monitoraggio e ottimizzazione dinamica del processo di ... la qualitàin pressocolata call fp7...

Call FP7 - FoF-ICT-2011.7.1, Collaborative IP project, Proposal number: 314145

MUSIC: MUlti-layers control&cognitive System to drive

metal and plastic production line for Injected Components




11

Monitoraggio e ottimizzazione dinamica

del processo di pressocolata

F. Bonollo, G. Timelli, E. Fiorese, E. Battaglia, G. Kral

(Università di Padova, DTG, Vicenza)

N. Gramegna (Enginsoft, Padova)

G. Voltazza (Saen, Brugine – PD)







22

Contenuti

Introduzione: il Progetto MUSICLa Qualità in PressocolataParametri di Processo in PressocolataCondizioni Fisiche indotte dai Parametri di ProcessoIndici di Qualità generati dalle Condizioni FisicheMappe Processo vs Qualità in HPDCConsiderazioni FinaliRiferimenti







3

Introduzione: il Progetto MUSIC







44

melting solidifyingfillingpouring cooling

�� Defect: a quality characteristic is lower with respect to the level or state foreseen (usually specified); it does not allow the product to carry out a function requested

� Imperfection: a quality characteristic is for a some extent lower with respect to the level or state foreseen or a deviation from a continuous appearance of the base material not yet evaluated against a threshold level (a technical OK / not OK evaluation is not allowed). This does not mean necessarily that the product is not suitable for use. An imperfection must be evaluated by means of a proper scale, based on the related specifications, to decide if the product has a quality level making it suitable for the use.

EN-12258

La Qualità in Pressocolata







55

Imperfezioni:sempre presenti nei getti

possono diventare difetti(rispetto a specifiche e requisiti),

influenzando la qualitàdel prodotto








66

� Inclusions & Undesired Phases

� Filling defects/imperfections

� Gas (entrapment or development)

� Metal-die interaction

� Solidification shrinkage

� Cracks

melting

filling

pouring

solidifying cooling

solidifying

filling solidifying

filling solidifying

filling

DefectsClassification

prCEN/TR 16749








7


prCEN/TR 16749








8


prCEN/TR 16749








9


prCEN/TR 16749








10

Frequenza di Difetti & Imperfezioni in HPDC








1111

HPDC:

Processo

ad elevata complessità,

multi-stadio

e multi-parametro

Parametri di Processo in Pressocolata







12

Parametri Pressa

Termoregolazione stampo

Stampo

Dispositivo Vuoto

Lubro-distaccanti

Forno

Post processo

Parametri di Processo

Stato della lega

Parametri di Processo in Pressocolata







1313

Parametri di Processo ��Condizioni Fisiche

Parametri Pressa


Stampo

Dispositivo Vuoto

Lubro-distaccanti

Forno

Post processo

Parametridi Processo

Stato della lega

I Parametri di Processo sono collegati con le CondizioniFisiche del Sistema







1414

Pressione vs tempo

Contenuto Umidità

Posizione Metallo

Contenuto Aria

Mappe Termiche

Temperatura vs tempo

Emissione rumore

Condizioni Fisiche

………………………








1515

MonitoraggioProcesso

Pressione vs tempo

Contenuto Umidità

Posizione Metallo

Contenuto Aria

Mappe Termiche


Emissione Rumore

CondizioniFisiche

Parametri Pressa


Stampo

Dispositivo Vuoto

Lubro-distaccanti

Forno

Post processo


Stato della lega








1616

Parametri Pressa


Stampo

Dispositivo Vuoto

Lubro-distaccanti

Forno

Post processo


Stato della lega Pressione vs tempo

Contenuto Umidità

Posizione Metallo

Contenuto Aria

Mappe Termiche


Emissione Rumore

CondizioniFisiche

Monitoraggio Processo








1717

MonitoraggioProcesso








Condizioni Fisiche ��Indici di Qualità

1818







19

)&min()max( IDQ =

∑=7

1

)&(& iidID

GEODMCRACKUNDESFILLGASSHR idididididididID )&()&()&()&()&()&()&(& ++++++= −


Definizione degli Indici di Qualità







20


corr

marksej

fattherm

solder

erosion

idf

idf

idf

idf

idf

)&(

)&(

)&(

)&(

)&(

5

4

3

2

1

⋅+

⋅+

⋅+⋅+⋅=

−

−

DMid −)&(







21

Condizioni Fisiche ��Indici di QualitàSistema SpruzzaturaTipo di lubrificanteEntità dei flussi usatiCaratteristiche acqua, pHDiluizione

solderidf )&(2 ⋅

DMid −)&(

GASid )&(vapouridb )&(3 ⋅

depositidd )&(3 ⋅UNDESid )&(

fatthermidf −⋅ )&(3

corridf )&(5 ⋅

ricantidb lub4 )&(⋅

hydrogenidb )&(2 ⋅

antcontaidd min4 )&(⋅







22

CondizioniFisiche









2323

• Velocità prima fase

• Velocità seconda fase

• Punto di commutazione

• Intensificazione Pressione

• Temperatura lega

INPUT OUTPUT

Temperatura (T1,…,T5)

Pressione nella cavità stampo (P1,…,P3)

Velocità e avanzamento Pistone

……….

