Metal sektöründe kesme sıvısı kurgu hataları, merkezi flitrasyon uygulamasına neden ihtiyaç var?

Metal işlemede “Talaşlı imalat”: İmal edilmek istenen ürünlerin metal üzerinde “delme”, “kesme”, “taşlama”, “honlama” Vs. gibi metal yüzeyi ihtiyaca yönelik şekillendirilirken yapılan işlemlere verilen genel isimdir.

Talaşlı imalata metalin istenen son şeklini alması için zorlu bir süreç gerekmektedir.

Süreçte metale keserek veya aşındırarak şekil verilmeye çalışılır.

• Metal şekil alırken direnç göstermektedir.
• Yüksek hızda yapılan şekillendirme işlemi ısı üretir:
  • Metalde genleşmeye sebep olur.
    • Genleşmiş bir metal işlemek ölçü hatalarına sebep olur.
  • Ürün yüzeyinin de bozulmasına sebep olur Bazı metal cislerinde yüzey sertleşir. (Takım çelikleri, gibi.)
  • Kesici takımın da ısınmasına sebep olur.
    • Sertliği değişir,
    • Kesme ağzı deforme olur,
    • Aşınır ve kırılır.
  • Bazı metal cinslerinde yumuşama ve erime olur. (Alüminyum, bazı imalat çelikleri, gibi.)
    • Yumuşayan meyal kesici takıma sıvanır.
    • Kanalları dolan takım, kesme özelliğini kaybeder. İlerleme devam ettiği için kırılır.
    • Ürün yüzeyinin de bozulmasına sebep olur.

Tüm bunları yaşamamak için:

• Isı oluşmasını engellemek,
• İşlenen malzemenin kesici takıma sıvanmasını engellemek ve atmasını sağlamak.
• Yüzey işlerken; kesilen, delinen, yontulan parçaları devam eden işlem alanından uzaklaştırmak.

Bu ve bunun gibi sorunları minimize etmek için “Kesme kolaylığı sağlayacak” ve “Soğutma işlevi yapacak” kimyasallar kullanılmaktadır.

“Boryağı emülsiyon”, veya “kesme yağı” olarak adlandırılır. Bu kimyasallar talaşlı imalat zincirinin bir parçasıdır.

CNC tezgahlar, tek başına çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve içerisinde ihtiyaç duyulan çözümleri barındırmaktadır.

“Emülsiyon” ve “kesme yağı” yönetimi de buna dahildir.

Tek CNC ile çalışan firma yapılarında cihaz altı tanklarda, insan gözetimi ve sağladığı bakım yeterlidir. Bu geleneksel atölye çalışma şeklidir.

Günümüz imalat ihtiyaçları, işletmeleri sürekli yatırıma zorlamaktadır.

Birçok işletme; hedeflerine ulaşmak ve artan müşteri talepleri karşılayabilmek amacı ile hacmini genişletmiş ve büyümüştür. Buna rağmen geleneksel çalışma şeklini değiştirmekte zorlanmaktadır..

İşletmeler üretimini ve kalitesini artırmak için çok sayıda CNC tezgâhtan oluşan, birden fazla imalat hattı kurmaktadır.

Buna rağmen yüzlerce firmada hala “emülsiyon” ve “kesme yağı” yönetimini yeni çalışma şekline göre revize etmeden kullanmaya devam etmektedir.

Büyük yapılarda imalat ihtiyacı gereği, farklı özellik, ihtiyaç ve kapasitelere sahip birçok CNC tezgâh kullanılmaktadır. Farklı her tezgâh kendi yapısına uygun “emülsiyon” ve “kesme yağı” yönetim ve filitrasyon sistemine sahiptir.

CNC tezgâh altı tanklarda genel durum:

Boryağı emülsiyon: (90% için geçerli)

• Tank kapasitesi küçüktür.
• Talaş konveyörü veya talaş sepeti vardır.
• Tanka girişte kaba talaşı ayırır, partikül filtresi yoktur.
• Yabancı yağ sıyırıcı yoktur.
• CNC çalışmadığı sürece akış hareketi durur.
• Boryağı emülsiyonu sürekli kontrol edilmeli ve doğru oranda tamamlanmalıdır.
• Sürekli operatör kontrolü gerekir.
• Sık aralıklarla bakım amaçlı müdahale gerekir.
• Tüm süreç insan inisiyatifindedir.

