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优化挤压生产线提高铝型材可出货率

关于挤压成本需要考虑的事项

    首先要考虑的是拥有一条挤压生产线需要投入的成本问题。此项所涉及的挤压机为进口挤压机,铝棒加热和铝型材处理设备为进口设备。以下通过列举数字来说明:


项目成本:36,000,000.00元(占地、厂房、设施、设备及设备安装所需的成本)


成本回收期:5年(在北美和欧洲,合适的成本回收期为3年)


运转小时数: 6,000小时每年×5年 = 30,000小时


36,000,000.00 元÷ 30,000小时=1,200.00元/小时的资本性支出


第二项要考虑的是挤压生产线投入运转所需要的成本。这部分包括能耗成本(工业用电和燃料)、模具费用(包括模具车间的制造费用)、劳动力成本、耗材和维护保养费用。这项成本我们计为:


1,000.00元/小时。


铝型材挤压是价值增加的重要步骤– 成本因此归入挤压处理环节。挤压机每运转一小时就意味着已经投入了人民币2,200.00元的成本。此数字还没有将公司其他环节的费用包含在内。

    公司所有的成本投入必须要通过售出的产品来收回。收回的部分既要补回公司的管理费用也要包括挤压之后的加工处理各环节的费用,比如喷涂、阳极氧化、深加工处理等。因此生产的每公斤铝型材都能为补平整个工厂的投入成本贡献一份力量。生产暂停造成的利润损失远大于挤压环节的成本投入。我们列举的例子中,通过每小时成本再增加50%的方式来弥补公司其他环节的费用。这样一来,每小时挤压机运转的总成本涨至:


     2,200.00元×1.3 = 2,860.00元


唯一能收回成本的方式就是把产品卖给客户。如此一来,挤压产量计算的必须是能出售给客户的合格铝型材。如果能把一台挤压机挤出铝型材的出货量从800公斤每小时(Kg/Hr)提高至1000公斤每小时,那么每公斤铝型材的成本就降低了:   

2860.00元÷800 公斤 =  3.58元 / 公斤


2860.00元÷1000公斤 = 2.86 元/ 公斤

挤压处理之前的废料仅仅会产生对该废料进行处理的成本(重熔处理、均质处理及加热至挤压工艺温度处理)和因为存储废料而产生的仓储成本。因为挤压之前的废料尚未花费挤压时间也没有造成挤压产品损失。在下面的铝型材缺陷章节中,这是一个重要的考量。

    在西方,铝合金挤压工业呈现这样的走向:减少挤压机台数但增加对挤压生产线的投资,通过使用价格较高的多孔模具和提高单位时间内高合格率制品的产量(通常情况下一条新的挤压生产线,其生产的可发货制品数量为铝棒消耗量的82% 至86%)的方式来实现最大的出货量。

我们在研究技术和工艺标准时,需要考虑以下几点:

1.拥有一条挤压线所要投入的成本巨大。这个成本需要靠售出合格铝型材制品来收回,因为铝型材包含了附加值。

2.由于铝型材是收益的唯一来源,挤压环节的运营成本也要算在铝型材上。因此铝型材制品产量对于效益的最大化起着极为重要的作用。

3.公司其他环节的费用连同公司的利润都要依赖铝型材的售出。此项费用甚至高于整个挤压环节的成本(以上第1点和第2点)

既然所有成本都要依赖合格制品的销售来收回,那么公司的全部决策都要围绕如何最大可能地提高铝型材制品的可出货率进行。

在挤压技术方面需要考虑的事项

在技术方面需要考虑的因素,几乎每一点都要受挤压车间经济效益的影响。以下列出几点需要考虑的事项:

挤压机方面:

    非挤压周期时间 - 假设挤压机的生产效率为每小时30根柱棒,每个非挤压周期节省10秒时间,那么每天就可以增加2小时的挤压时间,2小时意味着 8%还多的产量,即相当于在每公斤铝型材上降低了8%的转换成本。


