IONNITRIDING
Automatisering van traditionele processen

Ionnitriding is een zeer oude toepassing voor het harden van metalen. Vóór de start van dit project werd het proces volledig met de hand gestuurd. Het principe is niet ingewikkeld maar het vraagt wel heel wat feeling en ervaring om een optimaal verloop van de harding te verkrijgen. Integrator PICS dokterde een flexibele procesbeheersing uit.

Version française

Wat vooral ontbrak was de mogelijkheid om goede processen te herhalen en zodoende een continu hoge kwaliteit te garanderen naar de klanten toe. Daarbij worden ook de normen steeds hoger en vragen de klanten steeds meer garanties en een traceability tot wel 10 jaar. Toen PICS ingeroepen werd om als integrator een dergelijk processysteem te automatiseren, werd beslist er een ‘soepele’ automatisatisering van te maken, met als voornaamste resultaat dat de operator nog steeds een groot aantal vrijheidsgraden en de mogelijkheid om het proces manueel te besturen bleef behouden.

Procesverloop
Het principe is het volgende. In een autoclaaf bevinden zich 2 kathodes die op een spanning van -1000V worden gebracht. Het te harden metaal wordt los in de autoclaaf gezet. Nadat het geheel onder vacuüm is geplaatst, wordt een mengsel van gassen toegevoegd. Deze gassen ioniseren en de daardoor vrijgekomen ionen slaan in op het metaal. Hierdoor wijzigt de structuur van de ijzermoleculen wat het metaal een grotere fysieke hardheid geeft.

Procesbeheersing
De visualisatie, de datalogging, de rapportering en ook de sturing van het gehele proces gebeurt door middel van een PC. Een PLC is hier niet te bespeuren. De operator bepaalt hoe een cyclus verloopt, hoe hij het vermogen verdeelt over de kathodes, kortom hoe hij denkt dat de beste harding kan plaats vinden. Hij creëert cyclussen, bewaart ze onder een eigen naam en kan ze op eender welk tijdstip weer oproepen. De flexibiliteit en de samenwerking tussen man en machine werd hier aanzienlijk verbeterd. Ook op gebied van rapportage en repeatability werd één en ander grondig aangepakt. Van elke cyclus wordt nu automatisch een rapport uitgeprint alsook bewaard op harde schijf. Bovendien kunnen cyclussen weggeschreven of opgeroepen worden van diskette zodat bijv. een cyclus die 10 jaar geleden plaatsvond zonder problemen kan herhaald worden.

Alarmen
Een laatste grote meerwaarde aan het systeem is de alarmverwerking. Indien ergens een alarmsituatie ontstaat, wordt meteen de mogelijke oorzaak van dit alarm weergegeven en een duidelijk bericht gestuurd naar de gebruiker. Deze kan kiezen om de cyclus manueel verder af te werken. De regelingen van temperatuur en druk gebeuren door 3 PID-regelaars van West (8100), zodat ook in manuele toestand temperatuur en druk onder controle blijven. Een extra ‘Watchdog’ op de temperatuur (West 6700) beveiligt de installatie tegen overtemperatuur. Dit alarm blokkeert alles tot de temperatuur gezakt is en het bevestigd is op de alarmunit zelf. Het totaalproject heeft als resultaat dat het systeem veiliger, betrouwbaarder en makkelijker te controleren is. Dankzij deze automatisatie is het werken zowel voor de operator als voor de administratie als voor de klant aangenamer geworden.

www.pics.be

SYSTEME DE NITRURATION
Automatisation d’un processus traditionnel

La nitruration est un très vieux procédé de durcissement des métaux. Auparavant, le processus était réglé manuellement. Le principe n’est pas compliqué mais demande du «feeling» et beaucoup d’expérience afin d’obtenir un durcissement optimal. En tant qu’intégrateur industriel, PICS a développé une gestion de processus flexible

Ce qui manquait était surtout la possibilité de maintenir la qualité et de pouvoir la garantir en continu. D’autant plus que les normes de qualité sont de plus en plus sévères et que les clients demandent un historique jusqu’à parfois 10 ans. PICS a donc automatisé les systèmes de nitruration. La société en a fait une automatisation souple, car l’opérateur dispose encore d’un grand degré de liberté. La possibilité de contrôler le processus manuellement reste maintenue.

Déroulement du processus
Le principe: dans un autoclave se trouvent deux cathodes que l’on porte à une tension de -1000V. On place le métal à durcir dans l’autoclave. Après avoir fait le vide, un mélange de gaz (dont de l’Azote (N2)) est injecté. Cette atmosphère va s’ioniser et les ions libérés vont s’intégrer au métal. La structure des cristaux de fer va être modifiée, ce qui donnera une dureté physique plus grande au métal.

Contrôle du processus
La visualisation, l’enregistrement des données et le contrôle du processus tout entier se fait sous le contrôle d’un ordinateur. Il n’y a aucun PLC en jeu. L’opérateur détermine le déroulement d’un cycle et la distribution de puissance sur les cathodes; en somme, il obtient le durcissement optimal. Il peut programmer lui-même ses propres cycles, les stocker et les nommer comme il le désire. Le système peut toujours les rappeler. La flexibilité et la facilité de travail entre l’homme et la machine ont été fortement améliorées. Au niveau de l’historique et de la répétabilité on a dû faire de sérieux changements. Lorsqu’un cycle a terminé, un rapport complet est imprimé sur papier et sauvegardé sur disque. Cette option permet à l’utilisateur de rappeler un rapport ou un cycle quelconque, afin de pouvoir refaire un cycle réalisé dans le passé.

Alarmes
Un autre atout est le système d’alarme. Lorsqu’une alarme survient, la cause est immédiatement visualisée et un message précis informe l’opérateur. Celui-ci peut alors choisir le mode manuel ou automatique pour terminer le cycle de durcissement. La régulation de la température et de l’atmosphère se fait à l’aide de 3 régulateurs PID de West (8100). Ainsi, même en mode manuel, la température et la pression restent sous contrôle. Un verrouillage sur le seuil de température (West 6700) prévient toute surchauffe du système. Ce verrou va tout bloquer jusqu’à ce que la température soit descendue sous la température maximale et qu’elle soit enregistrée par l’unité d’alarme. Le résultat de ce projet est un système plus fiable et plus facile à contrôler. Grâce à cette automatisation, le travail est devenu plus confortable tant pour l’opérateur que pour le client.

www.pics.be