 Günümüz alüminyum dökümhaneleri rekabet ortamında çalışmaktadır. Yüksek iletkenlik, düşük fire ve atık oranları ile daha kaliteli parça üretimine odaklanmışlardır.
Rekabet edebilmek için güvenli çalışma ortamında geliştirilmiş metal ürün gereklidir. Bu ihtiyaçlar dökümhane tarafından tamamlanmalıdır ve dökümhanenin yapabilecekleri aşağıda belirtilmiştir:
•Müşteriye en iyi kalitede ürün sağlamak
•Spesifikasyonlara uygun, sağlam ve güvenilir döküm parçalar üretmek
•Zorlu pazarda rekabetçi olabilmek
•Çalışma koşullarının güvenli, sağlıklı ve stresten uzak olmasını sağlamak
•ISO 14001’e göre çevre performansını geliştirmek
•Karlı ve başarılı iş yapmak
Bu ihtiyaçları etkileyen dökümhanedeki süreç basamağı metal tretmanıdır. Optimum metal kalitesi için kaliteli dökülen parça üretimi temeldir. Fakat bu kontrol edilmesi en zor olan ve potensiyel olarak çevreye en çok etkisi olan durumdur. Metal tretman süreçlerinin optimizasyonu yakın geçmişte en önemli geliştirme konusu olmuştur. Bu da yeni, daha etkili ve daha temiz tretman süreci olarak sonuçlanmıştır. Bir ilerleme de Foseco tarafından yeni geliştirilmiş MTS 1500 - Otomatik Metal Tretman İstasyonu modern alüminyum dökümhanelerinin çeşitli teknik ihtiyaçlarına cevap olacak ve belirgin yardım yapabilme kapasitesine sahiptir.
MTS 1500 Teknolojisi
Makina
MTS 1500 Otomatik Metal Treatman İstasyonu (Şekil 1) beş parçadan (Dökümhane gaz alma ünitesi -DGU, silo sistemi, sonsuz dişli besleme ünitesi - SDBU, otomatik kontrollü dalga kıran ve kontrol paneli) ayrıca MTS 1500 için özel tasarlanmış sarf malzemelerinden (tozlar ve rotor-şaft) oluşmaktadır.
•DGU gaz alma ünitesi MTS 1500 temeli için sağlam ve kararlı bir platform oluşturmuştur. Genellikle eski DGU tipleri birbirini tamamlar.
•Silo sistemi bir veya daha fazla tozları (örneğin temizleme ve/veya modifikasyon tozları) verecek şekilde bir veya iki konteynerdan oluşmuştur. Silolar tozların nemlenmesini engellemek için kapaklıdırlar. Tabandaki sensor tretman esnasında toz seviyesini ölçerek tozsuz tretman yapılmasını engeller.
•SDBU silo çıkışına monte edilmiştir ve girdap içine tozun tam otomatik dozajlanmasına imkan tanır. Besleme ünitesi kesin ve sabit miktarlarda toz akışını sağlayan elektrikli sonsuz dişliden oluşmaktadır. PLC ekrandan zaman değiştirilerek verilen toz miktarı kontrol edilebilir.
•Otomatik kontrollü dalga kıran tretman çevirimi esnasında metal hızını kontrol eden iki pozisyon ayarlı elektrikli cihazdır. PozisyonA da (aktif olmayan) dalga kıran tretman ürünleri için gerekli olan etkili karıştırmayı sağlayacak girdabı başlatır. PozisyonB (aktif) dalga kıran girdabı bitirir ve temizleme ve gaz alma için gerekli optimum koşulları oluşturur.
•Kontrol paneli optimum tretman çevrimi, kurulumu, bakımı kolaylaştırmak için ve  kararlı bir tretman sağlamak için PLC ekrana sahiptir. PLC MTS 1500 makinesinin temel fonksiyonlarını düzenler: sıvı metal içine rotor ve şaftın daldırılması ve çıkarılması, rotor ve şaft hızının ayarlanması, istenen miktarda toz veya tozların beslenmesi, girdap başlatma ve bitirmek için dalga kıran pozisyonunun belirlenmesi ve giren gaz akış hızının ayarlanması
Sarf Malzemeleri
XSR rotor COVERAL* MTS tozları MTS 1500’ un tatmin edici performansı için anahtar ürünlerdir.
