Akışkan yataklı ısıl işlem uygulamalarında fason ısıl işleme geri dönüş başladı. Bu tür hizmet üzerine yoğunlaşmış tek İngiliz şirketinin açılmış olmasıyla birlikte akışkan yatakta ısıl işlem uygulamalarından ne beklendiği görüldü. Akışkan yataklı ısıl işlem işletmesi Beta Isıl İşlem, West Midland Oldbury ‘de yeni binasına yerleşmiştir. Akışkan yataklı üretim ve işlemler konusunda 20 yıllık deneyimi olan SCHWİNG adlı Alman şirket tarafından desteklenmektedir.

Her ne kadar Schwing ‘in İngiltere satış bürosu ile aynı mevkide ise de, Beta bağımsız ve finansal olarak kendine yeter olmayı ummaktadır.Çünkü, takım ve kalıp imalatçılarına ısıl işlem hizmeti sağlamaktadır.

Beta, fason olarak yapılan ısıl işlemlerde, akışkan yataklı tuz banyosu, vakum ve gaz taşınımı gibi ısıl işlem prosesi üzerine yarar sağlamayı amaçlayan, alternatifler sunmaktadır. Belkide en önemlileri, kısa ısıtma ve proses zamanlarından oluşan düşük işlem maliyetleridir. Bunlar, proses içindeki ısı transferinin yüksek hızına ve akışkanlantırılmış yataktaki relatif üniform sıcaklık koşullarına bağlı olmasından gelmektedir.

Isı transferi hızlarının, gaz taşınımı fırını sistemlerinde 10 kat fazla olduğu söylenebilir bununla birlikte değişme zamanları da fazladır. Bir sistemin atmosferini temizlemek ve değişik bir atmosfere girecek diğer işi almak 3 ile 5 dakika arasında zaman alır. Aşağı pompalanma gereği olan vakum ısıl işlemi ile karşılaştırıldığında, zamanını kısa olması sistemin kendine özgü bir avantajıdır. Akışkan yatağı tesisinin sermaye tutarı daha azdır.

Beta‘nın açıklamalarına göre; akışkan yatağı prosesinde en tehdit edici unsur tuz banyosudur ki, bu da ısı transferi açısından akışkan yatağından sınırsal olarak çok daha etkili olmasına rağmen çevresel nedenlerden dolayı kullanılmamaktadır. Tesislere yapılan ziyaretler sonucunda, kullanılmama nedenleri arasındaki zıtlık çok büyük olabilmektedir ; akışkan yatağı ısıl işlemi, iyi korunmuş bir makina atelyesine benzer bir çevrede yer alabilir. Kirlilik yapmayan özelliktedir çünkü zehirli malzemeler kullanılmaz. İş, ne tesis içinde ne de alt işlemler sırasında, çalışanlara bir yaşamsal tehlike durumu arzetmez. Tuzların ve bunların artıklarının elenmesi maliyet azalmasına katkıda bulunur.

Taşeron ve müşterisi için, akışkan yatağı ısıl işleminin en kullanışlı özelliği değişkenliğidir. Aynı fırın geniş menzilli ısıl işlem prosesleri için kullanılabilir, sadece sıcaklık ayarı ve atmosfer karışımı değişimlerini ister. Liste, nötr sertleştirme, temperleme, karbürleme, nitrürleme, karbonitrürleme, nitrokarbürleme, yumuşatma ve normalizasyonu içerir.

Nötr ısıl işlemde saf nitrojen kullanılır; bu sırada, kontrollü atmosferde metanol ve nitrojen gibi karışımlar kullanılarak karbürleme yapılır. Prosesler birleştirilebilir. Örneğin, karbürleme bir düğmeye basılarak nötr sertleştirmeye dönüştürülebilir. Potadaki hızlı gaz değiştirmeleri neredeyse hiç gecikmesiz olarak bir prosesin diğerini takip etmesini sağlar.

