Caso práctico: Actualización de la línea de producción de clips elásticos para ferrocarriles, pasando de la fabricación manual a la automatización.

Un fabricante de componentes ferroviarios en China llevaba muchos años produciendo clips elásticos tipo W. Ante el creciente aumento de la demanda por parte de los proyectos de construcción y mantenimiento ferroviario, la empresa comenzó a evaluar maneras de mejorar su capacidad de producción manteniendo una calidad de producto estable.

El proceso de fabricación existente dependía en gran medida del trabajo manual. La línea de producción había sido operada por trabajadores cualificados durante muchos años. Su experiencia contribuía a que la producción diaria funcionara sin problemas, pero la manipulación manual entre procesos generaba limitaciones cuando se requería una mayor producción.

A medida que aumentaba el volumen de pedidos, el cliente empezó a buscar una forma más estable de organizar el flujo de producción. En lugar de añadir más mano de obra, la empresa optó por modernizar el taller con una línea de producción automatizada de clips elásticos para vías férreas, desarrollada en función de sus propias condiciones de materiales, requisitos de producción y distribución de la fábrica.

Desafíos de fabricación antes de la automatización

Antes de la automatización de la producción, la línea de producción dependía de la carga, alimentación y traslado manual de materiales entre las máquinas. Estas operaciones eran manejables durante la producción normal, pero se volvían cada vez más difíciles cuando la fábrica necesitaba aumentar la eficiencia y el rendimiento. El principal problema radicaba en la conexión entre las distintas secciones de procesamiento. Cada transferencia manual incrementaba el tiempo de manipulación, lo que afectaba la continuidad de la producción y dificultaba mantener un ritmo de fabricación estable.

1. La consistencia de la calidad era difícil de mantener.

La producción de clips elásticos tipo W implica múltiples procesos, incluyendo calentamiento, conformado y tratamiento térmico. Pequeñas variaciones en la temperatura de calentamiento o el tiempo de manipulación pueden afectar el rendimiento del producto final.

En el caso de los componentes ferroviarios, la uniformidad es especialmente importante, ya que las grapas se utilizan en aplicaciones de fijación ferroviaria donde se requiere una fiabilidad a largo plazo.

2. Capacidad de producción limitada

A medida que aumentaban los pedidos de los clientes, el método de producción existente se convirtió en un cuello de botella.

La carga y descarga manual ralentizaba el proceso general. El aumento de la producción requería más trabajadores, lo que dificultaba lograr una producción estable a gran escala.

El fabricante necesitaba una solución que mejorara el ritmo de producción y, al mismo tiempo, redujera la dependencia de la intervención manual.

Enfoque de ingeniería: Diseño de un sistema de producción automatizado completo

En lugar de modernizar una sola máquina, el proyecto se centró en conectar todo el proceso de fabricación en un flujo de producción continuo.

En función de los requisitos del cliente, el sistema de producción se configuró con:

•Alimentador automático de material en bobina

•Equipos automáticos de enderezamiento y corte de bobinas

•Mecanismo de alimentación automática de material de varilla

•Horno de calentamiento por inducción de media frecuencia (IGBT)

•Seis robots industriales

•Tres prensas de forja

•Sistema de enfriamiento por aceite

•Tanque de refrigeración y torre de refrigeración

•horno de templado de cinta de malla tipo rodillo

•Sistema de control PLC

La disposición completa se diseñó para garantizar una transferencia fluida de materiales entre cada proceso.

Proceso automático de preparación y calentamiento de materiales

La producción comienza con el corte automático, donde los materiales de acero se preparan según las dimensiones requeridas.

Tras el corte, los materiales se transfieren automáticamente a la sección de calentamiento.

El horno de calentamiento por inducción de media frecuencia proporciona un calentamiento controlado y uniforme antes del forjado. En comparación con los métodos de calentamiento manuales, el proceso automatizado ayuda a mantener condiciones de temperatura más estables y mejora la repetibilidad de la producción.

El sistema de forjado robótico mejora la eficiencia de la producción.

Una de las mejoras clave de este proyecto fue la integración de seis robots industriales con tres prensas de forja.

Los robots se encargan de la transferencia de material entre los procesos de calentamiento y forjado, creando un ciclo de producción continuo.

En comparación con la manipulación manual, el funcionamiento robótico reduce el tiempo de espera entre procesos y mantiene un ritmo de producción más constante.

El sistema robótico se convirtió en la parte central de la actualización.Línea de producción de clips elásticos para ferrocarril, lo que ayuda al fabricante a aumentar la producción manteniendo una calidad de conformado estable.

Tratamiento térmico y control de calidad

Tras su formación, los clips entran en el proceso de tratamiento térmico.

La línea de producción incluye:

• Tanque de enfriamiento de aceite

• Sistema de refrigeración

• Horno de templado

Estos procesos están diseñados para lograr las propiedades mecánicas requeridas y mejorar la durabilidad del producto.

En las aplicaciones ferroviarias, el tratamiento térmico desempeña un papel importante, ya que las abrazaderas elásticas deben soportar condiciones de carga repetidas durante su uso.

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Resultados de producción tras la actualización de la automatización

Tras su puesta en marcha, el sistema de producción modernizado logró una mejora significativa en la eficiencia de la fabricación.

Los resultados clave incluyen:

La capacidad de producción aumentó significativamente en comparación con el método de producción manual anterior.

Y lo que es más importante, el proceso automatizado proporcionó un mejor control sobre los parámetros de producción, lo que ayudó al fabricante a mantener una calidad constante durante el funcionamiento continuo.

Inspección y tratamiento de superficies después de la producción.

Tras su fabricación, las pinzas elásticas terminadas se inspeccionan según los requisitos del cliente.

El proceso de inspección incluye pruebas de fatiga para verificar el rendimiento del producto bajo condiciones de carga repetidas.

También se realizan procesos de tratamiento superficial y recubrimiento cuando es necesario para mejorar la resistencia a la corrosión.

Estos pasos son partes importantes del proceso general.sistema de fijación ferroviariadonde cada componente debe cumplir con estrictos requisitos de fiabilidad.

Valor del proyecto: Construcción de una fábrica de componentes ferroviarios más flexible.

Esta mejora en la automatización ayudó al fabricante a pasar de una producción intensiva en mano de obra a un modelo de fabricación más estable y escalable.

El proyecto demuestra que la automatización no consiste simplemente en sustituir el trabajo manual.

La modernización de una línea de producción siempre comienza con el proceso existente. Antes de introducir la automatización, es importante comprender cómo se mueven los materiales, dónde invierten su tiempo los operarios y qué pasos afectan la estabilidad de la producción.

En este proyecto, el sistema de automatización se desarrolló en función de los requisitos de fabricación específicos del cliente, en lugar de utilizar un paquete de equipos estándar. Este enfoque contribuyó a crear un flujo de producción más fluido y brindó un mejor soporte para futuras ampliaciones de capacidad.

Con experiencia en manipulación robótica, aplicaciones de forja y fabricación de componentes ferroviarios, XUJI continúa colaborando con fabricantes que buscan mejoras fiables en la automatización.