Elektrostatik toz boya proses parametrelerinin deney tasarımı yöntemleri ile optimizasyonu ve endüstriyel uygulaması

Abstract

Otomotiv sektörü ve yan sanayisinde üretilen metal içerikli ürünler için korozyon önemli bir problemdir. Korozyon, metal malzemelerin bulundukları ortamdan etkilenerek fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinde kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu değişiklik meydana gelmesidir. Endüstride kullanılan metal malzemelerin korozyona uğramaması için metali dış etkilerden koruyucu bir kaplama veya boya uygulaması yapılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, traktör kabin iskeletinin elektrostatik toz boya prosesi uygulanarak kaplanması (boyama) süreci ele alınmış ve ISO-12944 standardı ile uyumlu biçimde kaplama için optimum kuru film kalınlığı elde edilmeye çalışılmıştır. Toz boya prosesinde optimum film kalınlığı elde etmek için deney tasarımı yöntemlerinden Taguchi ve Yanıt Yüzey Yöntem' leri kullanılmıştır. Girdi parametreleri olarak nozul çeşidi, voltaj değeri, akım değeri, toz boya debisi, toplam hava debisi, tabanca ucu hava debisi, kabartma havası ve boya tanecik boyutu kullanılmıştır. Literatürdeki benzer çalışmalar incelendiğinde kullanılan faktörler açısından bu çalışma benzerlerinden ayrılmaktadır. Çalışma iki aşamada yapılmış olup, ilk aşamada Taguchi yöntemi kullanılarak kuru film kalınlığı üzerinde etkili faktörler belirlenerek etkisi az olan faktörler için ortam şartları sabitlenmiş ve parametre sayısı azaltılmıştır. İkinci aşamada ise Yanıt Yüzey Yöntemi kullanılarak kalan faktörler için optimizasyon yapılmıştır. Minitab istatistiksel analiz programı kullanılarak yapılan deney tasarımı, modelleme ve optimizasyon işlemleri sonunda; üretici firma tarafından istenilen 75µm optimum kuru film kalınlığı değerini sağlayan faktör seviyeleri belirlenerek optimizasyon gerçekleştirilmiştir.

Corrosion is one of the most fundamental problems for metal containing products produced in the automotive industry and its sub industries. Corrosion is the result of chemical and electrochemical reactions in the physical, chemical and mechanical properties of metal materials by being affected by their environment. In order to prevent corrosion of metal materials used in the industry from external effects, it is necessary to apply either a protective coating or paint to the metals. In this essay, electrostatic powder coating process of the tractor cabin frame is covered and optimum dry film thickness for coating is achieved in accordance with ISO – 12944 standards. Taguchi and Response Surface Methods were used in order to obtain optimum film thickness in the powder coating process. Nozzle type, voltage value, current value, powder coating flow, air flow, gun tip air flow, relief air and paint particle size were used as input parameters. This study is distinguished from similar studies in the literature in terms of the factors that are used. In this study, the experimental design was carried out in two stages and in the first stage, by using Taguchi method, the effects of input factors are determined. Then, the environmental conditions were fixed, and the number of parameters were reduced according to the effect of input factors on dry paint film thickness. In the second stage by using the response surface method, the remaining factors are optimized. At the end of the experimental design, modelling and optimization processes, factor levels are optimized for 75µm dry film thickness which was determined by the manufacturer is achieved by using Minitab statistical analysis program.