에너지 부품 제조의 새로운 세계

기후 변화와 전 세계 이산화탄소 수준에 대한 우려로 인해 최근 몇 년 동안 녹색 에너지가 운전석에 가까워졌습니다. 국제 에너지 기구(IEA)의 글로벌 에너지 리뷰(Global Energy Review)에 따르면 대부분의 전문가들은 재생 에너지가 2021년에 전체 전력의 거의 30%를 생산할 것으로 예상하며 풍력과 태양열 발전은 각각 17%와 18% 증가할 것으로 예상합니다.

이러한 인상적인 성장에도 불구하고 화석 연료는 계속해서 시장을 지배하고 있으며 IEA는 석탄 수요만 해도 모든 재생 에너지를 합한 것보다 60% 이상을 차지할 것이라고 예측합니다. 결과적으로 에너지 관련 CO₂ 배출량은 역대 두 번째로 큰 연간 증가율에 도달하여 대유행으로 인한 온실 가스 농도 감소를 없애버릴 것입니다.

역동적인 산업인 것은 확실하지만 한 가지는 확실합니다. 형태가 무엇이든 전 세계 에너지 소비는 기계 공장 및 기타 개별 제조업체에 계속해서 새로운 기회를 창출할 것입니다. 펌프 및 터빈 하우징, 기어박스, 풍차 루트 섹션, 유정 및 드릴링 구성 요소 - 이들은 에너지 OEM 및 해당 계층 공급업체에서 매일 생산하는 부품 중 일부에 불과하며 대부분이 상당히 크고 무겁고 Inconel 및 이중 강철.

크게 또는 집으로 이동

대형 부품에는 대형 기계, 대형 워크홀딩 및 대형 절삭 공구가 필요하며, 이 모두에는 막대한 투자가 필요합니다. 오하이오주 로레인에 있는 Absolute Machine Tools Inc.의 영업 담당 부사장인 Klaus Miller는 이 중 첫 번째 작업을 기꺼이 도와드립니다. 그는 에너지 및 항공우주 시장이 지난 2년 동안 부진했지만, 최악의 대유행이 우리 뒤에 있기를 희망하는 지금 두 시장 모두 회복하는 것으로 보입니다.

Miller는 "저희는 You Ji 및 기타 브랜드의 CNC 기계를 수입하는 업체입니다. “You Ji는 일부 대형 장비에 정수압 테이블 베어링을 장착하여 에너지 부품 제조업체에서 매우 인기가 있습니다. 이는 이러한 공작 기계가 이 분야 및 기타 가공 분야에서 발생하는 극도로 무거운 하중을 처리할 수 있고 이 기능으로 인해 우수한 장기 정확도를 제공하기 때문입니다."

최근 예에서 Absolute는 4m 테이블이 있는 You Ji 수직 터렛 선반(VTL)을 설치했습니다. Miller는 2006년 기간 동안 청정 에너지 투자가 증가하면서 강세를 보였지만 제조 시설이 해외로 중국, 루마니아 및 기타 저비용 공급업체로 이전되면서 약 10년 후에 축소되기 시작했다고 Miller가 말했습니다. . 이 새로운 설치는 오랫동안 추세였던 것이 반전되었음을 나타낼 수 있습니다.

Absolute는 올해 초 현지 고객을 위해 대용량 보링 밀도 설치했습니다. 작업장 경영진은 구체적인 용도를 공개하지 않았지만 Miller에게 에너지 작업용이며 35,000lbf(155.7kN)의 부하 용량이 있어야 한다고 말했습니다. “그들은 이미 Johnford 교량 공장을 가지고 있었지만 더 큰 것이 필요했습니다.”라고 그는 말했습니다. "여기에서도 하이드로스테틱 베어링과 기계의 순중량(130,000lb(58,967kg)) 사이에 이것이 올바른 솔루션임이 입증되었습니다."

