Um fabricante de componentes automotivos do meio-oeste dos EUA enfrentava uma pressão crescente dos clientes OEM: tolerâncias de dureza mais rigorosas, volumes mais elevados e requisitos de auditoria mais rigorosos.O seu antigo forno de tratamento térmico tipo caixa não podia mais manter a qualidade do lote era inconsistente, os custos energéticos eram elevados e a linha não podia corresponder ao tempo de tacto das células de produção automatizadas.

Para resolver este problema, o cliente encomendou um forno especial de tratamento térmico de tipo tubo (forno de tratamento térmico personalizado, 580kW, 1100°C) concebido e construído pela nossa equipa, dedicado a engrenagens,Os eixos e outras partes críticas de aço.

História e pontos problemáticos dos clientes

A fábrica processa principalmente engrenagens, eixos e componentes diferenciais automotivos..Com o tempo, vários pontos dolorosos tornaram-se críticos:

• Dureza e microestrutura inconsistentes
  A uniformidade da temperatura era difícil de controlar, levando a variações perceptíveis de lote para lote.

• Consumo energético elevado por parte
  O isolamento ineficiente e os layouts não otimizados do queimador / aquecimento significavam que o forno consumia muita energia para manter a temperatura, aumentando o custo unitário de energia.

• Engarrafamento numa linha de outra forma automatizada
  O restante da linha de produção foi em grande parte automatizado (carregamento por robô, transferência por transportador, lavagem automática),mas o antigo forno ainda exigia carregamento/descarregamento manual e intervenção frequente do operador.

• Janela de processo limitada para materiais futuros
  O sistema existente dificultava-se perto da extremidade superior da sua gama de temperaturas e oferecia pouca margem para novas ligas ou ensaios a temperaturas mais elevadas exigidos pela I&D.

Esses problemas fizeram com que a administração procurasse uma solução de forno de tratamento térmico de tipo tubo que pudesse estabilizar a qualidade, reduzindo os custos operacionais a longo prazo.

Requisitos essenciais para o forno de tratamento térmico personalizado

Durante a avaliação e concepção conjuntas, o cliente dos EUA definiu vários requisitos não negociáveis:

• Potência instalada: 580 kW para suportar um elevado débito, mantendo a temperatura estável durante a carga contínua.

• Temperatura máxima de funcionamento: 1100°C, para cobrir os ciclos de carburagem/normalização actuais e futuros ensaios com ligas de alta qualidade.

• Integração completa com a automação existente ∙ o forno deve aceitar peças de robôs e transportadores, com posicionamento repetível e entrega suave.

• Eficiência energética e conformidade em matéria de segurança alinhadas com os códigos locais de segurança e eletricidade dos EUA, apoiando a futura certificação por terceiros.

• Traçabilidade ∙ o forno de tratamento térmico tinha de interagir com o MES da fábrica, registando curvas de temperatura, tempos de retenção e receitas para cada lote.

A solução de forno de tratamento térmico tipo tubo sob medida de 580kW

Com base nesses requisitos, fornecemos um forno especial de tratamento térmico tipo tubo personalizado configurado da seguinte forma:

1. Projeto de tubos de várias zonas e controlo de temperatura

   • Uma câmara tubular de várias zonas com zonas de aquecimento controladas independentemente para ajustar o perfil de temperatura ao longo do comprimento do forno.

   • Temperatura de funcionamento máxima de 1100°C, dando espaço para o processo de carburizamento, normalização e temperação a alta temperatura.

   • Termocouples de alta precisão combinados com controle PID para manter a rigorosa uniformidade de temperatura e reduzir a dispersão da dureza entre as peças.

2. Características de otimização energética e segurança

   • A melhoria do isolamento e o arranjo otimizado dos elementos de aquecimento para minimizar as perdas de calor, melhorando a utilização eficaz da potência instalada de 580 kW.

   • Interfaces reservadas para o tratamento da atmosfera protetora e dos gases de escape para apoiar um processamento mais limpo e o controlo das emissões.

   • Vários bloqueios de segurança nas portas, sobre-temperatura e circuitos de energia para atender às normas de segurança dos EUA e facilitar a aprovação pelos inspetores locais.

3. Automação e conectividade MES

   • Interfaces normalizadas para robôs e transportadores de rolos, tanto na entrada como na saída, que permitem a carga e descarga totalmente automáticas de bandejas/fittings.

   • PLC e HMI concebidos para comunicar com o MES da planta: a curva de temperatura, o tempo de espera e os dados da receita de cada lote são registados automaticamente.

   • O gerenciamento de receitas dentro do forno de tratamento térmico personalizado permite uma rápida mudança entre diferentes tipos de componentes sem reprogramação manual.

Resultados: melhoria da qualidade, da energia e da produtividade

Após a colocação em serviço e a ampliação, o cliente dos EUA relatou melhorias mensuráveis:

• Qualidade tratada termicamente mais estável
  Os valores de dureza e profundidades de caixa para engrenagens e eixos tornaram-se muito mais consistentes entre os lotes.

• Menor custo unitário de energia e mão-de-obra
  Apesar da capacidade instalada de 580 kW, o isolamento e o controlo otimizados reduziram o consumo de energia por peça acabada em comparação com o antigo forno tipo caixa.A manipulação manual foi em grande parte eliminada, permitindo que os operadores supervisionem em vez de intervirem constantemente.

• Melhor equilíbrio da linha e menor tempo de entrega
  O fluxo contínuo através do forno de tratamento térmico de tipo tubo agora corresponde ao tempo de ciclo de usinagem a montante e lavagem e inspeção a jusante, reduzindo o WIP e melhorando a velocidade de entrega geral.

The plant has since positioned this Custom Heat Treatment Furnace as a template for future line upgrades and is considering similar configurations for new production cells dedicated to higher-value components.