Tuğrul Misoğlu - Zeki Alimoğlu Haluk Erdem - Erhan İlter. Paşabahçe Cam Sanayii ve Ticaret A.Ş. Paşabahçe Fabrikası

Transkript

1 DENEYSEL TEMPERLEME ÇALIŞMALARI Tuğrul Misoğlu - Zeki Alimoğlu Haluk Erdem - Erhan İlter Paşabahçe Cam Sanayii ve Ticaret A.Ş. Paşabahçe Fabrikası ÖZET Yurtdışı pazarlarda, özellikle ikram sektöründe, temperli pres-üfleme ürünlere talep artmaktadır. Mevcut temperleme hatlarımızda (pres ve savurma ürünlerin temperlenmesine uygun dizayn edil mesi nedeniyle) ince cidarlı, derin bardaklar ve ayaklı kadeh türü pres-üfleme ürünler temperlenememektedir. Pres-üfleme ürünlerin temperlenmesine yönelik alternatif bir temperleme tekniğinin denenmesi ve bu teknikle üretim yapacak bir hattın tasarımı için gerekli parametrelerin elde edilmesi amacı ile deneysel temperleme ünitesi oluşturulmuştur. Temperleme prosesini etkileyen kritik parametreler değiştirilerek hedef ürünlere temperleme de nemesi yapılmaktadır. Elde edilen ürünler termik şok, sarkaç testi, polariskop analizi gibi muhte lif testler kapsamında incelenebilmektedir, Projenin tamamlanan ilk kısmı ile pres-üfleme ürünleri temperleme tekniğinin karakteristiklerinin elde edilebileceği bir altyapı hazırlanmıştır. Devam eden 2. kısımda ise yeni bir üretim prosesinin ve üretim hattının tasarımı yapılacaktır. GİRİŞ Mevcut temperleme hatlarımızda pres ve savurma mamuleri temperlenebilmektedir. Bu ürünler deki cidar kalınlıkları 2 mm.'nin üzerindedir. Bu teknolojiye göre taşıyıcı turnetler üzerindeki ma mul, üzerinde delikler bulunan sabit konumdaki üfleme başlıklarının altından geçer. Cidar kalın lığı arttıkça temperlemenin oluşabilmesi için üflenen havanın özelliklerinin ve temperleme için ih tiyaç duyulan zamanın önemi azalır. Dolayısıyla kalın cidarlı ürünlerin temperlenmesi ince cidarlı ürünlere oranla oldukça kolaydır. Pres-üfleme ürünler ise diğer ürünlere göre daha ince cidarlı, derin ve dar ürünlerdir. Bu durum da havanın mamule üfleme şekli, basıncı, mamulün üfleme şekline uygun olarak taşınması ve cidar inceliği nedenleriyle temperlemenin çok daha kısa sürelerde gerçekleştirilmesi zorunlu ol maktadır. Bu nedenle mevcut teknolojimizdeki gibi sabit olmayan; hem daha yüksek basınçta mamulün cidarına paralel olarak hava üfleyen, hem de mamulle beraber hareket ederek onu ta kip eden bir üstten üfleme yönteminin denenmesi fikri benimsenmiş ve tüm bunların deneysel olarak uygulanabileceği bir test ünitesi tasarlanmıştır. Bu çalışmada, öncelikli olarak rakip mamuller birtakım testlere tabi tutularak kalite standartları belirlenmeye çalışılmış, ardından da kendi mamullerimize test ünitesinde değişik teknikler uygu lanmış ve rakiplerin standartlarına ulaşılması hedeflenmiştir. 15. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU

2 1.TEMPERLEME NEDİR? Temperleme, camın yumuşama sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra ani olarak soğutulması suretiyle termik ve mekanik mukavemetinin artırılması olarak tanımlanır. Temperleme, hem daha yüksek sıcaklıklar gerektirmesi, hem de soğutma hızının çok daha hızlı olması nedenleriyle tavlama prosesinden ayrılır (Şekil-1)(1). Tavlama sırasında çok yavaş ve kont rollü bir soğutma hızıyla camın bünyesinde gerilim oluşması engellenmeye çalışılır. Temperlemede ise bunun aksine şok soğutmayla cama gerilim yüklemesi yapılır. Temperleme sonrasında cam yüzeyinde basma, iç kesimlerinde İse bu basma gerilmelerini dengeleyen çekme gerilmeleri oluş turulur. Yüzeyde oluşturulan basma gerilmeleri yüzeysel mikro çatlakların kapanmasını sağlar. Bu da mekanik ve termik mukavemeti artırır. SICAKLIK YUMUŞAMA NOKTASI TAVLAMA NOKTASI GERİLME NOKTASI TEMPERLEME TAVLAMA ZAMAN ŞekİM Temperleme ve tavlama sıcaklık zaman grafikleri Temperleme sonucunda camın kırılma direnci 3-4 katına çıkabilmektedir. Tavlanmış bir mamulde maksimum 90 C olan termik şok (sıcaklık farkı) direnci temperli mamulde minimum 135 C'a çık maktadır. Ayrıca temperli bir cam kırıldığında çok sayıda küçük ve keskin olmayan parçaya ayrılır. 2. DENEYSEL TEMPERLEME ÜNİTESİ Üniteyi oluşturan bölümler şunlardır: 2.1. Önısıtma Bölümü: Deney numunesini üretim şartlarındaki mamulün sıcaklık şartlarına ulaş tırmak için kullanılan bölümdür Isıtma Bölümü: Mamul temperleme sıcaklığına kadar ısıtılır Zincir ve Turnet Grubu: Bu yapı turneti ve turnetin dönüşünü sağlayan motor-redüktör gru bunu taşır, Manuel olarak zincir hareket ettirilerek mamulün fırın içi ve dışındaki hareketi te min edilir Şoklama Bölümü: Konumlan ayarlanabilir 2'si yan ve 1'i üst şoklama kanalından oluşur. Üni tenin genel görünümü Resim-1'de verilmektedir. Ünitede fırın sıcaklığı ve turnet devir hızı otomatik olarak kontrol edilmektedir. Şoklama hava ba sınçları mbar aralığında ayarlanabilmekte ve konumları manuel olarak değiştirilebilmekte- 15. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU

3 dir. Üfleme şekli (üst ve yan) tasarlanan şoklama başiıklanyia; mamulün taşınması ve sabitlenmesi ise tasarlanan turnetlerle sağlanmaktadır. % Resim-I Temperleme Test Fırını Deneyler: Deneyleri yaparken simüle edilmeye çalışılan 2 nokta vardır. İlk nokta mamulün ısıtılma sının simülasyonudur. Mamul yapılan sıcaklık ölçümleri sonucunda belirlenen süreler kadar ısıtma-soğutma döngüsüne tabi tutulur. Nihai hedef mümkün olduğunca homojen ve deformasyonsuz olarak mamulü temperleme sıcaklığına ulaştırmaktır. Diğer nokta ise bu sıcaklığa ulaşan ma mulün şoklanmasının simülasyonudur. Mamulün temperlenmesindeki en kritik nokta -cidarın in ce, ağzın dar ve mamulün derin olması nedenleriyle- yüksek basınçlı şoklama havasının cidara pa ralel olarak gönderilmesidir(şekil-2). Deneyler sırasında kontrol edilebilen parametrelerden biri dı şındaki diğer parametreler sabit tutulur. Gözlenmek istenen parametrenin temperleme kalitesine etkisi ise aşağıda değinilen yöntemler uygulanarak test edilir. Şekil-2 Turnet, mamul,üst şoklama başlığı TERMİK ŞOK TESTİ: Temperlenen ürünler zımparasız ve zımparalı (320 mesh) olarak ön ce 155 C'lık bir fırında 1 saat bekletildikten sonra 20''C'lık su banyosuna daldırılmak suretiyle 135 C'lık bir termik şoka tabi tutulur. Kırılma olmamalıdır SARKAÇ DARBE TESTİ: Bardakların mekanik direnç açısından en zayıf olduğu yer ağız kıs mıdır. Ağız kısmındaki direnç temperli mamullerde daha çok önem kazanır. Çünkü bu bölge ci darın en ince (dolayısıyla homojen olarak temperlenmesi en zor) bölümüdür. Aynı zamanda tüke ticinin kullanımı esnasında darbeye en çok maruz kalan kısım da burasıdır. Bu nedenlerle sarkaç testi temperlenmiş mamullere uygulanan önemli bir test olmaktadır. Bu testte, sabit bir kütle, eşit olarak artan enerji seviyelerinden ağızın 10 mm. altına düşürülür ve kütlenin kırılma olmadan ön ceki enerji seviyesi kaydedilir. Bu değer tavlanmış bardakta elde edilen değerle karşılaştırıldığında mamule temperlemeyle kazandırılan mekanik direnç hakkında fikir sahibi olunur (Resim-2). 15. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU

