ARTICLES --> CONVERSIÓN DE MOLDEO EN
VERDE A AUTOFRAGUANTE EN
AMERICAN FOUNDRY GROUP
Simple Solutions That Work!™, Volume 4, April 2016
Written by Jack Palmer
CONVERSIÓN DE MOLDEO EN
VERDE A AUTOFRAGUANTE EN
AMERICAN FOUNDRY GROUP
Jack Palmer
President
Palmer Manufacturing & Supply, Inc.
Article Takeaways:
- Cómo saber cuándo cambiar de Moldeo en
Verde a Autofraguante
- Instalación secuenciada
- Consideraciones sobre el moldeo automático
American Foundry Group (AFG) es un grupo de fundiciones en Muskogee,
Oklahoma y Bixby, Oklahoma produce piezas coladas en acero en un amplí-
simo rango de tamaños – desde onzas a toneladas. Es una fundición de
servicio completo que tiene un amplio rango de capacidades de moldeo
y también de producción. La gerencia de AFG estaba preocu-
pada por la planta de Bixby, una fundi-
ción con moldeo 100% en arena en
verde, ya que:
- los costos de mano de obra por
ton eran altos y subían
- la calidad era aceptable pero
necesitaba mucho tiempo de
amoladora y desbastado
- Se necesitaba mejorar las
condiciones ambientales y de
trabajo
- la rentabilidad no era aceptable
- los tiempos de entrega aumentaban
Estado Actual
La mayor parte de las piezas fundi-
das son bastante simples con sola-
mente algunos corazones (machos).
Las cantidades a producir varían
entre 1 pieza hasta 100 piezas fun-
didas por orden de compra prome-
dio, con órdenes de menos de 10
piezas mayormente.
Se lograban los moldes con una can-
tidad de estaciones colgantes con
cajas de bisagras (snap flask) y moldeo
en el piso de moldes sobre/bajero
hasta aproximadamente 36 x 36.
La mayoría de su equipamiento de
moldeo en arena en verde mostraba
signos de su edad y por lo tanto
requería un nivel de mantenimiento
fuera de lo normal.
Esta instalación, con la excepción de la
fusión por inducción y los corazones
fabricados de arena ligada química-
mente, le resultaría familiar a fundi-
dores de hace 30-40 años. Esta fundi-
ción en particular era una parte esen-
cial de la oferta del grupo en cuanto
a tamaño y cantidades y, por lo tanto,
era crítico que se modernizara.
Obviamente, el camino más lógico
hubiera sido realizar un upgrade de la planta de arena y pasar a alguna
forma de moldeo automatizado de
arena en verde – esta idea de exploró
en detalle y se obtuvieron estima
-
ciones de presupuesto tan precisas
como fue posible.
Aunque era una tarea sencilla comprar
un molino nuevo para mejorar la dis-
tribución y almacenado de la arena
en verde; persistía el problema de las
órdenes de compra por bajas can-
tidades y los cientos, sino miles, de
patrones que dejaban como heren-
cia. No era infrecuente tener entre
40 y 50 cambios de patrón por día
con múltiples tamaños que iban de
12 x 12 4/4 hasta 30 x 30 12/12.
Esta no es una situación que se lleve
a una automatización del moldeo
con cualquier tipo de máquina en
verde sin cambios costosos y exten-
sos o el reemplazo por completo de
patrones.
Todos conocemos esos clientes que
son casi absolutamente reacios a
absorber algún costo para reempla-
zar o cambiar patrones e incluso con
una simple placa patrón matchplate
que potencialmente costara $1500
reemplazar – por lo tanto no dis
-
poníamos de esa opción.
Dada la extensa experiencia en siste-
mas de arena ligada químicamente
(CBS) en la planta en Muskogee, se
formó un equipo para investigar la
posibilidad de pasar de un moldeo
de 100% arena en verde a 100% CBS.
Evaluación
El criterio principal para evaluar se
basó en:
- Costo general de los equipos
instalados vs. alternativos
- Capacidades de Producción /
capacidad de cambio de patrones
existente / flexibilidad pequeña
cantidad – ordenes pequeñas
- Personal
- Parada de planta para Instalació
- Requisitos ambientales y de
Seguridad
- Requerimientos de espacio en
planta
- Capacitación requerida
como con cualquier proyecto de
instalación, pero especialmente con
un proyecto que cambiaba funda-
mentalmente la producción com-
pleta de esta fábrica, había docenas
sino cientos de ítems a considerar.