Yeni dizayn edilen XSR rotor (Şekil 2) tretman ürünlerinin eklenmesi sırasında en uygun girdabı yaratmaya yardım eder. Ayrıca oksitlerin ve çözünmüş hidrojenin sıvı metal içinden alınmasında çok etkilidirler. Temizleme/cüruf alma, sodyum modifikasyonu, tane inceltme ve element giderme tozlarını içeren yeni bir toz markası alanı olan COVERAL MTS, MTS 1500 cihazıyla birlikte kullanımı için özel olarak imal edilmiştir (Tablo 1). Tüm bu tozlar dumanı ve kokuyu en az seviyede tutmak için geliştirilmiştir.
Süreç Adımları
MTS 1500 standart tretman çevrimi dört basamakta gerçekleşir.
•Rotor ve şaft girişi: şaft ve XSR rotor sıvı metal içine indirilir. Sonra girdap oluşumu için dalga kıran A pozisyonuna getirilir.
•Girdap oluşumu: şaft etrafında girdap oluşturulana kadar rotor hızı arttırılır.
•Toz ilavesi: gerekli miktardaki toz doğrudan girdap içine verilir ve sıvı metal içine çekilir.
•Girdap kesilmesi ve gaz alma: toz ilavesi tamamlandığında dalga kıran girdabın durdurulduğu B pozisyonuna getirilir, böylece gaz alma fazı başlar.
Tablo 1. COVERAL MTS flaks ürünleri
Faydaları
MTS 1500 dökümhaneye sağladığı faydalar dört katagoriye ayrılabilir: Metalurjik, çevresel, sağlık ve güvenlik aynı zamanda da ekonomik faydalar.
Metalurjik Faydalar
MTS 1500 makinesi ile birlikte kullanılan COVERAL MTS tozları dökümhanelere birbirine uygun mekanik ve fiziksel özellikler, homojen mikro yapı ve kompozisyon, kabul edilebilir seviyede metal temizliği ve kontrollü gaz porositesi gibi metalurjik faydaların elde edilmesini sağlar. Teknoloji tüm dökümhanelerin ilgisini çekmekle beraber özellikle kritik güvenlik uygulamalarında kullanılan parçalar için istenir.
Çevresel Faydalar
Ağırlaştırılmış katı çevre yasalarının devreye girmesi ile birlikte dökümhanelerin ürettiği kirlilik miktarının azaltılması yönünde büyük baskılar oluşmaktadır. ISO ve diğer başlıca kalite standartları buna ulaşmak için gerekli rehberliği sağlarlar. MTS 1500 dökümhanelere daha az sarf malzemesi kullanımı (flaks ve inert gaz), daha düşük cüruf seviyeleri, azaltılmış emisyonlar ile birlikte daha iyi çevresel performans sağlanmasına yardımcı olur. Bununla beraber daha kısa tretman süreleri ve fazla ısıtılmamış ergiyik ile enerji tasarrufu sağlar.
Sağlık ve Güvenlik Faydaları
MTS 1500 daha sağlıklı bir çevre oluşturur. Geleneksel uygulamayla karşılaştırınca kabul edilmeyen emisyonlar azaltılmıştır. Çünkü MTS 1500 daha az toz kullanır. Girdabın hareketi tozu çok hızlı bir şekilde sıvı metal içine çekerek sıvı metal ile karışmasını sağlar ve metal tretmanında kullanılan toz tekrar bir tretman oluşturmayacak şekilde tüketilir. MTS 1500 tam otomatik bir süreç olduğu için operatör bağımlılığı ortadan kaldırılmış ve bu da daha güvenli bir çalışma ortamı yaratmıştır.
Ekonomik Faydalar
MTS 1500, dökümhanelerin tretman maliyetlerini düşürerek ve performanslarını artırarak onlara önemli para tasarrufu sağlar. Tretman maliyetleri en aza indirilebilir çünkü inert gaz ve flaks maliyetleri düşürülmüştür, cürufa kaçan alüminyum miktarı azaltılmıştır ve daha az işçilik gerektirmektedir. Genel performans hızlı metal döngüsü, yeniden üretilebilir metal kalitesi, iyileştirilmiş güvenilirlik ve azaltılmış bakım ile geliştirilmiştir. Temizleme, tane inceltme, sodyum modifikasyonu ve/ veya element giderme gibi farklı sıvı metal tretman basamakları için aşağıdaki örnek çalışmalar süreç ve ilave faydalar hakkında bilgi vermektedir.
Tane İnceltme
Döküm alaşımının tane boyutu ergiyik içerisindeki undercooling seviyesine bağlı olarak katılaşmaya başlayan çekirdek sayısına bağlıdır. Tane inceltme alüminyum alaşımlarında sıcak yırtılma direncini artırır, porozitenin zararlı etkilerini düşürür ve çekinti porozitesini dağıtır. Titanyum, boronla birlikte kuvvetli çekirdeklenme etkisi olan en çok kullanılan tane incelticidir.
