Dökümhane maça üretim prosesinde makine parametreleri optimizasyonu ile DMEA gazı azaltılması ve akıllı maçahane tasarımı
DMEA gas reduction in foundry core production process with machine parameters optimization and smart core design
- Tez No: 939870
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜGE ENSARİ ÖZAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Chemistry, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Üsküdar Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İş Güvenliği ve Sağlığı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu çalışma kapsamında bir dökümhanenin maça üretim tesisinde maçanın mukavemetini artırıcı ve kısa zamanda sertleşmesini sağlayan dimetiletilamin (DMEA) gazının, maça içerisine eklenen miktarının azaltılması amaçlanmıştır. Maça üretiminde kullanılan DMEA gazının tehlikeyi kaynağında önleme yaklaşımı ile çalışan sağlığının korunması, tesis emniyetinin ve ürün kalitesinin artırılması için optimum seviyesinin belirlenmesi çok önemlidir. Bu amaç doğrultusunda öncelikle maça üretim parametreleri belirlenerek sertliğe etki edenler seçilmiş ve deneysel üretimler yapılmıştır. Maçanın optimum sertlik değerlerinin elde edilmesi için maça üretim parametrelerinin çeşitli versiyonlarından oluşturulmuş deney planı hazırlanarak maçalar üretilmiş ve sertlik değerleri ölçülerek kayıt edilmiştir. Deneysel çalışmalar ve analizler deneysel tasarım metodlarından olan kesirli faktöryel deney tasarımı ile gerçekleştirilmiştir. Kaydedilen maça sertlik değerleri ile maça üretim parametrelerinin arasındaki ilişkiler Minitab 22 paket programı ile analiz edilmiştir. Maça, döküm parçanın iç boşluklarının oluşmasını sağlayan kumdan yapılmış kalıptır. Kalıbın sertlik değeri, döküm sırasında kendini koruyabilmesi ve döküm sıcaklığına dayanabilmesi için çok önemli bir parametredir. Maça sertliğine etki eden bir çok parametre mevcuttur. Bu çalışmada 10 adet maça üretim parametresinin iki seviyesi kullanılarak kesirli faktöryel deney tasarımı metodu ile sertliğe etki eden parametreler araştırılmıştır. Faktör sayısı fazla olduğu için kesirli faktöryel deney yöntemi seçilmiştir. Sertleştirici gazın basıncı, gazın enjekte edilme süresi, gazın sıcaklığı, kumun kalıba üflenme basıncı, filtre tahilye alanı açıklığı, kalıp contasının varlığı, kaçıncı maçadan sonra tahliye kanalı temizliği yapılacağı gibi parametrelerin iki seviyeli olacak şekilde maça sertliği üzerindeki etkilerine göre, makinede ayarlanarak dimetiletilamin miktarının (ön dozaj ve son dozaj faktörlerinin) düşürülmesi, böylece ortamın ve çalışan sağlığının korunması amaçlanmıştır. Bir diğer amacı ise elde edilen modele göre akıllı maçahane tasarımı modellemesi yapılarak parametrelerin ayarlanmasının insandan bağımsız hale getirilmesidir. Bursa'da faaliyet gösteren bir döküm fabrikasının maça üretim tesisinde deneme üretimleri yapılmıştır. Deneme üretimleri için 11,65 kg'lık bir maça seçilmiş, minitab 22 paket programda yapılan deney setlerindeki parametre değerlerine ve verilen sıralamaya göre maçalar üretilmiş ve üretilen maçaların sertlik değerleri Simpson marka PKH model çizik sertlik ölçüm cihazı ile maçaların üzerinden makineden çıkar çıkmaz ölçülerek kayıt edilmiştir. Bağımlı değişken maça sertliğidir. Bağımsız değişkenler; DMEA ön dozaj miktarı, DMEA son dozaj miktarı, gazlama süresi, gaz basıncı, üfleme basıncı, maksimum basınç süresi, gaz sıcaklığı, filtre alanı açıklığı, kaçıncı maçadan sertlik alındığı ve kalıpta conta varlığıdır. Elde edilen sertlik değerleri programa işlenerek, regresyon, ANOVA ve faktör etkileşimleri analizleri yapılmıştır. Ayrıca optimizasyonda yapılarak en uygun parametreler belirlenmiştir. Deneylerden elde edilen en önemli bulgular; gazlama süresi ile dimetiletilamin son dozaj miktarı etkileşimidir. Son dozaj yüksek seçildiğinde, gazlama süresi parametresinin artırılması, sertlik çıktısını belirgin olarak etkilemektedir. Gaz sıcaklığı ve kalıpta conta varlığı etkileşimi de çıktı üzerinde önemli bir etkileşim olarak tespit edilmiştir. Gazlama süresi minimize edilerek, diğer proses değişkenleri ile istenen sertlik elde edilebilmektedir. DMEA miktarının azaltılması için üfleme basıncının yüksek, gazlama süresinin düşük seçilmesi gerekmektedir. Sonuç olarak, maça üretim tesislerinde kullanılan kimyasal madde miktarları istenilen ürün kalitesi değerlerini olumsuz etkilemeyecek seviyelerde tutularak azaltılabilir. Maça üretilirken, kum tane iriliği, kalıbın durumu, makina üretim parametreleri (basınç, sıcaklık, süre gibi) optimum bir değerde ayarlanarak maça üretiminde kullanılan kimyasal maddelerin tüketiminin azaltılması sağlanabilir. Ayrıca parametrelerin optimum ayarlanması ile işletme verimliliği ve ürün kalitesinde artış sağlanabilir. Bu parametreler sabitlendikten sonra makine üzerine kurulacak sensörler ve algılayıcılarla limit dışına çıkıldığında uyarı vermesi ve sistemin düzeltilmesi ile ani kimyasal yayılımlarının ve aşırı kimyasal tüketiminin önüne geçilmesi, ayrıca işçi sağlığı ve tesis güvenliği yanında ürün kalitesine ve işletme verimliliğine de katkı sağlanabilir. Gelecekte deneysel çalışmada kullanılmayan parametreler ile deneysel tasarımlar kullanılarak yeni çalışmalar yapılabilir. Böylece diğer parametrelerin etkileri gözlemlenebilir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this study, it was aimed to reduce the amount of dimethylethylamine (DMEA) gas added to the core, which increases the strength of the core and ensures its hardening in a short time, in the core production facility of a foundry. It is very important to determine the optimum level of DMEA gas used in core production in order to prevent the danger at the source and to protect the health of the employees, to increase the plant safety and product quality. For this purpose, the core production parameters