무거울수록 좋음

무거운 절단 작업을 수행하고 픽업 트럭보다 큰 부품의 정확성을 위해 노력할 때 기계 질량은 분명히 중요합니다. Miller와 다른 사람들은 오늘날 "예전처럼 만들 수 있는" 공작 기계 제조업체가 거의 없으며 따라서 많은 기계 공장에서 Lucas, Giddings &Lewis 및 기타 오래된 철을 CNC 제어 장치로 개조하기로 선택했다고 제안했습니다. 이는 상당한 투자임이 분명했던 것의 수명을 연장하는 훌륭한 방법이지만, 아무리 업데이트를 해도 최신 장비에 비해 성능이 떨어지는 경우가 있습니다.

이러한 투자를 극대화하는 또 다른 방법은 대형 부품 가공 기능을 사용하여 에너지 시장을 넘어 확장하는 것입니다. 예를 들어, 방위 산업은 광업, 농업 및 건설 산업과 마찬가지로 초대형 부품의 주요 사용자입니다. 그러나 이러한 작업을 처리하려면 공장에서 다양한 부품에 쉽게 적용할 수 있고 가동 중지 시간을 최소화하는 기능을 자랑하는 유연한 공작 기계에 투자해야 합니다.

매사추세츠주 서드베리에 있는 Methods Machine Tools Inc.의 Kiwa Japan 및 OKK Japan 제품의 기술 지원 이사이자 제품 관리자인 Bernard Otto는 이를 달성하는 방법에 대한 몇 가지 권장 사항을 제시합니다. 그는 수많은 Methods의 고객이 펌프, 하우징 및 이와 유사한 대형 부품을 생산하는 프래킹 산업을 지원하고 있다고 언급했습니다. 여기서 경쟁력이 있다는 것은 주강 및 단조품에서 다량의 재료를 효율적으로 제거할 뿐만 아니라 스핀들이 항상 회전하도록 유지하는 것을 의미합니다.

"높은 스핀들 활용도는 기계를 작동하는 사람이 17,000파운드(7,711kg) 부품을 기계에 빠르고 정확하며 무엇보다도 안전하게 꺼낼 수 있어야 합니다."라고 그는 말했습니다. "대부분의 경우 팔레트 교환기를 사용하는 것이 가장 좋습니다."

깊이 들어가기

Otto는 또한 광범위한 스핀들 속도가 유사한 유연성을 제공한다고 지적했습니다. 그는 이 분야의 많은 머시닝 센터가 고속 및 저속의 두 가지 범위와 최대 3,600rpm의 50테이퍼 기어드 헤드스톡을 자랑한다고 말했습니다. 이는 소유자가 소형 드릴 및 밀링 커터를 사용하거나 알루미늄 합금을 가공하는 능력을 제한합니다.

Otto는 "OKK는 3가지 기어 범위와 최대 6,000 rpm을 제공하는 몇 안 되는 제조업체 중 하나입니다. 이를 통해 고객은 예를 들어 대형 평면 밀링기로 매우 공격적으로 절삭하고 필요할 때 더 작은 절삭 공구를 사용할 수도 있습니다."라고 말했습니다. "따라서 다양한 공작물을 생산해야 하는 작업장에서 훨씬 더 다용도로 사용할 수 있습니다."

찾아야 할 다른 기능으로는 무거운 드릴링 작업을 위한 높은 Z축 추력, 자동화된 유압 워크홀딩을 위한 통합 배관, 보링 밀에서 퀼(W축)을 제자리에 잠그는 기능이 포함되어 깊은 황삭 시 강성이 크게 증가합니다. 주머니. Otto가 Absolute의 Miller에 동의하는 이유는 현재 공작 기계 기술을 따라가는 것이 가능한 한 경쟁력을 유지하고자 하는 공장을 위한 분명한 길이라는 점입니다.

