Fren Kaliperi Optimizasyon Çalışması

İlk aşamada fren kaliperi parçasının üretimine altı yolluk girişine sahip ve yatay pozisyonda silindirik tasarım ile başlandı. Denemeler sonrasında yapılan seri üretimlerde, periyodik X-ray kontrolleri sonucu hidrolik silindir bölgesinde oluşan yüksek miktarda çekinti gözenekleri ve kum inklüzyonları nedeniyle fire oranının artma eğiliminde olduğu tespit edildi. Bu hataların büyük oranda parçanın kalıp içindeki pozisyonundan kaynaklandığını tespit eden SSF mühendisleri parçanın efektif ve katı kriterleri karşılayacak şekilde üretimine devam edebilmek için döküm pozisyonunu değiştirmeye karar verdiler.

Figür 1: Fren Kaliperi

Figür 1: Fren Kaliperi

Vakit kaybetmeden başlanan optimizasyon çalışmaları başlangıcında mühendisler parça tasarımını masaya yatırarak problemi anlamaya çalıştı. MAGMASOFT® ile yapılan analizlerde çekinti gözeneklerinin en çok besleyicinin boyun bölgesinde oluşma ihtimalinin bulunduğu tespit edildi. Ancak model üzerindeki teknik limitler nedeniyle besleyici tasarımının değiştirilmesi mümkün değildi.

Bu nedenle SSF uzmanları tecrübelerinin yardımıyla yaratıcı bir fikir ortaya koyarak, kalıp içindeki parça konumunu 45° derece değiştirmeye karar verdiler. Olası değişikliğin etkilerini MAGMASOFT® ile inceleyerek uygulamaya koyan uzmanların bunun için gerçekleştirdikleri diğer projelerden aşina oldukları küresel besleyicileri kullanması gerekti. Yapılan değişimler sonucu kritik bölgede porozite oluşumunun önüne geçildiği görüldü. Ancak, kum inklüzyonu miktarının artmasına yol açan faktörlerden biri olan kalıp dolumu esnasında türbülans oluşumunun arttığı tespit edildi.

Figür 2: Hidrolik silindir bölgesindeki hatalar: çekinti gözenekleri ve kum inklüzyonları.Hot-Spot FSTime' analizi ile belirlenen zayıf noktalar.

Figür 2: Hidrolik silindir bölgesindeki hatalar: çekinti gözenekleri ve kum inklüzyonları.Hot-Spot FSTime' analizi ile belirlenen zayıf noktalar.

Bu nedenle SSF uzmanları tecrübelerinin yardımıyla yaratıcı bir fikir ortaya koyarak, kalıp içindeki parça konumunu 45° derece değiştirmeye karar verdiler. Olası değişikliğin etkilerini MAGMASOFT® ile inceleyerek uygulamaya koyan uzmanların bunun için gerçekleştirdikleri diğer projelerden aşina oldukları küresel besleyicileri kullanması gerekti. Yapılan değişimler sonucu kritik bölgede porozite oluşumunun önüne geçildiği görüldü. Ancak, kum inklüzyonu miktarının artmasına yol açan faktörlerden biri olan kalıp dolumu esnasında türbülans oluşumunun arttığı tespit edildi.

Bu problemin çözümünde farklı çok sayıda yolluk ve besleyici kombinasyonunun denenmesi ve fazla akışın etkilerinin incelenmesi gerekmekteydi. Geleneksel simülasyon metodolojisi ile çok fazla gecikmeye neden olabilecek bu durum karşısında SSF uzmanları MAGMASOFT®’ta yer alan Otonom Optimizasyon metodunu kullanmaya karar verdiler.

Figür 3: İlk tasarım (solda) ve optimize edilmiş tasarım (sağda)

Figür 3: İlk tasarım (solda) ve optimize edilmiş tasarım (sağda)

SSF mühendisleri, MAGMASOFT®’un değerlendirme perspektifini yansıtan istatistiksel modüller ile karmaşık dolum davranışlarını çok kısa zamanda efektik olarak inceleme fırsatı yakaladılar. Geleneksel 3 boyutlu analiz sonuçlarının kıyaslaması çok net sonuçlar vermemesine karşın; mühendisler korelasyon matrislerini kullanarak çok kısa bir sürede döküm kalitesini etkileyen ana faktörleri tespit ettiler. Sonrasında ise uzmanlar paralel koordinatlar diyagramı ile optimum çözümü belirlediler.

Figür 4: ‚Optimizasyon sonrası Hot-Spot FSTIME‘ analizi.Parametrik geometriler – fazla akış ve küresel besleyici denemeleri

Figür 4: ‚Optimizasyon sonrası Hot-Spot FSTIME‘ analizi.Parametrik geometriler – fazla akış ve küresel besleyici denemeleri

Matriste fazla akışların besleyici ve düzgün dolum kriterleri üzerinde küçük bir etkiye sahip olduğu görülürken besleyici boyutunun çok daha fazla etkin bir parametre olduğu görüldü. Mühendisler analizler sonucu besleyici boyutundaki yüzde 3’lük bir artışın optimum koşulları sağladığını belirlediler. Optimize edilen tasarım ile yapılan numuneler üzerinde yapılan X-ray testlerinin tüm bölgelerde pozitif sonucun elde edildiği görüldü.

Figür 5: Korelasyon matrisinde kalite kriterleri ile proses değişkenlerinin etkileşiminin incelenmesi

Figür 5: Korelasyon matrisinde kalite kriterleri ile proses değişkenlerinin etkileşiminin incelenmesi

Sandmann mühendislerinin farklı opsiyonları sistematik olarak incelemesiyle yaklaşık 840.000 parçalık serinin başarıyla üretilmesi sağlandı ve 384 ton civarında hammadde tasarrufu yapılmış oldu. Ayrıca azalan işleme gereksinimi ve enerji tüketimi ile beraber bu tasarrufa 75.000€’luk katkı yapılırken; fire miktarı da 10 faktör oranında düşürüldü.

Figür 6: Paralel koordinatlar diyagramı üzerinde tüm tasarımların incelenişi

Figür 6: Paralel koordinatlar diyagramı üzerinde tüm tasarımların incelenişi

The Shanghai Sandmann Foundry (SSF) Co., Ltd

Shanghai Sandmann Dökümhanesi bir HUAYU Otomotiv Sistemleri Holding iştiraki olup Shanghai Anting’deki Uluslararası Oto Bölgesi’nde yer almaktadır. Yıllık 160 bin ton üretime sahip olan işletmede üç DISAMATIC ve bir HWS hattı ile otomotiv sanayine yönelik olarak GJL, GJS ve CGI döküm parçalar üretilmektedir. Uluslararası otomotiv OEM’lerinin tedarikçisi konumunda bulunan işletmenin cirosu ise 1.9 milyar € civarındadır.