İmal Usulleri. Döküm Tekniği

Transkript

1 İmal Usulleri Döküm Tekniği

2 Örnek

3

4 Heterojen Çekirdeklenme Alışılmamış laboratuar deneyleri dışında, sıvı metal için homojen çekirdeklenme asla olmaz. Uygulamadaki sıvı metallerin içinde hemen her zaman kristalleşmenin başlayabileceği yeterli yabancı yüzeyler bulunduğundan, çekirdeklenme öz çekirdeklenme (homojen) ile değil heterojen çekirdeklenme yoluyla gerçekleşir. Çekirdek olarak görev yapabilecek bu yüzeylere bazı örnekler aşağıda verilmiştir. *Kalıp duvarları, *Erime sıcaklığı yüksek olan ve eriyik içinde katı halde bulunan bileşikler (karbürler, nitrürler, oksitler) *Aynı veya yabancı türden çekirdeklerin katılaşmadan hemen önce eriyiğe katılması (Aşılama)

5 Heterojen çekirdeklenme, homojen çekirdeklenmeye nazaran daha kolay meydan gelir. Çünkü oluşturulması gereken arayüzey daha küçüktür.

6

7 Örnek: Şekilde verilen heterojen çekirdeklenmeyi sağlamak için birlikte kümeleşmek zorunda kalan bakır atomlarının sayılarını bulunuz. Küresel başlığın hacmini aşağıda verilen formüle göre hesaplayınız.

8 Çözüm

9 Büyüme; Çekirdek oluşumundan sonra bu çekirdeklere diğer atomların düzenli olarak eklenmesi ile katılaşma olayı devam eder. Kübik kristale sahip olan metallerde büyüme bazı tercihli yönlerde çok hızlı, diğer yönlerde ise daha yavaş olur. Bu şekilde büyüyerek ortaya çıkan kristallerin hacimsel düzeni dendrit olarak adlandırılır.

10 Büyüme Yapılan araştırmalar, kristalleşme biçimlerinin büyük oranda soğuma koşullarına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Eriyik, ısının her taraftan uzaklaştırılması ile soğursa eş eksenli, düzgün olmayan ısı iletiminde ise uzun çubuksu taneler meydana gelir (Şekil A). Çekirdeklenme ve dendritik büyüme ile kristalleşme cephelerinin birbiriyle birleşmesi sonucu iç yapının ortaya çıkışı Şekil B de gösterilmiştir. Şekil A Şekil B

11 Döküm Parçaların İç yapısı Döküm parçaların iç yapısıda, katılaşmadaki soğuma koşulları ile belirlenir. Burada üç ayrı bölge söz konusu olabilir. Kalıp cidarlarında ani soğuma (chill) etkisi ile küçük ve eş eksenli tanelerden oluşan bir kabuk, bunu izleyen bölgede sıcaklık gradyenin etkisi ile uzun çubuksu taneler, ortada ise soğuma her taraftan olduğundan, tekrar eş eksenli taneler görülür.

12 Sıcaklık T ( C) Saf Metallerde Katılaşma Saf metallerde katılaşma sabit sıcaklıkta olur. Katılaşma Başlangıcı Katılaşma Bitişi Aşırı soğuma Katılaşma Durak Noktası Zaman t (sn)

13 Alaşımlarda katılaşma En az iki atomun birlikte bulunduğu alaşımların katılaşması saf metallerden daha farklı olup, katılaşma olayı belli bir sıcaklık aralığında (sıvı+katı bölgesi) gerçekleşir. Alaşımların kendilerine özgü katılaşmalarında sıvı/katı ara yüzeyinde bileşim farklılıkları ortaya çıkar.

14

15 Yapısal Aşırı Soğuma Alaşımların kendilerine özgü katılaşmalarında sıvı/katı ara yüzeyinde bileşim farklılıkları ortaya çıkar.

16 Bir önceki slaytta görüldüğü gibi; İlk katılaşan element A dır. Çünkü A elementinin ergime-katılaşma sıcaklığı B ye göre yüksektir. Dolayısı ile A katılaşırken B henüz katılaşma noktasına gelmediğinden alaşım (eriyik) sürekli olarak B ile zenginleşir. Bu yüzden arta kalan eriyiğin likidus sıcaklığı B nin yani ergime sıcaklığı düşük olan elementin artışı ile sürekli olarak azalır. Bunun neticesinde alaşımın gerçek sıcaklığı, faz diyagramındaki likidüs sıcaklığından daha düşük olur. Bu duruma yapısal aşırı soğuma denir.

17

18 Mikrosegregasyon

19 Mikrosegregasyon

20 Mikrosegregasyon

21 KATILAŞMA SIRASINDA OLUŞAN HACİM AZALMALARI Katılaşma ve soğuma sırasında bazı özel durumların dışında metallerde daima hacim azalmaları söz konusudur. Bu hacim azalmaları üç safhada oluşurlar; Sıvının Kendini Çekmesi: Döküm sıcaklığından itibaren katılaşmanın başlayacağı sıcaklığa kadar soğuma sırasındaki hacim azalmasıdır. Katılaşma Çekmesi: Sıvı/katı dönüşümü sırasında atomların yeniden düzenlenmesi ile ortaya çıkan hacim azalmasıdır. Katının Büzülmesi: Katılaşmış parçanın oda sıcaklığına kadar soğuması sırasındaki hacim azalmasıdır. Sıvının kendini çekmesi ve katılaşma çekmesi nedeniyle döküm boşlukları, gözenekler, sıcak yırtılmalar ve iç gerilmeler ortaya çıkabilir. Katının büzülmesi ise boyut değişimlerine, çarpılmalara, çatlaklara ve iç gerilmelere neden olabilir.

22

23 Alaşımlarda ise sıvı/katı dönüşümü T Li ile T so arasındaki sıcaklık aralığında gerçekleştiğinden, katılaşma cephesinde sıvı ve katı fazların birlikte görüldüğü bir katılaşma aralığı (Δx) söz konusudur. Kristal büyümesi dentritik ise katılaşan dentrit kolları arasında küçük sıvı metal havuzcukları hapsolacak ve daha sonra bu bölgelerde katılaşma sırasında mikrogözenekler ortaya çıkacaktır. Mikrogözeneklerin miktarı, katılaşma cephesinin genişlemesiyle artar. Sıvı ile katının birlikte bulunduğu bu bölgenin dar olması için, Katılaşma aralığı dar olmalıdır.

24 Kalıp İçinde Katılaşma

25

26 Örnek

27

28