TOZ METALURJİSİ Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU
Toz Metalurjisi Tasarım
Toz Metalurjisi Avantajlar Karmaşık şekil Çok küçük parçalar Mikroyapı kontrolü Ekonomik Özellikle yüksek ergime dereceli malzemeler için alternatifsiz 3/20
Toz Metalurjisi Avantajlar Genellikle ikinci bir işlem gerektirmemesi Çapak kayıpları oluşmaz, başlangıç tozunun yaklaşık % 97 si mamule dönüştürülür. Boyutsal toleranslarının çok hassas olması Diğer yöntemlerle üretilemeyecek alaşım sistemlerinin oluşturulabilmesi Nihai parçada yüzey pürüzlülüğünün çok düşük olması Porozitenin ayarlanmasına yada infiltrasyon ile porozitelerin yok edilmesine izin vermesi Çok karmaşık parçaların üretilebilmesi Seri üretime uygun olması Maliyetinin düşük olması (eğer üretilecek parça sayısı yeterli ise) Mikroyapısal kontrol
Toz Metalurjisi Zayıf yönler Yüksek takım ve ekipman maliyetleri Metal tozları pahalıdır Metal tozlarının depolama ve nakliyle ilgili problemleri Metal tozlarının presleme sırasında kalıp içinde paralel olarak akmaması nedeniyle parça geometrisinde sınırlamalar Parça boyunca yoğunluktaki değişimler, özellikle karmaşık geometriler için bir sorun olabilir Oksidasyon sorunu
Toz Metalurjisi Uygulama Alanları tungsten lamba filamanları, dental implant, yağsız yataklar, otomotiv dişlileri, zırh delici mermiler, elektrik kontakt malzemeleri, ortopedik implantlar, aşındırıcılar, kaplamalar, pigmentler, filtreler, kesici takımlar, (WC, 1906 yılında Nobel) fotokopi, kavrama malzemesi, bilgisayar elemanları, ısı emici kompozitler
Toz Metalurjisi Uygulama Örnekleri Potasyum disilikat Aluminium chloride 7/20
Toz Metalurjisi Otomotiv ve demir Araç başına TM parça kullanımı kg/araç Her bir aracta yaklaşık 10 kg TM parça bulunmaktadır. Üretilen tozların % 80 i otomotiv endüstrisine gitmektedir. Kuzey Amerika Batı Avrupa Japonya 1998 15.0 7.7 6.7 1999 15.6 7.2 2000 16.3 8.1 2001 17.0 8.1 7.3 2002 17.7 8.1 7.3 2003 18.4 8.1 2004 19.5 8.0 ABD de tozu kalıpta çeşitli şekillerde presleyen 1500 den fazla firma var. Ancak özel bir parça büyüklüğü ve malzeme üreticisi arandığında 15 fima var.
Toz Metalurjisi Uygulama Alanları
Toz Metalurjisi Uygulama Örnekleri 10/20
Titanyum Toz Karakterizasyonu 11/20
Titanyum Toz Karakterizasyonu 12/20
Titanyum Toz Karakterizasyonu 13/20
Toz Üretimi 14/20
Toz Metalurjisi Prosesleri 15/20
Toz Üretimi Atomizasyon Teknikleri, Su Atomizasyonu Uygulamanın genel prensibi; ergiyik metal tandiş denilen depodan nozul sayesinde, yüksek basınçlı su püskürtülen atomizasyon tankına aktarılır. Yüksek basınçlı su ortamında çarpışmanın etkisiyle oluşan toz tanecikleri tankın dibine çöker. Endüstriyel manada düşük kuruluş ve işletme giderleri nedeniyle, atomizasyonla toz üretim yönteminde su jeti sıvı atomizasyonu üretim miktarı açısından kullanılan en yaygın toz üretim yöntemidir. Ancak toz yüzeyinde oluşan oksitlenme bu metodun problemi olarak görülebilir. Pota çıkış ağzını terk eden ergiyik metal düşey yönde akıtılırken, yüksek basınçlı ve özel tasarımlı su jetleri ile parçalanır. Suyun basıncı 5 20 MPa arasında iken ortalama partikül boyutu 30 50 µm, 50 150 MPa arasında iken 1 20 µm arasında değişebilir. Bu tozlar enjeksiyonlu kalıplamada, elmas takım bağlamada ve sinterlenmiş rulman, boya ve kaplamalarda kullanılırlar. O. D. NEIKOV, S. S. NABOYCHENCO, G. DOWSON, Handbook of Non-Ferrious Metal Powders Technologies and Applications, Elsilver, Oxford, UK, 2009. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU 16/20
Toz Üretimi Gaz Atomizasyonu Hava, azot, argon ve helyumun sıvı metal demetini parçalayan gaz olarak kullanılması gaz atomizasyonu olarak adlandırılır. Sıvı metal nozul çıkışında parfümün püskürtülmesi şeklinde parçalanır. Sıvı metal damlacıkları parçalanma sonrasında küreselleşir, soğur ve katılaşarak, tipik tane boyutu dağılımları çoğunlukla 10 mikronun üzerindedir. Yüksek sıcaklıkta ergiyen metaller için, tozların oksitlenmesini önlemek için asal gaz ile doldurulmuş düşey sistemler kullanılır. Bu tip ünitelerde metal, indüksiyon fırını ile ergime sıcaklığının çok üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve nozul içersine akıtılır. Atomizasyon kulesi damlacıkların hazne çeperine çarpmadan katılaşmasına imkan verecek şekilde olmalıdır. Kuleler paslanmaz çelikten imal edilirler. Atomizasyon işleminde kullanılan gazın kule iç basıncını yükseltmesine engel olmak için bu gazın kule dışına tahliyesi önemlidir. Bu amaçla siklon kullanılır. Siklon aynı zamanda ince tozların tutulması amacıyla da kullanılır. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU 17/20