Fatih ALİBEYOĞLU -11-
Giriş Toz metalürjisi(tm); Metal tozlarından parça üretimi yapılan imalat yöntemidir. Tozlar istenilen şekle getirilmek amacıyla preslenir. Pişirilmek suretiyle tozlar arasında metalürjik bağ kurulması sağlanır. Presleme; Tozların sıkıştırılmasını sağlayan parçanın şekline uygun kalıplar ile pres tezgahında yapılır. Kalıp ve ekipman pahalı olduğundan orta ve yüksek imalat miktarları için ekonomiktir. Sinterleme; Pişirme işlemidir ve metalin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.
Giriş Toz metalürjisi(tm); Metal tozlarından parça üretimi yapılan imalat yöntemidir. Tozlar istenilen şekle getirilmek amacıyla preslenir. Pişirilmek suretiyle tozlar arasında metalürjik bağ kurulması sağlanır. Presleme; Tozların sıkıştırılmasını sağlayan parçanın şekline uygun kalıplar ile pres tezgahında yapılır. Kalıp ve ekipman pahalı olduğundan orta ve yüksek imalat miktarları için ekonomiktir. Sinterleme; Pişirme işlemidir ve metalin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.
Toz metalürjisinin Üstünlükleri Toz metalürjisini önemli bir ticari teknoloji yapan üstünlükler şunlardır; 1) Net şekle yakındır ve hiçbir ilave işlem gerektirmez. 2) Başlangıçtaki tozun %97 si ürüne dönüştürülür. 3) İstenilen düzeyde boşluktu malzemeler üretilebilir. 4) Diğer yöntemler ile üretimi güç olan bazı metaller toz metalürjisi ile şekillendirilebilir. Ampullerin filamenlerinde kullanılan tunsgten buna örnek verilebilir. 5) Diğer üretim yöntemleri ile imalatı mümkün olmayan metallerin üretimi yapılabilir. 6) Elde edilen ürünün boyut kontrolü çoğu döküm yöntemine göre daha avantajlıdır.
Toz metalürjisinin Dezanavatları Toz metalürjisini önemli bir ticari teknoloji yapan eksiklikler şunlardır; 1) Alet ekipman maliyetleri çok yüksektir. 2) Metal tozları pahalıdır. 3) Metal tozlarının bozulması ve belli tozların yanıcı olması gibi güçlükler nedeniyle depolama ve kullanımı zordur. 4) Metal tozlarının kalıba yatay olarak akmaması ve presleme sonrası kalıptan çıkarılması zor olduğundan üretilebilecek parça geometrileri sınırlıdır. 5) Özellikle karmaşık şekilli parçaların yoğunluğunun parça kesiti boyunca değişken olmasının yarattığı problemler de uygulamada mevcuttur.
