MAN Kopenhag Dizel Motor Bileşenlerindeki Kalıntı Stresi Düşürüyor

Man Diesel ve Turbo (MDT), Kopenhag, için motor bileşenlerindeki kalıntı gerilim seviyelerini anlamak ve kontrol etmek ekonomik üretimde kritik bir faktördür. Bunu başarıyla ele almak için, MDT, sofistike, parça ve bileşen kalitesini garantileyen etkili ve profesyonel kalite yönetim sistemi kullanmaktadır. Aşağıda, dizel motorlarının mühendislik, üretim ve kalite yönetimlerine ışık tutan bir makale sunulmuştur.

MAN Diesel Technology (MDT) motorları yıllardır kaliteleri ile nam salmıştır. 2014’te, yaklaşık 48,000 gemi dünyanın yarıdan fazlasının ticari mallarını MDT üretimi olan, 87 MW güç çıkışlı, iki ve dört zamanlı dizel motorları ile taşımıştır. Bir dizel motorun bileşen listesi, piston gömlekleri, rulman başlıkları ve silindir gövdeleri gibi çok sayıda ve çeşitli döküm parçalarından oluşur. İki zamanlı bir motorun kütlesinin kabaca %30’u döküm parçalarından oluşur ve daha küçük silindir çaplı dört zamanlı motorlarda tüm bir gövde yapısı tek parça dökümden oluşur. Malzemeler, uygun mukavemet ve iyi ısı transferi gibi malzeme özelliklerini sağlayan çelik ve CGI (vermiküler dökme demir) arasında değişkenlik gösterir. Döküm parçalarının birçoğu “kontrol edilmiş bileşen” olarak sınıflandırılır. Bu şekilde onları işaretleyerek önemli bir fonksiyon taşıdıklarının ve genellikle dökülebilirlik ve dayanıklılık olmak üzere üretim zorlukları sunduklarının bilinmesini sağlar. Uzun ömürlülüğü garantilemek için, MDT her zaman bileşendeki kalıntı gerilimini en aza indirmeyi amaçlamaktadır. Bazı durumlarda ve belirtli şartlar altında, kalıntı gerilimleri çalışma yükleriyle birleşerek artabilir ve motorun servis ömrünü kısaltabilir. Bu problem, MDT kalite yönetiminin oluşmadan önce önlemeye çok istekli oldukları bir problemdir ki, aksi takdirde sonuçlarıyla baş etmek hayli zor olmaktadır.

Buna bir örnek iki zamanlı motorlar için silindir gövdelerdir. Gövdeler GJL-250 ya da GJS-500 malzemesinden dökülmektedir. Ağırlıkları 40 tona kadar çıkar. İşlevsellik geometriyi belirler ve zaman zaman kritik gerilim durumlarına yol açan değişken cidar kalınlıkları talep eder. Bu tehlikeli bölgeleri tanımlamak ve tasarımı ve proses değişikliklerini onaylamak için MDT, MAGMASOFT® kullanmaktadır.

Gövde kutusunun üzerinde, silindir gömleğini destekleyen silindir gövdesi

MDT, ilk olarak MAGMASOFT®’tan elde edilen kalıntı gerilim sonuçlarının gerilim durumunun tam bir resmini verdiğinden emin olmak için, gerçek silindir gövdelerin kalıntı gerilim ölçümlerini halka çekirdek ölçüm yöntemini kullanarak gerçekleştirdi. Bu yaklaşım dökme demir gibi kaba yapılı malzemelere uygundur. Bu bağlamda MDT ve MAGMA, MAGMAstress için visko-elasto-plastik malzeme modelinin yeni yeteneklerini doğrulamak amacıyla birlikte çalıştı. MDT, kalıpta dökümün yavaş soğuması sırasında meydana gelen sürünme etkileri dikkate alındığında gerçekte gözlenmiş olan gerilim düzeylerinin MAGMASOFT® ile öngörülebilir olduğunu buldu; bu başarı için bir anahtardı. Bunun ve diğer başarılı test sonucu kontrollerinin sonucu olarak, bu yeni zamana bağlı plastisite modeli herkese açık olarak MAGMA5 Rel. 5.3’te ulaşılabilir olacaktır.