Örnek Çalışma 1
Yeni geliştirilen COVERAL MTS 1584 ile AlTi5B1 çubuk tane incelticileri otomotiv endüstrisi için fren parçaları döken dökümhanede test edilerek karşılaştırılmıştır. Tretman elektrikli bekletme ocaklarında yapılmıştır. (Tablo 2)
İki tretmanın verimlilik değerleri Şekil 3’te gösterilmiştir, mikro yapılarda Şekil 4’te görülmektedir.
Özel master alaşım fiyatlarına bağlı olarak tretman başına malzeme maliyeti AlTi5B1 master alaşımı (ilave oranı 0.10% ) ve COVERAL MTS 1584 (ilave oranı 0.04% ) aşağı yukarı aynıdır.
COVERAL MTS 1584 kullanımı ile parçanın mikro yapısı iyileştirilmiş, termal analiz eğrileriyle sonuç desteklenmiştir. İlave olarak tane inceltici flaks temizleme ve cüruf alma işlemlerine de yardımcı olur.
Alüminyum alaşımlarına MTS 1500 ile birlikte COVERAL MTS 1584 tane inceltici ilave teknolojisi titanyum boron çekirdek oluşumu için yeni ve etkili bir seçenektir.
Sodyum Modifikasyonu
Silisyum miktarı 5-13% arası olan Al-Si alaşımları için modifikasyon önerilir ve sodyum en etkili modifikasyon elementi olarak kabul edilir. Besleme özelliklerini ve sıcak yırtılma direncini artırır ve çekinti porositesini düşürür. Geçmişte toz flakslar, tabletler ve metalik sodyum manuel olarak elle en yaygın ilave edilen ürünlerdi. Yeni MTS 1500 teknolojisi granül ürünler kullanarak süreci kontrol etme ve otomatik hale getirme fırsatını sunar.
Örnek Çalışma 2
Problem, operatör hatasına bağlı olarak kritik güvenlik parçaları döken gravite kalıp dökümhanesinde değişken flaks ilavesi sorunudur. Bu değişkenlik kabul edilemez fire oranları ile sonuçlanabilir.
Tablo 3‘te MTS 1500 tretmanı gösterilmektedir.
MTS 1500 treatman çevirimi bir kere optimize edildikten ve çevrim sabit hale geldikten sonra tretman edilmiş metalin sodyum miktarındaki değişkenlik % 5 ’ ten daha azdır. Dökümhane modifikasyon flaksında % 60 miktarında kazanım sağlanmıştır, fakat en büyük faydası düşük fire oranları ile sağlam parça üretiminin sağlanmış olmasıdır.
Örnek Çalışma 3
Kum kalıba döküm yapan dökümhane daha karlı dökümlere ulaşmak için metal treatman pratiğini MTS 1500 ile değiştirmek istemiştir. Yerleşim yerlerine yakın bir konumda olmasından dolayı zehirli malzeme kullanımı yasaklanmıştır. Foseco zehirli olmayan çevre dostu COVERAL MTS 1576 ürününü geliştirmiştir. Süreç parametreleri Tablo 4’te gösterilmektedir.
MTS 1500 tarafından sıvı metal ile hassas bir şekilde karıştırılan ürün zehirli olmayan sodyum modifikatörü kullanımına imkan tanımıştır. MTS teknolojisi ile kullanılan COVERAL MTS 1576 flaksı operatör bağımlılığını ortadan kaldırmakla birlikte yanıklar sebebi ile oluşan yaralanmaları en alt seviyeye indirmiştir. Aynı zamanda çalışanların faydasına olan çalışma ortamının iyileştirilmesini sağlamıştır.
Temizleme/Cüruf Alma
Sıvı metal temizleme flaksları alüminyum oksitleri ve diğer empuriteleri sıvı metalden temizlemek için tasarlanmışlardır. Temizleme flaksının sıvı metal içindeki aksiyonu oksit parçacıklarının hapsedilmesi ve yüzmeye cesaretlendirilerek sıvı metal yüzeyine çıkmalarının sağlanması şeklindedir. Flaks sıvı metal ile yakın temasta olmalıdır. Böylece sıvı metal içine daha hassas bir şekilde daldırılabilir ve karıştırılabilir. (Şekil 5)
Başarılı bir cüruf alma işlemi oksitlerin cüruf içinde toplanması ve kuru ve toz şeklinde bir cüruf oluşturularak onların sıvı metal içinden ayrılmasının sağlanması şeklindedir. Kaymak alma işlemi ile cürufa alüminyum metalinin kaçması ve metal kayıpları azaltılmıştır.