그러나 에너지 제조업체와 수요가 변동하는 기타 업체에게 가장 중요한 권장 사항은 장비를 켜고 완전히 작동하도록 하는 것입니다. 이것은 매우 주기적일 수 있는 석유 및 가스 부문과 오랫동안 지불되어 작업 사이에 유휴 상태에 있는 경향이 있는 기계 자산을 보유한 회사에 특히 해당됩니다.

Otto는 "이러한 상황에서 우리 서비스 부서는 몇 달 또는 몇 년 동안 사용하지 않은 기계에 시동을 걸려고 시도하는 고객으로부터 종종 전화를 받습니다. . 이것이 우리가 상점에 기계를 주기적으로 순환시키고 공인 대리점과 함께 예방적 유지보수 일정을 잡도록 지시하는 이유입니다. 그렇게 하면 기계 브랜드, 크기 또는 작업 유형에 관계없이 불쾌한 놀라움을 피할 수 있습니다."

일관된 그립

Braden Damman은 앞에서 언급한 통합 배관이 전제 조건이 아니라는 점을 재빨리 지적했지만 유압 워크홀딩의 필요성을 두 번째로 말했습니다. 워크홀딩 부품 공급업체 Vektek LLC, Emporia, Damman의 애플리케이션 엔지니어는 워크홀딩 고정 장치 자체가 유압용으로 배관되고 압력을 유지하는 장치인 외부 "어큐뮬레이터"에 의해 구동되는 옵션을 포함하여 몇 가지 추가 구성 옵션을 사용할 수 있다고 말했습니다. 가공 중 시스템에.

접근 방식에 관계없이 유압식 워크홀딩은 가격이 아닌 경우 일관성과 신뢰성 측면에서 확실한 승자입니다. Damman은 "대부분의 응용 분야에서 유압이 가장 비싼 솔루션이지만 초기 비용은 생산성 향상으로 빠르게 상쇄됩니다."라고 말했습니다. "수동 클램핑 방법에서 볼 수 있는 편차를 제거하고 자동화 프로세스에 필수입니다."

아이러니하게도 Damman이 지원하도록 부름을 받은 대규모 에너지 부품 워크홀딩의 대부분은 2차 작업을 위한 것입니다. "우리는 매우 엄격한 허용 오차와 함께 일종의 미세한 세부 사항을 가진 상당한 수의 가스 터빈 구성 요소를 봅니다."라고 그는 말했습니다. “이러한 응용 분야에서 고객은 종종 마무리를 위해 부품을 CNC 연삭기에 장착하고 자동화해야 하는 경우가 많습니다. 유압식 워크홀딩은 높은 반복성으로 인해 거의 항상 선호되는 방법입니다.”

일리노이주 휠링에 있는 워크홀딩 전문업체 SMW Autoblok Corp.의 사장인 Larry Robbins는 반복 가능한 클램핑의 열렬한 팬이지만 가변성으로 인해 대형 부품의 위치를 ​​변경해야 하는 경우가 많다고 언급했습니다. 그는 “단조든 주조든 직경이 1미터 이상 될 때마다 척 내에서 위치를 조정할 방법이 거의 항상 필요합니다.”라고 말했습니다. "저희는 약 25년 동안 수동 및 유압 척으로 독립적인 조 조정 기능을 제공했지만 지난 몇 년 동안 그 기능을 전기 작동식 워크홀딩 제품 라인으로 확장했습니다."

활력 있는 워크홀딩

Robbins는 회사의 MM e-모션 척에 특허를 받은 LPS(Linear Positioning System)가 있어 작업자가 자동 ​​또는 기타 방식으로 터치 프로브를 통해 기계에서 부품의 위치를 ​​측정하고 위치 정보를 컨트롤러에 전송하고 척은 그에 따라 부품을 중앙에 놓습니다. 각 조는 유도 커플러에 의해 차례로 구동되는 자체 "e-모터"에 의해 전원이 공급되고 제어되므로 시스템을 고정 또는 회전 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다. 최대 1,250mm의 모든 모양과 크기의 부품을 수용할 수 있으며 부품을 가공하는 동안에도 파지력을 수정할 수 있습니다.

