1.1.GİRİŞ 1.Demir alaşımlar (çelikler): 2.Demir dışı alaşımlar:

Transkript

1 1 1.1.GİRİŞ Endüstriyel alanlarda kullanılan metaller genellikle birden fazla alaşım elementi içerirler, çok azı saf halde kullanılır. Saf metallerin yüksek iletkenlik, korozyona dayanıklılık gibi bazı üstün özellikleri olmasına rağmen genellikle yumuşak, mukavemetleri düşük ve pahalıdırlar. Saf metallerin özelliklerinden dolayı metallerin pek çok alanda alaşımlandırılmadan kullanılması mümkün değildir. Kullanım yerine ve istenilen özellikleri göre elementlerin etkileri de göz önüne alınarak alaşımlama yapılır. Alaşım, en az biri metal olmak üzere iki veya daha fazla elementin homojen karışımıdır. Alaşımlar karışımdaki metallerin özelliklerinden farklı özellikler gösterirler. En bilinen alaşımlar; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır. Alaşım üretiminde çeşitli yöntemler kullanılır. Ergitme sureti ile ve mikroskobik boyutlarda toz karıştırma ile yüksek basınç altında preslenerek sinterleme (yüksek sıcaklıklarda ısıtma) bunlardan bazılarıdır. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemelerin üretilmesini sağlar. Yüksek sıcaklıklar, aşınma, kimyasal etkiler, metal yorgunluğu vb. gibi her türlü etkilere saf metallerin yetersiz kaldığı durumlarda istenilen özellikleri sağlayan alaşımlar kullanılır. Alaşımlar iki grupta incelenir; 1.Demir alaşımlar (çelikler): Bu alaşımların sanayide kullanım alanı geniştir. İçerisinde %2 den az karbon bulunan demir alaşımlarına çelik, karbon oranı %2 ve %5 arasında değişen demir alaşımlarına da pik veya dökme demir denir. Çeliklerde karbondan başka ihtiva ettiği alaşım elementlerine bağlı olarak isimlendirilir. 2.Demir dışı alaşımlar: Bu alaşımlarda ilk akla gelen bakır alaşımlarıdır. Alüminyum alaşımları hafif olması nedeniyle hafif alaşımlar olarak adlandırılırlar. Alaşım yaptıkları elemente göre isimlendirilirler (Bakır-Alüminyum, Silisyum-Alüminyum,

2 2 Magnezyum-Alüminyum alaşımları gibi). Magnezyum alaşımları, çinko alaşımları ve kalay-kurşun alaşımları diğer demir dışı alaşım gruplarıdır. Alaşımlar yapı bakımından üç şekilde meydana gelirler; 1) Alaşımdaki elementlerden birinin kafes sistemindeki bazı atomlar yerini diğer alaşım elementin atomlarıyla yer değiştirerek meydana gelen alaşım şekildir. Bu şekildeki kristallere karışık kristal denir. Bunlardan meydana gelen alaşımlara da katı eriyik denir. 2) İki metalin kristalleri ayrı ayrı oluşur. Bu oluşan kristaller birbirleriyle düzenli bir diziliş meydana getirerek oluşan alaşım şeklidir. 3) İki metal katılaşırken yeni bir kristal meydana getirirler. Bu oluşan yeni kristal alaşımı meydana getiren metallerin kristallerinden tamamen farklıdır. Bu oluşan alaşım kristalleri kendini oluşturan metallere göre daha sert ve gevrektir. Ayrıca döküme elverişsizdir.

3 3 2.BAKIR VE BAKIR ALAŞIMLARI 2.1.Giriş Bakır, insanlar tarafından kullanılan ilk metal, çağlar boyunca kullanım açısından da demirden sonra ikinci metaldir. Tarih öncesi dönemde bulunmuştur ve yaklaşık M.Ö. 4000'den, hatta daha önceden başlayarak kullanıldığı düşünülmektedir. Bakır-kalay bronzunun M.Ö yılından bu yana kullanıldığı bilinmektedir. Bakır çinko alaşımı olan pirincin ise Roma İmparatorluğundan önce kullanılmaya başlandığı tahmin edilmektedir. Bakır ve alaşımlarının günümüze kadar en önemli mühendislik malzemeleri olarak kalmasının sebebi, korozyon dayanımı, mükemmel elektrik ve Isıl iletkenliği, sünekliliği ve şekillendirme kolaylığı sayesindedir. Gümüşten sonra en iyi elektrik iletkenliğine ve gümüş ile altın arasında çok yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Bakır, periyodik tabloda IB grubu 29 numaralı metalik kahverengi renkte yumuşak bir elementtir. Özgül ağırlığı 8,94 kg/dm 3 tür (gr/cm 3 ). Ergime ve kaynama derecesi sırasıyla C ve C dir. Isı ve elektrik iletkenliği gümüşten sonra gelir. Korozyona dayanıklıdır. Çekme dayanımı kg/mm 2 %uzaması dir. Sıcak ve soğuk şekillendirilebilir. Saf bakır dökümcülüğe elverişli değildir. Alaşım yapmak sureti ile döküme elverişli hale gelir. Tabiatta serbest halde çok az bulunur. Piyasadaki bakırlar genellikle filizlerinden üretilir. Bakır filizleri genellikle oksitli, sülfürlü (kükürt) ve karbonatlıdır. En önemli bakır filizleri; 1) Kalkopirit (CuFeS 2 ) kahverengidir, 2) Kalkozit (CuS 2 ) kahverengidir, 3) Azurit (Cu (OH) 2 2CuCO 3 ) mavidir, 4) Malahit (Cu (OH) 2 CuCO 3 ) yeşildir, 5) Kuprit (CuO 2 ) kahverengidir.

4 4 Bir bakır külçesi. Kalkopirit minerali. Malahit minerali. Azurit minerali. Kuprit minerali. Bornit Kalkozit minerali. Şekil 2.1. Doğada bulunan bazı bakır filizleri minerali. Enargit minerali. 2.2.Bakır Üretimi Filizlerden saf bakır elde etme işlemi iki şekilde uygulanır; 1) Eritme yöntemi (yaş yöntem), 2) Ergitme yöntemdir (kuru yöntem) Yaş yöntem Bakır üretiminde daha çok bakır oranı düşük olan filizler bu yöntemde kullanılır. Filizler kırılarak küçük parçalar haline getirilir. Küçük parçalar, su veya seyreltilmiş sülfürik asit havuzlarında çözdürülür. Bu havuzlarda bakır, taş, toprak ve silikatlardan ayrılmış olur. Havuzdaki çözeltiye demir parçaları atılarak, madensel bakırın ayrılması sağlanır. Bu yöntemle bakırı yabancı maddelerden tam olarak ayırmak mümkün değildir. Bu yüzden bakırı çözeltiden elektroliz yöntemi ile ayrıştırmaktır Kuru yöntem Günümüzde bakır, sadece ergitme yöntemi ile elde edilmektedir. Oksitli ve karbonatlı filizlerinden bakır elde edilmesi kolaydır. Fakat sülfürlü filizlerin elde edilmesi biraz daha zordur. Sülfürlü filizlerden bakır üretme aşamaları şu şekilde özetlenebilir: Bakır cevherinin ocaktan çıkarılması ve hazırlanması Öğütme Flotasyon (zenginleştirme) 1. Yıkama (bol su kullanılır) 2. Yüzdürme (su ile birlikte yağ ve kimyasallar kullanılır)

