поводу изменения климата и глобальных уровней углекислого газа в последние годы сделали зеленую энергетику ближе к водительскому сиденью. Согласно обзору Global Energy Review Международного энергетического агентства (МЭА), большинство экспертов ожидают, что возобновляемые источники энергии будут производить почти 30 % всей электроэнергии в 2021 году, а ветровая и солнечная энергия вырастет на 17 % и 18 % соответственно.

Несмотря на этот впечатляющий рост, ископаемые виды топлива продолжают доминировать на рынке, и МЭА прогнозирует, что спрос на один только уголь будет составлять на 60 процентов больше, чем на все возобновляемые источники энергии вместе взятые. В результате CO₂, связанный с энергией, выбросы готовы достичь своего второго по величине годового роста за всю историю, сведя на нет любое снижение концентрации парниковых газов, вызванное пандемией.

Безусловно, это динамичная отрасль, но одно можно сказать наверняка:глобальное потребление энергии — в какой бы форме оно ни проявлялось — будет продолжать создавать новые возможности для механических мастерских и других дискретных производителей. Корпуса насосов и турбин, редукторы, корневые секции ветряных мельниц, устьевые и буровые компоненты — это лишь некоторые из деталей, ежедневно производимых OEM-производителями энергетического оборудования и их поставщиками уровня, многие из которых довольно большие, тяжелые и изготовлены из сложных материалов, таких как инконель и Дуплексная сталь.

Развернуться или уйти домой

Большие детали требуют больших станков, больших зажимных приспособлений и больших режущих инструментов — все это требует больших инвестиций. Клаус Миллер, вице-президент по продажам компании Absolute Machine Tools Inc., Лорейн, Огайо, рад помочь с первым из них. Он отметил, что энергетический и аэрокосмический рынки были медленными в течение последних двух лет, хотя оба, похоже, набирают обороты сейчас, когда мы надеемся, что худшее из пандемии уже позади.

«Мы являемся импортером станков с ЧПУ You Ji и других марок», — сказал Миллер. «You Ji оснащает часть своего более крупного оборудования гидростатическими подшипниками стола, что делает их весьма популярными среди производителей энергозапчастей. Это связано с тем, что эти станки могут выдерживать чрезвычайно высокие нагрузки, возникающие в этой и других областях обработки, и благодаря этой функции обеспечивают превосходную долговременную точность».

В одном недавнем примере компания Absolute установила вертикальный револьверный токарный станок You Ji (VTL) с 4-метровым столом. Компания, которая приобрела ее, обрабатывает большие энергетические заготовки, которые, по словам Миллера, сильно выросли после роста инвестиций в экологически чистую энергию в 2006 году, но начали сокращаться примерно десять лет спустя, когда производство переместилось за границу в Китай, Румынию и других недорогих поставщиков. . Эта новая установка может свидетельствовать об изменении давно сложившейся тенденции.

Ранее в этом году Absolute также установила крупнотоннажный бурильный станок для местного заказчика. Хотя руководство цеха не раскрыло конкретное применение, они сообщили Миллеру, что оно предназначено для работы с энергией и что оно должно иметь грузоподъемность 35 000 фунтов силы (155,7 кН). «У них уже была мостовая мельница в Джонфорде, но нужно было что-то большее», — сказал он. «И здесь, учитывая гидростатические подшипники и массу машины — 130 000 фунтов (58 967 кг), это решение оказалось правильным».

Чем тяжелее, тем лучше

Масса машины, безусловно, важна при выполнении тяжелых резов и стремлении к точности в деталях, больших, чем пикап. Миллер и другие предположили, что немногие производители станков сегодня «делают их такими, как раньше», и что поэтому многие механические мастерские решили модернизировать свои Lucas, Giddings &Lewis и другое старое железо с помощью ЧПУ. И хотя это отличный способ продлить срок службы того, что, безусловно, потребовало значительных инвестиций, наступает время, когда даже самое лучшее оборудование не может сравниться с его современным эквивалентом, независимо от того, сколько раз оно обновлялось.

Еще один способ максимизировать эти инвестиции для магазинов — использовать свои возможности по обработке крупных деталей для выхода за пределы рынка энергии. Например, оборонная промышленность является крупным потребителем крупногабаритных деталей, равно как и горнодобывающая, сельскохозяйственная и строительная отрасли. Однако выполнение такой работы означает, что предприятия должны вкладывать средства в гибкие станки, которые можно легко адаптировать к различным деталям и которые могут похвастаться функциями, сводящими к минимуму время простоя.

Бернард Отто, директор по технической поддержке и менеджер по продуктам Kiwa Japan и OKK Japan в Methods Machine Tools Inc., Садбери, Массачусетс, дает несколько рекомендаций о том, как этого добиться. Он отметил, что многочисленные клиенты Methods поддерживают индустрию гидроразрыва пласта, производя насосы, корпуса и аналогичные крупные компоненты. Быть конкурентоспособным здесь означает не только эффективно снимать большие объемы материала со стальных отливок и поковок, но и поддерживать постоянное вращение шпинделя.

«Высокое использование шпинделя требует, чтобы человек, работающий на станке, мог быстро, точно и, прежде всего, безопасно вставлять и извлекать детали весом 17 000 фунтов (7 711 кг)», — сказал он. «В большинстве случаев это лучше всего сделать с помощью устройства смены поддонов».

Углубление

Отто также отметил, что наличие широкого диапазона скоростей вращения шпинделя обеспечивает аналогичную гибкость. Он сказал, что многие обрабатывающие центры в этой области оснащены передними бабками с коническим редуктором 50 и всего двумя диапазонами, высокоскоростным и низкоскоростным, и максимальной скоростью 3600 об/мин. Это ограничивает возможности их владельцев использовать небольшие сверла и фрезы или обрабатывать алюминиевые сплавы.

«ОКК — один из немногих производителей, предлагающих три диапазона передач и скорость вращения до 6000 об/мин, что позволяет клиентам выполнять очень агрессивную резку, например, большими торцевыми фрезами, а также при необходимости использовать меньшие режущие инструменты», — сказал Отто. «Это делает их гораздо более универсальными для мастерских, которые должны производить различные заготовки».

Другие функции, на которые следует обратить внимание, включают высокое усилие по оси Z для тяжелых операций сверления, встроенную сантехнику для автоматизированного гидравлического крепления и, на расточных станках, возможность блокировки пиноли (ось W) на месте, что значительно увеличивает жесткость при черновой обработке на большой глубине. карманы. Именно по этим и другим причинам Отто соглашается с Миллером из Absolute в том, что идти в ногу с современными технологиями станков — это четкий путь вперед для мастерских, которые хотят оставаться как можно более конкурентоспособными.

Но, пожалуй, самая важная рекомендация для производителей энергии и других организаций с меняющимся спросом — держать свои машины включенными и полностью работоспособными. Это особенно верно для нефтегазового сектора, который может быть очень цикличным, а также для компаний с машинными активами, за которые давно заплатили и которые, как правило, простаивают между рабочими местами.

Отто сказал:«В таких ситуациях в наш сервисный отдел часто звонят клиенты, пытающиеся запустить машину, которая не использовалась месяцами, а иногда и годами, только для того, чтобы обнаружить, что ось зависла или электронный компонент вышел из строя. . Вот почему мы просим магазины периодически циклировать свои машины и, что еще лучше, ставить их на график профилактического обслуживания у авторизованного дистрибьютора. Это поможет избежать неприятных сюрпризов, независимо от марки машины, ее размера или типа работы».

Постоянный захват

Брейден Дамман поддержал необходимость гидравлического крепления, хотя и сразу же указал, что встроенная сантехника, упомянутая ранее, не является обязательным условием. Инженер по применению поставщика компонентов для крепления Vektek LLC, Эмпория, Канзас, Дамман, отметил, что доступно несколько дополнительных вариантов конфигурации, в том числе те, в которых само приспособление для крепления подключается к гидравлике и питается от внешнего «аккумулятора», устройства, поддерживающего давление. в системе во время обработки.

Независимо от подхода, гидравлическое крепление является явным победителем с точки зрения согласованности и надежности, если не в цене. «В большинстве случаев гидравлика является самым дорогим решением, хотя первоначальные затраты быстро компенсируются повышением производительности», — сказал Дамман. «Это устраняет различия, наблюдаемые при ручном методе зажима, и является обязательным условием для автоматизированных процессов».

