SAYKAR METALÜRJİ VE YÜZEY İŞLEM ÜRÜNLERİ SAN.TİC.LTD.ŞTİ.

KUMLAMA VE YÜZEY MÜHENDİSİĞİ

BASINÇLI KUMLAMA HAKKINDA

Basınçlı kumlama işleminin ülkemizdeki geçmişi çok kısadır. Önceleri sadece deniz kumunun paslı yüzeye püskürtülmesi olarak bilinen kumlama işlemi, sanayimizin gelişmesiyle daha hassas malzemelere daha özel yöntemlerle uygulanmaya başlanmıştır.

Günümüzde kaplama öncesi pürüzlendirme veya yüzey sonlandırma amacıyla yoğun şekilde uygulanan kumlama işlemi, basınçlı hava ile yüzeye,  kum olarak tabir edilen ve mikron boyutlarında olan malzemelerin püskürtülmesi olarak tanımlanabilir. Hava sayesinde yüksek bir hıza ve dolayısıyla momentuma sahip olan bu kumlar yüzeye çarptıklarında mikron mertebesinde izler bırakırlar. Oluşan bu izlerin derinliği ve şekilleri yüzeyin parlaklığına birebir etki ederler.

Şekil 1. Basınçlı Kumlama Düzeneği.

Yüzeyin kumlanarak işlenmesinde rol oynayan başlıca elemanlar, basınçlı hava, çeşitli özellikteki kumlar, hava ve kum tankları, kum püskürtme memeleridir. Ancak yüzey morfolojisini en çok etkileyen elemanlar, havanın basıncı ve kullanılan sarf malzemesinin cinsidir. Basınçlı hava bu işlemde itici güç olarak kullanılmakta ve yüzeye gönderilen sarf malzemelerinin etkisini belirlemektedir. Yüzeyin şeklini belirleyen eleman ise kullanılan sarf malzemesidir. Sarf malzemelerini şekil itibariyle küresel ve köşeli olarak ikiye ayırmak mümkündür.

Aşağıdaki şekilde basınçlı kumlama sistemi gösterilmektedir.

Şekil 2. Basınçlı Kumlama Sistemi Şeması.

Köşeli taneciklerin oluşturduğu sarf malzemelerine grit adı verilmektedir. (Örnegin çelik grit, cam griti, dere kumu, alüminyum oksitler vb.) Bu malzemeler daha çok kaplama işlemleri öncesinde yüzeyin pürüzlendirilmesi amacıyla püskürtülürler. Köşeli malzemelerin çarpmasi ile pürüzlenen yüzey sonradan uygulanacak kaplayıcı elemanın yüzeye daha iyi tutunmasına olanak sağlar. Köşeli malzemeler kullanılırken dikkat edilmesi gereken birkaç önemli nokta çok iyi bilinmelidir. Öncelikle bu tip yıpratıcı malzemeler aynı bölgeye uzun süre uygulandıkları taktirde malzemenin toleranslarinda değişikliğe neden olurlar. Bunun nedeni, yüzeye çarpan taneciklerin köşeli yapısından dolayı kesme etkisi yapmalarıdır. Yüzeyden çok küçük parçalar kopararak pürüzlendirme yaptığından dolayı bu işlem sırasında aynı bölge üzerinde gereğinden fazla uygulama yapılmasindan kaçınılmalıdır. Diğer bir önemli konu ise seçilen sarf malzemesinin boyutlarıdır. Daha sonradan uygulanacak olan kaplayıcı elemanlar genelde çok pahalı kaplama elemanları olduğundan, yüzeyin gereğinden fazla derinlikte pürüzlendirilmesi kaplayıcı elemanın tüketimini arttırmaktadır. Bu da maliyetleri olumsuz yönde etkilemektedir.