5 5 Kavurma Ergitme ile mat ve cürufa ayrıştırılması Konvertör de hava üfleme ile mattan bilister (ham) bakır üretimi Anot fırınında anot bakıra dönüştürme Elektrolizle katot bakır yapımı Katot bakırın ergitilerek külçe haline getirilmesi ve satışa sunulması Mattan ham bakır elde edilmesi Mat bakırın içerisinde %45 bakır ve %55 yabancı maddeler vardır. Mattan ham (bilister) bakır elde edilmesi ham demirden çelik elde edilmesiyle aynı şekilde gerçekleşir. Sıvı haldeki mat bakır cüruf yapıcılarla birlikte bakır konvertörlerine konur ve hava üflenir. Üflenen basınçlı havayla birlikte karışım oksitlenir. Konvertörlerin ağzından öncelikle alev ve kızgın maden damlacıkları çıkar. Sıvı mattan öncelikle demir sülfür oksitlenir. Bu ürün cüruf yapıcılarla birleşip silikatlar halinde cürufa geçer. Yüzeyde oluşan cüruf alınarak hava vermeye devam edilirse, bakırdan sülfür ayrılarak bakır oksit oluşur. Bakır oksit de henüz dönüşmemiş bakır sülfürü etkileyerek, kükürt dioksit ve madensel bakır oluşturur. Konvertörlerden alınarak kalıplara dökülen ham bakır, yüzeyi gaz çıkışından dolayı gözenekli olur. Bu gözeneklilikten dolayı ham bakıra bilister bakır denilir. Elde edilen ürün %97-98 saflıktadır ve Fe, S, Au, Ag, Se, Te, Ni içerir. Yabancı maddelerden arındırılıp daha kullanışlı hale getirmek için, bilister bakır saflaştırma işlemlerine tabi tutulur.

6 6 Şekil 2.2. Şematik olarak bakır üretme aşamaları 2.3. Alaşım Elementlerinin Bakırın Özelliklerine Etkisi Saf bakıra ilave edilebilen elementler şunlardır: Alüminyum, arsenik, berilyum, kadmiyum, krom, kobalt, demir, kurşun, manganez, nikel, oksijen, fosfor, silisyum, gümüş, kükürt, tellür, kalay, çinko ve zirkonyum. Bu alaşım elementlerinin saf bakıra olan etkileri ise aşağıdaki şematik resimde gösterilmiştir. Şekil 2.3. Alaşım elementlerinin etkileri

7 7 Kalay: Kalay C sıcaklıkta ergiyen bir metaldir. Bakıra mekanik dayanım ve dökülebilirlik özelliği verir. Bakırın içerisinde %13 e kadar katı eriyik kristalleri şeklinde bulunur. Kalay miktarı %13 üzerine çıktığında kalayca zengin yeni bir bileşik oluşur. Hızlı soğuma şartlarında %8 kalayın altında ikinci bir kalayca zengin bir bileşik daha oluşur. Alaşımın iki bileşiğinin bulunması, ancak ısıl işlemle mümkündür. Ergime derecesi kalay miktarının artması ile azalır. Kalay bakıra akıcılık verir. Kalay miktarının artması ile akıcılık artar. Kalay miktarının artması faz içerisinde ayrılmasına neden olur. Pirinçlerde kalay, deniz suyuna dayanıklılığı az miktarda arttırır. Şekil 2.4. Cu-Sn faz diyagramı Çinko: Çinko 419,4 0 C sıcaklıkta ergiyen bir metaldir. Bakırda kalayla aynı etkiyi gösterir. Çinko miktarı %40 a kadar yükselir. Çinko miktarının artmasıyla akıcılık artar, ergime derecesi düşer.

8 8 Çinko bakırın oksidini alır. Kaynama derecesi düşük olduğu için, sıvı alaşım fazla ısıtılmaz. Çinko demirli Al bronzlarına girerse mekanik özellikleri düşürür. Şekil 2.5. Cu-Zn faz diyagramı Alüminyum: Alüminyum %8 oranına kadar bakır içerisinde çözünür. Mikroyapı görüntüsü tek bir faz şeklindedir. Alüminyum oranı %12ye kadar Al.ca zengin ikinci bir bileşik oluşur. Bu bileşik alaşımı sert ve kırılgan bir yapıya dönüştürür. İkinci bir bileşiğin bulunması ısıl işlem uygulamasını meydana getirir. Akıcılığı azaltır. Bakır içerisinde Al bulunduğunda döküm esnasında çalkalanma ve anaforlardan korunmak gerekir. Alüminyum çok ince pulcuklar şeklinde hava kabarcıklarını alaşımın içinde tutar.

9 9 Şekil 2.6. Cu-Al faz diyagramı Nikel: Bakıra sertlik verir, önemli ölçüde oksitlenmesini engeller, ergime sıcaklığını az da olsa düşürür ve kırılganlığını arttırır. Ergimiş bakıra nikel çok yavaş karışır. Bu özelliğinden dolayı bazı nikelli alaşımların hazırlanması ve dökümünde zorluklar yaşanabilir. Ergimiş haldeki nikel, S (kükürt) ve CO (karbon monoksit) gazlarını kolayca emebilir. Nikelin mikroyapıyı inceltme özelliği vardır. Bu özellik, bronzlara alaşım elementi olarak giren kurşunun ayrılarak çökelmesine engel olur. Tane incelmesinden dolayı mekanik özelliklerde artış meydana gelir. Alüminyum bronzlarının uzama değerlerinde az miktarda artış sağlar. Pirinçlerde de alaşım içinde çözünür ve mikroyapı bakımından bakır gibi etki eder. Fakat etki daha kuvvetlidir.

10 10 Şekil 2.7. Bakır içerisinde H gazı çözünürlüğü. Şekil 2.8. Cu-Ni faz diyagramı Manganez: Daha çok kalay ve diğer alaşım elementlerinin yüzdelerine bağlı olarak etkisi söz konusudur. 1. Bronzların sertlik değerini ve basınç dayanımını arttırır. 2. Oksit gidericiliği fosfor ve silis kadar net değildir. 3. Döküm bronzlarda ergime derecesini düşürerek gazların sıvı metalden atılmasını kolaylaştırır.

11 11 4. Önemli ölçüde mikroyapının incelmesini sağlar. 5. Manganezli bakırların iyi bir sıcaklık dayanımı vardır. Manganezin elde edilmesinde içerisinde karbon ve alüminyum bulunabilir. Bu elementler bronzlarda ısı dayanımı ve sızdırmazlık özelliklerinin düşmesine neden olur. Manganez, alüminyum bronzlarında dayanım ve sünekliliği arttırır. Karışık alüminyum bronzlarında alüminanın (Al 2 O 3 ) tortulaşarak sıvı metalden ayrışmasını sağlar. Pirinçlerde %3 oranına kadar mekanik özelliklerde artış sağlar. Şekil 2.9. Cu-Mn faz diyagramı Silis: Bakırda oksit giderici olarak kullanılır. Bu özelliği fosfordan daha etkilidir. Oksit gidermeye yetecek miktardan fazla katılırsa, alaşımı sertleştirir. Bakır alaşımlarının mekanik özellikleri geliştirmek ve dökülebilirliğini arttırmak için kullanılan bir elementtir. Bakırın elektrik iletkenliği üzerine etkisi azdır. Silisyum bakıra %10 civarında katıldığında küpro-silisyum alaşımı elde edilir. Küpro-silisyum alaşımı özel olarak elektrik endüstrisi için üretilen parçaların hazırlanmasında kullanılmaktadır.