Örnek Çalışma 4
Bu jant dökümhanesi birçok sayıda ergitme ocağı ile çalışan Avrupa’da faaliyet gösteren dökümhaneler grubunun bir parçasıdır. Sıvı metal 800 kg’lık taşıma potaları ile Alçak Basınç tezgahlarına forklift vasıtası ile transfer edilmektedir. Gazalma ve metal tretmanı bu potada yapılmaktadır.
Şekil 6 cüruf miktarını ve mevcut alüminyum kaybını yıllık olarak göstermektedir.
MTS 1500 kurulumu güvenilirlikteki ani gelişimler ile ve kusursuz granül flaks ilaveleri ve kararlı metal kalitesi ile sonuçlanmıştır. Yıllık granül flaks ilavesi daha düşük emisyon değerleri ile %20 oranında düşürülmüştür.
Dökümhane için en önemli ekonomik faydası cüruf miktarının ve alüminyum miktarının düşürülmesi başarısıdır. MTS 1500 cihazı metalin sıvı metal tretman ürünü (flaks) ile daha hassas şekilde karışmasını sağlayarak sıvı metalin ve oksitlerin daha iyi ayrışması sonucunu doğurur. Toplam alüminyum kaybı yaklaşık %50 oranında düşürülmüştür.
Örnek Çalışma 5
Çok sayıda ergitme ocağı ile çalışan ve Türkiye de dahil tüm Dünyada faaliyet gösteren bir piston dökümhanesinde, sıvı metal taşıma potaları ile robotik ve manuel Gravite Döküm tezgahları yanındaki bekletme potalarına forklift vasıtası ile transfer edilmektedir. Gazalma ve metal tretmanı bu potada yapılmaktadır.
Bazı özel tip alaşımlar için (piston veya Al-Mg alaşımları), sodyum, stronsiyum ve kalsiyum temizliği gereklidir.
COVERAL MTS 1591 granül flaksı bu elementleri giderirken çok kuvvetli bir temizlik sağlar. Bu ürün florid içermez ve az duman çıkarır.
Denemede MTS 1500 cihazı ile birlikte COVERAL MTS 1565 temizleme flaksı ile kullanılan COVERAL MTS 1591 flaksı sıvı metal içinde dökümhanenin istemiş olduğu kalsiyum değerlerine ulaşılmasını sağlamıştır. Bu sayede esas amaç olan insan sağlığı ve cevre için zararlı klor gazı kullanılmasının önüne geçilmiştir. Yakın gelecekte klor gazının kullanımının yasaklanacağı anlaşılmaktadır. Ayrıca MTS 1500 ünitesi ile yapılan tretman sonrası tretman başına Argon tüketiminde azalma, tretman çevrim süresinde kısalma, cüruf ağırlığında azalma tespit edilmiştir. Bununla birlikte yapılan gazlılık, Hidrojen miktarı (cm3/100 gr) ölçümlerinde tretman sonrası değerlere bakıldığında daha kısa zamanda ve daha az gaz tüketilmesine rağmen eski proses değerlerinin altında sonuçlar tespit edilmiştir.
Denemenin insan sağlığı ve çevre açısından en önemli faydası zararlı klor gazının kullanılmaması ile birlikte MTS 1500 ünitesinin ekonomik faydalarının ortaya konulmuş olmasıdır.
Önceki Gaz Alma Sistemine Göre MTS 1500 Cihazı Kullanılarak Sağlanan
İyileşmeler
•İnsan sağlığı ve çevre için zararlı Hegzokloretan içeren flaks kullanımı kaldırıldı
•Tretman sonrası hidrojen miktarında azalma oldu
•Tretman başına cüruf ağırlığında azalma görüldü
•Tretman çevrim süresi düştü
•Tretman başına argon tüketimi azaldı
•Maliyetlerde iyileşme sağlandı
Sonuç
MTS 1500 sistemi tek bir operasyonda tüm metal tretmanlarının sağlandığı tam otomatik metal tretman istasyonudur. Bu operatör hata etkisini ortadan kaldırır, kararlı ve güvenilir bir sistemdir. MTS 1500 kullanımı dökümhanelere belirli metalurjik, çevresel, sağlık, güvenlik ve ekonomik faydalar sağlar.
Ana maliyet tasarrufları:
•Gaz tüketiminin azalması
•Flaks tüketiminin azalması
•Cüruf içindeki alüminyum kaybının azalması
•Tretman zamanlarının ve fırın sıcaklıklarının düşürülerek enerji tüketiminin
azaltılması
•İşçilik maliyetlerinin azaltılması
•İnsan sağlığı ve çevre için zararlı malzemelerin kullanılmasının engellenmesi | 