El trabajo pendiente al momento
era mucho y aumentaba en ese
entonces y el espacio en la planta
era limitado. Esto significaba que
debía hacerse una remoción del
viejo equipamiento y una instalación
del nuevo de manera muy eficiente
para asegurar que pudieran volver
a estar en marcha y produciendo
rápidamente.
Luego de una minuciosa revisión del
equipamiento y sistemas disponibles,
se optó por una máquina de moldeo
universal que sería el corazón de
la operación de moldeo autofra-
guante. Una Máquina de Moldeo
Universal (UMM) sería capaz de rep-
licar pequeñas corridas de piezas
simples a complejas, todo en una misma máquina. Podría utilizar el
herramental existente para arena en
verde, lo que, por supuesto, es un
ahorro considerable.
La serie de máquinas universales
de moldeo base carrusel utilizan
los patrones existentes de moldeo
en verde, agregan sencillas cajas
de metal o madera a las mismas, y
montan estos conjuntos a la máquina
utilizando un diseño simple y muy
flexible de cambio de patrón que
permite intercambiarlos en menos
de 60 segundos.
Este modelo resultó ideal para esta
instalación por varias razones:
- Ocupa un espacio muy razonable
- El número de estaciones permite
configurar un amplio tiempo para
el PUNB (autofraguante fenólico
uretánico) mientras permite una
alta cantidad de “rondas” por día
lo que brinda un mayor número
potencial de piezas de una parte
dada en 1 día vs. un carrusel con
más estaciones o un circuito de
cinta transportadora tradicional
de moldeo con carritos de
transferencia
- Rápida instalación
- Bajos requisitos para recibir
capacitación vs. entrenamiento
en sistemas de moldeo en verde
- Mucho menor costo y espacio de
planta requerido que cualquier
otro tipo de sistema de arena en
verde automatizado o semi –
automatizado para un tamaño y
producción comparable.
Requerimientos Adicionales
El sistema fue diseñado inicialmente
para una producción de 40 moldes
por hora en tamaños de hasta 30 x
30 12/12.
Dada esta necesidad de producción
y la necesidad de precisos tiempos
de trabajo/desmolde, se incluyó en este proyecto un sistema de nuevo
depósito de arena, calentamiento y
mezclado.
Necesitaba controlarse la tempera-
tura dentro de +/- 2-3 grados y las
adiciones de reactivos / catalizador
dentro de +/- .5%
Recuperación de Arena
El sistema de recuperación de arena
debía instalarse antes o simultánea-
mente con el sistema de la máquina
universal de moldeo. Se determinó
que no era esencial en una primera
etapa, pero se agregó en una segunda
fase unos años después.
Secuencia de Instalación del
Equipamiento
Fue importante secuenciar la insta-
lación ya que las interrupciones en
la producción eran inaceptables.
Afortunadamente la ubicación afuera
de los silos principales de almace-
namiento permitían que las funda-
ciones se colaran y curaran antes de
su carga
La UMM se construyó en forma de kit
con un marco estructural auto suste-
ntable y soportaba tanto al calentador
de arena como a la mezcladora. Se
incluyeron todas las cañerías y con-
exiones eléctricas que fue posible
durante la etapa de construcción/
testeo en el fabricante.
Una vez establecida la fecha de
entrega del equipo de moldeo y
los equipos de manipuleo y recu-
peración aguas abajo, se definió un
ajustado cronograma de remoción
/ instalación de 6 semanas.
Etapas Básicas de instalación
- Preparación del Lugar – incluyó todo
el trabajo posible que pudo adelan-
tarse para permitir tiempos razon-
ables de curado antes de carga / insta-
lación de todos los servicios (energía
/ aire / gas / agua / comunicaciones).
- Remoción del equipo existente
– fue rápido y directo ya que el
valor de reventa del equipamiento
existente era bajo no se quiso un
desarme cuidadoso.
