Yazar: H. Johns, Foseco Güney Afrika
Boya Hazırlama Ünitesi (CPP)
Her geçen gün dökümhanelerde kompleks ve yüksek performanslı döküm parçaların üretimi artarken, dökümhanelerin de maliyeti indirmek için ihtiyaçları aynı doğrultuda artarak devam etmektedir. Üretim maliyetlerinin önemli bir parçası olan ve döküm parçalarındaki yüzey hatalarını gidermek için yapılan tamamlama departmanındaki taşlama ve kaynak gibi ikincil işlemlerin maliyetinin önemli bir kısmı doğru refrakter boya kullanımı ile elimine edilebilmektedir.
Kullanılacak boyanın seçimi problemin çözümünde önemli bir etkendir. Boyanın seçiminde metal / kalıp etkileşimi, boya uygulama metoduna bağlı olarak boyanın reolojisi ve uygulanacak boya film kalınlığı optimum performans için önemli parametrelerdir. Eğer film kalınlığı ince olursa boya gerekli korumayı sağlamaz ve çok kalın olursa dart
(Scabbing) hatasına sebep olabilir. Ayrıca akıntı ve damlacık hatasıyla birlikte gereğinden fazla boya kullanımı maliyet arttırıcı etki yaratacaktır. Seyreltilmiş halde kullanıma hazır olarak üretilen boyanın tedariği ile boya kalınlığı kontrol altına alınabilir fakat yüksek seyreltme oranlarında düşük boya film kalınlığında boya uygulamasını dayatır. Bu sebeple seyreltmelerdeki varyasyonlar, fakir proses kontrollerine ve boya ölçümlerine neden olur. Bu durum ise uygulanan boya film kalınlığında varyasyonlara yol açar. Bunun sonucunda da döküm parça yüzey kalitesinde, hata seviyesinde ve parça temizleme işçiliğinde maliyetlere yol açar. Geleneksel olarak boya seyreltme kontrolü ve ölçme işi aralıklı olarak viskozimetre kabı ve baumemetre ile yapılır. Bu şekilde operator ile aralıklı olarak yapılan ölçüm işinin doğası gereği yoruma açık, boyanın homojenliğinden emin olunmayan ve kaçınılamayan uygulama varyasyonlarına sebep olan bir durum oluşmaktadır.
Bu varyasyonlar otomatik boya hazırlama ünitesi (CPP) ile minimize edilebilir ve bu makale bu sistemin faydasından bahsetmektedir. Bu sistem devamlı olarak yoğunluk ölçer, boya ve seyreltici materyali ( su veya alkol) sisteme enjekte eder. Boyanın homojenliğini sağlar ve belirlenen uygulama şekline gore her zaman optimum boyayı hazır hale getirir. CPP metal-döküm mühendislik firması Proservice Srl tarafından geliştirilmiş, dağıtımı ve uygulaması sadece Foseco international Ltd tarafından yapılmaktadır. CPP geniş uygulama metodları
(sprey, daldırma ve yıkama) ile uyumlu olarak tüm boya sevk paketleri ile (varil, konteyner, silo) uyumlu olarak çalışabilmektedir. CPP otomatik, manuel ve dökümhane prosesine bağlı olarak aralıklı çalışabilir.
CPP’nin özellikleri ve faydaları şunlardır;
• Devamlı izlenebilirlik (operatörden bağımsız olarak)
• Kontrollü boya film kalınlığı
• Boya sarfiyatında azalma
• Optimize edilmiş kurutma
• Daha az kalıp/maça sakatı
• Kötü boya pratiğinin sebep olduğu döküm sakat ve hatalarında azalma
• İyileşmiş izlenebilirlik ve kalite kontrol
• Boya kirlenme ve bakteri etkileşimindeki riskin azalması
• İyileşmiş çalışma alanı- özellikle alkol bazlı boyanın idaresi
• İyileşmiş prodüktivite ( üretkenlik artışı )
• Döküm üretim maliyetlerinde azalma
• İyileştirilmiş karlılık
Önsöz
Atlantis Foundries (Pty) Ltd Güney Afrika’da uluslararası alanda önemli bir kamyon motor bloğu üreticisidir ve yılda 68.000 ton gri dökme demir üretir. Atlantis dökümhanesi tamamen Mercedes-Benz Güney Afrika firmasına bağlıdır ve Daimler grubun bir parçasıdır. Ayrıca ülkenin önde gelen otomotiv dökümhanesidir.
Atlantis Dökümhanesi, Güney Afrikanın batı kıyısında Cape Town’un 50 Km kuzeyinde olan Atlantis’te bulunmaktadır ve geçtiğimiz 30 yıldan beri Foseco ürünlerini kullanmaktadır. Atlantis Dökümahnesi’nde üretilen motor blokları öncelikle Amerika ve Avrupa’ya, daha az miktarlarda da dünyanın diğer ülkelerine sevk edilmektedir.
