6XXX EKSTRÜZYON ALAŞIMLARININ ÜRETİMİNDE DÖKÜM FİLTRELERİNDE ALIKONAN KALINTILARIN ANALİZİ

Transkript

1

2 6XXX EKSTRÜZYON ALAŞIMLARININ ÜRETİMİNDE DÖKÜM FİLTRELERİNDE ALIKONAN KALINTILARIN ANALİZİ Kemal Örs ve Yücel Birol ASAŞ Alüminyum Malzeme Enstitüsü MAM TUBİTAK

3 Maksimum billet uzunluğu :7.300mm, ve152,178,203,254,355mm çaplarda üretim yapılabilmektedir. Alaşımlar; 1050, 6005, 6060, 6061, 6063, 6082, 6351, 6463,7075,7020 vs.

4 DÖKÜMHANE EKİPMANLARI GENEL BAKIŞ 3 adet, rejeneratif brülörlü,pröz plaklı (2014 manyetik karıştırıcılı) ergitme tutma fırını Gaz giderme ünitesi Hidrojen gazı seviye kontrol cihazı Tane inceltici besleyici ve seramik filtre ünitesi Lazerle sıvı metal seviye kontrol Air-slip 5 farklı çapta billet döküm masaları Ultrason kontrol makinesi,yatay sürekli homojen hattı ve jet soğutma ünitesi Spektrometreler,metallografi ve mekanik test cihazları

5 sıvı metal kalitesi karakterizasyon çalışmaları bulgular x-ışınları diffraktometre analizi metalografi-sem-eds oksitler elementel silis kalıntıları karbürler borit kalıntıları tuz kalıntıları sonuçlar içerik

6 proses verimi ürün kalitesi Sıvı metal kalitesi yüzey kalitesini bozarlar talaşlı imalat kabiliyetini azaltırlar, mekanik özellikleri olumsuz etkilerler, korozyon direncini düşürürler! gözenekliliği arttırırlar! akışkanlığı ve dökülebilirliği azaltırlar! filtre tıkanmalarına yol açarlar! sıcak şekillendirmede kullanılan kalıp ve takım ömürlerini düşürürler,

7 döküm denemeleri-karakterizasyon ppi ton döküm kampanyası köpük 6005 filtre köpük filtre filtredeki alüminyumun asitte (HCl) çözündürülmesi metalik olmayan kalıntıların süzülmesi x-ışınları difraktometre analizi metalografi - SEM - EDS

8 köpük filtre Kek bölgesi Köpük filtre

9 Al 2 MgO 4 KAlF 4 SiO 2 KAlF 4 Al 2 MgO 4 TiB 2 TiB 2 Al 2 O 3 Al 2 MgO 4, KAlF 4 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 MgO 4 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 MgO 4 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Al 2 O 3, KAlF 4 Al 2 MgO 4 K F şiddet (sayı) X-ışınları difraktometre analizi Al 2 O 3, TiB 2, SiO 2 Al 2 O 3, KAlF 4 Al 2 O 3, KAlF 4 TiB 2 TiB 2 2 (derece)

10 oksitler element ağ% O Mg 1.54 Al 68.94

11 oksit kalıntıları oksitlenme ergitme fırın atmosferi / brülör alevi teknolojik işlemler dökümhane atmosferi / rutubet! döküme transfer türbülans sıvı metal banyo sıcaklığı + 10 C oksitlenme hızı x 2 Mg > 2% ; T > 760 C oksitlenme! fırın atmosferi sıcaklık kontrolü önemli! ergitme fırınında < 1000 C, tutma fırınında < 720 C alaşım katkıları : Mg külçelerde 40 ppm e kadar! hurda kullanımı (35 ppm e kadar) ingot / külçe temizliği (elektroliz hücresinden alümina fırın ve yolluk refrakterleri esaslı!)