4 3.3. FOTOELASTİSİTE: Prensip olarak içinde gerilim bulunduran bir camdan polarize ışın demeti geçirildiğinde bünyedeki gerilim farklılık ları renk farklılıkları olarak görülür{2). Bir polariskop yardımıyla yapılan inceleme sayesinde mamulde homojen bir temperlemenin varlığı, kul lanılan turnetin ve üfleçlerin tipleri gibi ipuçları edinmek mümkün ola bilmektedir (Resim-3). Resim-2 Sarkaç Darbe Test Cihazı ar Resim-3 Temperlenmiş Bardak Polariskop Görüntüleri 3.4. ENTEGRE FOTOELASTİSİTE: İçinde gerilim bulunduran bir cam, kırılma indisi camınkine eşit bir sıvı içersine konularak içinden polarize ışın demeti geçirdiğinde cidardaki birbirine parallel ge rilim çizgilerini(=fringe) görmek mümkün olmaktadır (3). Bunların sürekliliği temperlemenin ho mojenliğini ve birbirine parallel çizgilerin sayısı da temperlemeyle mamule yüklenen gerilimin mik tarı hakkında önemli bilgiler verir (Resim-4), Resim-4 Temperlenmiş Bardağın Daldırmak Polariskop Görüntüsü Bir bilgisayar ve yazılım aracılığıyla (Resim-5) mamule yüklenen gerilimin sayısal değerini kesit bo yunca ölçerek (Şekil-2) daha objektif bilgiler elde edilmesi de mümkün olabilmektedir(4). Oto matik polariskop olarak adlandırılan bu sistemde, sıvı içindeki mamulden polarize ışın demeti ge- 15. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU

5 çirilir. Oluşan gerilim çizgileri bir CCD kamera aracılığıyla bu görüntüyü işleyecek bir programa aktarılır. Program, mamuldeki boyutsal ölçümleri gerçekleştirdikten sonra gerilim çizgilerini nu maralandırır ve 4 nolu referanstaki algoritmayı kullanarak kesitteki gerilimin tipine göre (çekmebasma) sayısal değerini hesaplar. - -*'î «> Resim'S Otomatik Poiariskop R-36.2 Hj-j.-) 49 «..UPa -İl UM I \K Cft y 4.9 U>ır 49 H (-) -73 \-109 (O X o -X- -to -1Î^ t.d SuU '<»T l Scdior.» O 9 * *»1^ -17fr -M -» / :W4.6 \0 IİR Şekil-3 Otomatik Polariskopla Cidarda Gerilim ölçümü 3.5. PARÇA DAĞILIIVII TESTİ: Temperlenmiş bir mamul kırıldığında yüklenen gerilimle doğru orantılı olarak çok sayıda parçaya ayrılır. Basit ve çabuk sonuç veren kalitatif bir test olması sebebiyle karşılaştırmalı çalışmalarda uygulanması oldukça kolaydır. 15. CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU 57 -

6 Resim-6 Temperli Bardakta Parça Dağılımı SONUÇ 1. Projenin tamamlanan ilk kısmında ince cidarlı ve derin pres-üfleme bardaklar için temperleme tekniklerinin geliştirilebileceği bir alt yapı oluşturulmuştur, 2. Temperlenmiş mamuldeki gerilimlerin kantitatif analizinde kullanılan Otomatik Polariskop cihazı bir ilk olma özelliğiyle Şişecam'a kazandırılmıştır. 3. Projenin ikinci kısmındaysa ilk bölümde elde edilen bilgi birikimi ışığında bir üretim hattı tasar lanacaktır. Bunun başarılması durumunda; Yeni bir ürün Yeni bir teknoloji CEE grubuna kazandırılmış olacaktır ve bunların sonucunda da; Pazar payımız artacak Yeni pazarlara girilecek Rekabet gücümüz artacak. KAYNAKLAR 1. Ruffel, Y. ve Dehaye, "F. Analysing tools for annealing, thermal and chemical tempering", Glass Production Technology International, s Aben, H. " Integraîed Photoelasticity for Axısymmetrlc Glass Products", Lecture Notes of the Glass Stress Summer School, Tallinn, Estonya, September 12-15, 2000, s Aben, H. " Integrated Photoelasticity for Axısymmetrlc Glass Products", Lecture Notes of the Glass Stress Summer School, Tallinn, Estonya, September 12-15, 2000, s Aben, H. " Integrated Photoelasticity for Axısymmetric Glass Products", Lecture Notes of the Glass Stress Summer School, Tallinn, Estonya, September 12-15, 2000, s CAM PROBLEMLERİ SEMPOZYUMU - 58