Mühendislik Tozlarının Özellikleri Toz çok küçük taneli katı parçası (parçacık) olarak tanımlanabilir. Bu bölümde metal tozlarının özellikleri ele alınacaktır. Ancak, tartışmaların çoğu seramik tozları için de geçerlidir. A)Geometrik Özellikleri: 1) Tane boyutu ve boyut dağılımı 2) Parçacık şekli ve iç yapı 3) Yüzey alanı B) Diğer özellikler 1) Sürtünme ve akıcılık 2) Sıkıştırma faktörü, yoğunluk ve porozite 3) Kimyasal bileşim ve yüzey filmleri
Tane boyutu ve Boyut Dağılımı Parçacık boyutu her bir tozun boyunu ifade eder, eğer parçacığın şekli küresel ise büyüklüğünü tanımlama için bir boyut yeterlidir. Diğer şekiller için ise iki veya daha fazla boyut gereklidir. Meş(göz ) sayısı: bir elekte bir santimetre başına düşen açıklık(delik ) sayısını ifade eder. Örneğin 20 meşlik elek demek bir santimetresinde 20 delik bulunan elek demektir. Eleğin gözleri kare şeklinde olduğundan meş sayısı her iki yönde de aynıdır. Santimetrekaredeki göz sayısı 20 2 = 400 tanedir. PS = 1 MC t w PS = Parçacık boyutu(mm) MC = Mesh sayısı t w = elekteki tel kalınlığı(mm)
Çeşitli toz şekilleri
Diğer Özellikler
Sürtünme ve akıcılık
Sıkıştırma Faktörü, yoğunluk ve Porozite Sıkıştırma faktörü iki yoğunluk ölçüsüne bağlı olarak değişir; 1) Gerçek yoğunluk: malzemenin gerçek hacminin yoğunluğu, 2) Kütle yoğunluğu: tozların kalıba boşaltıldığı andaki gevşek durumdaki yoğunluğu Sıkıştırma faktörü kütle yoğunluğunun gerçek yoğunluğa oranıdır. Porozite: bir tozun sıkıştırılabilirlik özelliğinin alternatif bir ölçüsüdür. Toz içindeki gözeneklerin hacminin tozun toplam hacmine oranı olarak ifade edilebilir. Porozite+ Sıkıştırma faktörü=1.0 Kimyasal bileşim ve yüzey filmleri: bir tozun karekterizasyonu kimyasal bileşimi tespit edilmeden tam olarak yapılamaz.
Metal Tozlarının Üretimi Toz üreten firmalar genellikle parça üretimi yapmazlar. Üç farklı yöntem vardır: 1) Atomizasyon 2) Kimyasal toz üretimi 3) Elektrolitik toz üretimi 1) Atomizasyon Bu yöntemde sıvı metal, damlalardan oluşan bir sprey haline dönüştürülür ve toz halinde katılaştırılır. Bu yöntem, günümüzde en esnek ve popüler toz üretim tekniği olup saf metaller ve alaşımlar dâhil neredeyse tüm metallere uygulanabilir. Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Atomizasyon
Atomizasyon
Diğer Eğme ve Şekil Verme İşlemleri Klasik toz metalurjisi üretim aşamaları:
Diğer Toz üretim Yöntemleri Metal bileşiklerinin kimyasal olarak redüklenerek saf metal tozu haline getirilmesidir.
Klasik Presleme ve Sinterleme 1) Toz karıştırma ve harmanlama 2) Tozların arzu edilen parça şekline sıkıştırılması 3) Parçanın erime sıcaklığın altında bir sıcaklığa ısıtılması 1) Harmanlama: farklı tane boyutundaki tozların karıştırılması, karıştırma: kimyasal bileşimi farklı tozların karıştırılmasıdır.
Toz metalürjisi Şekil 14.7 Klasik toz metalurjisi üretim aşamaları:
SAC METAL İŞLEMLERİ-DERİN ÇEKME Derin Çekme Aşamaları 1. Zımba iş parçasına temas eder 2. Eğme 3. Doğrultma 4. Sürtünme ve sıkıştırma 5. Derin çekme gerçekleşmiş ve kap duvarları incelmiştir. Derin çekmede işi parçasının deformasyonunun aşamaları Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Sıkıştırma ve Sinterleme Sıkıştırma: Tozlara arzu edilen şekli vermek için yüksek basınç uygulayarak sıkıştırılması işlemidir. Basınç, tozların daha sıkı bir arada bulunması için yeniden düzenlenmesine yardımcı olur. Basınç artırıldıkça parçacıklar deforme olur bu da parçacığın temas etmesini sağlayarak parçacıkların temas alanının artar. Sinterleme: presleme sonrası elde edilen yaş(ham) ürün yeterli sertlik ve dayanıma sahip değildir. Düşük yükler altında şekli kolayca bozulur. Sinterleme(pişirme) metalin erime sıcaklığının %70- %90 arasında değişir. Kütle transferi(difüzyon) ile boşluklar dolar.
KAYNAKLAR Mikell Groover- Modern İmalatın Prensipleri