贝加莱技术在粉末冶金行业中的应用

贝加莱技术在粉末冶金行业中的应用
前言
烧结是世界上最古老的技术之一，几个世纪以来，这种高温处理工艺被用于生产陶瓷和瓷器，但在过去100年中，它还被用来将金属粉末制成冶金产品，这就是粉末冶金。

它具有非常广泛的应用，硬质合金钻头、齿轮、轮毂、过滤器和轴承就是通过这种方式生产的。

GKN Sinter Metals 公司是该领域的市场领袖之一，她是吉凯恩集团（GKN ）的子公司，欧洲生产的轿车在下线时几乎无一不使用这一烧结专家的VVT 系统及其它高档传动部件。

在不懈追求高品质的过程中，位于巴伐利亚小城Bad Brückenau 的GKN 工厂获得了贝加莱APROL 过程控制系统和控制技术的最佳支持。

在GKN Sinter Metals 公司位于Bad Brückenau 的生产工厂中伫立着25台大型金属粉末压机，源源不断地生产出崭新的皮带轮。

虽然这些工件被压制出来时仿佛已完成，但是假如观察者拾起其中一个，它就会粉碎成黑色粉末散落在地上，即使完好无损也必须被处理掉，因为表面接触留下的明显印记会影响后续烧结过程中最终产品的强度和质量，这一后果可能是灾难性的。

毕竟，每天从Bad Brückenau 工厂中生产出来的超过13.5万个金属件将被安装在重要的汽车系统中，如油泵、水泵或传动系统等，它们的质量缺陷可能会造成极大的损害。

粉料混合保持一致
因此，公司对原料和整个生产过程提出极高的要求令我们不难理解。

这一过程从粉末的制取开始，通过特殊压机和模具压成所需形状，然后加热至各自金属材料的熔点以下温度。

通过这种方式制备工件的优点是，即使再复杂的形状也不会像铸造件那样需要广泛的机械后加工。

根据所需特性，金属粉末可以由纯金属或合金组成。

至今，GKN Sinter Metals 公司已经开发出数百种不同的金属粉末配方。

即使金属材料的粒度分布和组成发生了微小的改变，也会对最终产品有显著影响。

因此，对于操作员而言，能够获取详细且精确的控制和显示数据，完全按照配方进行粉料混合非常重要。

自从2010年年初起，GKN Sinter Metals 公司就已经依靠来自贝加莱的硬件和软件。

“我们过去使用的控制器来自一家著名的德国供应商，当这款控制器停止供货，我们开始遇到硬件支持和备件可用性的问题时，更换供应商的想法油然而生。

最重要的是，年轻的维护人员对于老一代控制器越来越不熟悉，”来自GKN Sinter Metals GmbH 电子部的Harald Dziadek 解释道。

由于所需的控制技术无论如何需要完全重建，因此GKN 抓住这一良机改造并优化了混料系统。

“贝加莱技术非常适合这项任务，因为我们已经装备了一系列集成贝加莱控制器的系统，它们的易操作性、灵活性和可靠性给我们留下了非常深刻的印象，”负责系统改造工作的Dziadek 补充道。

自始至终选择APROL
GKN 基于第一手经验还选择了APROL 过程控制系统。

公司已经在其输送带式加热炉中应用了该系统，从而为烧结过程提供关键数据的显示，烧结和制粉工艺是这家公司的核心竞争力。

“说起APROL 系统，它卓越的灵活性、Linux 操作系统的高安全性以及集成的SQL 数据库都令我们相当信服，”GKN 公司电子部的Andreas Fleißner 说道。

通过使用APROL 过程控制系统，GKN Sinter Metals 公司的混料系统操作员可以对数百个不同的粉末配方进行管理和搅拌。

因此，APROL 系统还被用来管理粉末配方，并为混料系统的批次处理提供可视化应用。

混料系统含有一个传送带，在传送带上有多个装有辅料的容器。

操作员将原料从中取出，按照存储于APROL 系统中的相应配方，在梅特勒-托利多（Mettler Toledo ）称重终端上手动给出剂量，然后精确计量的原料被送入两台搅拌机中的一个，这两台搅拌机也配备了称重传感器和称重终端。

该搅拌机已经装满主要原料，原料直接来自于上方的筒仓。

在下一次辅料被添加前，混合物的搅拌时间由配方决定，以此预防原料间结块或其它不良现象发生。

一旦所有原料已被添加，那么计量过程完成，并开始进入搅拌阶段。

搅拌完成后，金属粉末被填充到运输容器中，密封后进行测试。

最终结果被记录归档后整个批次处理过程即宣告结束，随后叉式升降机将运输容器直接输送到粉末压机处。

在GKN 位于Bad Brückenau 的生产工厂内，25台大型金属粉末压机每天生产超过13.5万个烧结件，用于安装在诸如油泵和水泵等汽车系统内。

过程控制系统和控制技术相得益彰
这一现代化系统的核心是APROL 控制计算机，APC810系列工业PC 拥有足够的资源管理数百个配方。

操作员通过APROL 进行计量和混料操作的同时，2005系统CPU 控制整个系统。

该CPU 还可以根据存储于过程控制系统内的配方数据对所需每一种次要原料的用量进行计算，并对搅拌机内的主要原料进行精确称重，数据是通过称重终端测量并通过串口传输的。

“过程控制系统
和控制技术相得益彰，即使过程控制系统碰到意外问题，我们也能保证搅拌系统运行正常，”Fleißner 解释说。

过程概览：从金属粉末到金属制件
主操作面板基于贝加莱触摸屏，增加了带有急停按钮的工业键盘和键区，它位于辅料传送带旁，操作员可以一边进行计量操作一边对其余系统保持密切关注。

三个Power Panel 分布于系统内，使得操作员能够持续获知搅拌过程的进度和状态，并让他们在任何位置都可以做出迅速响应。

然而，现代化改造的好处不仅限于人体工程学的改进和可用性的提高，混料过程还得到了缩短，搅拌机1每批次缩短20分钟，搅拌机2每批次缩短15分钟。

“我们现在有一个强大的、完全集成化的控制系统，通过它我们可以对整个流程进行安全管理，密切监视以及无缝记录，”Dziadek 在对其公司在过去一年中取得的进步加以总结时说道。