Proses kontrolünün tanımı ancak sorgulanan kişinin deneyimi ile tanımlanabilir. Oto endüstrisinde çalışan ısıl işlemle ilgili herkes Endüstri, Üç Büyük otomobil üreticileri tarafından kritik önemde kabul edilen çok sayıda parametreyi kapsayan CQI-9 standardını bilir. Isıl işlemin proses kontrolü veya metalürjik sonuç, bu amaçlardan sadece bir tanesidir ve sadece önceki ekipman imalatı prosedürlerinin başarısıyla önceden belirlenmiş olanların bir sonucudur.

 

İlk başta CQI-9 gibi bir standardın neden gerekli olduğu sorulabilir. Açıkça cevap, 0.030 ”, +/- 0.005” (0.72 mm, +/- 0.127 mm) büyüklüğünde bir spesifikasyon gerektiğinde güvence altına alacak bir imalat uygunluk yöntemini deneyip bulmaktır, bu, önceden onaylanmış bir tesiste önceden onaylanmış bir tedarikçi tarafından karşılanabilir. Bu Şartnameye uygunluk prosedürüne Üretim Parçası Onay Süreci (PPAP) denir. Prosedürün nasıl yerine getirildiği, imal edilen ürünün özel kalite gereksinimlerine göre değişebilir - dişliler, miller, burulma çubukları, tutturucular vs.

 

Genel olarak, tipik bir parça yükü, sürekli veya hangi zaman aralığı uygunsa devam eden işleme tabi bir tepsi içindeki konum başına belirli sayıda parça ile kararlaştırılır. Bir çalışma sırasında uygun olmayan bir parça tespit edilirse, önceden kararlaştırılmış bir prosedür başlar. Bu birçok şey olabilir, ancak genellikle ekipman tedarikçisine, uygunsuzluğun şüphelenilen nedenini düzeltmesi ve mümkünse oradan üretimine devam etmek ya da baştan başlayarak üretimine devam etmek için fırsat tanınır.

 

Tabii ki, bir PPAP'dan önce, ekipman tedarikçisinin, ekipmanın üretime hazır olduğundan emin olması için birkaç örnek ve gerçek parça içeren bir üretim döngüsü hazırlaması, temizlemesi veya gerekirse kopyalaması sağlanır. Ekipman hakkında bilgili herkes karmaşık bir makine olduğunu ve beklenmeyen mekanik sorunların ortaya çıkabileceğini bilir. Bununla birlikte, olayın kritik bir sonucu etkilemeden çabucak onarılabilir olduğu düşünüldüğü sürece, bazen taviz verilebilir. Sonuçta, ilgili tüm taraflar ekipmanın zorunlu program dahilinde beklentilere ulaşmasını ister.

 

Parçaların görüş alanı dışındaki fırınlarda işlendiği ısıl işlemde, parçaların sıcaklığını ayar noktasına kıyasla ölçmek için sensörler kullanılır. TC'ler (termokupllar) tavan, arka veya yan duvara parçalar mümkün olduğunca yakın yerleştirilir ve parça sıcaklığının doğru bir temsilini yansıtması beklenir. Sıcak bağlantıyı oluşturan iki farklı metali birleştiren küçük boncuk, sıcaklığa karşılık gelen metallere bağlı olarak bir mili voltaj üretecektir.

 

 

››Yükteki parçalardan radyasyon.

 

››Isıtma kaynağı, borular ya da elektrikli öğelerden radyasyon.

 

››Boncuk üzerinden geçen ısıtılmış atmosfer gazından radyasyon.

 

››Genellikle seramik veya refrakter metal TC koruma kapağının iletkenliği, ısıyı TC boncuktan refrakter duvara doğru yöneltip içine çektirir.

 

Teoride, yükün TC üzerinde en büyük etkiye sahip olmasını isteriz ve bunun TC'nin parçalara yakınlığı nedeniyle olduğunu varsayarız. Ancak bu durum fırın tipine ve iç tasarımına bağlıdır.

 

Bir parça yükü bir parti fırınına yüklendiğinde, TC bölgesini derhal kesen TC bölgesini etkileyen siyah parçalardan dolayı derhal düşmeye başladığını görüyoruz - yine yüke olan yakınlığından, ayrıca refrakter ve ısıtma kaynağı soğuk parçalara ısı kaybediyor. Isı enerjisinin radyasyonla, gazla taşınımdan daha hızlı iletildiğini biliyoruz, ancak bunun nedeni daha çok, yayma boruları gibi radyasyon salma kaynağının gaz atmosferinden daha fazla yüzey alanına sahip olmasıdır. Bununla birlikte, her bir gaz atomunun her bir elektronun da kütlesi vardır ve radyasyon yayar ve TC boncuktan geçen gazın kütlesi veya miktarı sıcaklık artışına katkıda bulunur. Bu nedenle, gaz hızı ne kadar yüksek olursa, taşınım yoluyla ısı transferi de o kadar büyük olur. Doğrudur ki, gaz ve taşınımın sınır tabakası adı verilen negatif bir bileşeni var, radyan enerjinin yok – yani gerçek bir vakumda. Bu nedenle, soğuk bir yük sıcak bir odaya yerleştirildiğinde, ısıtma tüplerinden veya elementlerinden yayılan enerji önce gazı ısıtmalıdır, sonra gaz bu enerjiyi parçalara iletir. Elbette, alıcı ve verici salınımının iletilen enerji miktarı üzerinde önemli bir etkisi vardır.