12 oksit kalıntıları en sık karşılaşılan oksit kalıntıları: Mg Al 2 O 3 filmleri / partikülleri Mg MgAl 2 O 4 ve MgO esaslı şeritler oksit Al spesifik yüzey alanı çökme ve yüzme çok yavaş banyoda askıda kalıyorlar! flaks seçimi ve cüruf çekme pratiği kritik! banyo seviyesi düştüğünde banyo dibinde birikmiş kalıntıların döküme geçme olasılığı! refrakter astar aşınıp alüminyumla reaksiyona girdiğinde 2SiO Al (s) + Mg (s) = MgAl 2 O Si banyoya spinel ile birlikte silis de kazandırırlar!

13 boritler element ağ% O Na 0.47 Mg 2.75 Al 7.86 Si 1.14 Ca 2.43 Ti 64.08

14 borit kalıntıları alüminyumdaki boritlerin tümü TiB 2 partikülleri (d<1 m) TiB 2 alüminyuma tane küçültme amacıyla kasıtlı olarak ilave edilir. Çok azı (5000 tanede sadece 1 tanesi!) çekirdeklenme sürecinde rol alıp, kalanlar döküm yapısına geçer! dağınık olarak bulunduklarında sakıncasız! Topaklar halinde bulunduklarında ise, mekanik özellikleri yüzey kalitesini talaşlı imalat kabiliyetini olumsuz etkiler. nedenler kalitesiz Al-Ti-B ön alaşımları hatalı tane küçültme pratiği yetersiz ve verimsiz filtreleme Yüzey kalitesi kritik ürünlerde Al-5Ti-1B yerine Al-5Ti-0.2B

15 karbür kalıntıları Alüminyumda en yaygın karbür Al 4 C 3! (d µm) Al 4 C 3 ; külçe ve ingotlar (elektroliz hücresinden) boyalı, vernikli ve kirli hurdalar (kullanılmış meşrubat kutusu) grafit esaslı donanımlar ve karbür esaslı refrakterler özellikle Mg esaslı olan alaşım katkıları (7 ppm e kadar)! alüminyum tarafından ıslatılmadığı için topaklanma eğilimi ve topakları çok zararlı! Al 4 C 3 + H 2 O Al(OH) 3, genleşme ve çatlama! bazıları Al 4 O 4 C bileşiminde bulunurlar!

16 Fe esaslı billeşikler-sludge element ağ% Al Si 2.89 Cr 3.20 Mn Fe 55.74

17 tuz kalıntıları Başlıca tuz kalıntıları KAlF 4 ve KF! Tuz kalıntıları oksit partiküllerinin ve TiB 2 kümelerinin arasında! Nedenleri temiz olmayan ingot ve külçeler kalitesiz flakslar yetersiz flaks ve cüruf çekme pratiği kalitesiz Al-Ti-B master alaşımları

18 sonuçlar 6XXX (AlMgSi) alaşımlarının dökümünde kullanılan filtrelerde en çok oksit ve borit kalıntılarına rastlandı! Oksit kalıntıları Al 2 O 3 ve MgAl 2 O 4 şeritleri şeklinde! Borit kalıntıları, tane küçültme amacıyla kasıtlı olarak ilaveedilen TiB 2 partikülleri! Bu kadar çok filtreye takılmaları, Al-Ti-B master alaşımınkalitesinin kontrolünü gerektiriyor Oksit ve boritlerin çok yoğun olması sayesinde filtre kalıntılarının x-ışınları analizinde tanımlanmaları mümkün! SEM-EDS analizlerinde ayrıca karbür ve tuz kalıntıları da belirlendi.

19 sonuçlar Kalıntıların seramik filtrede tutulma miktarı, filtrenin etkinliğine bağlıdır.etkinlik;sıvı metal akış hızının az olması, filtre göz boyutlarının küçülmesi,filtre kalınlığının ve aktif kullanılan yüzey alanının artmasıyla artış gösterir. Seramik filtrelerin montaj bölgesine sızdırmaz şekilde montajı ve kullanım sıcaklığına yakın homojen ısıtılması efektif kullanılmasında etkin diğer faktörlerdir. Seramik filtre öncesi alkalileri uzaklaştıran gaz giderme ünitesinin kullanılması, fırında temizlik işlemleri sıvı metal kalitesinin üst seviyede olmasına ayrıca büyük katkı sağlar.

20 İlginize teşekkür ederiz!