CAM AMBALAJ ÜRETİMİNDE ŞEKİLLENDİRME PROSESİNİN TERMAL KAMERA İLE İYİLEŞTİRİLMESİ

Transkript

1 CAM AMBALAJ ÜRETİMİNDE ŞEKİLLENDİRME PROSESİNİN TERMAL KAMERA İLE İYİLEŞTİRİLMESİ Can Baran Ünal - Levent Dağdelen Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Fabrikası / Cam Ambalaj Grubu I.S. makinesinde uygulanan herhangi bir şekillendirme prosesinde, müşteri ihtiyacını karşılayabilecek biçimde mamul üretebilmek için cam ve kalıp parçalarının termal dengesi çok önemli bir husustur. Bu dengeyi sağlayabilmek için gerek dizayn gerek soğutma gibi parametrelerin kontrol altında tutulması ve optimum noktaların belirlenerek sürekliliğinin sağlanması gerekmektedir. Cam ambalaj teknolojisinde uzun yıllardır bu optimum noktalar çalışanların tecrübesince belirlenmekte ve somut bir bilgi edinilememektedir. Termal kameranın getirmiş olduğu teknoloji sayesinde kalıp sıcaklıklarının ölçümü ve kalıbın termal dengesi hakkında bilinenler artık bilimsel bir platforma taşınabilir ve kayıt altına alınabilir duruma gelmiştir. Termal kamera ile çekilmiş olan fotoğraflar ve videolar bilgisayar ortamında incelenerek kalıp sıcaklığı hakkında somut veriler elde edilebilmektedir. Bu verilerin ışığı altında soğutma sistemleri ve kalıp parçaları üzerinde çeşitli değişiklikler yapılarak mamulün randımanında ve devrinde artış sağlamak mümkün olabilmektedir. Anahtar Sözcükler: Termal denge, kamera, emisyon, infrared 1.Termal Kamera Infrared termografi kameraları görünmez infrared ya da sıcaklık radyasyonu görüntüleri üretirler ve kesin ve temassız sıcaklık ölçüm imkanı sunarlar. Neredeyse tüm nesnelerin bozulmaları ve problemleri ile birlikte sıcaklıkları artar, bu da infrared kameraları çok çeşitli uygulamalarda çok değerli bir problem teşhis aracı haline getirmektedir.endüstri üretim verimliliğini arttırmaya, enerjiyi yönetmeye, üretim kalitesini arttırmaya ve iş güvenilirliğini ilerletmeye çalışırken, infrared kameralar için yeni uygulama alanları da doğmaya devam etmektedir. Şekil 1: Termal ya da infrared enerji dalga uzunluğu insan gözünün tespit edemeyeceği kadar uzun olduğu için görünmez olan ışıktır; bizim sıcaklık olarak algıladığımız elektro-

2 manyetik spektrumun bir parçasıdır. Görünür ışığın aksine, infrared dünyasında mutlak sıfırın üzerinde sıcaklığa sahip her şey ısı yansıtır. Hatta buz küpleri gibi çok soğuk nesneler bile infrared yayarlar. Şekil 2: Bir nesnenin sıcaklığı ne kadar yüksekse yaydığı IR radyasyonu da o kadar büyük olur. İnfrared sayesinde gözlerimizin göremediğini görürüz 1.1.Çalışma Prensibi : Bir enfrarujlu kamera, bir nesneden yayılan enfrarujlu radyasyonu ölçer ve görüntüler. Gerçekte, radyasyon nesnenin yüzey sıcaklığının bir işlevidir ve kameranın bu sıcaklığı hesaplamasını ve göstermesini sağlar. Kamera saniyede 25 kare resim çekerek anlık analizler yapılmasına olanak sağlamaktadır. 1.2.Emisyon : Nesneyle ilgili ilgili en önemli parametre emisyonun doğru biçimde ayarlanmasıdır ki, bu kısaca tam bir kara nesneyle karşılaştırıldığında, nesneden ne kadar radyasyon yayıldığının ölçülmesidir. Normalde, nesne materyalleri ve yüzey işlemeleri, yaklaşık 0,1-0,95 arası bie emisyon gösterir. Son derece cilalı bir yüzey (ayna) 0,1 değerinden düşüktür, ancak oksitli veya boyalı bir yüzey çok daha fazla emisyona sahiptir. Görünür spektrumdaki rengi ne olursa olsun, yağ bazlı boyalar, enfrarujda 0,9 değerinden daha yüksek emisyon gösterir. Oksitli olmayan materyaller, hemen hemen tam bir opaklık ve yüksek spektral yansıtma gibi aşırı durumlar gösterir ki, bunlar dalgaboyuyla çok fazla değişkenlik göstermez. Son olarak, metallerin emisyonu düşüktür sadece sıcaklıkla artar. Metal olmayan maddelerde emisyon yüksek olma eğilimi gösterir ve sıcaklıkla azalır.