Talep edilen malzeme özelliklerini belli motor tipleri için üretimde elde etmek amacıyla, silindir gövdesini daha kolay dökebilmek için tasarım değişiklikleri incelendi. Ek olarak, kalıntı gerilimi en aza indirmek için tasarımı optimize etme amacı da vardı. MAGMASOFT® optimal tasarım modifikasyonlarını tanımlamak için kullanıldı. Ana değişiklik, silindir gövdelerinin üstünde belirgin bir cidar kalınlığı düşüşüyken, bazı ince bölümler de biraz kalınlaştırıldı. Maçalar üzerindeki ısıyı azaltmak amacıyla daha büyük dolgular eklenmiştir.

Kalıntı gerilim seviyeleri, tasarım değişikliklerinden önce (sol) ve sonra (sağ)

Son ulaşılan tasarım birkaç farklı MAGMASOFT® tekrarlarının sonuçlarıydı. Kritik bölgelerde öngörülen lokal gerilimler %50 oranında azaldı. Ayrıca, yeni tasarım döküm başına 1,000 kg ağırlık tasarrufu sağladı – malzeme ve enerjide yaklaşık %10 tasarrufa tekabül eden önemli bir azalma.

Bu örneğin gösterdiği gibi, MDT motorlarının üretimi ve birleştirilmesi oldukça zorlu bir iştir. Merkezi bir üretimin ne ekonomik ne de çevre dostu olması gerçeği nedeniyle daha da karmaşık bir hal almaktadır. Bu sebeple, MDT’nin bileşenleri tüm dünyada yerel tersanelerin yakınındaki iştirak ve lisans sahipleri tarafından üretilir ve birleştirilir. Bileşen ve motor kalitesinden küresel düzeyde emin olabilmek için, MDT standartizasyon, lisanslama ve sorun giderme için yüksek standartlar koymuştur. Ön mühendislikten üretime kadar tüm adımlar muhtasar belgelere göre atılır. Dünya çapındaki tüm tedarikçiler ve lisans sahipleri tarafından kesin tanımlanmış taleplerin karşılanması gerekir. Bu proses üç anahtar faktörü içerir: analiz, iletişim ve belgeleme; hepsi de güvenilir ve sorumluluğu üstlenilmiş olmalıdır. Burada MAGMASOFT®, MDT için anahtar bir araçtır. Yazılım, kalite kontrol bölgelerinin tanımlanmasını, döküm prosesi önerilerinin validasyonunu sağlar, ve lisans sahiplerine nerede dikkatli olmaları konusunda yol gösterir. Dahası, MDT, yazılımın teknik irdelemeler için harika bir platform sağlaması sebebiyle MAGMASOFT®’u döküm prosesi sırasında tecrübe edilebilecek zorlukları açıklamak için standart bir araç olarak kullanır.

MAGMASOFT®’un 2006’dan beri birçok durumda başarılı bir şekilde uygulanmasının sonucu olarak, MDT, yazılımı firmanın üretimi ve ticaret proseslerinde aşama aşama entegre etmiştir. Halihazırda bulunan görevlerle MAGMA5 Rel. 5.3’ün yeni fonksiyonları heyecanla beklenmektedir. Sanal test denemelerini yürütmek için geliştirilen yeni yetenekler, potansiyel gerçekleştirilebilir proses ve tasarım değişkenlerinin daha geniş düzenlemelerinin daha kısa sürede değerlendirilmesine ve karmaşık sonuçların öncekinden daha kolay yorumlanmasına olanak sağlayacaktır.

MAN Diesel & Turbo SE Binası

MAN Diesel & Turbo SE, Augsburg, Almanya tabanlı, denizcilik ve sabit uygulamalar için büyük silindirli motorlar ve turbo makineler konusunda dünyanın lider tedarikçisidir. İki ve dört zamanlı, 47kW’tan 87 MW’a güç çıkışlı motorlar tasarlamaktadır. MDT ayrıca, 50 MW’a kadar gaz türbinleri, buhar türbinleri ve kompresörler de tasarlamakta ve üretmektedir. Ürün çeşitliliği, turbo şarjörler, pervaneler, gaz motorları ve kimyasal reaktörler olarak özetlenebilir. MDT’nin ürünleri, deniz tahrik sistemleri, petrol ve gaz ve proses endüstrileri için turbo makine birimleri ve tüm nükleer enerji çözümlerini kapsamaktadır. Müşteriler, MAN PrimeServ markası altında pazarlanan satış sonrası desteğini dünyanın her tarafında alabilirler. Güvenilirlik, verimlilik ve uzun ömür MDT ürünlerinin markasıdır.

*Metin ve görseller MAN Diesel & Turbo SE izni ile kullanılmıştır.