 

Isı, yükün dış tarafından parçalara girdiğinde, iletimle oluşan ısı yükün içindeki parçaların daha soğuk kısımlarına akacaktır. TC, ortamın yüke mesafesindeki çevreyi ölçerken yükün içini ısıtacak enerjiyi sağlayan, konveksiyon radyasyonudur.

 

Isı işlemcisi için ikilem, bu parametreleri ölçmek için kullanılan sensörlerin doğruluğudur. TC'ler, gaz analiz ekipmanı ve oksijen probları izlenebilir standartlara göre sertifikalandırılabilir. Ancak, kimya ve termal dinamiklerinin söz konusu olduğu yerde, yeniden üretilebilirlik çok kolay değildir.

 

Neden? Aynı tesiste yan yana üretilen iki ısıl işlem fırını, aynı tarif uygulanırken aynı şekilde tepkiyi verecektir. Her üretim sürecindeki tüm toleranslar nedeniyle küçük farklar olacaktır.

 

Prosedürlere rehberlik eden tüm ISO standartlarına göre imalat tedarik zinciri boyunca olası her türlü önlem alınır. Bununla birlikte, fırınlar inşa edildiğinde, robotlar değil, insanlar işlevleri yerine getirir. İşlemleri onaylama yetenekleri olduğu için, iki tuğla masonun, “çamur” refrakter harçlarını, bir fırında binlerce tuğlanın her birine gereken su içeriğini aynı şekilde uygulaması pek mümkün değildir. Refrakterin kimyasal içeriği de rol oynar.

 

Kaynak, atmosfer kalitesini, fırın işletme ömrünün sonralarında etkileyebilecek önceki sütunlarda sözünü ettiğim diğer bir kritik işlevdir.

 

Proses kontrolünün bir başka yönü mekanik fonksiyondur. Kendi kendini tahrip edici makineler olan fırınlar, sabit bir durumda, yani 24/7 aynı sıcaklıkta sürekli olarak çalışırken en iyi şekilde çalışır. Ama bu asla böyle olmaz. Fırın-metal kasasını oluşturan her madde veya malzeme, kauçuk, plastik, seramik, harç ve refrakter, ısıl işlemle genişler ve daralır. Mekanik parçalardan en emici olanı kapılardır, çünkü ayda binlerce kez sürekli açılıp kapanırlar. Etkin ortamını fırın atmosferinden ayıran kapılar en kritik olandır. İkincisi, en fazla aşınma ve yıpranmaya maruz ısı sızdırmaz iç kapıdır. Atmosferik fırınlarda, iç kapılar gaz geçirmez değildir, aksine diğer bileşenlerin aşırı ısınmasını önlemek için ısı kalkanlarıdır.

 

Atmosfer gazı genellikle altta veya kapı merkezinde küçük bir açıklıkta belirlenmiş bir yerden sızıntı yapacak şekilde tasarlanmıştır. Her iki durumda da, sızan atmosfer, önceden belirlenmiş bir sızma oranının fırın basıncını uygun sınırlar içinde tutmasını sağlayacak şekilde vestibüle basınç yapmalıdır.

 

“Oksijen” ppm ölçmek için oksijen probu olmasa da gaz sensörleri, CO ve CO2 yüzdesi için kızılötesi analizörler veya TC’lerin tümünün kabul edilebilir olduğu bilinen ampirik sınırlar içinde doğru olması gerekir.

 

Yukarıda belirtilen cihazlarda olduğu gibi, limit anahtarları, vanalar, kapılar, contalar ve fanlar sürekli işlevlerini yerine getirirken malzemeler fırının içinde bozulur, büzülür ve nihayetinde fırının içinde sızıntıya neden olacak işlem meydana gelir. Proses kontrolünün tipik olarak anlaşılması söz konusu olur ve sensörlerin imalat zincirindeki önceki tüm proses ve prosedürleri ölçmesini bekleriz ve düzeltir ve telafi ederiz.

 

Atmosfer ile ilgili olarak, bu durumda endo kullanılır. Endotermik gaz - yüzde 20 CO, yüzde 40 H2 ve azot ideal karışımı, artı kritik CO2 ve H20 fraksiyonları ve uygun oranlarda ortaya çıkan oksijenle birlikte uygun sıcaklıkta belirli bir karbon derinliği üretir. Her ne kadar küçük CO değişimleri beklenen sonuç üzerinde çok az etkiye sahip olsa da, CO2 ve H20'deki çok küçük değişiklikler dev bir etkiye sahip olabilir.

 

Ve bu oksitleyici bileşenler sonuç için çok önemli olduğundan, bunların doğruluğu kritik önemdedir. Isıl işlemcilerin kritik gaz bileşimlerini kontrol etme çabası, ısıl işlem fırınının kendisi kadar karmaşıktır.

 

Buradaki yorumlarım tartışılabilir, ancak benim genel amacım,  İkinci Dünya Savaşı öncesinde parti fırını piyasaya sürüldüğünden bu yana ısıl işlem fırınının ne kadar karmaşık olduğunu göstermek. Gönülden inanıyorum ki, İkinci Dünya Savaşından bu yana her olası cihaz için üretilen ısıl işlem gerektiren milyonlarca bileşen , hala kabul edilebilir standartlarda işlev görmektedir.

 

 

Isıl işlem fırını yeniden icat etmeli, “bozulmadıysa, onarma” felsefesine geri dönmeliyiz ve basitleştirmeliyiz, basitleştirmeliyiz, basitleştirmeliyiz.

Tarih, art arda karmaşık ve büyük olanın sonunda daha basit ve daha küçük hale geldiğini göstermiştir. 

Kaynak: ThermalProcessing izniyle basılmıştır