12 12 Şekil Cu-Si faz diyagramı

13 13 3.BAKIR ALAŞIMLARININ SINIFLANDIRILMASI Tablo 2.1. Bakır alaşımlarının sınıflandırılması 3.1. Bronz alaşımları Bronz, bakırın kalayla yaptığı bir alaşımdır. Ana maddesi bakır ve kalaydan olan bu alaşıma diğer metallerde az miktarda ilave edilerek alaşım özellikleri değiştirilebilir. En eski ve önemli bronzlar kalay bronzlarıdır. Kalay bronzları yüksek kimyasal dayanımları dolayısıyla kimya endüstrisinde ve gemi inşaatlarında büyük ölçüde kullanılır. Ayrıca kâğıt, elektronik, makine ve saat endüstrisinde kullanılır. A. Normal bronzlar a) Kalay bronzları B. Özel bronzlar a) Kurşunlu bronzlar Pb b) Çinkolu ve kalaylı bronzlar Zn-Sn c) Fosforlu bronzlar P d) Silisyumlu bronzlar Si e) Ni ve Al bronzlar Ni-Al

14 Normal Bronzlar Kalay Bronzları Fosfor döküm sırasında bronz içerisinde oksit oluşumunu engelleyici element olarak katıldığı için kalay bronzları ticari olarak fosfor bronzları olarak anılır. Bu alaşımlar yüksek dayanım, aşınma ve deniz suyu direncine sahiptir. Döküm kalay bronzları yaklaşık %10 üzerindeki yüksek kalay içerikleri alaşımları şekillendirilemez hale getirir. Ancak, yüksek dayanım gerektiren ve içerisinde %16 kalay bulunan dişlilerde kullanılan diskler savurma döküm yöntemi ile üretilebilmektedir. Kalay fiyatlarının bakırdan çok fazla olması maliyeti arttırmaktadır. Bu nedenle bazen bir miktar kalayın yerine kalaya göre çok daha ucuz olan çinko konulur. Bu şekilde elde edilen alaşımlarda yüksek mukavemete sahiptirler. Sadece kimyasal etkilere dayanımları biraz düşüktür. Kalay bronzlarının en önemli özellikleri yüksek dayanım, korozyon dayanımı ve iyi şekil değiştirme kabiliyetidir. Bakır kalay alaşımlarının ergime noktaları kalay miktarına bağlıdır. Kalay alaşıma kimyasal etkilere karşı olağanüstü dayanıklılık sağlayan koruyucu bir tabaka meydana getirir. 1. Kalay bronzlarına tunç adı verilir. Tellerin ve süs eşyalarının yapımında kullanılabildiği gibi endüstride de yaygın bir kullanım alanı vardır. 2. Bronzlarda Sn miktarı %25 i nadiren geçer. Sn miktarına bağlı olarak özgül ağırlığı ve ergime derecesi değişkenlik gösterir ( o C ). 3. Kalay miktarı %13 e kadar olan bronzlarda oda sıcaklığında şekillendirilebilirken bunun üzerindeki miktarlar için ısıl işleme ihtiyaç duyulur. 4. Özgül ağırlığı 8,5-8,8 kg/ mm 3 5. Sn miktarı %30 u geçen bronzlar kırılgandırlar ve endüstride kullanılmaz. En çok kullanılan bronz alaşımları aşağıda gösterilmiştir; % 96 Cu, % 4 Sn: Çok yumuşaktır. Kesiti kırmızıdır. Akıcılığı bakırınki gibi kötü olduğu için dökümcülükte kullanılmaz. Preste yapılacak para madalya ve süs eşyalarının üretiminde kullanılır.

15 15 %90 Cu, %10 Sn: Parlatılabilen döküm parçalarda kullanılır. Rengi portakal sarısı, kesiti pembedir. Sürtünmesi yetersizdir. Volan, boru, rondelâ, somun, gem ve başlık takımları yapımında kullanılır. %88 Cu, %12 Sn: Hepsinden daha az gözeneklidir. Rengi saman sarısı, kesiti kırmızım tırak sarıdır. Buhar veya sıvı basıncına dayanıklı parçaların, musluklar, kamlar ve supapların yapımında kullanılır. %86 Cu %14 Sn: Rengi açık sarı, kesiti sarımtırak gridir. Sürtünme dayanımı daha iyileşmiştir. Hidrolik makineleri ve kompresörler için kullanılabilmektedir. %84 Cu %16 Sn: Kesiti gri rengi açık sarıdır. Sürtünme dayanımı orta duruma ulaşmıştır. Segmanlar, yataklar, kulisler bazı kamların yapımında kullanılır. %82 Cu %18 Sn: Kesiti gridir. Sürtünme dayanımı iyidir. Buhar makinesi çekmeceleri, dingil yatakları ve çok yüklenmiş parçaların yapımında kullanılır. %80 Cu %20 Sn: Bu alaşım sarımtırak beyaz renktedir. Sert ve sürtünmeye dayanımı yüksektir. Buhar makinesi segmanlarının dökümü için kullanılır. %78 Cu %22 Sn: Çok serttir. Tannandır (ses verme özelliğine sahiptir ). Çanların yapımında kullanılır. %75 Cu %25 Sn : Çok sert ve kırılgan bir alaşımdır. Kesiti gri ve çok ince tanelidir. Bakırdan ayrılmaya eğilimli kalay taneleri beyaz noktalar meydana getirir. Bunlar kesitin gri görünüşünü verir. Bu Bronzun ses verme ( tannanlık ) özelliği, çanların yapımında kullanılmasını sağlar.

16 16 Şekil Bronzlardaki kalay oranına göre mekanik özelliklerindeki değişimi Özel bronzlar Çinkolu bronzlar Kalay bronzlarına çinko karıştırılarak çinko bronzları elde edilir. Bunun bir amacı oksit oluşumunu önlemek, diğeri ise maliyeti düşürmektir. Çinko oranı %2 civarında olur. Katılan çinko miktarı kalayın yerini alır. Çinko; Cu, Sn oksitlerini gidererek alaşım özelliklerini iyileştirir. Çinko etkisinin yeterli olması için dökümden hemen önce katılmalıdır. %86.5 Cu, %12 Sn, %1,5 Zn sık kullanılan bileşimlerdir. Basınç ve sürtünmeye çalışan özel amaçlı alanlarda kullanılır. %88 Cu, %10 Sn, %2 Zn alaşımına GUN metal denir. Örneğin: Yatak ve musluk yapımlarında kullanılırlar Alüminyum Bronzlar Cu nun Al ile yaptığı alaşımlara Al bronzları denir. Bu alaşımlar oldukça sert yüksek çekme dayanımı ve tokluğa sahiptir. Alaşımın diğer bir özelliği oluşan Al-oksit filminden dolayı aşınmaya ve yorulmaya direnç gösterirler. Mükemmel korozyon direncine sahiptirler. Alüminyum bronzları % 5 ten % 10 a kadar alüminyum içerir ve tek fazlı katı eriyiklerden oluşur. Çok iyi şekillendirme özelliğine sahiptir. Özellikle tel çekme işleminde kullanılan bir alaşım türüdür. Tane yapısı incelmelerine bağlı olarak

