PumpWorks Industrial booste l'efficacité de production pour battre la concurrence mondiale

Basée à Houston (Texas), cette fabricant de pompes ANSI pour une gamme d'industries s'étendant du minier et minéral au pharmaceutique en passant par le pétrole et gaz est fière de sa philosophie « made in USA ». Pour rester devant la concurrence, dont une grande partie vient de l'étranger, PumpWorks Industrial est en mission constante pour améliorer l'efficacité de production. Selon le directeur général Michael Hohenstein, des machines avancées — avec logiciel de surveillance machine et outillage dernier cri — permettent à l'atelier de réduire significativement les temps de cycle, ce qui joue un rôle majeur dans l'atteinte de cette efficigence tant nécessaire. En résultat, l'entreprise a augmenté sa productivité de 50 % d'une année sur l'autre.

Design de pompe

PumpWorks, en affaires depuis 2014, a actuellement des milliers de pompes en service sur le terrain. L'emplacement de Houston est le plus récent parmi les autres fabricants de la marque PumpWorks qui remontent à 1978. Ce qui distingue les pompes ANSI de PumpWorks de la concurrence, selon M. Hohenstein, sont les nombreuses améliorations de design qui font partie de son offre standard de pompe et qui augmentent la fiabilité et la maintenabilité globale de la pompe sans augmentation de prix pour le client.

Beaucoup des caractéristiques incorporées dans les designs des gammes de produits ANSI ont été inspirées par les années d'expérience de l'entreprise comme fournisseur principal de pompes API 610, appliquant les standards de l'American Petroleum Institute (API). Certaines de ces caractéristiques de type API incluent des ailettes sur le bâti de puissance pour la dissipation de chaleur, un disque flinger sur l'arbre qui brumise l'huile interne pour refroidir les roulements non submergés de la pompe, et un revêtement d'étanchéité pulvérisé à l'intérieur de la cavité du bâti de puissance.

Ces caractéristiques spécifiques visent à réduire la température des roulements et augmenter la durée de vie des roulements du bâti de puissance, augmentant ainsi la fiabilité. Le bâti de puissance vient aussi avec un arbre en acier inoxydable comme partie de l'offre standard. De plus, le matériau de base utilisé dans la construction des pompes est de l'acier au carbone pour une durabilité accrue, selon M. Hohenstein, comparé aux pompes ANSI concurrentes faites de fonte ductile et/ou fonte grise.

Par des tests, PumpWorks a déterminé que son bâti de puissance fait tourner des températures de fonctionnement des roulements 15-20 °F plus basses que les types à huile de bain des concurrents et fournit jusqu'à 30 % de durée de vie des roulements en plus. Ce fait, avec les autres caractéristiques de type API, booste significativement la fiabilité de la pompe, qui est primordiale sur le terrain. Les pannes de pompe peuvent être très coûteuses pour les utilisateurs finaux.

En plus des caractéristiques qui augmentent la fiabilité, la pompe PumpWorks est conçue pour un service plus facile. Un écrou de vidange magnétique situé sur le côté présente un accès facile, et un bouchon de remplissage d'huile étanche et capuchonné de 1 pouce de diamètre élimine le risque de saleté et autres contaminants tombant dans le bâti de puissance tout en offrant 1/2 pouce de plus d'accès lors du remplissage. Des hublots situés des deux côtés de la pompe offrent des vues dégagées pour vérifier les niveaux d'huile peu importe comment la pompe est positionnée sur un site d'application.

Garder le rythme

Clé des processus de fabrication de pompes efficaces de l'atelier est de garder constamment le rythme avec les avancées en technologie de machines-outils. Ce faisant, l'atelier a non seulement pu réduire ses temps de préparation, mais aussi le nombre de préparations requises pour traiter les pièces. Avec les dernières capacités de machines-outils, incluant le multitâche, l'atelier atteint des préparations uniques pour le traitement done-in-one, ce qui raccourcit les temps de cycle et booste la qualité et la précision des pièces.

Toutes les installations/divisions PumpWorks utilisent uniquement des machines Mazak. Quand l'installation de Houston a ouvert, elle a suivi le mouvement et incorporé deux machines multitâches Integrex i-400S, un centre de tournage QTN-250, un centre de tournage Slant Turn Nexus (STN) 550, un centre d'usinage horizontal HCN-6800 et, plus récemment, une machine multitâche Integrex i-630V/6.

L'Integrex i-400S a une broche principale intégrale moteur-tête avec une broche 40 ch, 3 300 tr/min qui donne à l'atelier une gamme de capacités d'usinage, de la coupe lourde à bas régimes au traitement d'acier au carbone et autres alliages à hauts régimes. L'axe C à serrage rigide de la machine indexe par incréments de 0,0001 degré pour une haute précision, tandis que sa deuxième broche de tournage 35 ch, 4 000 tr/min dispose aussi d'une broche intégrale moteur pour assurer un usinage haute efficacité pour les opérations secondaires. Pour une fonctionnalité multitâche additionnelle, la machine emploie une broche de fraisage 30 ch, 12 000 tr/min montée dans l'axe B rotatif avec une gamme de 240 degrés en incréments d'indexage de 0,0001 degré.

Avec un package mandrin à passage traversant standard, le QTN-250 deux axes traite efficacement de larges gammes de pièces pour PumpWorks. La machine, travaillant avec un chargeur de barres, fournit une taille d'alimentation de barre maximale de 66 mm et une taille d'usinage de pièce maximale de 350 mm de diamètre.