3 2.Damla Sıcaklığı Analizi : Damla sıcaklığının homojen olması çalışan imalatın randımanı açısından oldukça önemli bir parametredir. Bununla beraber damlalar arasındaki sıcaklık farkını minimize etmek de imalat için önemli bir unsurdur. Damla üzerinde yapılan termal analizlerle, çift damla veya üç damla imalatlarında damlalar arasındaki sıcaklık farklılıklarını ve aynı damla içindeki ısıl dengeyi gözlemlemek ve buna göre müdahalelerde bulunmak mümkün olabilmektedir. Üç damla imalatta dikkat edilmesi gereken husus orta damlanın diğerlerine göre daha sıcak ve dolayısıyla uzun olmasıdır. Şekil 3: 3. IGC Kanalının Kalıp Sıcaklığına ve İmalata Etkisi : Kalıp izinde yaşanan ince cidar problemini gidermek amacıyla IGC firmasının önerisi üzerine ebişör kalıbı açılma eksenlerine IGC kanalı adı verilen kanallar açılarak bu bölgelerin ısıtılması yaygın olarak uygulanan bir yöntemdir. Buradaki temel düşünce kalıp açılma eksenlerinin soğuk olduğu ve ısıtılması gerektiğiydi. IGC kanalları açılarak bu bölgelerin ısıtılması sağlandı. Bunun üzerine termal kamerayla yapılan analizlerde, IGC kanalı bulunmayan imalatlarda dahi kalıp açılma eksenlerinin kalıbın diğer bölgelerine oranla daha sıcak olduğu görüldü. Kanallar,bazı imalatlarda zaten sıcak olan bu bölgelerin daha da ısınmasına sebep olarak imalatta problem yaşanmasına sebebiyet veriyordu. Termal kamera ile yapılan çalışmalar sonucunda, kanalların hataya sebebiyet verdiği imalatlarda kaldırılmasına karar verildi. Bunun üzerine IGC kanallarının uygulanmasına, aksi istenmediği taktirde NNPB ve PB imalatlarda son verildi.

4 Şekil 4: Yapılan analizlerde, IGC kanalı olmayan imalatlarda kalıp açılma eksenlerinin kalıbın orta bölgesine nazaran %5-8 arası daha sıcak olduğu ve IGC kanalı olan kalıplarda bu sıcaklık farkının %12-15 seviyelerine kadar çıktığı gözlendi. Şekil 5: 4.Özel Hava Portu Kullanımı ve Kalıp Sıcaklığına Etkisi : Anadolu Cam Sanayii A.Ş. Topkapı Fabrikası nda ebişör tarafında kalıp soğutma yöntemi olarak radyal hava portları veya radyal kuleler kullanılmaktadır. Ebişör kalıplarının açık olduğu zaman radyal soğutma devrede olduğu taktirde, arka kalıplar portlara daha yakın olduğundan soğumadan daha çok etkilenmektedirler. Ön kalıbın istenen miktarda soğuması sağlanırken, arka kalıbın sıcaklığının kabul edilebilir sınırların dışına çıkması hataya sebebiyet vermektedir.

5 Şekil 6: Zamanlama ayarlarıyla giderilemeyecek bir hata sözkonusu olduğunda, soğutmaları dengeleyebilmek amacıyla özel hava portları kullanılmaktadır. Bu hava portu yardımıyla, arka kalıba gelmekte olan havanın kesiti ve dolayısıyla soğutma etkisi de azaltılmaktadır. ÖNCE L1 : Ön Kalıp L2 : Arka Kalıp Şekil 7: SONRA Şekil 8:

6 5. Kanallı Müldebak : İmalatta hız olarak sınırlayıcı en önemli faktör soğutma etkisidir. I.S. makinasının hızı ne kadar artarsa, soğutma için kullanılabilecek zaman da o kadar azalmaktadır. Kavanoz imalatlarında da devir konusundaki en büyük sınırlayıcı faktör şişenin kafa kısmının soğutulmasıdır. Kafayı oluşturan kalıp parçalarından biri olan müldebağın soğutulması için faraş olarak adlandırılan soğutma nozülleri kullanılmaktadır. Bu soğutma yönteminin etkinliğini artırmak amacıyla müldebağın üzerine kanallar açılmaktadır. Bu kanallara gelen havayı da tahliye edebilmek amacıyla ebişör kalıplarına delikler açılır. Şekil 9: Bu soğutma yöntemiyle kavanoz imalatlarında ortalama olarak % 4,5-5 seviyesinde bir devir artışı sağlanmıştır. Tablo-1 KALIP NO ÖNCE (mamül/dk.) SONRA (mamül/dk.) % Artış , , , , , , , , ,53

7 6.Ebışör Kalıbı Sıcaklık Dağılımı : İmalatın randımanlı çalışması açısından, ebişördeki sıcaklık dengesi çok önemli bir yer teşkil etmektedir. Ebişörde ne kadar iyi bir ısıl denge varsa, mamülün de hatasız çıkma olasılığı o kadar yüksektir. Termal kamera ile yapılan analizler sonucunda kalıptaki en sıcak bölgenin, kalıp açılma eksenleri ve kalıbın orta bölgesi olduğu görülmektedir. Şekil 10: 7. Reheat Analizi : Şekillendirme prosesinde ebişör kalıplarının açılmasından süflaj havasının başlamasına kadar geçen zamana reheat adı verilir. Bu süre içerisinde camın sıcak olan bölgelerinden, camın kalıp parçalarıyla temas ederek soğumuş olan bölgelerine doğru bir ısı akışı oluşur. Bu süre sonunda, termal kamera ile yapılan analizlerin ışığında, camın dış yüzeyinde yaklaşık olarak %10 luk bir yeniden ısınma olduğu tespit edilmiştir.

8 Reheat öncesi Şekil 11: Reheat sonu Şekil 12: