Kuru çekim sabununda film stabilitesi

Kuru çekimde yağlama, kalıba sıvı bir yağlayıcı beslenerek değil, telin kalıp girişine kendi yağlayıcısını taşıyarak yapılır. Tel, kalıptan hemen önceki sabun kutusundan geçerken yüzeyine toz ya da granül hadde sabunu alır; bu gevşek toz, kalıp girişindeki daralan bölgede basınç ve sürtünme ısısının etkisiyle sıkışır, yumuşar ve fosfat katmanına yapışarak sürekli bir film hâline gelir. Yani sabun kutusunda gördüğünüz toz henüz yağlayıcı değildir; yağlayıcı, kalıp girişinde oluşur.

Film stabilitesi ise bu oluşumun hat boyunca, her paso ve her hızda kesintisiz tekrarlanabilmesi demektir. Hat hızı arttıkça filmin oluşması için geçen süre kısalır, temas bölgesindeki sıcaklık yükselir ve sistemin hata payı daralır. Bu yazıda filmin nasıl kurulduğunu, hangi koşullarda koptuğunu, kopmanın telde ve kalıpta bıraktığı izleri ve sabun kutusu tarafında hangi disiplinin gerektiğini tel çekme hattı gözüyle ele alıyoruz. Kimfosan'ın hadde sabunu serisi Kimkal, buradaki davranışın referansıdır.

Sabun filmi kalıp girişinde nasıl oluşur?

Filmin kurulması üç ardışık adımın üst üste binmesiyle gerçekleşir ve her adım bir öncekinin çıktısına bağlıdır:

1. Taşıma: Tel, sabun kutusunun içindeki toz yığınının arasından geçer. Yüzeydeki fosfat kristallerinin gözenekli yapısı ve yüzey pürüzlülüğü, tozun mekanik olarak tutunmasını sağlar. Cilalı, kaba kristalli veya kaplama ağırlığı yetersiz bir yüzey bu adımda yeterince sabun alamaz.
2. Sıkışma: Kalıbın giriş konisinde tel ile kalıp yüzeyi arasındaki boşluk daralır. Gevşek toz bu daralan kanalda sıkışır, taneler birbirine ve yüzeye preslenir. Bu bölgede oluşan hidrodinamik/plastik basınç, sabunu kalıp ağzına doğru sürükler.
3. Yapışma ve yayılma: Sürtünme ısısı ve basınç birlikte sabunun yumuşama noktasına yaklaştırır; sabun plastik davranmaya başlar, fosfat gözeneklerine dolar ve yüzeye tutunan ince bir tabaka olarak deformasyon bölgesine taşınır.

Bu zincirde fosfat katmanının rolü kritiktir. Katman, sabunun taşındığı depodur: çinko fosfat kaplamanın gözenekli kristal iskeleti sabunu tutar ve kalıp içindeki basınç altında bu boşluklardan yüzeye besleme yapar. Fosfat tarafı zayıfsa sabun tarafında yapılacak hiçbir iyileştirme film sürekliliğini kurtarmaz. Filmin sürtünme rejimine etkisini daha geniş ele aldığımız soğuk şekillendirmede sürtünme yazısı bu bağlamı tamamlar.

Yüksek hızda film neden kopar?

Film kopması tek bir nedene bağlı değildir; genellikle sınırda çalışan birkaç faktörün üst üste gelmesiyle ortaya çıkar. Hat hızı, bu faktörleri aynı anda zorlayan çarpandır.

Taşıyıcı yüzey yetersizse film zaten eksik kurulur

Kaplama ağırlığı düşük, kristal yapısı kaba ya da tozuyan bir fosfat katmanı, tel yüzeyinde yeterli sabunu tutamaz. Kalıp girişine giren sabun miktarı azaldığında film ince kalır ve ilk yüksek redüksiyonlu pasoda delinir. Kaplama ağırlığının hedef aralıkta olup olmadığını düzenli doğrulamak gerekir; yöntem için kaplama ağırlığı ölçümü yazısına bakabilirsiniz.

