6-SĐGMA TEKNĐKLERĐNĐN KULLANIMI ĐLE YÜKSEK BASINÇ ALÜMĐNYUM DÖKÜMDE POROZĐTE SAKATININ AZALTILMASI

Transkript

1 6-SĐGMA TEKNĐKLERĐNĐN KULLANIMI ĐLE YÜKSEK BASINÇ ALÜMĐNYUM DÖKÜMDE POROZĐTE SAKATININ AZALTILMASI M.Alper TOGAY*, Can DEMĐR*, Elvan B. MENTEŞE*, H.Đlker DUMAN* *Componenta Dökümcülük Tic.ve San.A.Ş, Manisa ÖZET Yüksek basınç alüminyum döküm prosesinde makine ve döküm parametrelerin doğru ve optimum seçimi parçanın kararlı, sakatı düşük ve verimli dökümü için en önemli adımdır. Bu parametrelerin optimazsyonu ile, mevcut sakatların azaltılması mümkün olmaktadır. Yüksek basınç alüminyum döküm prosesi ile dökülen bir parçamızda, porozite sakatını azaltmak için, makina ve döküm parametrelerine 6-Sigma tekniklerini uyguladık. Bu tebliğde, çalışmalarımızı ve sonuçlarını paylaşacağız. Anahtar kelimeler: Altı Sigma, Alüminyum döküm,porozite sakatı POROSITY REDUCTION IN HIGH PRESSURE DIE CASTING THROUGH THE USE OF 6-SIGMA TECHNIQUES ABSTRACT Correct and optimum determination of machine and casting parameters in HPDC is the most important step for casting with high productivity, less scrap and stable. We applied 6-sigma techniques to machine and casting parameters to reduce porosity scrap of a part produced by HPDC. We will share our works and findings in this paper. Keywords: Aluminium Casting, Porosity Scrap, Six Sigma 1.GĐRĐŞ Döküm prosesinin her tür yönteminde olduğu gibi, yüksek basınçlı alüminyum döküm proseside üretilecek parçanın üretilebilmesi için çok sayıda parametre seçiminin doğru olarak belirlenmesini zorunlu kılmaktadır. Parametre belirleme sürecinin doğru ve hızlı olarak belirlenmesinin yanında, etkileşimleride gözönüne alan optimizasyon tekniklerinide kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu amaçla dökümhanelerde çeşitli metotlar kullanılarak yapılmaktadır. Bu yöntemlerdeki en büyük ve ortak sorun parametrelerin ve etkileşimlerinin etkisinin sistematik bir denemesinin yapılamamasıdır. Bu ihtiyacı karşılayacak sistematik yaklaşımın, altı sigma metotunun kullandığı teknikler olduğu görülmektedir. Altı Sigma yöntemi çoklu parametrelerin etkileşimde olduğu bu tür üretim proseslerinde, kullandığı sistematik yöntemler nedeniyle etkin sonuçlara ulaşmada yararlı olduğu görülmektedir. Yöntem üretilecek döküm parça için ilk parametre belirlenmesinde kullanılabileceği gibi herhangi bir probleme etki eden parametre veya parametrelerin belirlenmesindede kullanılabilinir.

2 Yüksek basınç alüminyum döküm yöntemi ile üretmekte olduğumuz bir parçada oluşan porozite problemine etki eden parametreleri ve etkileşim seviyelerini belirlemek için alti sigma projesi kapsamına aldık. Bu tebliğimizde, bu proje esnasında yapılanları ve sonuçlarını sizler ile paylaşacağız. 2. ALTISĐGMA METODU Sigma(σ), Şekil.1 de görüldüğü üzere, ortalamadan sapmayı tanımlamakta kullanılan bir istatiksel ölçü birimidir. Şekil 1. Sigma (σ) istatiksel ölçü biriminin grafiksel olarak tanımı. Alti Sigma, Tablo.1 de görüleceği üzere ise istatiksel olarak bir milyonda 3.4 hatayı veya % lık uygunluğu ifade eder. Tablo 1. Sigma seviyelerinin yüzde ve ppm karşılıkları (σ) (%) (PPM) SIGMA YÜZDE UYGUNLUK MĐLYONDA HATA SAYISI 3 93, , , , ,4 Altı Sigma metodu, problem çözme ve kalite iyileştirmelerinde kullanılmak için geliştirilen bir çok yöntemi ve aracı bünyesine alarak ve mantıksal bir sıralamada kullanarak, hata azaltma veya gidermeye yönelik geliştirilen bir yöntem veya süreç şeklinde tariflenebilir. Altı Sigma metodu, Tablo.2 de görüleceği gibi problemi beş adımda ele alarak çözmeyi hedefler. Bu adımların tümüne kısaca DMAIC diyoruz. DMAIC kısaltması proje adımlarının Đngilizce karşılıklarının baş harflerinden türetilmiştir. Her proje adımında yapılanlar, Tablo 2 de verilmiştir.

