Şekillendirme yöntemine göre, bir parçada şekillendirme sonunda %5-35 su vardır. Bir seramik çamurunun içindeki yoğrulma suyu üç durumda bulunur.

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Şekillendirme yöntemine göre, bir parçada şekillendirme sonunda %5-35 su vardır. Bir seramik çamurunun içindeki yoğrulma suyu üç durumda bulunur."

Metin Benli
5 yıl önce
İzleme sayısı:

1 KURUTMA Sinterleme öncesi üründe kalan su uzaklaşmazsa sinterleme sonrası porlardaki suyun ısınması ile aniden oluşan aşırı hacim genleşmesi ürünün çatlamasına neden olabilir. Şekillendirme yöntemine göre, bir parçada şekillendirme sonunda %5-35 su vardır. Bir seramik çamurunun içindeki yoğrulma suyu üç durumda bulunur. 1. Yüzey Suyu: Kil taneciklerinin yüzeylerini film şeklinde saran sudur 2. Por Suyu: Taneciklerin arasında bulunan su. Çamurdaki suyun büyük bir kısmını oluşturur. 3. Emme Suyu: Kil taneciklerinin yüzeyinden içine emilme yolu ile giren sudur. Böylelikle bu su, seramik çamurunun plastikliğinde söz sahibi olur. Kurutma sırasında çamurda en güç ayrılan sudur

2 Kurumanın yapılabilmesi için ürün içindeki suyun buharlaştırılması gereklidir. Bu buharlaşmanın miktarı; 1- Kurutma havasının sıcaklığına ve hızına 2- Kurutma süresine 3- Ürünün kuruma yüzeyinin büyüklüğü Kuruyan bir üründe buharlaşma yüzeyde olur. Burada hava kurutma için gerekli sıcaklığı ve kurutmada oluşan su buharını taşıyıcı görev alır. Kurutma havasının kuruma sırasında oluşan su buharını kabul edebilmesi için sıcak olması gerekir. Eğer hava sıcak olmazsa oluşan su buharı hemen yoğunlaşır ve suya dönüşür. İlk kuruma yüzeyden başlar, porlar dan gelen su yüzeyden buharlaşarak uzaklaşır. Bu sırada kurutma sıcaklığının arttırılması sakıncalıdır, Çünkü; Yüzey çok önce kuruyup içeriden gelen suyun geçmesine engel olacak kadar küçülmesidir. Bu durumda oluşan gerilmeler kuruma çatlaklarına ve deformasyonlara yol açar. Küçülmenin nedeni kil taneciklerinin birbirlerine yaklaşmalarındandır.

3 KURUMAYI HIZLANDIRAN FAKTÖRLER : Dekstrin ve jelatin gibi suda çözünen organik maddeler, suyun bünyeden ayrılmasını kolaylaştırır ve şekillendirme kolaylığı sağlar. % amonyum karbonat ( CH6N2O2. CH5NO3) katılan bünyelerde kuruma hızı çok artar çünkü: kuruma sırasında 3 buhar maddesi meydana gelir. Amonyak, CO 2 ve su buharı. Buhar fazı yüzeye gelirken beraberinde su moleküllerini de sürüklerler. Cam fırınının refrakteri yaklaşık 1 ton ağırlığındadır. Refrakterler % su içerirler. Uygun kurutma koşullarında kuruma zamanı 9 aydır. Eğer % 0.5 amonyum karbonat katılırsa, kuruma zamanı 15 güne düşer. Tornada alçı kalıpta şekillendirilirken sofra takımlarına % 0.4 amonyum karbonat katılırsa hem kalite artar hemde kuruma zamanı % azalır.