Sabun kutusunda kanal (tünel) açılması

Kuru çekimde en yaygın ve en çok gözden kaçan sorun budur. Tel, kutu içinde sürekli aynı hat üzerinde ilerlediği için toz yığınının içinde kendine bir tünel açar. Bu tünelin duvarları zamanla sıkışıp sertleşir; tel artık gevşek toza değil, sert bir kabuğa temas eder. Görsel olarak kutu doludur, ancak tel yüzeyine geçen sabun miktarı sürekli düşmektedir. Vardiya ortasında kademeli olarak kötüleşen çekim, çoğu zaman bu tablonun işaretidir.

Nem alma ve topaklanma

Hadde sabunları higroskopiktir; açıkta bekleyen toz ortam nemini çeker. Nem alan sabun akışkanlığını kaybeder, topaklanır ve kutu içinde köprüleşir. Topaklı sabun tel yüzeyine düzensiz geçer: bazı bölgelerde kalın yığılma, bazı bölgelerde neredeyse çıplak yüzey oluşur. Film süreksizleşir. Ayrıca kalıp girişine giren nem, temas bölgesinde buharlaşarak filmi yerel olarak deler.

Aşırı ısınma ve uygunsuz erime noktası

Sabunun yumuşayıp yüzeye yapışması istenen bir davranıştır; tamamen ergiyip akması ise değildir. Yüksek hızda ve yüksek redüksiyonda temas bölgesi sıcaklığı yükselir. Erime/yumuşama noktası uygulamaya göre düşük kalan bir sabun bu koşulda akıcı hâle gelir, kalıp ağzından sıvanarak dışarı atılır ve arkasında film bırakmaz. Tersi durumda, erime noktası fazla yüksek bir sabun yeterince plastikleşemez, gevşek toz olarak kalır ve gerçek bir film kuramaz. Sabunun sodyum/kalsiyum dengesi, reaktif ya da nötr karakteri ve yumuşama davranışı bu yüzden hat hızı ile birlikte seçilir; seçim mantığını hadde sabunu seçimi yazısında ayrıntılandırdık.

Kalıp açısı ve redüksiyon dağılımı

Giriş konisi açısı, sabunun kalıp ağzına sürüklenmesini doğrudan etkiler. Fazla dik bir giriş, tozun kalıba çekilmesini zorlaştırır; aşırı geniş açı ise sıkışma basıncını düşürür. Aynı şekilde, pasolar arasında dengesiz dağıtılmış redüksiyon oranı bazı kalıplarda sıcaklığı ve gerilmeyi tepe noktasına taşır. Film kopması genellikle hattın tamamında değil, redüksiyonun ya da aşınmanın en yüksek olduğu tek bir kalıpta başlar. Sorunu ararken hattı bir bütün olarak değil, kalıp kalıp değerlendirin.

Film kopmasının belirtileri ve sorun giderme

Yağlayıcı film kesildiğinde metal ile kalıp doğrudan temas eder. Bunun sonuçları hem telde hem kalıpta okunabilir izler bırakır: tel yüzeyinde boyuna çizikler ve sıyrıklar, yer yer parlak sürtünme bantları; kalıpta yapışma (pick-up) ve malzeme transferi; kalıp gövdesinde belirgin ısınma; ölçü kaçması ve nihayetinde tel kopması. Operatörün en erken fark ettiği işaret çoğu zaman çekim motorunun çektiği akımın yükselmesi ve kalıbın normalden sıcak olmasıdır.

Kalıpta yapışma gördüğünüzde önce kalıbı değiştirmek refleks olur; oysa yapışma çoğu zaman kalıbın değil, filmin arızasıdır. Yeni kalıp da aynı filmle çalışacaktır.