Küresel malzemelerle kumlanan yüzey ise, köşeli malzemelerle kumlanan yüzeyden oldukça farklıdır. Küresel sarf malzemeleri daha çok sonlandırma amacıyla kullanılmaktadır ve kumlama işlemden sonra ürün baska bir işleme sokulmadan satışa sunulmaktadır. Küresel malzemelerle yapılan kumlamanın amacı ise, üretim sırasında ürün yüzeyinde olusan izleri ve lekeleri ortadan kaldırmak ve ürün yüzeyine homojen bir görünüm vermektir. Daha sonradan bir boyama veya kaplama islemi uygulanmayacaksa, yüzeylerin parlak olabilmesi ve kir tutmaması için mutlaka kumlama isleminin küresel şekilli sarf malzemeleri ile yapılması gerekmektedir. Sarf malzemesinin taneciklerinin şekilleri eğer köşeli olursa yüzeye çarptıklarında derin yarıklar oluşturacaktır. Bu derin yarıklar ışığın yoğun miktarda kırılmasına ve doğal olarak yüzeyin mat görünmesine neden olacaktır. Ayrıca oluşan bu derin yarıklara çeşitli kirlilikler yerleşecek ve kimyasal malzeme kullanmaksızın temizlenmesi mümkün olmayacaktır.

Kumlama işleminde önemli rol oynayan diğer bir eleman ise kum püskürtme memesidir.(Nozul) Kumun çıkış yerinde yani kumlama hortumunun en uç noktasında bulunan ve yoğun sürtünmeye maruz kalan bu ekipmanın mutlaka aşınmaya dayanıklı bir malzemeden üretilmiş olması gerekmektedir.

Nozulların çaplarındaki değişim içerisinden geçen havanın debisini belirler. Çapta meydana gelen bir kat aşınma hava tüketimini tam dört kat arttırmaktadır. Bu artış maliyetleri olumsuz yönde etkiler. Ayrıca bu artis kumlama işlemi sırasında kısa zamanda meydana geldiği taktirde kumlanan yüzeyin dengesiz kumlanmasına neden olur, bu da dalgalı bir ürün yüzeyi anlamına gelmektedir.

VAKUMLU KUMLAMA HAKKINDA

Bu sistemde basınçlı havanın vakum etkisinden faydalanılmaktadır.Basınçlı hava tabanca adı verilen bir ekipmanın içinden geçirilmek suretiyle, bu tabancanın alt kısmındaki boşluktan emiş yapılması sağlanır. Belirli bir yönde akmakta olan basınçlı havanın yaptığı vakum etkisiyle emilen sarf malzemeleri yine bu tabancanın içinde hava ile karışarak yüzeye püskürtülür.Aşağıda basınçlı hava etkisiyle vakum yapması için tasarlanmış kumlama tabancaları gösterilmektedir.

Resim 1 . Kumlama Tabancası

Bu tip sistemlerde genellikle işlem toz emiş filtre sistemini de barındıran bir kumlama kabini içerisinde gerçekleştirilmektedir. Aşağıdaki resimde bu iş için kullanılan bir kumlama kabini resmedilmiştir.

Resim 2. Kumlama Kabini

Yerçekimi etkisiyle alt haznesinde biriken kum, içinden basınçlı hava geçirilen bir kumlama tabancası vasıtasıyla emilir. Operatör kabinin içine koruyucu eldivenler vasıtasıyla ellerini sokar ve bir eliyle kumlanacak malzemeyi, diğer eliyle de kumlama tabancasını tutar ve kumlama işlemini gerçekleştirir. Malzemeler kabinin içine yan taraftaki bölmelerden yerleştirilir ve havanın kontrolü ayak pedalından sağlanır. Bu tip kabinler özellikle elle tutulabilecek kadar küçük parçaların kumlanmasında oldukça pratiktir. İşlem basıncı 4-8 bar arasındadır ve emiş gücünün yetiştirilebildiği tüm sarf malzemeleri bu işlemde kullanılır.

Aşağıdaki tabloda hava vasıtasıyla yapılan iki farklı kumlama yönteminin karşılaştırılması yapılmaktadır.