4 KURUTUCULAR Endüstriyel kurutma, açık havada, ısıtılmış döşemelerde, kamara ve tünel fırınlarında yapılabilmektedir. Hem sıcaklık hem de atmosfer rutubeti kontrol edilmektedir. Kurutulacak parçanın üzerine istenilen sıcaklıkta ve rutubette hava gönderilebilmektedir. Kamara ve tünel tipi kurutma fırınlarında raylı bir sistem vardır. Ve ürün yüklü arabalar ray üzerinde hareket ederler. Arabaların altından buhar borularıyla veya sıcak hava ile yada pişirme fırınlarının atık ısısıyla ısıtılır. Sirkülasyonlu kurutmada sıcak hava fan ile fırın kesitinde dolaştırılır. Refrakter bloklar, kanalizasyon boruları ve diğer büyük kütleli parçalar sıcak beton döşemelerde kurutulur.

6 Sıcak presleme: Presleme + Sinterleme Sıcak izostatik presleme: izosatatik Presleme + Sinterleme

7 Sinterlemenin verimini arttırabilmek ve yüksek kalitede ürünler elde için Sıcak izostatik presleme kullanılabilir. Şekillendirilmiş tozlar yüksek gaz basıncı altında sinterlenir. Sinterlenmiş seramik parçalar yüksek performans uygulamalarında; motorlar, fren rotorları, makina parçaları, türbün parçaları vs. metallerin yerini almaktadırlar.

10 SİNTERLEME MEKANİZMALARI: Sinterlemeyi sağlayan itici güç yüzey alanındaki azalma ve dolayısıyla yüzey serbest enerjisindeki azalmadır. Sinterleme Tipi Taşınım Meknizması İtici Enerji Katı- Hal Yayınma Serbest enerjideki fark Sıvı Faz Vizkoz Akış/ yayınma Yüzey gerilmesi, kapiler basınç

KATI HAL SİNTERLEMESİ Katı halde sinterleme yayınma ile malzeme taşınımını içerir. Bu tür sinterleme mekanizmasında malzeme taşınımı hacim difüzyonuyla gerçekleşir.

12 KATI HAL SİNTERLEMESİ Katı halde sinterleme yayınma ile malzeme taşınımını içerir. Bu tür sinterleme mekanizmasında malzeme taşınımı hacim difüzyonuyla gerçekleşir. Difüzyon: atom yada boşlukların yüzey yada tane sınırı boyunca yada malzeme hacminden hareketinden ibarettir. Sinterlemeyi sağlayan itici güç yüzey alanındaki azalma ve dolayısıyla yüzey serbest enerjisindeki azalmadır.

13 Mekanizma No Akım Yolu Malzeme kaynağı Hedef 1 Yüzey Difüzyonu Yüzey Boyun 2 Kütle Difüzyonu Yüzey Boyun 3 Buhar fazı ile Yüzey Boyun 4 Tane sınırı difüzyonu Tane sınırları Boyun 5 Kütle difüzyonu Tane sınırları Boyun 6 Kütle difüzyonu Dislokasyonlar Boyun Bu malzeme akım yolları arasında önemli farklılıklar vardır. Yüzey veya kütle difüzyonu ile yüzeyden boyuna malzeme akımı, tanelerin merkezleri arasındaki mesafenin azalmasına yani porozite düşmesi ve bünyenin küçülmesini sağlayamaz. Yalnız tane kütlesinden veya tane sınırlarından malzeme transferi( 4-5-6) porların kapanmasına ve sinterleşmeye neden olur.

14 Figure 7. Model of the interparticle bond as the ceramic microstructure is transformed during the sintering process. (a) Loose powder (start of bond growth). (b) Initial stage (the pore volume shrinks). (c) Intermediate stage (grain boundaries form at the contacts). (d) Final stage (pores become smoother).

15 Sinterlenme Sırasında: 1- Bünye pekişir ve mukavemet artar. 2- Büzülme meydana gelir.( %1-40) 3- Porların şekli değişir, küçülür veya tamamen kaybolur. 4- Ortalama tane boyutu büyür. Prosesi etkileyen faktörler 1- Hammeddenin nitelikleri ( toz boyutu, dağılımı) 2- Şekillendirme koşulları 3- Safsızlıklar ve katkı maddeleri 4- Sinterleme süresi 5- Sinterleme sıcaklığı 4- Sinterleme atmosferi

16 Sıcaklık ve Sürenin etkisi 1- Büzülme hızı geçen süre ile birlikte gittikce azalır. 2-Yoğunluk limit değerlerine doğru yaklaşır. 3- Sinterleşme hızı sıcaklıkla beraber artar. 4- Ulaşılan yoğunluk sıcaklıkla beraber yükselir.