3 Tablo 2. Altı Sigma uygulama adımları No Proje Adımları Yapılanlar 1 Tanımlama (Define) Yönetimin taahhüdü Proje ve kapsamının belirlenmesi Kaynakların sağlanması Proje yönetim sisteminin oluşturulması 2 Ölçme (Measure) Ölçüm sisteminin analizi ve düzeltme Mevcut performansın ölçümü Sürecin incelenmesi Veri toplama 3 Analiz (Analyze) Verilerin analiz edilmesi Đstatistiksel yöntemler kullanarak Y=f(x) denkleminin bulunması 4 Geliştirme (Improve) Geliştirme alternatiflerinin belirlenmesi Müşteri beklentileri yönüyle sınama Fayda/Maliyet analizi Uygun çözümün denenmesi 5 Kontrol (Control) Uzun vadede süreç kararlılığının garanti edilmesi Getrilerin hesaplanması Kontrol yöntemlerinin uygulanması Projenin sunumu 3. ALTISĐGMA PROJESĐ Bu proje için problem olarak yüksek üretim miktarı, emniyet parçası olması ve yüzde yüz x- ray kontrolü zorunluluğu bulunması gibi faktörler gözönüne alınarak travers parçası (Şekil.2) ve bu parçadaki porozite problemi seçilmiştir. Proje daha önce tanımladığımız beş ana adımın sıra ile uygulanarak gerçekleştirilmiştir ve sunuşumuzda bu başlıklar altında verilecektir. 3.1.Tanımlama (Define) Adımı Şekil 2. Altı Sigma proje parçası : Travers Tanımlama olarak adlandırdığımız ilk adımda parçanın mevcut durum analizi yapıldı. Akış şemaları, sakat grafikleri sigma seviyesi gibi proje açısından yararlı olabilecek tüm veriler incelendi. Đnceleme sonucunda, parçanın 6 sigma çalışması çerçevesinde iyileştirilebilecek bir parça olduğu, iyileştirme sonucunda maliyetlerde önemli iyileştirmeler sağlanabileceği ortaya