Yaşanan sorunlar:

• İşlenen malzemeye göre emülsiyon değişim süresi 3 ay ile 1 yıl arası değişir.
• Değişim zamanı geldiğinde tankların 50% den fazlası partikül çamuru ile dolmuş durumdadır.
• CNC kapasitesine göre dönen emülsiyon yarı yarıya düştüğünden soğumaya zaman bulamaz ve ısınır.
• Pompalar giderek çoğalan partikül miktarı ile birlikte çalışamaya devam eder ve özellikle döküm işlenen bir CNC’de 6 ay içerisinde pompa sorunlarının yaşanacağı öngörülmelidir.
• Talaş sepeti bulunan tezgahlarda tıkanmalar yaşanır ve emülsiyon taşar.
• Emülsiyona karışan yabancı yağlar zamanla birikir ve emülsiyonun üstünü tamamen kaplar. Oksijen temasını kestiği için bakteri üremesi hızlanır.
• CNC durduğu anda emülsiyon hareketi de durur. 2 saat hareketsiz duran emülsiyonda bakteri üremeye başlar.
• Biriken atık yağlar reflaktometre ile yapılan ölçümlerde operatörü yanıltır. Ölçülen bor yağı su oranını değildir artık. Tüm yağları orana dahil eder.
• Bozulan oran bor yağının tutunumunu etkiler kesme ve soğutmada sağladığı fayda azalır. Kesici takım aşınmaları hızlanır.
• Bakım ve emülsiyon değişim zamanında partikül çamurunun temizlenmesi işlediği metal cinsi ve CNC kapasitesine göre 1 saat ile 3 saat arası vakit alır.
• İnsani hatalara açıktır.

Çoklu CNC gruplarında tek tezgâhlık filitrasyonlar ile devam edilmesinin sonuçları:

• CNC tezgâh yanında yer işgal eder, alan kaybına ve karmaşaya sebep olur.
• Sayı arttıkça insana bağlı yönetimi ve kontrolü zorlaşmaktadır.
• Bakım personeli sayısı artar.
• İnsani hatalar sıklaşır.
• Ölü noktaların çoğalması, durağan bekletilen “emülsiyon” bakteri ve mantar üremesi için uygun ortamlardır.
• Hazır tutulan ve ihtiyaç halinde kullanılmak üzere bekletilen “Emülsiyon” rezervleri de bakteri üretir. Kullanılmasa dahi durağan bekletilmesi bakteri ve mantar üremesi için yeterlidir.
• İnsan gerektiren bakım ve işletme şeklinde, her şey doğru ve zamanında yapılsa bile, kontrol ve ölçüm periyotları seyrektir.
• Bozulmalar ve oran hataları geç fark edilir.
• Çevre, sağlık ve iş güvenlik açıklarına sebep olur.
• Ürünlerde yüzeyde lekeler ve bozulmalar.
• Kesici takım ömrünün kısalması.
• Ölçü kaçıkları gibi üretim hatalarına sebep olur.
• Pompa bozulmaları,
• Tıkanmalar,
• Makine arızaları gibi plansız duruşlar yaşatır.
• Sık aralıklar ile yapılan tezgâh altı “emülsiyon” değişimleri ve bakımlar nedeni ile planlı duruşlar yaşatır.
• Farklı her ünite için sarf malzeme stoğu gereklidir.
• Yine her ünite için teknik malzeme yedekleri oluşturulmalıdır.
• Yeni alınacak her tezgâh için ona uygun filitrasyon opsiyonlarının da satın alınması gerekir.
• Geç fark edilen sorunlar, sahaya gönderilen ürünlerde zaman içerisinde yüzey bozulmaları, (Pas vs.) boya dökülmeleri gibi müşteri şikayetlerine dönüşür.
• 6 Ay ara ile bakım yapılan bir tezgâhın 3 saat süre ile kapalı kaldığını düşünürsek, 100 tezgâhlık CNC parkında yıllık 600 saat kayıp zaman oluşturmaktadır. Döküm işleyen tezgahlarda bakım sıklığı 3 aylık periyotlara kadar düşmektedir.
• 200 tezgâhlık karma üretim yapmakta olan CNC parkının, bakımlar nedeni ile yıl boyunca 1 tezgâh eksik çalışacağı öngörülmelidir.
• İnsani hatalara açıktır.

Yeni imalat düzeninde hızlı ve hatasız üretim ön planda olmak zorundadır. “Endüstri 4.0” stratejisi gereği; çevreci, üretim süresi kısalacak, maliyetler ve enerji miktarı azalacak, üretim miktarı ve kalitesi artacaktır.