Akışkan yatak prosesinin ıslahı, akışkan dalga ısıl işlemidir ; amaç gaz harcamasını ve maliyeti azaltmaktır. Maliyet tasarrufları, nitrürleme proseslerinde normal değerlerden daha fazla pahalı amonyak kullanıldığında bile dikkat çekicidir.

Akışkan dalgalandırılmasında, sadece ısıtma sırasında gaz basıncının sabit olarak sağlanması, akışkan yatağı ve iş arasında maksimum tesir gerekli olduğu zaman iyi akışkanlandırmanın devam ettirilmesinde kullanılır. Batırma ( emdirme, demlendirme ) fazı sırasında akışkan yatağı ve iş parçası aynı sıcaklıklardayken bu o kadar önemli değildir ; böylece gazın fırına dalgalar halinde verilmesi sağlanabilir, buna bağlı olarak kullanım miktarı azaltılabilir.

Beta ‘da altı fırın bir çizgi halinde yanyana yerleştirilmiştir. Bunlarda dördü ısıl işlem, birisi temperleme ve diğeri de çevre sıcsklığında su verme için kullanılmaktadır. Fırına bağlı olarak, erişilen maksimum sıcaklık 1100 ‘C, maksimum kapasite 750-1200 mm ve maksimum iş parçası ağırlığı 1000 kg ‘dır. Ayrıca metalurjik özellikte bir yerde olmaktadır.

Tüm tesisin maliyeti ; içine yerleştirilmiş olan 460 m² bina ve fırın kontrolu için kullanılan bilgisayar da dahil olmak üzere 1 milyon Sterlin’ dir. Şubattan bu yana faaliyettedir, fırınlar günde 24 saat kullanımdadır. ( Özellikle sonraki günün toplanması için işin gece sırasında yapılmasını isteyen müşteriler için çok kullanışlıdır.) Her vardiyada tüm tesisi iki kişi çalıştırabilir.

İşlemin tüm safhasında sorumlu bilgisayar tarafından bütün yerleşim kontrol edilir. Müşteriye sağlanan hizmetin en önemli kısmı da bilgisayar kontrollü olunmasıdır. İşlemi kontrol etmenin yanında; otomatik olarak doğru parametrelerin sağlanmasını sağlar ve özel ısıl işlem prosesi ve çelik çeşitleri için bunun devamını sağlar.

Parametre saptama dataları direkt olarak STEELMASTER denilen bir Schwing veri tabanından alınır. Bundan; tüm ısıl işlem yapılabilen çelikleri, tavsiye edilen işlemle birlikte tüm ayrıntılarını kapsaması beklenir.

Bir işlemsel alet olarak proses bilgisayarı sıcaklığına ve fırın atmosferine otomatik olarak veri tabanından karar verir. Enerji kullanımını gösterir, işleme verilen gaz miktarını ve tüketimini kontrol eder ve gösterir. Bu tür işlemleri akışkan dalgalandırılması sırasında da yapar. Bununla birlikte gaz tüketimi datalarını temel olarak sementasyon sertleştirmesi kalınlığı gibi özellikleri de hesaplayacaktır.Müşterilere işin durumu hakkındaki sorularına cevap verme imkanı taşıyan dataları da taşır ve güvenilir dakika hassasiyetinde raporlar verilir. Müşteriler ayrıca her iş için; ısıl işlem datalarının zamana, sıcaklıklara ve analiz edilmiş sonuçlara karşı bir çıktısını alırlar.

Şimdiye kadar Beta’nın geleceği ile ilgili olarak planlanan, işi hem akışkan yatak teknolojisini taşeron bir durumda uygulamak hem de İngiltere’de Schwing akışkan yatak donanımını ve tesisini kurup üretime geçirmek üzere büyümektir. Akışkan yatak teknolojisinin ısıl işlem dışında en önemli uygulama alanı boya kazınması olmuştur.

