TEMPERLİ CAMLARDA ANİZOTROPİ ( LEOPAR BENEKLERİ)
Temperli camlarda yanar döner bir görünüş, siyah lekeler ya
da yatay veya diagonal çizgiler şeklinde bir görüntü oluşmaktadır. Bunu her
camda net olarak görmemiz bazen mümkün olmaz. Ya da her açıdan, günün her
saatine görünmeyebilir. Ama çıplak gözle görülebiliyorsa, ortamda halihazırda
bir miktar ışık polarizasyonu meydana gelmiş demektir. Yani cam üzerine düşen bir
ışık ışınının polarize olması nedeniyle de kolaylıkla görülebilir. Ayrıca üst
üste istiflenmiş bir dizi temperli cam varsa, bu görüntü daha bir fark
edilebilir. Polarize gözlüklerle bakıldığında da kolaylıkla görülebilirler. Bu
görüntüye genel olarak literatürde renk oynaşması/anizotopropi olarak
tanımlanırsa da en yaygın adlandırılışı LEOPAR
BENEKLERİ’dir.
Ancak şunu özellikle belirtmek gerekir ki, anizotropi camda
sadece bir görüntüdür, camın mekanik dayanımı ile ilgisi yoktur. Bu anlamda
temperli camdan beklenen asıl işlev olan MEKANİK DAYANIM / EMNİYET özelliğine
bir olumsuzluk yüklemez.
Anizotropi, temperleme işlemi sürecinde bir cam plaka içinde
oluşan gerilim farklarından kaynaklanmaktadır. Bu nedenledir ki, temperleme
prosesinin doğal sonucu olarak kabul edilir ( bakınız: TS EN 12150 ) ve şu ana kadar bunun
oranı/düzeyi hakkında herhangi bir birimle ifade edilebilen tolerans aralığı ortaya
koyulmuş değildir. Ancak mimarlar ya da
nihai tüketiciler bu görüntüyü kabul edilebilir bir kusur olarak görmeme
eğilimindedir. Bu da cam işleme firmaları ile müşteri arasındaki sonsuz KALİTE TARTIŞMALARI’ndan
biridir.
Günümüz teknolojisi ile anizotropi düzeyini ölçmeye yarar bir çok
cihaz geliştirilmiş durumda. Ancak hala tespit edilen ölçümlerin hangi düzeyde
kabul edilir, hangi düzeyde standart dışı olarak tanımlanabileceği konusunda
henüz net bir yanıt geliştirilmiş değil. Bu nedenle de uluslararası standartlar
organizasyonu ya da Avrupa Birliği Standartları kapsamında hiçbir yerde
anizotropi bir kusur olarak kabul edilmez.
Ancak bu görüntünün tamamen ortadan kaldırılması mümkün
olmasa da belirli bir düzeyde azaltılması ya da daha uniform bir şekle indirgenerek
daha göze az batması sağlanamaz mı ? Yapılabilir elbette. Bu yazımızda da bunun
alternatif yolları üzerinde duracağım.
Sorunun kaynağı aynı zamanda çözüme giden yolu da
göstermektedir. Proses parametrelerini öyle ayarlamalıyız ki, cam plaka içindeki
stress farklılıklarını en aza indirebilelim. Bir diğer deyişle temper
prosesinde cam yüzeyinde farklı gerilim oluşmasına neden olan etkenleri bir bir
gözden geçirmemiz gerekecektir.
Temper prosesi iki ana unsura dayanır. a) ısıtma prosesi, b)
quench/soğutma prosesi.
Isıtma Prosesi ve
anizotropi:
Fırın içine giren ve gezinen camın her santimetre karesi
aynı ısıyı çekmez. Her ne kadar ısıyı fırın içinde olabildiğince iyi dağıtmak,
homojen bir dağılım sağlamak için son zamanlarda yeni teknikler geliştirilmiş
olsa da mutlak olarak eşit dağılım sağlamak bir çok başka nedenlerden dolayı da
mümkün değildir. Örneğin camların kenar bölgeleri her zaman orta kısma göre
daha fazla ısı çeker. Ebat fırın iç ölçülerine ne kadar yaklaşırsa bu sorun
aynı oranda büyür. İkincisi camın fırın içinde kalış süresi, fırın içinde
gezinme mesafesi ve gezinme hızı gibi diğer değişkenler de etkilidir.
Bu nedenle fırın içi ısının optimum dağılımı önemlidir.
Isıtma süresinin uzun tutulması da anizotropiyi zaltabilir.
Çünkü cam ne kadar uzun sürede ve optimum sıcaklıkta temperlenirse bölgeler
arasındaki ısı farkları o kadar azalır, yüzey gerilimi ve dolayısıyla da anizotropi
azalır. Ancak ısıtma süresini uzatmak tek başına çözüm değildir, bunun için
fırın içi ısıtma meknizmasının, yalıtım tasarımının, conveksiyonun vb. da uygun
olması gereklidir. Keza fırın içinde ısının homojen dağılımında rezistansların
yerleşimi, kalitesi, termocoupların ısı değerlerini doğru ölçmesi ve
bilgisayara doğru aktarması gibi bir dizi önlem daha gereklidir.
Kısacası optimum ısıtma parametreleri cam yüzeyindeki ısı
farklılıklarını azaltacağı için gerilim farklarından kaynaklı anizotropi de
azalacak demektir.