17 İnce taneli tozların kaba tanelilere oranla kolay sinterlenebilirliği bu tozların yüksek oranda temas noktası ve yüksek yüzey enerjisine sahip olmaları nedeni ile itici gücün yüksek olmasından kaynaklanmaktadır.

18 Sinter öncesi soğuk presleme basıncının sinter sonrası boyut küçülmesine etkisi: Yüksek ön presleme işlemine tabi toz numuneler sadece küçük miktarda hacimsel küçülme göstermektedirler.

19 Sinterlemenin son aşamasında yüksek sıcaklıklarda, porozite belirli bir seviyenin altına indiğinde tane büyümesi olayı meydana gelebilir. Tane büyümesi ile geride kalan porlar tane sınırından uzaklaşacağından tane sınırları ile por arasındaki difüzyon mesafesi açılır ve sonuçta sinterleşme hızı düşer. Bu nedenle yüksek yoğunluklar elde edebilmek için tane büyümesinin engellenmesi gereklidir. Bu ise tane sınırlarının hareketini engellemek veya yavaşlatmak üzere katkı maddelerinin ilavesi ile yapılabilir. MgO, Al2O3, ThO2, Y2O3 gibi oksit katkıların katı hal sinterleşme sistemlerinde tane sınırlarının ilerlemesini yavaşlatarak porların tamamen giderilmesini sağladığı tespit edilmiştir.

SIVI FAZ SİNTERLEMESİ: Bu durum özellikle ergime noktaları birbirinden çok farklı malzemelerin sinterlenmesinde görülür. Bu proseste sinterleme sıcaklığında fazlardan biri vizkoz haldedir.

22 SIVI FAZ SİNTERLEMESİ: Bu durum özellikle ergime noktaları birbirinden çok farklı malzemelerin sinterlenmesinde görülür. Bu proseste sinterleme sıcaklığında fazlardan biri vizkoz haldedir. Sıvı faz katı haldeki tozları ıslatır ve tozlar arasındaki ince kanallarda 0.7 kg/mm2 ye varan yüksek kapiler( kılcal) basınç meydana gelir. Sıvı faz sinterlenmesinde sıvı fazın miktarı minimum tutulur ve % 20 yi geçmez. Yoğunlaşmanın hızla meydana gelebilmesi için. 1- Yeterli miktarda sıvı fazın varlığı 2- Katı tanelerin sıvı içinde çözünürlüğü 3-Katı tanelerin sıvı ile ıslatılabilmeleri gereklidir

23 Sıvı faz sinterlemesi ile seramik tozların düşük sıcaklıklarda ve kısa sürede sinterlenmesi mümkündür. Fakat sıvı faz sinterlemesi ile üretilmiş malzemeler yüksek sıcaklıklarda kullanılmaya elverişli değildir. Önemli geleneksel seramiklerden olan porselen( % 50 kil,% 25 K-feldspat, % 25 kuvars ) yaklaşık C de sıvı faz sinterlenmesi ile sinterlenir

These photos show the effects of sintering magnesium

(b) the microstructure of the ceramic after sintering

26 These photos show the effects of sintering magnesium oxide grains: (a) the microstructure before sintering; (b) the microstructure of the ceramic after sintering for two hours at 1250 C; (c) the microstructure after sintering for two hours at 1450 C. During the sintering process, the grains fuse, forming a dense and strong material.

Benzer belgeler

YAPISAL SERAMİK MALZEME TEKNOLOJİSİ-5

YAPISAL SERAMİK MALZEME TEKNOLOJİSİ-5 Kurutma ve Sinterleme İşlemleri Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu Seramikte pişirme işleminden önce yapılacak olan en önemli işlem kurutmadır. Suyun çabuk, ucuza mal edilerek,