17 17 mekanik özellikleri artar. Dökümleri zordur. Çekme dayanımı, % uzaması oldukça iyidir. Çok büyük gemi pervanelerinin dökümünde kullanılır. Fe ve Mn ilavesi mümkündür ve hesaplamayla katılır. Korozyona çok iyi dayanıklılık ve yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet özellikleri bulunan bu alaşım grubu bakırdan başka %11 e kadar alüminyum ihtiva ederler. Ayrıca Fe, Mn, Ni ihtiva eder. Alaşım içerisinde artan alüminyum miktarı ile alüminyum bronzlarının dayanımı yükselir. Alüminyum bronzlarının işlenmesi, yüksek sertlik ve aşınma mukavemetinden dolayı tabii olarak güçtür. Bu alaşımlar yüksek alaşımlı takım çelikleri veya sert metaller ile işlenebilirler. Kullanım alanları: 1. Asitlere, kimyasal ortamlara dayanıklı malzemelerin yapımında 2. Deniz suyuna dayanım isteyen parçalarda 3. Kâğıt ve tekstil endüstrisinde 4. Kızgın buhar armatürlerinde 5. Yatak yapımında 6. Elektrik motorlarında Kurşun bronzları Kurşun bronzları yalnız döküm alaşımı olarak önem kazanmıştır. Bu bronzlar en az %60 Cu, %28 e kadar Pb ihtiva ederler. Saf kurşun bronzlarından başka bakır, %25 e kadar Pb %10 a kadar Sn ile bazen Ni,Zn gibi diğer ilave metallerle meydana gelen Kalay-Kurşun bronzları da vardır. Kullanım alanları: 1. İçten yanmalı motorlarda 2. Takım tezgâhlarındaki kaynak yataklarda Berilyum Bronzları Berilyum bronzları bakır alaşımlarının en yüksek mukavemetli olanıdır. %2-3 berilyum ihtiva ederler. Bu alaşımlara çökelme sertleşmesi uygulanabilir. Bunun için malzeme

18 ile C eritme tavlamasına tabi tutulur, sonra su verilerek ani soğutulur. Bu işlemden sonra 250 ile C de çökelme tavlaması yapılır. Böylece dayanım 135 kg/mm 2 ve sertliği de 400 BSD e yükseltilir. Ticari bakır Berilyum alaşımları %0,2-2,5 Kobalt ilaveli % 0,6-2 Berilyum içerir. Bu alaşımlar çökelti sertleşmesi için kullanılan ticari alaşımlar içerinse önemli bir yere sahiptir. Bakır Berilyum alaşımları yüksek sertlik gerektiren takımlar ve yüksek kimyasal endüstride ihtiyaç duyulabilen kıvılcım almayan özellikler için kullanılır. Bu bronzlar korozyon ve yorulma dirençleri ile yay, dişli, diyafram ve valflerin üretiminde önemli bir yere sahiptir. Bu alaşımlar elektrik kontakları ve plastik şekillendirici kalıplar için kullanılır. Alaşım az miktarda berilyum içermekle beraber fiyatları oldukça yüksektir. Bu nedenle diğer alaşımların yetersiz kaldığı alanlarda kullanılmalıdır. Kullanım alanları: Yay elemanları ile ısı iletkenliği, kimyasal dayanıklılığı, aşınma dayanımı yüksek parçalar Mangan bronzları Teknikte %15 e kadar mangan içeren bronz alaşımları daha çok kullanılmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda dayanımları çok iyidir. Özellikle %2 Ni ihtiva eden MnMBz12 ve %3 Al ihtiva eden MnMBz13 mangan çok bileşenli bronzlarda direnç malzemesi olarak elektronikte kullanılır. Mangan bronzlarına sıcak şekil vermek kolay, soğuk şekil vermek biraz güçtür Nikel bronzlar Bakır-Nikel alaşımlarına kupro nikellerde denilebilir. % Nikelli katı eriyik serisi oluşturulabilir. Alaşım marina kondansatörleri ve yüksek hızlı deniz suyunun aşındırıcı ve korozyon etkisine karşı oldukça yüksek dayanım ve dirençlerden dolayı deniz suyu ile temas eden borularda sıkça kullanılır. Aynı zamanda kimyasal işlem parçaları içinde kullanır.

19 19 Kalay-Nikel ve az miktarda çinko ihtiva eden bakır alaşımlarına nikel bronzu denir. Nikel bronzları %5-10 Sn, %2 ye kadar Zn, %60 a kadar Ni içerir. 1. Yüksek sıcaklıklarda mukavemet ve aşınmaya karşı dirençleri iyidir. 2. Korozyona karşı dayanıklılıkları iyidir. 3. Talaş kaldırma kabiliyetleri iyidir. 4. Sert olduklarından sert metal uçları ile işlenir Bakır nikel-çinko alaşımlar Nikel gümüş alaşımları olarak da bilinen üçlü alaşımın Cu-Ni-Zn alaşımı olup gümüş içermezler. Bu adını renginden dolayı alır. Alaşım %17-27 Zn, %8-18 Ni içerebilir. Ni içeriği artığından Nikel gümüşlerinin rengi açık fildişinden gümüş beyazına değişir Silisyum bronzları Bu bronzlar %1-3 Si yanında az miktarda mangan ve demir de içerir. Bu metaller mekanik özellikleri iyileştirmek için ilave edilir. Si bronzları düşük karbonlu çeliklere nazaran korozyon dirençleri ve yüksek dayanımlarından dolayı mühendislik uygulamaları olmuştur. Bu alaşımlar düşük maliyetleri nedeni ile kalay bronzlarının yerine geçer. Alaşım dökülebilir. Sıcak ve soğuk olarak şekillendirilebilir. Yüksek korozyon dayanımına sahiptir. 3.2.Pirinç Alaşımları Bakıra çinko katmak sureti ile elde edilen alaşımlara pirinç alaşımları denir. Genellikle korozyon dayanımı istenen yerlerde kullanılmaktadır Normal Pirinçler Bu alaşımlarda Zn miktarı % 45 in üstüne çıkmaz. Genellikle %60 Cu, % 40 Zn alışımı en yaygın olanıdır. Zn nin etkisi Sn ye benzer. Ancak aynı etkileri yüksek oranda ilavesi gerçekleştirir. Akıcılıkları Zn oranı ile çoğalır. Döküm işlemleri ergitme, soğutma hızı döküm hızı v.b Zn ergimiş bakıra katı halde ilave edilir. Buharlaşma derecesi düşük olduğu için sıvı alaşım fazla tavlanmaz. Pirinçlerin ergime dereceleri içindeki Zn miktarına göre C arasında değişir. Özgül ağırlığı 8,4-8,7 kg/dm 3 tür.

20 20 %90 Cu-%10 Zn Kaynak pirinci kırmızıya yakın renk verir. %80 Cu-%20 Zn TOMBAK alaşımı; yumuşak süs eşyalarında ve kuyumculukta kullanılır. Altına yakın rengi vardır. Metal kalıplara dökümü uygundur. %60 Cu-%40 Zn En çok kullanılan pirinç alaşımıdır. Sarı renktedir. Sert ve kırılgandır. Özel pirinçlerin pek çoğunun hazırlanmasında ön alaşım olarak kullanılır. Kalaylı pirinçlerin %2 ye kadar ilavesi mekanik özelliklerde olumlu sonuç verilir. Bunun üstünde mekanik özellikler azalır Pb li Pirinçler Kurşun, pirinçlerin işlenebilirliğini artırırlar. %1 oranına kadar atomik yapıda dağılır. Oran yükselmesine bağlı olarak serbest halde bulunur. Kurşun miktarına artırmak için Ni ilavesi gerekir. Nikel ilavesi ile yapı içerisindeki kurşun oranı %6-8 kadar çıkar. Alüminyumlu pirinçlere kurşun ilavesi istenir. Alüminyumlu pirinçlere de Al pirince saf olarak ilave edilebildiği gibi Cu-Al ön alaşımı olarak da ilave edilebilir. Alüminyumun %5 e kadar ilavesi mekanik özellikleri olumlu yönde etkiler. Al oranı %10 u geçmez. En çok kullanılan alüminyumlu pirinç %64-70 Cu, %27-30 Zn, %1-4 Al Tablo 2. Döküm yöntemlerinde kullanılan pirinçlerin kimyasal bileşimleri.