°C,

bar,

mm,

m/s

Ispezione visiva

RX

Analisi di Immagine

Parametri di Processo

Condizioni Fisiche

Indici di QualitàVerificati mediante

ProveMeccaniche








2424

Localizzazione Difetti Proprietà Meccaniche

Microstruttura

Stabilità di Processo

Estetica

Quantità e Tipo Difetti

Distorsioni

Indici di Qualità








2525

Localizzazione Difetti

Proprietà Meccniche

Microstruttura


Estetica

Quantità e tipo Difetti

Distorsioni

Indici di QualitàLe Condizioni Fisiche

determinanogli Indici di QualitàPressione vs tempo

Contenuto Umidità

Posizione Metallo

Contenuto Ariat

Mappe Termiche


Emissione Rumore

CondizioniFisiche








2626









2727

Getti di scarsa qualità:Elevata dispersionedei dati Max temperaturavs Tempo

La Qualità richiedeun Processo stabile


Stabilitàdi Processo







28


Stabilitàdi Processo

Getti di elevata qualità:Minima dispersionedei dati Max temperaturavs Tempo

La Qualità richiedeun Processo stabile







2929

Qualità Superficiale








3030

X: V1 (1st phase)

Y: V2 (2nd phase)

yellow: VI level 3

red: VI level 4

+High V2

(> 3 m/s)

- Low V2

(< 3 m/s)


QualitàSuperficiale







3131

Qualità Superficiale








3232

X: DOE line

Y: avg max T1

σ: max T1 std dev

yellow: VI level 3

red: VI level 4

+ Small σ

High T1

- High σ

Low T1

QualitàSuperficiale








3333

Difetti Interni








3434

X: avg max T1

Y: avg P1

Dnn: n. DOE

3/4: VI level 3/4

green: RX class 4

yellow: RX class 5

red: RX class 6/7

+ High

T1, P1

- Low

T1, P1


Difetti Interni








Proprietà Meccaniche

35








Difetti

36








Difettivs Proprietà

37








ProprietàMeccaniche

38








Correlazioni tra zone omologhe del getto

39








Correlazioni tra zone omologhe del getto

40







ProprietàMeccaniche

QualitàRadio-grafica


41







4242

Controllo

del “Percorso”

di Processo• Difetti• Microstruttura insuff.• Caratteristiche

Meccaniche scadenti• Scarti

• Poche Imperfezioni• Buona Microstruttura• Buone Caratt. Meccaniche• Adatto all’utilizzo

Mappe Processo vs Qualità in HPDC







4343

Controllo di Processo








4444

New Control & Cognitive System








Considerazioni Finali

� Correlazioni generali: modellicon parametri macroscopici (energia meccanica, termica)

� Applicabilità a regioni diverse dello stesso getto

� Applicabilità allo stesso tipo di getti, prodotti in tempi diversi

� Applicabilità a famiglie diverse di getti

� Necessità di “rete”

45







Considerazioni Finali

46

• Control & Cognitive System

• Formazione

• Normative

2015

• Corso Progettazione Stampi

• Corso Igiene Leghe da Fonderia

• GdS Controlli non Distruttivi

• GdS Controllo di Processo

Verona

Giugno 2017

Iniziative Regionali, Nazionali, Europee

CT

Pressocolata

CT

Metalli

Leggeri







4747

� NADIA www.nadiaproject.org

� StaCast www.stacast-project.org

� MUSIC http://music.eucoord.com

Riferimenti







4848

� AIM Handbook of Defects in High Pressure Diecastings

� “Aluminium Alloy Castings: the EU StaCast guide”

� “The MUSIC guide to key-parameters in HPDC

Riferimenti







Public Training on Sensoring, Process Data Management and Process Simulation 4949Public Training on Sensoring, Process Data Management and Process Simulation

Prof. Franco BONOLLO

Dipart. di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali

Università di Padova, sede di Vicenza

Str. S. Nicola, 3 – 36100 Vicenza (Italy)

e-mail: [email protected]

tel.: +39 0444 998743

fax: +39 0444 998889

www.gest.unipd.it/metallurgia

Contatti

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