Developing a cost-efficient manufacturing method for the large-scale seat rings
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2014-12-15
Department
Major/Subject
Tuotantotekniikka
Mcode
K3002
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
60+31
Series
Abstract
The master’s thesis was done for Metso Automation’s valve factories in Finland and China. Firstly, the thesis introduces the reader to the construction of a butterfly valve and explains what its purpose in pipelines is. In addition, the design of a seat ring is presented and a basic sealing mechanism is explained throughout. Some sealing techniques from competitors are also presented. Afterwards, the thesis examines the price formation of the butterfly valves; especially the price formation of a U-shaped seat ring. It is revealed that a rapid price growth in large-scale seat rings (sizes above 28 inch) is a clear problem. It is commonly known that the manufacturing method changes between sizes 24 and 28 inch. During the thesis project, price formation analyses of different valve series were conducted. In addition, analyses about the proportion of the seat ring cost from the total cost of a valve are done. Manufacturing methods in Shanghai and Vantaa are researched throughout. Market analysis about the demand and the sales between different industries are taken into consideration. By using these market analyses, a potential sales growth is calculated assuming that the seat ring prices can be decreased. The research section reveals potential new manufacturing methods such as 3D-printing, metal spinning, insert technologies and manufacturing the forgings to near net-shape. The goal of the thesis is to find reasons for the high seat ring prices and to find a more costefficient manufacturing method for the large-scale seat rings. Based on the small-scale seat ring manufacturing, which is the most cost-efficient method at the moment, a new seat ring prices are calculated for the large-scale seat rings. These new prices are used to calculate potential savings if the manufacturing method of the small-scale seat rings could be expanded to the large-scale seat ring sizes. The same values are also used in an evaluation of two best selected manufacturing methods. In the evaluation part, pay-back periods are calculated and based on these finding, a proposal how to re-organize the seat ring manufacturing is given to Metso.Diplomityö tehtiin Metso Automation Vantaan sekä Shanghain venttiilitehtaille. Aluksi työssä tutustutaan venttiilin rakenteeseen, ja mikä on venttiilin tehtävä putkistossa. Tämän jälkeen käydään läpi tiivisteen suunnittelun historiaa ja perehdytään tarkemmin, kuinka tiivistäminen tapahtuu Metson läppäventtiileissä, lisäksi kilpailijoiden tiivistämisratkaisuja käydään pintapuolisesti läpi. Pääosin työssä selvitettiin läppäventtiilin hinnan muodostumista ja erityisesti keskityttiin U-tiivisteen hinnan muodostumiseen. Selkeä ongelma oli tiivisteen suuri hinnan kasvu yli 24 tuumakoon jälkeen. Yleisesti oli tiedossa, että tiivisteiden valmistusmenetelmä muuttuu, kun siirrytään yhtä isompaan tiivistekokeen eli kokoon 28 tuumaa. Työn aikana vertailtiin venttiilisarjoittain hinnan muodostumista, ja kuinka suuri osuus tiivisteen hinta on koko venttiilin hinnasta. Lisäksi työssä selvitettiin tarkasti nykyiset valmistusmenetelmät niin Suomessa kuin Kiinassa. Isona osa työssä oli myös markkina-analyysin tekeminen, jossa selvitettiin isojen tiivisteiden kysyntää ja myyntiä eri teollisuuden aloilla. Analyysin perusteella laskettiin myös mahdollinen myynnin kasvu, jos venttiileiden hintaa saataisiin alennettua tiivisteen hinnan alentumisella. Tutkimusosiossa perehdyttiin tarkemmin 3D-tulostamiseen ja mietittiin, kuinka se soveltuisi tiivisteiden valmistamiseen. Lisäksi tutkittiin muita mahdollisia kustannustehokkaita valmistusmenetelmiä, kuten painosorvaamista, teräpalateknologioita ja nykyisten takeiden valssaamista lähemmäksi oikeaa muotoa. Työn tavoitteena oli etsiä syitä tiivisteen hinnan nopealle kasvulle, sekä mahdollisesti etsiä parempi kustannustehokkaampi valmistusmenetelmä isojen tiivisteiden, yli 24 tuuman, valmistamiseen. Pienten tiivisteiden valmistuksen pohjalta, joka on tällä hetkellä erittäin kustannustehokasta, laskettiin isoille tiivisteille kustannustehokas hinta. Tämän pohjalta on laskettu mahdolliset säästöt, jos valmistusta voitaisiin laajentaa myös isoihin yli 24 tuuman kokoihin. Samoja arvoja on myös käytetty kahden parhaaksi arvioidun tavan vertailussa. Vertailuissa on laskettu tapojen takaisinmaksuajat ja näiden pohjalta tehty ehdotus Metsolle, miten sen pitäisi uudelleen organisoida tiivisteiden valmistusprosessi.Description
Supervisor
Partanen, JouniThesis advisor
Niemelä, IsmoEnberg, Jari
Keywords
seat ring, butterfly valve, manufacturing methods, roll forming