21 Dökme Pirinç Alaşımları ( DIN 1709) Yapı ( Bileşim ) Mikroyapılarına göre pirinç alaşımları iki grupta incelenebilir. Birincisi; %62 den fazla bakır içeren bakır-çinko alaşımlarıdır ve yalnızca α katı eriyik kristallerinden meydana gelir. Bu pirinç, α pirinci adını alır. İkincisi; %62 den daha az bakır içeren bakır çinko alaşımlarıdır ve α+β pirinci adını alır. Bu alışımın bileşiminde α kristalleri yanında β kristalleri de bulunmaktadır (Şekil 2.5. Cu-Zn faz diyagramı). (α) Kristalleri Soğuk durumda çok yüksek şekil değiştirme kabiliyetine sahiptir. Talaş kaldırarak işlenmeleri zordur. (β) Kristalleri α kristallerinden farklı hafif kırmızımsı renk tonundadır. Sıcakta çok iyi şekil değiştirme özelliğine sahiptir. Talaş kaldırılarak kolay işlenebilir. Soğukta ise sert ve gevrektir. β kristallerinin yapıda bulunup bulunmaması pirincin birçok özelliğine tesir eder. Burada yalnız bileşim (yani bakır miktarı) değil sıcaklığında rolü vardır. Şekil 5.Pirinçlerin mekanik özellikleri.

22 22 Döküm işlemleri (hazırlama, ergitme, döküm sıcaklığı, dökme ve soğuma süresi) pirinçlerin özelliklerinde etkiler. Pirinçlerin sıcak dayanımları pek yüksek değildir ºC sıcaklıklarda gevrekleşirler. Çinko ergimiş bakıra katı olarak karıştırılır. Buharlaşma derecesi düşük olduğundan sıvı alaşım fazla tavlanmaz. %10 a kadar çinkolu pirinçler soğukta ve sıcakta dövülebilirler. %10-36 arasında çinko olunca oda sıcaklığında dövülürler. Sıcakta dövülemezler buna neden olarak çinkonun beraber getirdiği kurşun gösterilmektedir. %36-45 arasında bu etki kalkar. Kurşun bulunsa dahi derecelerde şekillendirilebilirler. Pirinçlerin ergime dereceleri içindeki çinko miktarına göre derece arasındadır. Özgül ağırlıkları 8,4-8,7 kg/dm 3 olur. Döküm tavı 1000 dereceyi geçmemeli pirinçler döküm yolu ile şekillendirildikleri gibi hadde işlemleri içinde hazırlanırlar. Tel, boru, sac ve perçin vb. yerlerde kullanılırlar. Endüstride kullanılan belli başlı normal pirinç alaşımları; %90 Cu, %10 Zn: Kaynak birincidir. Rengi kırmızıya yakındır. % 85 Cu % 15 Zn: Rengi yarı kırmızıdır. Güzel altın rengidir. Ucuz mücevhercilikte kullanılır. Dökümde özellikle uzun zaman sıvı kalan kısımlarda çok ince ve derin çatlaklar meydana gelebilir savurma dökümde iyi sonuçlar verir. %80 Cu %20 Zn: Bu alaşıma TOMBAK adı verilir yumuşaktır süsleme eşyalarında ve ucuz mücevhercilikte kullanılır dökümdeki çatlamalar bu alaşımlarda da görülebilir rengi altın sarısıdır kokil kalıplara dökümde iyi sonuçlar verir %75 Cu % 25 Zn: Rengi saman sarısıdır. Ağırlığına göre ölçüleri büyük olan parçaların dökümünde kullanılır. % 2 çinko yerine kalay geçerse dayanımı artırılmış olur.

23 23 %70 Cu % 30 Zn: Kolay işlenir iyi parlatılır. Musluklar ve demiryolu parçaları yapımında kullanılır. Çelik parçalar için lehim alaşımıdır. Biçimlendirme işleri içinde hadde alaşımı olarak da hazırlanır. %67 Cu % 33 Zn: Yeşile çalan sarı bir rengi vardır. Genellikle yeni metallerle hazırlanır. Parlatılacak ince parçaların yapımında kullanılır. Fişek kovanları, soğuk muslukların dökümü için hazırlanır. % 2 kurşun katılması işlenmesini kolaylaştırır. % 60 Cu % 40 Zn: En çok kullanılan pirinç alaşımıdır pirinç denince bu alaşım anlaşılır. Sarı renktedir. Sert ve kırılgandır. Ucuz parçaların dökümüne elverişlidir. Özel pirinçlerin birçoğunda temel alaşım olarak kullanılır. Bakır parçaların lehimlenmesine elverişlidir Özel Pirinçler Pirinç alaşımlarının özellikleri diğer metallerin ilavesi ile büyük ölçüde değiştirilebilir. Meydana gelen bu alaşımlara özel pirinç adı verilir. Özel pirinçlerin özellikleri: 1. Dayanım ve sertlikleri yüksektir 2. Korozyona dayanımları iyidir. 3. Yatak alaşımları için özellikleri uygundur. 4. Yüksek sıcaklıklarda dayanımları iyidir. Özel pirinçlerde bakır miktarı %56 ile % 79 arasında olup ilave metallerin ( kurşun hariç ) toplamı %6 dan fazla değildir bu ilave metaller yalnız özellikleri değil denge diyagramlarında çeşitli alaşımların sınırlarını kaydırarak mikroyapıyı değiştirir.

24 24 Tablo 3. Özel pirinçlere ilave edilen elementler ve etkileri. ELEMENT ETKİLERİ NİKEL Uzamayı arttırmadan sertliği yükseltir ve korozyon dayanımı verir. MANGAN Deniz suyu ve sıcak buhara karşı korozyon dayanımı verir ve mukavemeti arttırır. DEMİR Mikroyapıyı incelterek dayanımı arttırır. Fazla miktarda katılması uzama değerini ve korozyon direncini düşürür. KALAY Sertlik ve korozyon dayanımını arttırır. ALÜMİNYUM Sertlik, çekme ve korozyon dayanımını arttırır SİLİSYUM Sertlik, aşınma ve korozyon dayanımı artar. Uzama değerlerini düşürür. KURŞUN İşlenebilirliği iyileştirir Kalaylı pirinçler Pirinçlere bir miktar (%2 dolayında) kalay karıştırılarak özellikleri iyileştirilir. %14 kadar kalay mekanik özellikleri pek etkilemez. Kalay miktarı yükselince mekanik özellikler azalır. Kalaylı pirinçler deniz suyuna, sıcak suya ve buhara dayanıklı olurlar. Kalay pirinçlerde mikroyapı değişikliği yapar. Sertliği artırır Kurşunlu pirinçler Kurşun pirinçlerin işlenme özelliğini artırır. Kurşunlu pirinçler kısa talaş çıkardıklarından otomat tezgâhlarda rahatça işlenebilirler. %1 oranına kadar kurşun pirinç kristalleri arasında erir. Özellikleri de fazla etkilemez. Oran yükselince çekme dayanımı ve uzaması azalır. % 1 nikel katılarak mekanik özelliklerini fazla bozmadan kurşun miktarı artırılabilir. Bu miktarda % 6-8 i geçmez Alüminyumlu pirinçler Alüminyum pirinçlere saf olarak katıldığı gibi bakır alüminyum alaşımının olarak ta katılabilir. %5 e kadar alüminyum pirincin sertliğini, çekme dayanımını ve oksitlenmeye karşı dayanımını artırır. Oksitlerin temizlenmesine yardımcı olduğu için özelliklerin iyileşmesini sağlar. %4 e kadar alüminyumlu pirinçler deniz suyuna iyi dayanırlar. Pirinçlerde alüminyum oranı en çok %10 kadar olabilir. Sert noktalar meydana getirdiği için işlenmesi zordur. Hazırlanması da zor olur. En çok kullanılan bir alüminyumlu pirinç alaşımı:

25 25 %64-70 Cu, % Zn, %1-4 Al Alüminyumlu pirinçlerde bazı durumlarda nikel de karıştırılır. %61 Cu %39 Zn lu bir pirince %1,4 Al ve %3 Ni katılarak çok iyi mekanik özellikler elde edilir. Bu alaşımın çekme dayanımı: 48 kg/mm 2, esneklik sınırı 17 kg/mm 2 ve uzaması: %34 ( 50 mm.lik deney çubuğu ile ) bulunmuştur Manganezli pirinçler Manganezin kendi etkilerinden başka oksit giderme özelliği de vardır. Oksit gidererekten alışımın özelliklerinin iyileşmesine yardımcı olur. Pirinçler manganez manganezli bakır şeklinde katılır. Bu alaşımlara da manganezin karbon getirmesi önceleri sakıncalı oluyordu sonra bu sakınca alüminyum ile yok edildi. Manganez pirinçlerin biçimlendirme işçiliklerini kolaylaştırır. Manganezli pirinçlere gereğinde nikelde karıştırılır. Özellikleri daha iyileşir. Manganezli pirinçlere örnek olarak bir çok değerli alaşımda gösterilebilir. %59-60 Cu, %39-40 Zn, %0,1 Mn Bu alaşım vana ve pervana dökümleri için elverişlidir. %58 Cu, %40 Zn, % 2 Mn Bu alaşım tipik bir manganezli pirinçtir. %58 Cu, %38 Zn, % 1 Mn, % 1 Al, %1 Fe, % 1 Sn bu bir karışık pirinçtir. Parçon veya guillemin pirinci adları da verilir. Çekme dayanımı esneklik sınırı ve uzaması da iyidir. Sıcak dayanımı ise çok iyidir. %57 Cu, %39,75 Zn, % 1 Fe % 2 Mn %0,25 Al Deniz alaşımlarında özellikle pervanelerin yapımında kullanılır. Çekeme dayanımı : 53 kg/ mm uzaması : % 26,5 tir Nikelli pirinçler Nikelli pirinçleri %10 dan az ve çok nikelli olmak üzere iki bölüme ayırmak gerekir. Nikel oranı %10 dan az olunca pirinçlere mikroyapı inceliği verir ve homojenliğin azalmasını önler.

26 26 %55 Cu lı bir alaşımda en yüksek çekme dayanımı için %5 Ni karıştırılır. %59 Cu olunca, Nikel oranı %2 olabilir. En yüksek çekme dayanımları ve uzamalar %2-5 Ni oranları arasında elde edilir. Bu oranlarda Nikel bakır içinde erir. Bu alaşımlar, havada ve suda uzun zaman kalsalar da oksitlenmezler. Nikel in %10 u geçtiği alaşımlara, hazırlayanların isimlerinden alınarak MAYŞOR denir. Genellikle %12-20 Nikelli olurlar. Renkleri beyazdır ve parlatılmaya elverişlidir. Birçok kimyasal etkilere, özellikle yağlı asitlerin korozyonuna dayanıklıdırlar. Maliyet fiyatının düşürülmesi için çinko katılmaktadır. Nikel, bir miktar kükürdü erittiği için ergitme ve dökümleri zordur. Soğukta biçimlendirilebilirler. Bütün bakır nikel alaşımları bir tek birleşik yaparlar. Nikelli pirinçler mutfak eşyalarında, madeni para yapımında, deniz suyuna dayanaklı parçalarda, kuyumculukta, fenni aygıtların yapımında elektrik dirençlerinde kullanılırlar Mayşor alaşımın bileşimi: %40-63 Cu, %17-45 Zn, %9-25 Ni şeklindedir. Nikelli pirinçlere bazı durumlarda alüminyumda girer. Burada nikel oranı %3, alüminyum oranı %1,4 olur. Nikelli alaşımların en büyük sakıncaları fiyatlarının yüksek oluşudur Silisyumlu pirinçler Silisyumun pirinçlerdeki etkisi, temel alaşıma göredir. Oksit giderme etkisi de vardır. Mekanik özelliklere etkisi az tanınır çünkü hazırlanmaları sırasında oksitlenirler. Eser halinde bulununca esneklik sınırını yükseltirler. Miktar artınca özel bir birleşik oluşur. %0.6 Si uzamayı azaltılır. Homojen olmayan, korozyona dayanıksız kristaller oluşturur. Az miktarda kurşun korozyon dayanımını artırır. Homojenlik bakımından az miktarda arsenik (%20 arsenikli bakır şeklinde) katılması uygun olur. Arsenik miktarı %0.034 ü geçince alaşıma kırılganlık getirir.%0,8 silisyum en yüksek çekme dayanımı verir. Çekme dayanımı :30-40 kg/mm 2 ve Esneklik sınırı :10-12 olur.

27 27 Bu alaşımlarda uzama %80 e kadar yükselebilir. Silisyumlu pirinçlerin sürtünme ve aşınma dayanımları çok iyidir Demirli pirinçler %1,5 e kadar demir alaşım içinde erir. Etkisi çinkoya benzer. Mekanik özellikleri yüksektir. Ancak, sert noktalar meydana getirdiği için %1,5 i geçmesi istenmez. Demir, pirince %8 demirli, çinko-demir alaşımı şeklinde katılır ve karışması zordur. Bu alaşımlara, bazı durumlarda alüminyum ve manganez de girmektedir. %69 Cu, %27 Zn,%1 Fe,%3 Al Bu alaşımın işlenmemiş döküm olarak; çekme dayanımı 67 kg/mm 2 esneklik sınırı: 33 kg/mm ve uzaması: %26 (50 mm.lik deney çubuğu ile) olmaktadır. %55.5 Cu, %42 Zn, %1.5 Fe, %1 Mn Bu alaşımın çekme dayanımı: kg/mm 2 ve uzaması:%35-45 arasındadır. Sıcakta iyi biçimlendirilir. Korozyona dayanıklıdır. Manyetik olmadıklarından, eşit dayanımdaki çeliklerden daha üstün görünürler 800 ºC ye kadar ısıtılıp, çabuk soğutularak sertleştirilebilirler. %3 demirli pirinçlerin buhar türbinlerinde dinamo çerçevelerinde kullanılmaları alışkanlık haline gelmiştir.