Siber-fiziksel sistemlerin kullanılması ile, insanlardan neredeyse bağımsız koordine ve optimize olarak üretim yapılabilecektir.

Sistemin Merkezi yazılımla yönetilmesi zorunludur.

MERKEZİ FİLİTRASYON

İmalat sektörüne yön veren ülkeler ve firmalar, yukarıda anlatılan sorunları yıllar önce çözüme kavuşturmuştur. Birçok firma farklı ürün ve modelleri ile hizmet vermektedir. Hoffmann, Kent corp, Ecofluide gibi üretici firmaların dünya üzerinde birçok uygulaması mevcuttur.

Ülkemizde henüz oturmuş bir çalışma şekli olmamasına rağmen, hızlı bir geçiş süresi yaşanmaktadır. TÜMOSAN, RENAULT, ESTAŞ gibi firmalar merkezi filitrasyon sistemi kullanmaktadır.

Merkezi filitrasyon kapalı devre çalışmaktadır. İçerisinde mini laboratuvar bulundurmaktadır. Sistem içerisinde birçok sensör, şamandıra, akış kontrol birimleri barındırmaktadır. Sürekli döngü halindedir. Tüm yapı sistemin durmaması üzerine kurulmuştur. Üretim uzun süre durdurulsa bile, merkezi sistem döngüsü bağımsız çalışmaya devam eder. Atık yağlar akış aralarında sıyırıcılar ile sistem dışına alınır.

Akış ve depolama noktalarından örnekler alarak istenilen aralıklarda ölçümler yapar.

Tek noktadan otomatik yönetilir. Eksileni tamamlar, farklı noktalara faklı oranlarda otomatik anlık dozajlama yapar, emülsiyon oranını + - %0.2 hassasiyette kullanıma hazır tutar.

Döküm veya karma çalışma ortamlarında bakım periyotları 3 yılın üzerindedir. Sistem 1500 - 3000 - 4500 Lt/Dk arası, katlı tek ünite. 4500 ve katları şeklinde birleşik üniteler kurulabilmektedir. İçerisinde ihtiyaç bulunabilecek birçok opsiyon da barındırmaktadır.

Kullanılacak emülsiyon CNC hattı üzerinde 4 bar basınç ile hazır tutulur. Bir miktar geri dönüş hattına basılarak harekette kalması sağlanmaktadır.

Bir kez CNC üzerinde kullanılan emülsiyon dönüş hattına yönlendirilerek merkezi filitre bölümüne alınır.

Partikül filtresi, oksidasyon, ozon gibi işlemlerden geçirilerek sürekli kontrol altında tutulan hareketli bekleme tankına alınır. Süreç tekrar başlar.

Genel imalat ortamına etkileri:

• Tezgâh başında alışıla gelmiş işlemleri ve bazı cihazları devre dışı bırakır.
• Manyetik filitre, kâğıt filitre gibi ihtiyaçları bünyesinde bulundurduğu için CNC yanı birçok cihaz devre dışı kalır ve karmaşa azalır.
• Emülsiyon yönetimini üzerine alır ve otomatik olarak yönetir.
• Bakım periyotları uzar.
• Harcanan vakit kısalır.
• Uyarılar ve alarmlar üretir.
• Bakım elemanlarını ve yetkilileri uyarır.
• Bakım personeli sarf malzeme ihtiyacını karşılar.
• Bertaraf sürelerinde miktarlarında 70% civarında tasarruf sağlar.
• Amortisman süresi kısadır. Aşağıdaki tasarruflar toplamı geri kazanım süresini belirler.
  • Emülsiyon ömrünün uzatılması, girdi tasarrufu.
  • Bertaraf giderlerinin kısılması.
  • Bakım amaçlı duruşlarının minimize edilmesi.
  • Arıza sebepli duruşlarının minimize edilmesi.
  • Bakım maaliyetlerinin düşürülmesi.
  • Kesici takım ömürlerinin uzatılması ve maksimum verimde kullanılması.
  • CNC ömrünün uzatılması.
  • Yeni CNC alımlarında genel sistemde var olan opsiyonların satın alınmasına gerek kalmaz.
  • Cihaz alımlarında çevre ürünlerinden tasarruf.
  • Pompa hasarlarının azaltılması.
  • Bakteri ve mantar oluşumunun engellenmesi.
  • İş ve işçi sağlığı, güvenliği faydası.
  • Sarf malzeme tasarrufu.
  • Personel tasarrufu.
  • Fazla mesai tasarrufu.