General Extrusions Inc. （GEI） 總部位于俄亥俄州揚(yáng)斯敦，為汽車、建筑和施工、家具和其他行業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)鋁型材。最近該公司完成了第一個重大投資項(xiàng)目。該項(xiàng)目包括安裝和啟動一條新的 25 MN、8 英寸擠壓生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線通過先進(jìn)的自動化功能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營現(xiàn)代化。新生產(chǎn)線將公司目前的產(chǎn)能提高了一倍多，確保了其在未來幾年的持續(xù)成功。
GEI 由 Fred G. Schuler 于 1950 年創(chuàng)立，在揚(yáng)斯敦郊外一棟 9,000 平方英尺的建筑中開始運(yùn)營，其中包括一臺 800 噸、4-7/16 英寸的鋁棒擠壓機(jī)、一條陽極氧化生產(chǎn)線和精加工業(yè)務(wù)。隨著新公司的成立，F(xiàn)red 的目標(biāo)是提供增值的擠壓件。自開始運(yùn)營以來，GEI 目前在其物業(yè)上擁有兩座建筑，包括 200,000 平方英尺的主擠出工廠（擁有一臺 1,675 噸、7 英寸的 Youngstown 擠壓機(jī)和一臺新的 25 MN、8 英寸的 SMS 擠壓機(jī)）和一個較小的 32,000 平方英尺的制造工廠。該公司繼續(xù)生產(chǎn)增值型材，能夠提供 CNC 和其他制造能力，以及表面處理（陽極氧化、油漆和電泳）。這使公司能夠服務(wù)于廣泛的市場?！癎EI 不會將精力集中在一兩個行業(yè)，”Herb Schuler， Jr. 說，“我們更愿意在不同行業(yè)擁有多樣化的客戶組合。雖然我們?yōu)槠嚳蛻籼峁┓?wù)，但我們也為太陽能、颶風(fēng)窗、潔凈室和海洋行業(yè)的制造商提供服務(wù)，僅舉幾例。為了確保其在擠出行業(yè)的未來，GEI 決定投資一條新的擠壓機(jī)，以升級其運(yùn)營?！拔覀冃枰獙ξ覀兊募夹g(shù)和設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化改造，并轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化、高效和高產(chǎn)的設(shè)備，”Schuler 說?！斑@種新設(shè)備能夠在關(guān)鍵指標(biāo)（例如每小時磅數(shù)、廢品率和每磅成本）方面處于性能的前十個百分位?！?/span>
新擠壓機(jī)
GEI 選擇了SMS 集團(tuán)旗下的 OMAV 作為擴(kuò)建項(xiàng)目的管理者。這使擠壓機(jī)能夠從單一來源獲得無縫集成的生產(chǎn)線。OMAV、SMS 和 GEI 密切合作，為完全在意大利建造的新線路設(shè)計(jì)和制造設(shè)備。在擠壓機(jī)建設(shè)期間，GEI 必須為新設(shè)備準(zhǔn)備現(xiàn)場。該公司決定將新的擠壓擠壓機(jī)設(shè)在其現(xiàn)有工廠內(nèi)，那里有一條舊的陽極氧化生產(chǎn)線（自 2010 年以來就沒有運(yùn)行過）。為了安裝新生產(chǎn)線，該公司不得不翻新現(xiàn)有建筑，其中包括抬高大部分屋頂以容納新設(shè)備?！霸?2021 年下半年和 2022 年初我們工廠翻新期間，鋼材和屋頂?shù)膬r格大幅上漲。此外，并非新擠壓機(jī)的所有電子控制裝置在裝運(yùn)時都已準(zhǔn)備就緒，并且在安裝過程中零散到達(dá)，這帶來了額外的麻煩。盡管存在這些挑戰(zhàn)，兩家公司仍于 2022 年 10 月 1 日成功完成了新生產(chǎn)線的安裝和調(diào)試。他們成功的關(guān)鍵是參與該項(xiàng)目并合作確保生產(chǎn)線啟動的人員。除了來自 OMAV 和 GEI 的團(tuán)隊(duì)成員外，賓夕法尼亞州匹茲堡的 SMS 服務(wù)中心也提供了額外的啟動支持。SMS 還提供液壓研討會和壓力機(jī)維護(hù)培訓(xùn)，以確保壓力機(jī)操作員能夠正確地開始。此外，SMS 將提供售后支持，作為維護(hù)包的一部分。新的 25 MN、8 英寸擠壓機(jī)配備了完整的 OMAV 處理系統(tǒng)。“我們決定使用 8 英寸的容器尺寸，因?yàn)樗刮覀兡軌驗(yàn)楦鼜V泛的潛在客戶群提供服務(wù)，而不是我們目前的 7 英寸圓形尺寸，”Schuler 解釋說。該壓力機(jī)的設(shè)計(jì)能夠以每英尺 8 磅的速度擠出長達(dá) 1,200 毫米（47 英寸）的坯料，最大型材重量為 137 磅（圖 1）。擠壓周期時間為 12.7 秒（不包括排氣循環(huán)）和 13.7 秒（有排氣循環(huán)）。帶有博世力士樂泵的生態(tài)驅(qū)動液壓系統(tǒng)以及 SMS 節(jié)能系統(tǒng)確保與舊技術(shù)相比，壓力機(jī)消耗的能源和資源將顯著減少。此外，該壓力機(jī)還配備了獲得專利的線性導(dǎo)軌軸承系統(tǒng)，可確保壓力機(jī)正確對準(zhǔn)并降低維護(hù)要求。