Camın fırın içinde gezinme mesafesinin uzun tutulması, bu gezinme sırasında geri
dönüşlerdeki duruşların farklı noktalarda gerçekleşmesinin sağlanabilmesi de
sorunun çözümüne yardımcı olur. Çünkü gezinme mesafesinin uzun tutulması daha
az sayıda cam yüklenmesi, ısıtma süresinin daha uzun tutulması anlamına da
gelmektedir.
Eğer her cam plakasında aynı anizotropik görüntü elde etmek
istiyorsanız bunu sağlamanın en iyi yolu, fırına tek bir cam plaka yerleştirmek
ve her defasında aynı alana yerleştirmektir. Ancak bu düşük kapasitede çalışma sonucunu
doğurur ki, bu rekabetçi fiyat ortamında pek de mümkün görülmemektedir. Ancak
müşteri bu maliyeti karşılarsa üretici o zaman bu alternatifi tercih edebilir.
Camın fırın içindeki pozisyonu da önemlidir. Genellikle
fırın içinde camın köşe uçlarının biraz
olsun havaya doğru kalkık olmasını tercih ederiz. Çünkü tersi olursa köşeler
merdanelere çarparak parça kopmasına neden olabilir. Hatta cam fırın içinde uçları
biraz daha aşağı doğru kıvrık olursa cam tamamıyla kırılabilir. Ama köşeleri
kurtarmak ve camın fırın içinde kırılmasını önlemek istediğimizde – ki fırın
içinde cam kırılması temper işleminin kabus senaryosudur- cam kenarları camın
orta bölgesine göre daha fazla ısınacak demektir. Yani tekrar yüzeyde gerilim
farkları noktasına geri dönmüş oluruz. O halde camın fırın içinde olabildiğince
düzgün hareket etmesi aniztropi açısından daha uygundur, ancak bu da üretimin
yavaş olması yanı sıra köşe kırıkları olan cam sayısının artmasına yol
açabilir.
Gördüğünüz gibi anizotropiyi azaltmanın– özellikle üretim maliyeti
anlamında- eksi bakiyesi de vardır.
Soğutma prosesi ve
anizotropi:
Soğutma prosesinden kaynaklı anizotropi görüntüsü iki farklı
şekilde oluşur. Birincisi quench bölümündeki nozulların cam yüzeyinde bıraktığı
noktasal/ dairesel izlerdir. Diğeri ise soğutma bölümü merdaneleri üzerindeki
kevler izleri şeklinde yatay veya
diagonal çizgilerdir.
Quench nozullarından kaynaklı nottasal/dairesel görüntüyü
gidermek için nozullar ile cam yüzeyi arasındaki mesafeyi ve hava basıncını
optimum şekilde ayarlamak gerekir. Bir de nozulların temiz olması gereklidir.
Kevlerin bıraktığı çizgiler ise camın soğutma bölümünde
gezinmesi ve osilasyonda geri dönüşte yaptığı duruştan kaynaklandığı için
çözümü bu iki olguda aramak gerekir.
Cam fırın çıkış sıcaklığı çok yüksekse, osilasyondaki durma
noktası camda gerilim farklılıklarına neden olur. Merdanelerin yatay konumundan
dolayı da bu çizgiler yataydır.
Camın fırından çıkış hızı da anizotropi görüntüsünde
farklılıklara yol açabilir. Örneğin fırın çıkış hızı yüksek olan bir cam daha
yavaş çıkan bir cama göre daha kesin/ sert çizgiler olarak anizotropik görüntü
verir. Çünkü hızlı çıkan cam osilasyon yaparken aynı şekilde hızlı bir duruş
yaparak gezintisine ters yönde devam eder. Bu sert duruş kevlerin daha belirgin
iz bırakmasına yol açar.
Fırın içindeki cam sayısı soğutma bölümünde camların farklı
anizotropik görüntü vermesine yol açabilir. Şöyle ki, ilk çıkan sıradaki camlar
soğutma bölümünde daha uzun süre yol almış, daha düşük sıcaklıkla dönüş duruşu
yapmış olacaktır. Arkasından gelen diğer her bir sıra ise soğutma bölümünde
daha az süre geziniş ve dönüş duruş noktasına daha sıcak ulaşmış olacak, dolayısıyla
her sıra birbirinden daha faklı anizotropik görüntü verecektir. Soğutmadan
kaynaklı bu farklılıkları azalmanın iki yolu vardır: Ya fırını tam doldurmayacaksınız ya da soğutma bölümünü bütün camların uzun süre
gezinmesine olanak verecek mesafede tasarlayacaksınız.
Soğutma bölümündeki kevler izlerinden kurtulmak istiyorsanız
merdanelere ısıya dayanıklı eldiven
geçirmeniz de bir alternatiftir. Böylece daha uniform bir iz elde edersiniz bu
da daha az göze batar.
Ancak ısıya dayanıklı eldivenler kalın camlar için kullanışlı
iken, ince camlarda soğutma nozullarından daha az hava geçmesine neden olacağı
için parça sayısını etkileyecektir. Bunu önlemek için de quencin daha basınçlı
hava basması , daha fazla enerji harcanması anlamına gelecektir.
Her konuda olduğu gibi eğer anizotropi konusunda özel bir
talep varsa, uniform ve mümkün olan en az leopar beneği görmek istiyorsanız,
projeniz açısından bu çok önemli ise, cam üreticiniz ile bunu sözleşme aşamasında
mutlaka görüşmeli, bir numune yaptırarak üzerinde uzlaşmalı ve bunun da size
bir maliyeti olacağını bilmelisiniz.