Resim 1: Fanuc robotla daldırma
Resim 2: Depolama tankı ve CPP tankı fonksiyonel şeması
Resim 3: CPP tankı ve daldırma tankı fonksiyonel şeması
Resim 4: Bekletme tankı ve filtreler
Resim 5: Pano, Depolama tankı ve sağ tarafta hazırlama tankı görülmektedir.
Atlantis dökümhanesi otomotiv sektöründe uluslarası bir oyuncu olarak tüm yeni ve son teknoloji üretim ortamında ve proseslerinde kullanma gayreti içindedir. Foseco Güney Afrika grubu Atlantis Dökümhanesi’nin ihtiyaçlarını belirlemiş son teknolojileri üretim proseslerinde avantaj yaratacak şekilde kendilerine sunmuştur. Foseco Toplam Boya Yönetim Konsept’ini Atlantis Dökümhanesi’ne boya prosesinde ve teknolojisinde en yüksek standardizasyonu sağlaması ve bunun üstesinden gelmesi için sunmuştur.
CPP’nin Atlantis Dökümhanesi’ndeki
Kurulum Hikayesi
Foseco’nun Atlantis dökümhanesindeki proje adımları;
• 2007: Atlantis Dökümhanesi’ne ilk CPP teklifi verildi.
• 2009: Ekonomik daralmadan dolayı proje askıya alındı.
• 2010: Alkol bazlı boyadan su bazlı boyaya dönüşüm projesi başladı.
• 2011: Atlantis Dökümhanesi’ne alkol ve su bazlı ikili CPP teklifi sunuldu.
• 2012: Atlantis Dökümhanesi, CPP ve daldırma tankı siparişi verdi.
• CPP ve daldırma tankı Proservice/Foseco
ortak çalışması ile 2013 yılı Ocak ayında Atlantis Dökümhanesi’ne kuruldu.
CPP kurulumundan önceki durum;
• Boya manuel olarak viskozite kabı ile ölçülüyordu.
• Viskozite operatöre ve viskozite kabının kalitesine bağlı olarak okunuyordu.
• Manuel daldırma yapılıyordu.
• Boya yaş film kalınlığında viskozimetreye ve maça daldırma süresine bağlı olarak farklı değerler ölçülüyordu.
• Boya kaynaklı sakatlar mevcut idi.
Atlantis Dökümhanesi boya ölçüm ekipmanı olarak genellikle viskozitemetre kullanmaktadır. Fakat bu ölçüm tekniğinin çeşitli değişkenlikleri etkilediği gösterilebilmektedir.
Örneğin: Viskozite kontrol spesifikasyonu (talimatı) yılın soğuk ve sıcak zamanlarına gore yani mevsimsel değişikliklere normal olarak yeniden ayarlanmamaktadır. Bununla birlikte boyanın viskozitesi sıcaklık değişimlerinden yüksek orandan etkilenmektedir ve bu durum final boya film kalınlığındaki değişimleri ; ki bu durum döküm parça kalitesinide etkileyecektir ; kompanse edebilecek oranda değildir.
Bu kısıtlama veya sorun Foseco teknolojisi ile halledilebilir: Boya Hazırlama Ünitesi (CPP) boya hazırlama prosesini otomize etmektedir. Boya tedarik edildiği yoğunluktan otomatik olarak seyreltilerek belirlenen yada hedeflenen yoğunluk değerine getirilir ve müteakip kontroller plc ekranından devamlı olarak aynı kalitede boya hazırlandığı izlenebilmektedir.
Kontrol ölçüm metodu viskoziteden yoğunluğa dönüştürülerek sıcaklık gibi çeşitli etkenlerden arındırılmıştır. Çünkü boya katı madde miktarı her zaman aynıdır ve ürün uygulama sürekliliği bu yaklaşımla daha kaliteli seviyeye çıkarılmıştır.
CPP kurulumundan sonra
• Boya CPP “Yoğunluk Ölçer” prob tarafından kontrol edilmektedir.
• Sürekli yoğunluk okuma (3 ondalık basamak değeriyle)
• Fanuc Robot Daldırma
• Sürekli yaş boya kalınlığı okuma
• Boya kaynaklı sakat oranında azalma
CPP özellikleri
• Boya stoklama tankı: 2000 litre kapasite
• CPP tank:560 litre kapasiteli hazırlama tankı diyafram pompa aracılığı ile boyayı tanklara gönderir
• CPP “Yoğunluk Ölçer” ve “Vİskozite Ölçer” sistemin ikisinide içerir.
• Daldırma tankı: 2200 x 1200mm x 1000mm yükseklik ölçülerindedir ve karıştırma koluna sahiptir.
• Boya cazibesi ile boya toplama tankına akar ve buradan diyafram pompa ile CPP hazırlama tankına pompalanır.