were determined first and the parameters affecting the hardness were selected. In order to obtain the optimum hardness values of the core, an experimental plan consisting of various versions of the core production machine parameters was prepared and cores were produced and the hardness values were measured and recorded. Experimental studies and analyzes were carried out with fractional factorial experimental design, which is one of the experimental design methods. The relationships between the recorded hardness values and the core production parameters were analyzed with the Minitab 22 package program. A core is a mold made of sand that provides the formation of the internal cavities of the cast part. The hardness value of the mold is a very important parameter for it to protect itself during casting and to withstand the casting temperature. There are many parameters affecting the hardness of the core. In this study, the parameters affecting the hardness were investigated with the fractional factorial experimental design method using two levels of 10 core production parameters. Since the number of factors was high, the fractional factorial experimental method was selected. The parameters such as the pressure of the hardening gas, the time of gas injection, the temperature of the gas, the pressure of blowing the sand into the mold, the filter discharge area opening, the presence of the mold gasket, the number of cores after which the discharge channel will be cleaned were adjusted in the machine according to their effects on the hardness of the core in a two-level manner, and the amount of dimethylethylamine injected into the core as a hardening gas (pre-dosage and final dosage factors) was reduced, thus protecting the environment and employee health. Another purpose was to make the adjustment of the parameters independent of humans by modeling the smart core shop design according to the obtained model. Trial production was carried out in the core production facility of a casting factory operating in Bursa. A 11.65 kg core was selected for trial production, and it was produced according to the parameter values and the given order in the experiment sets made in the minitab 22 package program, and the hardness values of the produced cores were measured and recorded with the Simpson brand PKH model scratch hardness measuring device as soon as they came out of the machine. The dependent variable is the core hardness. The independent variables are; DMEA pre-dosage amount, DMEA final dosage amount, gassing time, gas pressure, blowing pressure, maximum pressure time, gas temperature, filter area opening, the number of cores from which hardness was obtained, and the presence of a gasket in the mold. The obtained hardness values were processed into the program, and regression, ANOVA and factor interaction analyses were performed. The most important findings obtained from the experiments are; the interaction of gassing time and dimethylethylamine final dosage amount. When the final dosage is selected high, increasing the gassing time parameter significantly affects the hardness output. The interaction of gas temperature and gasket in the mold was also determined as an important interaction on the output. By minimizing the gassing time, the desired hardness can be achieved with other process variables. In order to reduce the amount of DMEA, the blowing pressure should be selected high and the gassing time should be selected low. As a result, the amounts of chemicals used in core production facilities can be reduced by keeping them at levels that will not negatively affect the desired product quality values. While producing cores, the consumption of chemicals used in core production can be reduced by adjusting the sand grain size, mold condition, machine production parameters (such as pressure, temperature, time) at an optimum value. In addition, an increase in operational efficiency and product quality can be achieved by adjusting the parameters optimally. After these parameters are fixed, warnings can be given when exceeding the limit with sensors and detectors to be installed on the machine and correction of the system, preventing sudden chemical emissions and excessive chemical consumption, and also contributing to worker health and facility safety as well as product quality and operational efficiency. In the future, new studies can be conducted using experimental designs with parameters not used in the experimental study. Thus, the effects of other parameters can be observed.
Benzer Tezler
- Dökümhane maça üretiminde ortaya çıkan kimyasal maddeler ve bu maddelerin kontrolü
Chemical substances used in core making in cast irons and the control of these substances
ONUR ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
KimyaÜsküdar Üniversitesiİşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜGE ENSARİ ÖZAY
- Life cycle assessment in ferrous industry
Demir döküm endüstrisinde yaşam döngüsü analizi
ÇİSEM YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ B. DİLEK
PROF. DR. TANJU KARANFİL
- Process improvement in the steel mold machining for aluminum alloy wheel low pressure casting industry
Alçak basınçlı döküm ile alüminyum alaşımlı jant imalatı sanayii için çelik kalıp işlemede proses iyileştirme
SANCAR AKBAŞAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL TETİK
- Dökümhane atık kumlarındaki inorganik ve organik kirleticilerin karakterizasyonu
Characterization of inorganic and organic pollutants of foundry waste sand
CEMİLE YERLİKAYA
- Döküm makinelerinde EKED prosedürü uygulamalarının incelenmesi
Examination of LOTOTO procedure applications in casting machines
KEREM TOPAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KazalarÜsküdar Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜGE ENSARİ ÖZAY