Akışkan yatak teknolojisi ile boya kazımak, üretim prosesinin bir kısmı olan boyama boyunca ürün destekleyici olarak kullanılan temizleyici uc, bağlama elemanı, kafes ve kızakların geri dönüşümüne olanak sağlamaktadır. Bu boya kaplı destekleyiciler akışkanlandırılmış yatak içinde asılı şekilde kalmalarıyla boya bulaştırıcısı direkt olarak düşük sıcaklıktaki gaza dönüşür. Isıl işlem prosesinin tersine, prosesin çevresel açıdan kabul edilebilir olması için ard yakıcılar tercih edilir.

FIRIN TASARIM ÖZELLİKLERİ

Schwing akışkan yatak fırınının en iç kısmında, içinde çok yakından kontrol edilen boyutta, durgun alüminyum oksit parçacıklarıyla dolu izole edilmiş bir konteyner veya pota vardır. Fırın kullanılmadığı zaman pota muhteviyatı bir kum kovası kadar katıdır. Ancak gaz potanın dip kısmındaki gaz, geçirgen olan bir tabakadan kontrol edilen bir hızda içeri verildiğinde, parçalar birbirinden dakikalık zamanda ayrılırlar.

Akışkanlandırma, gaz parçacıklar gaz akışıyla dinamik dengeye geldiğinde ortaya çıkar. Pota muhteviyatı bir cisim içine daldırıldığında sıvı giibi davranır. Bu durumda alüminyumm oksit parçacıkları havada asılı kalmış gibi bir harekete oturtulurlar.Bu yüzden eğer ısıtılmışlarsa, üniform ısı dağılımını sağlamak için dolaşırlar.

Alüminyum oksiti akışkanlandıran gaz aynı anda ısıl işlem prosesi için gerekli olan fırın atmosferini oluşturur. Fırınlar gazla veya Beta ‘nın yaptığı gibi elektrikle ısıtılabilir. Bunun içinde Midland elektrik kurumu tarafından desteklenmiştir.

Fırın yukarıdan teker teker yükleme sepetleri veya kovalarıyla asılı olarak işle yüklenir. Otomatik bir kapak, işlem sırasında fırınnı kapatır. Ayrıca bu kapak fırın kapatılınca etkili bir kapatım oluşturarak sıcaklık düşüşünü minimize eder. Bir fırını tam çalışma sıcaklığına getirmenin (1200 ‘C ‘ye kadar ) 30 dakikadan fazla sürmediği söylenebilir.

Akışkan yatağı prensipleri yıllardır biliniyordu. 1879 yılındaki bir Amerikan patenti akışkan yatağı koşulları altında minerallerin kızdırılmasını açıklar ve öne çıkan mmümkün üniform sıcaklığa referans olur. Isıl işlem için dünyanın her yerinde, özellikle Amerika ve İngiltere ‘de yaygın şekilde kullanılmaktadır.

İngiltere ’de de in-house yerleşmeleri vardır ama geçmişte endüstri, prosesi taşeron olarak kabul etmek istemiyordu.

Beta ‘nın işletme yöneticisi Paul Masters ; “Bu kadar çok kuşkuya yol açan limitlemelerin yeni kuşak fırın tasarımıyla üstesinden gelinmiştir. Gelişmeler düzensiz akışkanlandırma dolayısıyla oluşan, eşit olmayan ısı dağılımının üstesinden gelmmeyi sağlamıştır. Etkili akışkanlandırma; akışkanlandırılacak hava veya gazın kontrollü akışına dayanır “ şeklinde açıklamada bulunuyor.

Akışkan yataklı ısıl işlemin inişli çıkışlı bir tarihçesi vardır. İthaf edilmiş taşeron yapı işi ustalığında teşebbüsler şu ana kadar başarılı değildi ancak yeni bir şirket kuruldu. Diğerleri başarısızken başarılı olma yolunu nasıl bulduğunu Brian Kellock açıklıyor.