Le STN 550 lourd de PumpWorks emploie une poupée de tête solidement construite avec un alésage de 10,8 pouces et une broche de tournage 1 000 tr/min, 60 ch qui génère jusqu'à 7 000 Nm de couple. La broche de la machine accommode aussi une taille de mandrin de 21 pouces.

Travaillant ensemble en cellule avec le STN 550, le HCN-6800 II est équipé d'une broche CAT 50, 50 ch, 10 000 tr/min. Le changeur d'outils automatique stocke jusqu'à 43 outils et accommode des diamètres d'outils maximum de 260 mm. La table rotative NC de la machine tourne de 90 degrés en 1,9 secondes et présente des incréments minimums de 0,001 degré pour un indexage et usinage quatre axes précis.

Comme le plus récent Mazak chez PumpWorks, l'Integrex i-630V/6 arbore une broche de tournage 50 ch, 550 tr/min avec contrôle axe C et une broche de fraisage CAT 50 rigide, 10 000 tr/min avec inclinaison axe B de -30/+120 degrés. Un changeur d'outils automatique alimente la broche de fraisage avec jusqu'à 160 outils pour des opérations de coupe continues.

La cellule STN 550 et HCN-6800 II produit une famille de pièces particulière qui, selon M. Hohenstein, est malheureusement impossible à usiner en done-in-one. Cependant, avec cette cellule Mazak, l'atelier a essentiellement éliminé toute perte de temps due aux préparations car les pièces passent d'une machine à l'autre, et des dispositifs sur mesure produits en interne orientent les pièces sur zéro sans avoir à toucher. Le dispositif localise les pièces pour les machines, éliminant ainsi le besoin pour les opérateurs d'effectuer la tâche.

« Alors que les Mazak jouent un rôle très clé dans notre fabrication, ils travaillent en tandem avec nos dispositifs sur mesure conçus en interne », explique le responsable des opérations Charles Harvey. « Avec ce bridage innovant, on est souvent capable de réduire trois ou quatre opérations à une seule, et les dispositifs fournissent aussi la force et la stabilité pour prendre des coupes lourdes pour réduire encore les temps de cycle. »

PumpWorks a de l'automatisation qui travaille avec son Integrex i-400S. Mais à part ça, la clé est la production done-in-one avec ses Mazak. « Ce que d'autres ateliers pourraient faire avec trois ou quatre machines de suite, on le fait avec un seul Mazak multitâche », dit M. Harvey.

Selon lui, l'atelier ne cherche pas les machines basées sur un ensemble de critères. Au lieu de cela, les décisions sont basées sur un besoin produit. « On commence avec la pièce et on travaille en arrière vers l'acquisition d'une machine qui optimisera notre usinage en termes de temps de cycle et qualité de pièce », dit-il. « Les capacités que Mazak offre avec sa gamme de machines ont été plus que suffisantes pour ce qu'on a besoin et nous donnent un avantage concurrentiel. »

Exigences étendues

L'atelier produit environ 3 600 pompes par an. En plus de l'usinage, il fait des tests hydrostatiques, de la peinture, de l'assemblage et de l'emballage. Certains composants, comme les roulements et joints, sont achetés, mais à part ceux-là, l'atelier produit tous les composants des pompes.

Les tailles de pièces peuvent aller de 150 mm de diamètre à plus de 760 mm de diamètre. Les tolérances sont aussi serrées que 0,01 mm. Les composants d'une pompe incluent le corps, une roue, un couvercle/boîte à garniture qui enferme la roue et les joints de corps/scellés pour ce qu'on appelle les « composants côté mouillé » de la pompe. L'extrémité puissance de la pompe a un arbre à travers son centre ainsi que des roulements et un logement. Ces divers composants sont assemblés ensemble selon les exigences des clients et sont prêt-à-brancher avec la tuyauterie existante des clients.

Selon l'application, la métallurgie des pompes peut varier significativement. Si on pompe un produit chimique hautement toxique ou mortel, par exemple, la pompe serait faite d'un matériau à haut alliage comme Hastelloy C. D'autres pompes peuvent demander des matériaux 100 % nickel, mais une pompe pour pétrole et gaz peut être en acier au carbone ou inoxydable. D'un point de vue usinage, l'acier au carbone est un peu plus difficile à couper qu'une pièce en fonte ou fonte ductile. Comme résultat des applications étendues, l'atelier a massivement investi dans la technologie d'usinage Mazak.

L'atelier travaille étroitement avec ses fournisseurs d'outillage et compte sur leurs conseils pour l'usinage des divers matériaux durs. L'atelier cherche constamment à s'améliorer et fait venir des fournisseurs d'outillage régulièrement pour des évaluations et pour apprendre sur les nouveaux outillages qui aideront l'atelier à optimiser les processus d'usinage et réduire encore les cycles. « Et peu importe le type de nouvelles plaquettes ou outils de coupe, la puissance et les capacités de nos Mazak nous permettent d'en tirer pleinement parti », ajoute M. Harvey.

Un des objectifs de l'atelier, selon M. Hohenstein, est d'être un leader de la fabrication de pompes ANSI sur le marché, et il croit qu'il est bien sur la voie. Il se consacre à des améliorations continues pour tout, des ventes et marketing à la technologie machine et outillage avec des investissements internes soutenus. Il prévoit le développement et la fabrication de différents types de pompes et gammes de produits pour les marchés existants et nouveaux. Pour ce nouveau travail et pour l'augmentation de volume des gammes existantes, il sait que PumpWorks regardera vers Mazak pour fournir la technologie de fabrication requise pour produire ces nouvelles gammes.

Mazak Corp. | 800-231-1456 | mazakusa.com
PumpWorks | 855-979-9139 | pumpworks.com