KOMPRESÖR SEÇİMİ

Bir kumlama sistemi kurmayı düşündüğümüzde ilk akla gelen soru, kullanılacak olan kompresörün özellikleri ne olması gerektiğidir. Bu sorunun çözümü çok basit matematiksel bir hesaplamadan ibarettir. Kumlama işlemi sırasında tüketilen hava miktarı bilindiği taktirde bu havayı bize sağlayacak olan kompresör bizim için uygun kompresördür. Basınçlı kumlamada sarf edilen hava doğrudan hortumun ucunda bulunan nozulun çapı ve havanın basıncı ile doğru orantılıdır. Unutulmamalıdır ki zaman içerisinde nozul aşındıkça sarf edilen hava miktarı artacak ve dolayısıyla hava tüketimi de artacaktır.

Aşağıdaki tabloda basınçlı kumlama sisteminde kullanılan nozulların, basınca ve delik çaplarına göre tükettikleri hava miktarları gösterilmektedir.

Tablo 1.Basınçlı Sistemdeki Kumlama Nozullarının Hava Tüketimi (lt/dak)

Örneğin basınçlı bir kumlama sistemi kurmak istiyor ve bu sistemde 6 bar basınçta 8 mm lik bir nozul kullanmayı düşünüyorsak o zaman ihtiyaç duyacağımız hava miktarı 3550 lt/dak olacaktır. Sürekli çalışması durumunda bu basınçta bu hava miktarını verebilen bir kompresör 22 kwh (30 hp) lik bir vidalı kompresördür. Kompresör seçimi yaparken zamanla aşınan nozulun neden olacağı hava sarfiyatını da hesaba katarak bir kompresör seçmek en doğru hareket olacaktır. Aksi taktirde kompresörün ürettiği hava yetmeyecek ve sistemin basıncı nozul çapının genişlemesiyle düşecektir. Bunu önlemek içinde sık sık nozul değiştirme ihtiyacı duyulacaktır. Sıklıkla nozul değiştirmemek ve çalışma esnasında hava basıncının düşmemesi için ihtiyaç duyulan havadan %10 daha fazla hava üreten bir kompresör seçimi en ideal seçim olacaktır. Firmamız kompresör satışı yapmadığından ihtiyaç duyulan havayı yukarıdaki çizelge yardımıyla belirleyip bu ihtiyaca göre kompresör üreticilerinden teknik destek alınması en doğru harekettir. Çünkü üreticiden üreticiye kompresör motor gücüne göre ürettiği hava miktarı farklılıklar göstermektedir.

Aşağıdaki tabloda ise vakumlu kumlama sistemlerindeki hava sarfiyat miktarları verilmektedir. Bu sistemdeki hava sarfiyatının az olmasının nedeni, kumlama tabancası içinde bulunan hava enjekte memesinin delik çapının küçük olmasıdır. Bu nedenle nozul çapının değişmesi hava sarfiyatını basıncın değişiminden daha az etkilemektedir.

Tablo 2.Vakumlu Sistemindeki Kumlama Nozullarının Hava Tüketimleri (lt/dak)

Yukarıdaki tabloya göre 6 bar basınçta 8 mm lik nozulu bulunan bir tabanca ile kumlama yapmak istiyorsak minimum 940 lt/dak hava ya iytiyaç duymaktayız. Zamanla nozulun da aşınacağını düşünürsek basıncımızın düşmemesi için minimum %10 daha fazla hava üreten bir kompresör seçmemiz en ideal seçim olacaktır.

En iyi neticeyi, en ekonomik şekilde ve sürekli olarak elde edebilmek için tüm bu elemanların doğru bir şekilde, amaca uygun olarak seçilmesi ve doğru şekilde kullanılması gerekmektedir. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki, kumlama işleminden iyi netice alabilmenin tek yolu sistemin sık sık kontrol edilmesidir. Ancak bu şekilde yüzey kalitesinde istenen değerlere ulaşılabilinir.

Ufuk Ali SAYLAN

Malzeme ve Metalurji Yüksek Mühendisi

SAYKAR METALURJİ ve YÜZEY İŞLEM ÜRÜNLERİ LTD.ŞTİ.