停机时间(运转中断)- 因停机而造成的损失巨大(我们所举的例子中停机损失为每分钟48.00元),更何况在停机期间因为没有产出而损失的产能。

    挤压速度 - 外购的高技术模具所带来的生产效率应该认真考虑。如果购买的模具和挤压厂家本身制造的模具相比可以实现更快的挤压速度,那么一个中等数量的订单就可以弥补因购买模具而产生的额外成本了。例如,假设正常成本为2,860.00元/小时,因为购买高技术模具而产生的额外成本10,000.00元,只要挤压速度上增长50% ,基本生产效率达到800公斤/小时,那么一个不到10吨的订单就可以弥补因为使用价格高的模具而产生的额外成本了。

如果使用多孔模具,在挤压速度上可以增加200%(2孔模具)甚至300%(3孔模具),所带来的效益因此会更高。

铝型材牵引机方面:

    使用现代化的铝型材牵引机,最大的好处之一就是当铝型材达到了正确的挤出长度时,牵引机具有控制挤压机停止挤压的功能。这和非挤压周期类似,但由于挤出的铝型材恰好是需要的长度,没有造成挤压时间上的浪费。因此可节省更多的成本,因为在减少废料的同时也节省了输送和再回收利用已挤出的废料的环节。

    铝型材从挤压机挤出后,最重要的目标就是通过减少废料,来提高产量和可出货率,把更多的制品发给客户。挤压之后再产生的任何废料代价将非常高,所以在随后的工序中都要尽可能地减少废料的产生。要将废料减到最少,必须实现在停车痕处锯切(停车痕指非挤压周期过程中,模具在铝型材上留下的痕迹)。

    只有两种技术可以实现在停车痕处锯切-即飞锯切割和双长度系统。飞锯切割技术是指在挤压过程中进行锯切。利用飞锯切割技术可以实现在停车痕从挤压机出来后,将铝型材在停车痕处切断。双长度系统是指等到挤完第二支铝型材后,在非挤压周期内在第一支和第二支铝型材之间切断。

    两种技术各具优势。双长度系统可以提供两个挤压周期的风冷时间,这一点对于建筑合金来说是非常有益的。但飞锯切割系统成本较低(设备成本和所占工厂空间成本)并且允许一棒多切模式操作,而无需停止挤压机。

    两种技术都可以提高1%到2%的成品率(原来1%-2%的废料,现在已转换为合格制品可以发给客户了)。从废料转化为可出货制品,这是高附加值铝型材的直接转换,由此带来的经济利益巨大。如果将此增长计为1%,以我们前述的每小时2,860.00元成本为例,那么与不能在停车痕处锯切的牵引机系统相比,在5年的回收期内可以节省超过人民币1,000,000.00元的成本。

传输系统对铝型材的损伤

    以上我们已经论述了挤压后的铝型材具有很高的附加值。铝型材一旦被挤出就需要保护不被损伤,以求将可出货量提到最高,这一点非常重要。挤压之后再出现的废料因为已经花费了挤压时间而导致成本更高。谨慎选择设备并且加强对操作人员的培训可以保护高附加值铝型材少受损伤,具体体现在以下三个方面:

    铝型材在传输系统上移动- 在传输系统上的任何移动都有可能对铝型材造成损伤。举个例子:现代化的传输系统利用牵引机将铝型材直接置于与拉伸机机头齐平的位置,这样就无须在皮带台上推拉铝型材,以使铝型材与拉伸机钳口对齐。因此可以减少铝型材被刮伤的可能性。

    调整铝型材间隙-铝型材堆挤在一起容易互相刮伤。现代化传输系统可以使铝型材与铝型材之间保持适当的间隙。在排列或集料的过程中,不需要用挡板来靠齐铝型材。

    操作人员手工操作-任何时候操作员接触到铝型材都会增加铝型材受损的可能性。在传输系统上铝型材容易受损伤,但当铝型材被装入时效料框和从时效料框卸载并打包准备出货的过程中更容易受损伤。在这些环节上都需要加强对操作人员的培训,提高员工谨慎操作的意识。

铝型材缺陷

    铝型材缺陷是导致废料的又一因素。铝型材上的一个小缺陷就会废掉整根定尺锯切的铝型材。由于铝型材附加值很高,挤压厂家应该尽全力减少铝型材产生缺陷。

    对挤压机的维护保养-挤压机的维护保养状况对是否会产生铝型材缺陷有明显的影响。挤压机对正与否,盛锭筒及挤压垫的状况都会影响到铝型材的质量。

    挤压时的残留空气-如果挤压时有空气被带入盛锭筒而且随后又对被施压挤压的话,空气会被压缩到很小的体积并且温度升高。因压缩升温的空气会将周围的铝合金熔掉而在铝型材内产生气泡,或者气泡在出模具工作带后会爆开,从而在铝型材表面形成气孔。两种情况出现其一,都将使铝型材产生缺陷从而导致废料。有可能造成空气被带入的因素有三个:

    镦粗造成的气体残留 -只有在盛锭筒直径大于柱棒直径时柱棒才能被装入盛锭筒。对盛锭筒内的柱棒施压致柱棒延展至盛锭筒直径后,必须排出携带的空气。这些空气是通过“排气循环”来释放的。挤压垫的正常运作对成功排气非常重要。

长棒热剪造成的气体残留-对柱棒热剪切产生的剪切面是不可能完美、垂直的。简易长棒热剪切会导致柱棒的严重扭曲,造成椭圆形的横截面和被剪切端巨大的倒圆角。即使是最先进的长棒热剪,被剪切柱棒的边角总会出现倒圆。当柱棒在盛锭筒内镦粗时这个倒圆很容易导致空气残留。

    长棒热锯可以替换长棒热剪。利用长棒热锯可以锯切出垂直的柱棒表面。没有变形不会有空气带入。但有些挤压厂家因为锯切会产生铝屑而不愿使用长棒热锯。从铝挤压经济学角度出发,非常重要的一点是锯切产生的铝屑尚没有花费任何挤压时间也不可能降低铝型材的生产效率。这些铝屑都是低价值的废料,不会造成任何增值工序的费用增加。处理这些废料唯一需要的是再熔化处理的成本。

    如果长棒热锯可以将铝型材利用率提高0.5%,那么锯切产生的铝屑的成本就低于铝型材废料的价值了。在北美安装的加热设备中,已有超过90%的厂家把目光从长棒热剪转向了选用长棒热锯。还有很多原来使用长棒热剪的用户将设备升级为长棒热锯,正是因为他们看到了使用长棒热锯会大大减少铝型材缺陷的事实。

    因两段拼接柱棒而造成的气体残留-由于两段短柱棒的表面几乎是平的,带入空气的可能性很小。锯切的质量直接影响到两段短柱棒之间带入空气的多少。现在有一种新的技术可以避免出现两段拼接柱棒。这就是柱棒旋转焊接机。在切出所需长度的柱棒之前,柱棒旋转焊接机可以将剩余的一段不足设定长度的柱棒焊接到下一整根长棒上,从而消除因两段拼接柱棒而带入空气的可能性。

固体污染物-和挤压时带入空气一样,因污染而造成的缺陷同样会毁掉整根定尺铝型材。固体污染物有两个主要来源:

    仓储-保持工厂内清洁很重要。储存长棒的场所、长棒加热设备、向挤压机送棒的柱棒输送设备、挤压机装料器以及挤压机本身都要保持清洁避免对铝型材造成污染。过度润滑是污染的一个重要原因,润滑过度很容易污染铝型材。有必要培训操作人员如何进行合理而非过量的润滑。过量的润滑对工艺处理有害而无益。

    长棒热剪切污染-长棒表面的许多污染物(比如氧化物或污垢)在长棒被剪切时会进入短柱棒,热剪的剪切有一个特点就是不会除掉任何材料。但是长棒热锯锯切则可以消除这个污染源。


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