4 çıktı. Đyileştirme fırsatları değerlendirildikten sonra proje hedefi belirlendi. Toplam parça sakat hedefi % 7 olarak kararlaştırıldı. Sakat oranının proje başlangıç değeri % 18,5 dır. Bu adımın son aşamasında asıl hedef olan sakat oranının iyileştirilmesi için sakat grafikleri (Şekil 3) detaylı olarak incelendi ve toplam sakatın % 49 unu oluşturan çekinti ve porozite sakatlarının üzerinde çalışılmasına karar verildi. 07 YILI SAKAT DAĞILIMI 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Çekinti Porozite Rejim Sakatı Atıklık Gaz Boşluğu Kırık / Çatlak Koparma Katmer Eksik Döküm Trim Hatası Hatalı Bağlama Vuruk / Ezik 4,66 3,25 2,03 1,78 1,51 0,9 0,44 0,32 0,26 0,25 0,24 0,11 Şekil 3. Proje başlangıcındaki sakat dağılımı Sonuç olarak ana Y=f (x) denklemi şu şekilde oluşturuldu: Travers sakat problemi= f (çekinti, porozite) 3.2.Ölçme (Measurement) Adımı Çekinti ve porozite sakatının azaltılması aşamasında tezgah ayar parametreleri ile çalışılacağı için önemli tezgah parametrelerinin değişimlerinin yetenek değerleri hesaplandı. Seçilen tezgah parametreleri yetenekleri Cp, Cpk değerleri > 1,33 çıkmıştır. 3.3.Analiz (Analyse) Adımı Projenin bu adımı çalışmayı yönlendiren, deneysel çalışmaların yapıldığı aşamadır. Đlk olarak ana sakat nedeni olan porozite ve çekintinin olası nedenlerini tesbit etmek için beyin fırtınası yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda en etkili olduğu düşünülen parametreler olarak aşağıdaki dokuz parametre belirlenmiştir (Tablo 3). Bu belirlenen olası nedenler içinde kontrol altında tutulabilecek olanlar varsa öncelikle onlar yapılacak deney tasarımından önce çözümlenmiş olmalıdır. Bu çalışmada iki olası neden vakum ondüla kanalları tıkalı ve sıkıştırma pimleri çalışmıyor öncelikle tesbiti ve çözümü daha kolay olan ve deney tasarımına gerek görülmeden ortadan kaldırılabilecek iki olası nedendir. Olası nedenlerden çözümü yapılabilecek olan vakum değerinin sağlanması ile ilgili olarak, vakum değerinin sağlanmadığında tezgahın otomatik olarak durması kuralı getirilmiştir. Diğer olası neden

5 sıkıştırma pimlerinin çalışmaması ile ilgili olarak da parça üzerinde görsel kontrol ile sıkıştırma pimlerinin çalışıp çalışmadığı kontrol edilmiştir. Diğer önemli olası nedenlerden Tablo 4 de verilen dört tanesi ile 1. deney tasarımı yapılmıştır. Deney tasarımında bu dört parametre için alt ve üst limit belirlenerek çapraz eşleme ile 16 adet deneme planı ortaya çıkmıştır. Tablo 3. Beyin fırtınası olası en yüksek nedenler OLASI NEDENLER T2 vuruş mesafesi uygun değil (üçüncü faz başlangıcı) Kalıp sıcaklığı düşük / yüksek Ergitmedeki yolluk - külçe oranı 2. faz hızı düşük / yüksek Basınç oluşum zamanı (T3) uygunsuz Enjeksiyon basıncı yetersiz Metal sıcaklığı değeri düşük / yüksek Vakum ondüla kanalları tıkalı Metal kirli Sıkıştırma pimlerinin çalışmaması Tablo Deney tasarımı parametreleri T3 zamanı (sn) 2. faz hızı (m/sn) T2 mesafesi (mm) Basınç (bar) 70 4, , Đlk deney tasarımı sonuçlarının analiz edildiği grafikler Şekil 4 ve Şekil 5 de görülmektedir. Denemeler sonucu X-ray kontrollerinde elde edilen çekinti ve porozite sakatlarının oranlarına göre T3 zamanı 70 sn, 2. faz hızı 5,5 m/sn, basınç 370 bar değerleri en düşük sakat oranlarının bulunduğu tezgah değerleri olmuştur. Main Effects Plot - Data Means for Toplam sakat 25 T3 zamaný 2 nci faz hi T2 mesafesi Toplam sakat ,5 5, Şekil 4. Toplam sakat oranının 1. deney tasarımı parametrelerine göre değişimi

6 Interaction Plot - Data Means for Toplam sakat 4,5 5, T3 zamaný nci f az hi 5,5 30 4,5 T2 mesaf esi Şekil Deney tasarımı parametrelerinin toplam sakat değişimi üzerinde birbiri ile etkileşimi Đlk deney tasarımı sonrasında diğer olası nedenlerden metal sıcaklığı, kalıp sıcaklığı ve metal temizliği parametreleri için enjeksiyon basıncı da kullanılarak 4 değişkenli ve iki seviyeli çapraz eşleme ile yine 16 adet deneme planı oluşturulmuştur (Tablo 5). Tablo Deney tasarımı parametreleri Kalıp sıcaklığı Metal sıcaklığı Basınç ( o C) ( o Metal temizliği C) (bar) %0 külçe %0 yolluk Đkinci deney tasarımındaki metal temizliği parametresi değişkeni için % 0 külçe ve dak gaz giderme ile % 0 yolluk ve 2 dakika gaz giderme prosesi şartları kullanıldı. Bu deney tasarımı sonuçlarına göre de önceki deney tasarımında etkili parametre olan enjeksiyon basıncı ile metal sıcaklığı parametreleri sonuçlar üzerinde etkili en önemli tezgah parametreleri olarak bulunmuştur (Şekil 6 ve Şekil 7). Main Effects Plot for Toplam sakat bölge Data Means Kalip sic Metal sic 15 Mean dusuk yuksek 680 Metal tem kirli temiz Şekil 6. Toplam sakat oranının 2. deney tasarımı parametrelerine göre değişimi