圖 1.新型 25 MN、8 英寸擠壓機(jī)的俯視圖。
擠壓機(jī)的操作通過計(jì)算機(jī)輔助直接擠壓 （CADEX） 系統(tǒng)進(jìn)行管理。這可以通過控制型材的溫度來實(shí)現(xiàn)等溫?cái)D出，從而將生產(chǎn)率提高 7-10%。目前，新的擠壓機(jī)也正在為數(shù)字集成做準(zhǔn)備，這將為擴(kuò)展到工業(yè) 4.0 功能提供基準(zhǔn)。數(shù)字系統(tǒng)正準(zhǔn)備從生產(chǎn)線的流程和運(yùn)行中收集數(shù)據(jù)，最終將允許基于智能學(xué)習(xí)的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)。在擠壓之前，鋁棒在帶有鋁棒剪切機(jī)的節(jié)能爐中加熱（圖 2），每小時能夠加熱高達(dá) 10,000 磅的坯料。適當(dāng)加熱后，坯料通過伺服驅(qū)動的坯料裝載機(jī)自動輸送到壓力機(jī)。
圖 2.鋁棒在節(jié)能烤箱中加熱。
擠壓型材使用強(qiáng)力空氣/水淬火系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，然后使用 ePuller 從壓力機(jī)上移除（圖 3），該拉桿利用電動而不是液壓系統(tǒng)來提高可靠性。當(dāng)型材從壓力機(jī)上拉出時，獨(dú)立作用的飛切鋸將它們切割成適當(dāng)?shù)拈L度。然后，型材沿著 Kevlar 傳送臺運(yùn)送到 70 噸的拉伸機(jī)上（圖 4），然后在精密精加工鋸上被切割成一定長度（最大切割可達(dá) 30 英尺）。
圖 3.使用 ePuller 系統(tǒng)按下 exit。
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圖 4.自動化 70 噸棚架。
鋸切后，型材通過自動堆垛系統(tǒng)精確裝載到籃子中，然后運(yùn)送到時效爐中（圖 5）。由 Belco Industries 提供的新型雙端流時效烘箱長度超過 350 英尺，寬 13 英尺 6 英寸。它有一個帶有 PLC 和趨勢數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)來管理爐子。時效的烤箱包括一個動力輥道輸送機(jī)，允許操作員自動將機(jī)架裝入和裝出烤箱，而無需使用叉車。它還使 General Extrusions 能夠在烘箱運(yùn)行時對材料進(jìn)行預(yù)暫存。
圖 5.自動堆垛系統(tǒng)將型材裝入籃子中，為時效做準(zhǔn)備。
此外，該生產(chǎn)線還包括 12 臺由 Novatec 提供的紅外模切爐。這些烘箱因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和性能而被選中，每個工作班次能夠提供 60 多個熱模，同時減少 30% 的能源消耗。烘箱配備了 Novatec 專有的直接模頭溫度控制 （DDTC） 系統(tǒng)，可精確控制烘箱內(nèi)模頭的溫度。這實(shí)際上消除了任何加熱誤差并限制了模具氧化效應(yīng)，從而減少了模具軸承上的積碳。12 英寸的人機(jī)界面使操作員能夠從一個位置遠(yuǎn)程控制所有烤箱。
新擠出生產(chǎn)線的安裝為 GEI 的未來做好了充分的準(zhǔn)備。隨著先進(jìn)自動化系統(tǒng)的加入，以及實(shí)施工業(yè) 4.0 數(shù)據(jù)收集和數(shù)字維護(hù)技術(shù)的潛力，該公司將能夠確保其新擠壓機(jī)在未來幾年的高效運(yùn)行。同樣重要的是，新壓力機(jī)將使公司能夠繼續(xù)為客戶提供高質(zhì)量的增值型材。“我們將主要在這條擠壓機(jī)上擠壓 6063、6061、6005 和 6082 合金，”舒勒指出。“憑借其高度自動化，該生產(chǎn)線只需要一個 4 名操作人員，甚至可以在長時間運(yùn)行期間與 3 名工作人員一起操作?！?/span>