По иронии судьбы, большая часть мощной энергетической части, с которой Дамман призван помочь, предназначена для второстепенных операций. «Мы видим довольно много компонентов газовых турбин, которые имеют какие-то мелкие детали с очень жесткими допусками», — сказал он. «В этих приложениях заказчик часто хочет установить деталь на шлифовальном станке с ЧПУ для чистовой обработки и, кроме того, нуждается в автоматизации. Гидравлическое крепление почти всегда является предпочтительным методом из-за его высокой повторяемости».

Ларри Роббинс (Larry Robbins), президент компании SMW Autoblok Corp., специализирующейся на зажимных приспособлениях, Уилинг, Иллинойс, является большим поклонником многократного зажима, но отметил, что часто необходимо перемещать большие детали из-за их изменчивости. «Будь то поковка или литье, каждый раз, когда диаметр превышает метр или около того, вам почти всегда нужен способ отрегулировать его положение в патроне», — сказал он. «Мы предлагаем независимую регулировку кулачков с нашими ручными и гидравлическими патронами уже около 25 лет, но за последние несколько лет расширили эту возможность на нашу линейку зажимных приспособлений с электрическим приводом».

Энергичная работа

Роббинс объяснил, что патроны MM e-motion компании имеют запатентованную систему линейного позиционирования (LPS), которая позволяет оператору — автоматически или иным образом — измерять положение детали в станке с помощью сенсорного щупа, отправлять информацию о положении на контроллер и патрон центрирует деталь соответственно. Каждая челюсть приводится в действие и управляется собственным «электродвигателем», который, в свою очередь, приводится в действие индуктивной муфтой, что позволяет использовать систему в стационарных или вращающихся приложениях. Приспосабливаются детали всех форм и размеров до 1250 мм, а также изменение силы захвата даже во время обработки детали.

Как заявили некоторые другие здесь, Роббинс и SMW Autoblok испытали замедление в энергетическом и аэрокосмическом секторах за последние два года, хотя в последнее время оба пережили рост. Интересно, что он начал замечать спрос со стороны нефтяной и газовой промышленности на патроны, способные захватывать все более крупные трубы, что является сложной задачей как с точки зрения крепления, так и с точки зрения станков.

«В прошлом мы модифицировали основные кулачки, чтобы увеличить мощность существующих патронов, но теперь мы столкнулись с совершенно новой конструкцией продукта, учитывая запрос на сквозные отверстия 24 дюйма (610 мм)», — сказал он. Такие большие диаметры также создают большую нагрузку на подшипники шпинделя токарного станка. Эту нагрузку мы можем несколько уменьшить за счет использования люнетов, но и здесь мы приближаемся к пределам существующих технологий крепления. создание совершенно нового рынка».

Соглашение об автоматизации

Поставщик систем автоматизации Fastems LLC USA (Уэст-Честер, Огайо) видит аналогичный спрос на новые технологии. Региональный менеджер по продажам Лой МакЭлдауни (Loy McEldowney) сказал, что энергетический сектор традиционно медленно внедрял автоматизированную обработку деталей, хотя это мышление начало меняться из-за продолжающейся нехватки квалифицированной рабочей силы. "Как и во многих отраслях, они теряют опыт и не имеют другого выбора, кроме как автоматизировать все, что возможно".

Для этого требуется несколько вещей. Один из обрабатывающих центров со сменой поддонов, описанных ранее, является хорошим местом для начала, за которым следует какая-либо форма автоматизированного закрепления заготовки. Aside from the hydraulic and electronic fixturing already discussed, air or mechanically activated zero-point locating systems are also available. McEldowney said the retention knobs for such systems are often mounted directly to large workpieces, with the mating receiver attached to the pallet.

Perhaps most important of all is the development of stable, predictable processes. This task can be challenging on any machined part, but especially so for the low-volume, high-mix work common to energy manufacturing. Even so, an increasing number of oil and gas component suppliers are doing just that.

“Justifying the investment in automation and subsequent process development doesn’t require high volumes as much as it does fairly repeatable orders,” said McEldowney. “For companies that have long-term agreements with their customers and can see what’s coming over the next 18 to 24 months, it’s a lot less scary to spend money on dedicated fixtures, pallets to put them on, and an automated or even semi-automated storage system. When an order comes along, all they have to do is load the pallet, call up the program and run the part. And for those with our MMS (manufacturing management software) system and integrated cell controller, they can do it lights-out. Either way, it makes even lower volume manufacturing very efficient.”