Sabun kutusu bakımı ve doldurma disiplini

Sabun kutusu, hattın en basit görünen ama en çok ihmal edilen ekipmanıdır. Film stabilitesinin büyük bölümü burada kazanılır ya da kaybedilir. Uygulamada yerleşmesi gereken birkaç kural vardır:

• Dolu görünen kutu, çalışan kutu değildir. Tel hattı üzerinde tünel açılıp açılmadığı düzenli olarak, gözle ve elle kontrol edilmelidir.
• Tam boşaltmadan üstüne ekleme yapmayın. Alttaki eski, sıkışmış ve nem almış sabun kutuda kalır; taze sabun onun üzerinde durur ve tel eskisiyle temas etmeye devam eder.
• Kabuklaşan sabunu kırıp karıştırmak yerine tanımlı periyotlarda kutuyu tamamen boşaltıp temizleyin. Sıkışmış kabuk, tekrar gevşek toza dönmez.
• Kutu ile kalıp arasındaki mesafeyi ve hizayı koruyun. Hizasız giriş, telin kutuda tek yönde yığın açmasına ve sabunu tek taraflı almasına yol açar.
• Kutuya dökülen fosfat tozunu, kalıp aşınma partikülünü ve metal talaşını görmezden gelmeyin. Kirlenmiş sabun aşındırıcı hâle gelir ve filmi taşımak yerine yüzeyi çizer.
• Doldurma işini vardiya rutinine bağlayın; "azalınca eklenir" pratiği hat hızı arttıkça çalışmaz.

Filmi ölçmek ve değerlendirmek

Film stabilitesi "kopana kadar iyi" mantığıyla yönetilemez. Sabun filmini üretim koşullarında izlenebilir kılan birkaç pratik yöntem vardır:

• Yüzeydeki sabun miktarı: Çekilmiş telden alınan numunedeki sabun, uygun bir çözücüyle yüzeyden alınıp kurutularak tartılır ve birim yüzey (g/m²) ya da birim tel ağırlığı (g/kg) başına ifade edilir. Mutlak bir hedef değerden çok, hattınızda sorunsuz çalıştığı bilinen referans değere göre eğilim takibi anlamlıdır.
• Görsel kontrol: Sağlıklı film, tel yüzeyinde düzgün, mat, tutunmuş ve sürekli bir kaplama görünümü verir. Parlak lekeler, çıplak bantlar, pul pul dökülen kalın birikintiler ve kalıptan hemen sonra artan tozuma, filmin doğru kurulmadığının işaretidir.
• Kalıp ve tel yüzeyi karşılaştırması: Filmin kesildiği yer genellikle tek bir kalıptır. Pasolar arasından alınan numuneleri karşılaştırmak, sorunun hangi kademede başladığını doğrudan gösterir.
• Hat verileri: Çekim motor akımı, kalıp sıcaklığı ve kopma sıklığı, film performansının dolaylı ama sürekli ölçülen göstergeleridir. Sabun ya da fosfat tarafında yapılan her değişikliği bu verilerle birlikte kaydedin.

Değişiklik yaparken tek seferde tek parametreyi değiştirin. Sabun tipi, kaplama ağırlığı, kalıp planı ve hat hızı aynı anda değiştirildiğinde iyileşmenin ya da kötüleşmenin kaynağı belirlenemez ve hat, tekrarlanamayan bir ayarla çalışmaya başlar.

Özet: film, sabun ile fosfatın ortak ürünüdür

Kuru çekimde sabun filmi, tek başına sabunun değil, fosfat katmanı ile sabunun birlikte ürettiği bir sonuçtur. Taşıyıcı yüzey sabunu tutamıyorsa, sabun kutuda tünel açmışsa ya da nem almışsa, filmin kalıp girişinde kurulması mümkün değildir. Hat sırasının (yağ alma → yıkama/aktivasyon → fosfat → sabun → çekim) her halkası bu filmin kalitesine yazılır.

Hattınızın hızına, redüksiyon planına ve malzemesine uygun sabun karakterini ve kaplama ağırlığını birlikte değerlendirmek isterseniz teknik ekibimize ulaşın. 1982'den bu yana fosfatlama kimyasalları ve hadde sabunu üreten, hadde sabunu üretiminde Türkiye lideri olan Kimfosan, Kartepe/Kocaeli'deki tesisinde saha koşullarına göre proses desteği veriyor.