28 28 4. BAKIR ALAŞIMLARININ DÖKÜM ÖZELLİKERİ 4.1. Bronzların Döküm Özellikleri Bronzlarda Cu oranı yüksekliği alaşıma yumuşaklık verir. Alaşımın akıcılığı azalır. Kalay oranının yükselmesi ile bronzların sertliği artar. Bundan başka alaşım gaz emme tehlikesi azalır. Bronzların akıcılığı az miktarda fosfor katarak da artırılır. Katılaşma sıcaklığı düşer. Ancak döküm sırasında sıvı metalin kalıp kumu içine işlemesi tehlikesi ortaya çıkar. Bu şekilde dökülen parçaların yüzeyleri bozuk çıkar. Bu bozuklukların temizlenmesi zor olur. Bunu önlemek için kalıpların daha özenli (kalıp daha sıkı, iş yüzeylerinin boyalı olması vb.) hazırlanması gerekir. Fosforun alaşım içindeki oksitleri giderme etkisi vardır. Bronzlara katılan çinkonun döküm özelliklerinde pek etkisi olmamakla beraber oksit giderici rol oynar. Oksit giderme etkisinden dolayı mekanik özellikleri iyileştirir. Ancak ergitme sırasında yanmak kayıpları çoğalır Bronzlara %5 kadar kurşun katılması bronzun akıcılığını arttırır. Katılaşma derecesini düşürür. Yüksek oranda kurşun dökümünde alaşımın kalıp kumuna işlemesi tehlikesi ortaya çıkarır. Ayrıca kurşun alaşımdan ayrılma eğilimi gösterir. Bunu önlemek için sıvı alaşım bir demir çubukla çok iyi karıştırılır. Hemen dökülür ve hızlı soğutulur. Kurşunun ayrılması %1 nikel katılması ile de önlenebilmektedir. Bronzlarda Alüminyum döküm özelliklerini olumsuz yönde etkiledikleri için hiç istenmez. Alüminyum bronzlarının dökümleri zordur. Sıvı yüzeyinde havanın teması ile zar şeklinde çok ince bir alümina katmanı oluşur. Isıya çok dayanıklı olan bu katman akıcılığı azaltır. Aynı zamanda parçalanarak metal içine de girebilir. Birikintiler halinde toplanarak porozite yuvaları oluşur. Alaşımın özelliklerini bozar. Nikel bronzları ve nikelli alaşımlar ergime sırasında kolay gaz emerler. Özellikle karbon monoksiti kolay eritirler. Bu özelliklere karşı alüminyum kükürt çözülmesine karşı ise manganez katılması yararlı olmaktadır. Bronzlara silisyum karıştırılması çok iyi akıcılık verir ve dökümü kolaylaştırır. Alaşımlara katılan %2-3 glusenyum mikroyapı sıkılığı getirir ve mekanik özellikleri iyileştirir.

29 29 Tablo 4. Çeşitli Bronz Alaşımları. %Cu %Sn %Zn %Pb Kullanım Alanları Yüksek basınç altında çalışan, sürtünmeye dayanıklı parça ve çan üretiminde Yüksek dayanım istenen yerlerde, yüksek basınca dayanıklı yataklarda, tekerlek ve hidroliklerde Makina parçaları, armatür ve el takımlarının parçalarında Makina parçalarında Boru parçaları, lokomotif, vagon yatakları, armatürlerde Yüzeyleri parlatılması gereken makine ve diğer parçalarda Boru flanşları ve lehimlenecek diğer parçalarda Sıcak hadde yatağı, patlamalı motor parçalarında, elektrik makinelarında Pirinçlerin Döküm Özellikleri Pirinçlerde yüksek bakır oranının akıcılığı azaltır. Kalıplarda daha çok sayıda ve daha büyük yolluk memesi kullanılması gerektirir. Yüksek bakırlı pirinçlerde dayanım düşüktür. Dökülen parçalarda ince çatlaklar meydana gelebilir. Fazla miktarda çinko oksidinin meydana gelmesi parça yüzeyinde küçük boşluklar oluşturur. Bunlar parça yüzeylerinin hatalı çıkmasına neden olurlar. Az miktarda alüminyum karıştırılması oksitlenmeyi sınırlamaktadır Ergitme Kayıpları Ergitme sırasında alaşım elementlerinin bir miktarının kaybolduğu görülmektedir. Ocağa yüklenen ve alaşımı meydana getiren elementlerin toplam ağırlıklarından dökülen parçaların ağırlığı daha az olmaktadır. Aradaki farka ergitme kaybı veya yanma kaybı denmektedir. Bu kayıpların nasıl meydana geldiği aşağıdaki gibi özetlenir: Alaşıma giren elementlerin oksitlenmesinden doğan kayıplar. Bunlar ocağın çalışmasının iyi düzenlenmesi ile azaltılabilir. Örneğin elektrik ocaklarında kayıplar çok az olabilir. Bazı elementlerin buharlaşma sıcaklarına yakın dökülen alaşımlarda buharlaşmalar ile kayıplar olur. Pirinçler, kurşun bronzları v.b gibi sıcaklığın

30 30 düzenli tutulmaması ile bu kayıplar azaltılabilir. Elektrik ocaklarının faydası, ocak sıcaklığının ayarlanabilmesidir. Diğer bir kayıp nedeni ve vezinlere aittir. Ergitme ocaklarıyla pek ilişkisi yoktur. Metal vezinleri ile ocağa giren metal olmayan cisimlerden meydana gelir. Parçalar üzerindeki yağlar, paslar, kumlar vb. metallerden ayrılırlar. Bunlar pislikler şeklinde toplanarak sıvı metalin yüzeyine çıkar ve cürufa karışırlar. Yukarda özetlenerek anlatıldığı şekilde meydana gelen kayıpların toplamı ergitme (yanma) kayıplarını verir. Her durumda elementlerin oksitlenmesi, buharlaşması, vb. durumlardan dolayı ergitme kayıpları sürekli yaşanmaktadır. Eğritme kayıplarının bilinmesi, ilave edilecek element miktarının hesaplanması açısından önemlidir. Tablo 5. Pota ocağında metallerin ergime kayıpları Bakır Alaşımları Kalıpçılığı Bakır alaşımlarının kalıplarında kullanılan kumlar diğer alaşımların kalıplarındaki kumlara benzer özellikleri de hemen hemen aynıdır. Bazen kalıp kumuna sıvı metalin işlememesi için beziryağı veya ağıryağ püskürtülür. Bu karışım yaş olarak da kullanılabilir. Bakır alaşımlarının dökümünde kullanılan kalıp kumları dökme demir kalıp kumunda bulunan kömür tozu içermez. Bakır alaşımlarında sıvı metalin kum içerisine işlemesi tehlikesine karşı önlemler alınmalıdır.

31 31 Kurutulacak kalıplar olabildiğince sıkı dövülür. Yaş dökülen kalıplarda bile, kum sıkılığı, dökme demirlerden fazladır. Kullanılan kalıp boyaları ve yüzey ayırıcılar, diğer alaşımlarda kullanılanların aynısıdır. Kullanılan dereceler diğer dökümlerde kullanılanlarla aynıdır Bakır Alaşımlarının Döküm Hataları Bakır alaşımlarının döküm hataları genel döküm hataları ile aynıdır ve aynı yöntemlerle engellenebilir. Bunun dışında bu alaşımlara has bazı hataları incelemekte fayda vardır Sıvı metalin gaz emmesi Alaşımın bileşiminin hatalı olması, Metalin gereğinden fazla ısıtılması, Ergitmenin çok yavaş olması, Sıvı metal yüzeyinin koruyucularla kapatılmaması gibi nedenlerden gaz emmesi meydana gelir. (Şekil 2.7. Bakır içerisinde H gazı çözünürlüğü.)