- Instalación simultánea del
equipamiento – se necesitaron
nuevos calentadores, estructura
para la mezcladora, ensamble de
moldes, manipuleo, enfriamiento,
recuperación y sacudido
shakeout para que el nuevo
sistema rápidamente entrara en
producción.
El sistema UMM utiliza patrones
existentes de sobre/bajero o placa
matchplate. Esto significa que, en
general, una mitad del molde reside
en la máquina hasta que se haga la
segunda mitad lo que resulta en la
eliminación de la mayor desven-
taja de usar modelos de moldeo en
verde en autofraguante– mantener
a los sobres y bajeros juntos. En
operación, los 6 sobres se fabrican
y se quedan en la máquina. Mientras
se producen y extraen los bajeros de
la UMM, los moldes sobre los siguen
justo después. En consecuencia se
tienen procesos de producción con
6 regulaciones de la máquina y luego 6 moldes saliendo en una hilera para
las siguientes 6 regulaciones.
Hay un pequeño carrusel segmen-
tado de 6 estaciones junto a la UMM
con cada segmento dedicado a su
estación correspondiente de la UMM.
Se colocan todas las varas/ cora-
zones/ enfriadores/ machos en la
estación correcta y se rotan junto con
la UMM. Normalmente, el segmento
viaja con una nota «a caballo». Este
es un simple documento listando
cantidades, aleación, etc., que va con
el molde mientras se lo produce, se
ensambla y se lo cuela.
Estas piezas se organizan en un área
próxima al carrusel. Esta misma área
se usa para la organización e inter
-
cambio de patrones con tanta antic
-
ipación como sea necesaria para
permitir que trabaje un turno com-
pleto sin demoras.
AFG trabajó con sus propios inge-
nieros de herramental y fabricantes
locales para diseñar un método muy
simple, económico y eficiente de
montaje de cajas a los patrones.
Para esta instalación se eligieron
cajas de acero ya que podían con-
struirse con mayor precisión dentro de la tolerancia que las de madera. Se
produjeron 5 tamaños de cajas con
3 alturas diferentes con el propósito
de estandarizarlas.
Resultados de la Instalación
Debido al secuenciamiento y prepa-
ración de las fases, esta instalación
se condujo muy cerca del crono-
grama propuesto y por lo tanto no
aparecieron ‘sorpresas’, debido a lo
detallado de la planificación.
Beneficios clave, entre otros:
- reducción de staff
- Cronograma de instalación –se
cumplió
- Entrenamiento mínim
- Piezas fundidas con superficie
mejorada
- la Calidad fue reforzada y el cuarto
de desbarbado dejó de ser el cuello
de botella
- Reducción del trabajo en proceso
en un 85% -- liberando una
cantidad sustancial de capital.
- Están embarcando un 5% menos de
metal para una pieza dada debido
a la eliminación de la hinchazón
por presión metalostática contra
la arena verde
- Se redujo grandemente el trabajo
atrasado
- Las entregas se hacían en algunos
días en lugar de algunas semanas
como previamente
- Se disminuyó el mantenimiento
del equipo en aproximadamente
90%
- Aumentó la rentabilidad debido al
aumento de producción junto a
los costos mucho menores
- Grandes mejoras en las condiciones
de trabajo debido a la reducción
de polvos
La gran ‘sorpresa’ fue exceder la tasa
de producción requerida en más
del 50% a una velocidad de más de
60 moldes por hora, lo que justi-
ficó por completo el costo del equi
-
pamiento y su instalación. A al fecha,
este sistema ha alcanzado tasas de
trabajo tan altas como 65 moldes por
hora aún con 30, o más, cambios de
molde patrón por turno de trabajo.
El éxito de cualquier instalación
normalmente se expresa financier
-
amente como ROI (Retorno de la
Inversión). Una vez que el sistema se
encontraba produciendo, el análisis
determinó que ¡el ROI era menor a
10 meses! Los directivos de AFG se
encuentran revisando activamente
sus otras instalaciones para determi-
nar cómo aplicar de la mejor manera
este proyecto exitoso a sus otras
plantas.
Este modelo en particular es un PMS
6/30/12:
- 6 estaciones
- Capacidad 30 x 30
- Capaz de 12 sobre 12 moldes
- Production rates of up to 65 MPH