다른 여러 사람들이 언급했듯이 Robbins와 SMW Autoblok은 지난 2년 동안 에너지 및 항공우주 부문에서 둔화를 겪었지만 둘 다 늦게 상승세를 보였습니다. 흥미롭게도 그는 석유 및 가스 산업에서 더 큰 파이프를 잡을 수 있는 척에 대한 수요를 보기 시작했습니다. 이는 워크홀딩과 공작 기계의 관점에서 모두 어려운 요구입니다.

"과거에 우리는 기존 척의 용량을 늘리기 위해 마스터 죠를 재설계했지만 지금은 24"(610mm)의 관통 구멍에 대한 요청으로 인해 완전히 새로운 제품 설계에 직면해 있습니다"라고 그는 말했습니다. 이러한 큰 직경은 또한 선반의 스핀들 베어링에 무거운 하중을 가합니다.이것은 스테디 레스트를 사용하여 다소 완화 할 수있는 것이지만 여기서 다시 기존 워크 홀딩 기술의 한계에 접근하고 있습니다.에너지 공급 업체는 완전히 새로운 시장을 창출합니다.”

자동화 동의

자동화 시스템 제공업체 Fastems LLC USA(오하이오주 West Chester 소재)도 신기술에 대한 유사한 요구를 보고 있습니다. 지역 영업 관리자인 Loy McEldowney는 에너지 부문이 전통적으로 자동화된 부품 처리를 채택하는 데 느린 속도를 보였다고 말했습니다. "많은 산업과 마찬가지로 전문 지식을 상실하고 있으며 가능한 모든 곳에서 자동화할 수 밖에 없습니다."

여기에는 여러 가지가 필요합니다. 이전에 설명한 팔레트 교환 머시닝 센터 중 하나가 시작하기에 좋은 장소이며, 그 다음에는 자동 워크홀딩 형태가 밀접하게 뒤따릅니다. 이미 논의된 유압 및 전자 고정 장치 외에도 공기 또는 기계적으로 활성화된 영점 위치 지정 시스템도 사용할 수 있습니다. McEldowney는 이러한 시스템의 고정 손잡이가 종종 팔레트에 부착된 결합 리시버와 함께 큰 공작물에 직접 장착된다고 말했습니다.

아마도 가장 중요한 것은 안정적이고 예측 가능한 프로세스의 개발일 것입니다. 이 작업은 모든 가공 부품에서 어려울 수 있지만 특히 에너지 제조에 일반적으로 사용되는 소량, 고혼합 작업의 경우에는 더욱 그렇습니다. 그럼에도 불구하고 점점 더 많은 석유 및 가스 부품 공급업체가 그렇게 하고 있습니다.

McEldowney는 "자동화 및 후속 프로세스 개발에 대한 투자를 정당화하기 위해 반복 가능한 주문만큼 많은 양을 요구하지 않습니다."라고 말했습니다. “고객과 장기 계약을 맺고 향후 18개월에서 24개월 사이에 어떤 일이 일어날지 예측할 수 있는 회사의 경우 전용 설비, 이를 놓을 팔레트, 자동화 또는 반자동 설치에 돈을 쓰는 것이 훨씬 덜 무섭습니다. 자동화된 저장 시스템. 주문이 들어오면 팔레트를 로드하고 프로그램을 호출한 다음 부품을 실행하기만 하면 됩니다. 그리고 우리의 MMS(제조 관리 소프트웨어) 시스템과 통합 셀 컨트롤러를 사용하는 사람들은 이 작업을 소등할 수 있습니다. 어느 쪽이든, 더 적은 양의 제조를 매우 효율적으로 만듭니다.”