Referanslar

Teksid Alüminyum ve MAGMA ileri seviye döküm modelleme olanakları sayesinde en yüksek kalitede döküm parçalar elde edebilmek adına uzun vadeli bir ortaklığa imza attı.

1970’lerin sonunda, ileride Fiat döküm bölümünün yöneticisi olacak olan Prof. Sergio Gallo, çantasında bir adet alüminyum alaşımlı silindir kafası döküm örneği ile ABD’ye bir iş gezisine doğru yola çıktı. Döküm, Torino’nun 30 km güneyindeki Carmagnola kasabasında üretilmişti. Bu dönemlerde araba üreticileri, yakıt fiyatlarının artmasına bağlı olarak yakıt ekonomisinin geliştirilmesi adına ağırlık azaltılmasını önemli bir faktör olarak göz önünde bulundurmaya başlamışlardı.

Kitle olarak üretilen alüminyum alaşımlı dökümlerin ağırlık azalmasına bağlı olarak hafif araç uygulamalarındaki fizibilite ve maliyete olumlu etkilerinin kanıtlanması

ile birlikte, Carmagnola dökümhanesinde üretilen silindir kafası dökümler ABD’deki motor fabrikalarına nakledilmeye başlandı. Daha sonraki zamanlarda bunları silindir blokları da takip etti. Daha sonra, Fiat’ın demir ve alüminyum dökümhanelerinin birleşmesi sonucu ortaya çıkan Teksid S.p.A firmasının alüminyum bölümü, 1990’ların sonunda alüminyum silindir kafası üreticileri arasında dünyanın en iyileri arasına girdi. Teksid S.p.A, Eylül 2002’de alüminyum dökümhane işletmesini bir Amerikan konsorsiyumuna devretti. Ağustos 2007’de İtalyan işletmesi (Carmagnola fabrikası) kendi markası olan Teksid Alüminyum’u korumak suretiyle tekrar Fiat Grubu bünyesine katıldı. Carmagnola fabrikasının şu anki yıllık üretimi başta silindir kafası olmak üzere (1.5 milyondan fazla parça) toplam 19.000 ton döküm civarında iken, yıllık cirosu yaklaşık 120 € milyon değerinde.

MAGMA ile gerçekleştirilen döküm proses simülasyonu

Teksid ile MAGMA arasındaki bağ 1990’ların başında Fiat Araştırma (Fiat Research – CRF) grubundaki bir grup mühendisin Teksid dökümhane mühendisleri ile birlikte gerek alüminyum gerekse demir döküm prosesleri için MAGMASOFT^® kodunu kullanmasına dayanıyor.

Bu öncü hareketin umut veren sonuçları Teksid’in iç bünyesinde proses simülasyonu çalışmalarında MAGMASOFT® lisansını kullanmaya başlamasını sağladı.

Birkaç yıl içerisinde alüminyum bölümü; genel metotları tanımlayan, prototipler için başlangıç simülasyonlarını gerçekleştiren ve ayrıca yerel kaynakların döküm proseslerinin son optimizasyonlarını gerçekleştirebilmesi amacıyla araçların diğer fabrikalara yayılımını sağlayan bir mühendis ekibini bu iş için görevlendirdi.

MAGMA ve Teksid Alüminyum, ortaklığını yakın zamanda iki Avrupa bazlı proje olan IDEAL (2002-2005) ve NADIA (2006-2016) projelerine katılarak devam ettirdi. Burada amaçlanan hafif alaşımlı bileşenlerin tasarımında yeni yöntemlerin geliştirilmesi, dökümlerin bölgesel özelliklerinin modellenmesi ve döküm prosesleri ile yapısal analiz araçlarının entegrasyonunun gerçekleştirilmesi idi.

Yeni nesil silindir kafaların sorunları

Günümüz silindir kafası dökümleri oldukça zorlu ürünlerdir: yeni motorlar için yüksek spesifik güç oranları nedeni ile 250°C’ye varan ve hatta aşan uygulama sıcaklıklarının getirdiği ısıl yorulma gerilmeleri, yanma basınçlarındaki ani yükselmelerin artışına yol açmaktadır. Bu da soğutma suyu muhafazasının altında (özellikle dizel motorlarda) yoğun yüksek çevrimli yorulma yüklerinin oluşmasına neden olmaktadır.

Buna ek olarak, yeni yanma ve ileri seviye valf tahrik sistemleri kadar karmaşık soğutma çevrimlerinin kullanılması nedeniyle silindir kafası geometrileri daha da kompleks hale gelmektedir.

Bu zorlu koşullarla başa çıkabilecek, optimum mikroyapı dağılımına sahip iyi bir döküm elde edebilmek için metalin kalıba akışının ve katılaşmanın hassas kontrolü gerekmektedir. Alev birimi ve yanma odaları çevresinde bulunan yüksek termo-mekanik yükleri karşılayabilecek dayanım ve sünekliğin sağlanabilmesi için düzgün bir mikroyapı gerekir. Başlığın iç soğutma devrelerinin sıkı olabilmesi için porozite seviyesi mümkün olduğunda düşük seviyelerde tutulmalıdır.

… simülasyonun getirdiği cevaplar

MAGMASOFT® ile gerçekleştirilen doldurma, katılaşma ve potansiyel hataların analizi, mühendislerin kalıbın nihai üretimi, döküm modifikasyonları, yolluk ve besleme sistemleri gibi farklı geometrik seçeneklerle birlikte proses parametrelerinin kombinasyonları, kalıp soğutma hattı düzeni ve zamanlamayı değerlendirmesine olanak sağlıyor.

Bu şekilde, yeni ürünlerin pazara girme süreleri kısalıyor ve deneysel araç ve proses optimizasyonu için gerekli efor azaltılarak geliştirme maliyetleri önemli seviyede düşürülüyor.

EU projelerinde geliştirilen yeni mikro modelleme araçları şimdi aynı zamanda dökümdeki bölgesel yapıların öngörülmesine imkan tanıyarak, dökümün mekanik özellikleri hakkında önceden fikir sahibi olunabilmesi sağlıyor. Ayrıca kalıntı gerilmeler üzerindeki ısıl işlem etkileri de hesaba katılarak yapısal analiz kodlarına aktarılabiliyor.

Hesaplama hızı önemli seviyede gelişen proses simülasyonunun başarısındaki bir başka kritik faktördür. 1990’ların ortalarında, Teksid MAGMASOFT® Linux iş istasyonunda, bir silindir kafası döküm prosesinin toplam simülasyonu neredeyse bir hafta sürüyordu. Günümüzdeki multi-CPU Linux mimarisi aynı simülasyonu (daha iyi mesh ile) birkaç saat içerisinde tamamlıyor.

Azalan hesaplama süreleri, mühendislerin daha fazla tasarım ve proses parametresini önceden değerlendirebilmesini sağlıyor ve dökümhane mühendislerinin de yardımı ile döküm kalitesini daha da geliştirecek olan otomatik optimizasyon araçlarının uygulanması için gerekli yolları açıyor.