32 Bazı elementlerin alaşımdan ayrılması Alaşımların az veya çok miktarda ayrılarak bölgesel farklılıklar meydana gelmesidir. Bu tür hatalar genellikle ergime derecesi yada özgül ağırlığı farklı elementlerin alaşımlanmasından meydana gelir. Örnek: Pb bronzlarında, kurşunun ayrılması Sert bölgenin oluşması Özellikle Sn bronzlarında sert noktalar şeklinde segregasyonlu bölgeler oluşur. Bu hata Sn oranının artması ile artar ve mikro yada makro olarak gözlemlenebilir. Çinko katılarak bu hata oluşumu azaltılabilir. Karışık bronzlarda bu hata daha az görülür Metalin kalıp kumuna işlemesi Kalıp içerisindeki sıvı metal akıcılığı yüzünden kum taneleri arasına girer ve bozuk yüzeyler oluşturur. Bu bölgeler hem çok sert hem de pürüzlü olur. Kalıpta alınan önlemlerinin dışında alaşım içerisine Al ilavesi hatayı azaltır Bakır Alaşımlarında Yolluk ve Besleyiciler Bakır alaşımlarında katılaşma sırasında hacim küçültülmesi yani çekme büyüktür. Yolluk ve besleyicilerin düzenlenmesinde bu durum göz önünde tutulur. Çöküntü meydana gelmemesi için kütle şeklindeki yerlere besleyici konur. Besleyicinin özellikleri, kullanılışları biçim ve boyutları yolluk ve besleyicilerle ilgili bölümde anlatıldığı gibi olur. Bakır alaşımlarında çıkıcıların pek önemi yoktur. Alüminyum bulunmayan bronzlarda büyük bir akıcılık vardır. Ayrıca yüzey gerginliği azdır. Bu yüzden: Metalin kuma işlemesi ve kum sürükleme, Çarpmalar ile kalıp ve maçaların bozulması, Çok yavaş döküldüğü zaman ise, parçanın eksik kalması tehlikeleri vardır. Genellikle şu önlemler düşünülür: Yolluklarla metalin hızını azaltan keskin yön değiştirmeleri sağlanır. Yeterli ölçüde dikdörtgen kesitli memeler kullanılır. Bazen gidiciler de dikdörtgen kesitli yapılır. Bunlar pislikleri tutarlar ve aşınmaya engel olurlar. Basınçlı salkım yolluklar kullanılır.

33 33 Kullanılan ince kesitli memeler üzerine kalıp boşluğuna yakın besleyiciler konur. Metalin geçişi ile meme çok ısınır. Buradaki metal uzun süre sıvı kalır. Besleyici çok iyi görev yapar. Ancak bu kısımdaki kalıp kumunun gaz geçirgenliğinin çok iyi olması gerekir. İnce yolluk memelerin açılmasının zorluğu göz önüne alınarak bazı durumlarda maça kullanılır. Meme maça ile oluşturulur. Bu şekildeki besleyicilerin dökümden sonra kesilmesi işlemleri de kolay olmaktadır. Şekil 6 da aynı şekilde bir yolluk besleyici sistemi görülmektedir. Keskin köşelerden oluşan bir cürufluk sistemi ile meme üzerine konan besleyici, bir kaynak yollukta yer almaktadır. Şekil 7 de de bakır alaşımlarında da kullanılan başka bir yolluk sistemi görülmektedir. Şekil 6. Besleyicili bir yolluk. Şekil 7. Üstten verilen yolluk Bakır Alaşımların Ergitilmesi Ergitme ocakları Bakır alaşımların ergitilmesinde ve hazırlanmasında her çeşit yakacakla ısıtılan çok değişiklik tipte ocaklar kullanılır. Alev ocakları genellikle bakır alaşımlarının ergitilmesinde ve büyük parçaların dökümünde kullanılırlar. Pota ocakları da genellikle bakır alaşımları için kurulur. Elektrik ocaklarından özellikle direnç ocakları, bakır alaşımlarının ergitilmesinde de kullanılırlar. Potalı ocaklar Ocağın merkezindeki potanın etrafında belli bir boşluk bırakılarak, ateş tuğlasıyla etrafı örülmüş ocaklardır. Tuğlaların dış çevresinde yalıtkan veya ısı iletkenliği çok düşük tozlarla kaplanmış ve bu yalıtkan malzemelerin çevresi de sac ile sarılmıştır. Kullanılan yakıta göre brülör (üfleyici, yakıcı) kullanılır. Basınçlı hava ile ocak içerisine püskürtülen yakıt ocak içerisinde tutuşturularak yüksek ısı değerlerini çıkılması sağlanır. Potalı ocaklarda alev alüminyum

34 34 alaşımlarına değmediği için dolaylı ısıtmalı ocak (indirect flame type furnace) olarak ta adlandırılırlar. Potalı ocaklar. Potalı ocaklar sabit ve devirmeli olarak iki tiptir. Sabit tip olanlarda pota dışarıya alınır ve kepçelerle veya direkt döküm işlemi gerçekleştirilir (şekil.1). Devirmeli tip ocaklarda ocak potası sabit olduğu için, ayrıca taşıma potası kullanılır. Ocakların devrilmesinde hidrolik veya mekanik düzenekler kullanılır. Potalı ocaklar pota kapasitesine göre sınıflandırılır. Bakır ve alaşımlarının dökümünde grafit ve silisyum karbürden yapılmış potalar kullanılmaktadır. Grafit potaların ısıl iletkenliği yüksek fakat dayanımları azdır. Tercih edilen pota silisyum karbür (SiC) potalardır. Bu potalar kok ile silisin elektrikli ocaklarda C sıcaklığa kadar ısıtılmasıyla elde edilir. Genleşmesi az, ısı ve aşınmaya dayanımı yüksektir. Isıl iletkenliği de yüksektir. İndüksiyon (elektrikli) ocakları Genel olarak içinden dalgalı akım geçen bakır bobin ile bunu besleyen güç ünitesi ve yüksek ısıya dayanıklı refrakter malzemelerle astarlanmış bir potadan oluşur. Şebeke akımı ile (50 Hz) çalışan ocaklara düşük frekanslı, Hz ile

35 35 çalışan ocaklara orta frekanslı ve Hz üzeri çalışan ocaklara da yüksek frekanslı indüksiyon ocakları denir. Orta ve yüksek frekansları elde edebilmek için pahalı transformatörler (güç kaynakları) kullanılır. Bu ocakların en büyük özelliği alüminyum ergitiminde yanma kaybını en aza indirir ve enerji tasarrufu sağlar. Özellikle ocaklardaki yüksek frekanstan kaynaklanan karıştırma etkisinden dolayı alaşımlama için tercih eldir. İndüksiyon ocaklarında ısı hassas olarak kontrol edilebildiğinden tutarlı ve iyi sonuçlar alınabilmektedir (şekil.3). İndüksiyon ocağı Şarliye ocağı Şekil 8 de görülen şarliye ocağı sıvı yakacakla çalışır. Yakacağın alevi metalin yüzeyini yaladığı için bir alev ocağı çeşidi sayılabilir. Dönebilir durumda yapılmıştır. Ocak gövdesi silindirik saçtır. İki tarafı kapaklarla kapatılmıştır. İç kısmı ısıya dayanıklı refrakter malzemelerle örülmüştür. Ocak şekilde görüldüğü gibi iki tarafından yataklanarak ayaklar üzerine oturtulmuştur. Yatakların orta kısmı boş bırakılmıştır. Bunlardan birine brülör yerleştirilmiştir. Diğerinden yanmış gazlar çıkmaktadır.