Lämpökäsittelyprosessien kartoitus
Kaasun- ja sähkönseuranta ovat tärkeitä kulmakivia lämpökäsittelyprosessissa unohtamatta kaasuturvallisuutta.
Opinnäytetyön lähtökohdat ja tulokset
Turun ammattikorkeakoulun Konetekniikan insinööriopiskelija Patrik Nakari teki opinnäytetyön aiheesta lämpökäsittelyprosessien kartoitus. Opinnäytetyön tarkoitus oli selvittää miten voitaisiin kerätä tietoa yrityksen karkaisuprosesseista, mitä etävalvontamahdollisuuksia on olemassa ja mitä etuja voitaisiin saavuttaa näiden avulla. Energiankulutuksen näkökulmasta tutkittiin sähkön- ja kaasunkulutuksen mittausmahdollisuuksia, sekä keskityttiin kaasujärjestelmien toimintaan niin turvallisuuden kuin energiatehokkuudenkin näkökulmasta.
Työn toimeksiantajana toimi Konecranes Finland Oy. Opinnäytetyössä käsiteltiin useampia projekteja liittyen eri osa-alueisiin. Päätarkoituksena ei ollut saada projekteja valmiiksi vaan enemmänkin ajatustasolla tuoda kehitysideoita yrityksen lämpökäsittelyprosesseihin. Työn ehdottomasti isoimpana tuloksena saatiin parannettua yrityksen kaasuturvallisuutta, kunhan projekti saatetaan loppuun. Tämän ohessa voidaan nähdä parannus karkaisimon informaation tiedonkulussa työnjohdolle ja suunnittelulle, sekä kaasunkulutuksen seurannassa kunhan projektit saadaan viimeisteltyä.
Tulokset tarkemmin
Kaasuturvallisuuden näkökulmasta suunniteltiin uutta kaasuhälytysjärjestelmää, jonka avulla voitaisiin nähdä huomattava parannus kaasuturvallisuudessa. Yrityksen kaasuturvallisuus on aina ollut loistavalla tasolla, mutta uuden järjestelmän avulla saavuttaisiin aivan uusi taso niin turvallisuuden kuin käyttäjäystävällisyydenkin kanssa. Parannus hiiletyskarkaisimon informaation tiedonkulkuun oli oleellinen projekti, koska kartoituksen aikana heräsi huomio tiedonkulun puutteesta karkaisimon ja työnsuunnittelun, sekä työnjohdon välillä.
Projektiin löytyi ratkaisu karkaisimon tuotannonhallintasovelluksesta, jonka tuotantolokien dataa suunnittelu ja johto hyötyisivät. Aluksi selvitettiin pystyykö ohjelman olemassa olevia lisenssejä hyödyntämään, mutta lopulta päädyttiin jaettuun lisenssi-ratkaisuun. Yhdessä projektissa yritettiin tutkia olemassa olevien järjestelmien hyödyntämistä energiankulutuksen seurantaan. Yritys käyttää yleisesti tehtaalla Smart Factorya reaaliaikaiseen seurantaan, mutta hiiletyskarkaisu ei kuulu tähän, vaan sille on oma modulaarinen tuotannonhallinta sovelluksensa. Ideana oli saada nämä kaksi ohjelmaa kommunikoimaan keskenään, koska Smart Factory liikuttaa dataa MQTT-prokollan mukaisesti. MQTT-protokolla on erittäin kevyt julkaisu- ja tilausviestintäkuljetustapa, ja se on optimaalinen etälaitteiden yhdistämiseen pienellä koodijalanjäljellä. Projekti jouduttiin kuitenkin keskeyttämään, koska tutkimisen aikana ilmeni ettei tehtaan tuotantohallintasovelluksesta saa dataa sopivan protokollan mukaisesti. Kaasun ja sähkön seurantaan kuitenkin tuotettiin ideat, jotka pystytään toteuttamaan yrityksen halutessa. Tarkemmalla sähkön ja kaasun seurannalla pystyttäisiin potentiaalisesti vähentämään energiankulutusta ja kustannuksia.
Rakenne
Työ pohjautuu aluksi teoriaosuuteen, jossa tutustutaan lämpökäsittely termiin kokonaisuutena. Teorian ymmärtäminen on hyvin oleellista, jotta pystytään ymmärtämään Konecranesin lämpökäsittelyprosesseja ja syitä siihen, minkä takia ylipäätänsä lämpökäsittely on yleinen käytäntö kappaleille. Työn kartoittaminen aloitettiin suorittamalla Google Forms -kysely työntekijöille, sekä haastattelu muutamalle tehtaan työntekijälle. Tiedon kerääminen työntekijöiltä oli kartoittamisen keskiössä, koska heillä oli selvästi eniten kokemusta tarvittavista parannuksista tiedossa olevien ongelmien lisäksi. Kyselyn ja haastatteluiden datan perusteella oli helppo lähteä pohtimaan ratkaisuja olemassa oleviin ongelmiin. Opinnäytetyö tehtiin tuotannonkehityksen tiimissä, jonka työntekijöiltä saatiin myös arvokasta informaatiota kartoitukseen ja ongelmien ratkaisuihin.
Yrityksen lämpökäsittely
Hyvinkään tehtailla tehdään lämpökäsittelyä kahdella erilaisella prosessilla. Vaihteiden hammaspyörät ja -akselit karkaistaan hiiletyskarkaisemalla kuoppauuneissa ja kantopyörät puolestaan liekkikarkaisemalla siihen tarkoitetulla työpisteellä. Prosesseina hiiletyskarkaisu ja liekkikarkaisu ovat hyvin samankaltaisia lämpökäsittelytapoja. Molempien lämpökäsittelyprosessien avulla voidaan vaikuttaa kappaleen kulumisenkestävyyteen, koska molemmista prosesseissa käsiteltevät osat joutuvat raskaaseen kulutukseen. Alla olevista kuvista pystytään tulkitsemaan millaisilta prosessit näyttävät.
Konecranes Finland Oy voi hyödyntää opinnäytetyössä käsiteltyä dataa ja projekteja, jos yritys haluaa saattaa loppuun projektit joita ei saatu valmiiksi.
Lähteet:
Nakari, P. 2023. Lämpökäsittelyprosessien kartoitus – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.
MQTT 2022. MQTT: The Standard for IoT Messaging. Viitattu 27.4.2023. https://mqtt.org/
Thermal Processing 2023. Artikkelikuva. https://thermalprocessing.com/heat-treat-process-for-gears/