7 Interaction Plot for Toplam sakat bölge Data Means kirli temiz Kalip sic Kalip sic dusuk yuksek Metal sic Metal sic Metal tem Şekil Deney tasarımı parametrelerinin toplam sakat değişimi üzerinde birbiri ile etkileşimi 3.4.Geliştirme (Improve) Adımı Analiz aşamasında yapılan deneyler ve sonuçları çerçevesinde etkili olduğu görülen dört adet parametre için proses parametreleri revize edildi (Tablo 6). Belirlediğimiz proses parametrelerinin değişkenlikleri minimum sınırlarda tutularak en düşük sakat oranını sağlayan ayarlarla çalışılmaya başlandı. Tablo 6. Belirlenen parametrelerin eski ve yeni ayar değerleri Parametre Eski değer Yeni Değer Enjeksiyon Basıncı 300 bar 370 bar Metal Sıcaklığı 680 C 7 C 2. Faz Hızı 4,5 m/sn 5,5 m/sn T3 Zamanı 0 sn 70 sn 3.5.Kontrol (Control) Adımı Yapılan çalışmaların sonuçlarını aşağıdaki sakat grafiğinde açık olarak görebiliriz (Şekil 8.). Porozite ve Çekinti Sakatı Dağılımı Kalıpta yağ kaçağı nedeniyle yüksek adette sakat atılmıştır Vakum değerinin sağlanması ve sıkıştırma pimlerinin çalışması kontrol altına alındı 1. Deney tasarımı 2. Deney tasarımı 07 OCA ŞUB MAR NĐS MAY HAZ TEM AĞU EYL 08

8 Şekil 8. Altı sigma çalışma sonrası porozite & çekinti sakatının değişimi Altı sigma projesi sırasında etkili olduğu bulunan tezgah parametrelerinin kullanımıyla porozite & çekinti sakatı yaklaşık % 50 oranında azalmıştır. Altı sigma çalışmasının başlatıldığı 07 sonundan itibaren, Şubat ayındaki kalıp arızası dışında sakat miktarında düşme eğilimi başlamıştır. Ocak ayında vakum değerlerinin ve sıkıştırma pimlerinin çalışmasının kontrol altına alınması, Mart ayında 1. deney tasarımından sonra belirlenen parametreler ve Mayıs ayında 2. deney tasarımından sonra tesbit edilen parametreler ile sakat oranları hedeflenen seviyelere inmiştir. Proje başlangıcında hedeflenen toplam sakat oranı değerine çok yakın sonuçlara ulaşılmıştır. 4. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĐRME Seçilen parçada toplam sakat oranı düşürülerek, maliyetlerde azalma sağlanmıştır. Altı Sigma metodunun, çoklu parametrelerin etken olduğu döküm prosesi için problemlerin çözümü için etkin ve sistematik bir yaklaşım getirmektedir. Metod ayrıntılı tekniklerin kullanımı nedeniyle, uzmanlama gerektirmektedir. KAYNAKLAR 1. Six Sigma Magazine, Craig Tonner, Sep. 3, What is Six Sigma? The Roadmap to Customer Impact 6σ, Genaral Electric Yayını Sigma Consultants, L.L.C., Oct.1, 00, FORD. 4. Erhan Arda, Burcu Aracıoğlu, Yiğit Kazançoğlu, XXIV. Ulusal Kongresi, Haz. 04.