• Hat üzerinde filtreler mevcuttur ve bu filtreler kum atıklarını boyadan ayırır ve CPP yi korur.
Toplam Boya Yönetim Konsepti ile Boya Uygulama Sürekliliği
Foseco, partneri olan ProService ile boya uygulaması öncesi boyanın sürekli aynı kalitede sağlanabilmesi için kesin ve hassas yoğunluk ölçüm değerlerini destekleyecek üstün özellikli bir sistem geliştirmiştir. Yoğunluk ölçme probu maçahane ve kalıplama koşullarından en efektif şekilde çalışabilmesi üzerine geliştirilmiştir. Bu tip ortamlardan minimum seviyede etkilenmektedir.
Resim 6: Maksimum ve minimum yoğunluk hedefleri gösterilmiştir.
Yukardaki grafikte gösterildiği üzere uygulanan yaş boya film yoğunluğun belirlenen limitler içinde kaldığı değerler etrafında süreklilik arzeden bir kalınlıkta oluşmaktadır. Bunun nedeni bu boya ölçüm sistemi sürekli aynı kalitededir, operatörün yorumu, kötü uygulaması ve tamamlama departmanında karşımıza çıkacak kötü işçilik kaynaklı sakat veya maliyetlere açık bir sistem değildir.
Boya uygulama kalitesi sürekliliği kontrollü daldırma zamanı ve manipülasyonu sağlayan robot sistemiyle desteklenmesiyle daha da geliştirilmiştir. CPP ilk kurulduğu zamanlarda yoğunluk aralığı 1,10 -1,15 gr/cm3 aralığındaydı daha sonra 1,02-1,03 gr/cm3 aralığına düşürülmüştür. Bu yoğunluğun nasıl yüksek toleransla kontrol edilebildiğine işaret etmektedir.
CPP dizaynı Atlantis Dökümhanesi’nin özel istek ve ihtiyaçlarına adapte edilmiştir. Şöyleki;
• Boya yoğunluğunda sürekli kontrolü sağlayarak hızlıca boya yoğunluğundaki değişime reaksiyon verebilmektedir. Şuna dikkat edilmelidir ki 226 testi yönetmiş boyayı istenen duruma gore ayarlamıştır.
• Ünite tamamen operatörden bağımsızdır, boya kalite sürekliliğine manuel müdahaleler etki etmemektedir.
•Boya yoğunluğunu istenilen derinlikte ölçmek mümkündür (örneğin, maçaların daldırma uygulamasını düşünürsek: Önemli bir doğrulama olarak boya yoğunluk değeri daldırma derinliğine bağlı kalmaksızın her zaman aynı değeri ölçmektedir.)
• Yoğunluk ölçer daldırma tankındaki karıştırma esnasında oluşan türbülansdan etkilenmez.
• Ölçümler yüksek kesinlikte ölçülür ve gösterilir (3 ondalık basamak değeriyle)
• Yeni Yoğunluk Ölçer Artı database oluşturmaya izin verir, istatistiki hesaplamalar yapar ve tüm boya istasyonlarındaki değerleri izler.
Boya Hazırlama Ünitesi, Foseco tarafından global olarak dünyada birçok dökümhanede kurulmuştur ve sürekli kalitede boya seyreltmeye hazırlanması, boya uygulamasındaki değişkenliklerin engellenmesi ve kötü boya uygulamalarının sebep olduğu döküm hatalarının azaltılmadığını göstermiştir
Sonuçlar
Karmaşık ve kritik döküm parça ihtiyacının arttığı, yüksek kalite standartlarının istendiği günümüz üretim şartlarında, boya performansı dökümhane üretim proseslerinde kritik bir nokta olmuştur. Örneğin yüksek kalite ve performansa sahip maça boyası tipik otomotiv dökümhanesinde tüm üretim maliyetlerini önemli derecede etkileyecek önemli bir etki yapabilmektedir. Dökümhanenin taşlama, temizleme, tamamlama ve döküm parça son inceleme operasyon maliyetlerini ciddi olarak düşürmektedir.
Boya maliyeti toplam üretim maliyetlerinin bir parçasıdır ve genellikle toplam üretim maliyetlerinin %1’inden daha azını oluşturur.
Atlantis Dökümhanesi için otomotiv pazarındaki keskin rekabetçiliğini sürdürebilir olmak ve yüksek kalitede kompleks döküm parçalarını artan üretim hacmi ve daha düşük üretim maliyetlerinde üretme ihtiyacı, boya hazırlama prosesini optimize etmek ve dökülen parçaların kalite sürekliliğinde sağlama baskısı CPP yatırımı mecburiyetini doğurmuştur.
Referanslar
• Foseco Ferrous Foundry’s Handbook
• ProService Technology for foundry solutions.
• Atlantis Foundries