1.ALAŞIM VE ALAŞIMLAMA 1.1.Giriş Endüstriyel alanlarda kullanılan metaller genellikle birden fazla alaşım elementi içerirler, çok azı saf halde kullanılır. Saf metallerin yüksek iletkenlik, korozyona dayanıklılık gibi bazı üstün özellikleri olmasına rağmen genellikle yumuşak, mukavemetleri düşük ve pahalıdırlar. Alaşım, en az biri metal olmak üzere iki veya daha fazla elementin homojen karışımıdır. Alaşımlar karışımdaki metallerin özelliklerinden farklı özellikler gösterirler. En bilinen alaşımlar; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır. Alaşım üretiminde çeşitli yöntemler kullanılır. Ergitme sureti ile ve mikroskobik boyutlarda toz karıştırma ile yüksek basınç altında preslenerek sinterleme (yüksek sıcaklıklarda ısıtma) bunlardan bazılarıdır. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemelerin üretilmesini sağlar. Yüksek sıcaklıklar, aşınma, kimyasal etkiler, metal yorgunluğu vb. gibi her türlü etkilere saf metallerin yetersiz kaldığı durumlarda istenilen özellikleri sağlayan alaşımlar kullanılır. Alaşımlar iki grupta incelenir; 1. Demir alaşımlar (çelikler): Bu alaşımların sanayide kullanım alanı geniştir. İçerisinde %2 den az karbon bulunan demir alaşımlarına çelik, karbon oranı %2 ve %5 arasında değişen demir alaşımlarına da pik veya dökme demir denir. Çeliklerde karbondan başka ihtiva ettiği alaşım elementlerine bağlı olarak isimlendirilir. 2. Demir dışı alaşımlar: Bu alaşımlarda ilk akla gelen bakır alaşımlarıdır. Alüminyum alaşımları hafif olması nedeniyle hafif alaşımlar olarak adlandırılırlar. Alaşım yaptıkları elemente göre isimlendirilirler. Bakır-Alüminyum, Silisyum-Alüminyum, Magnezyum-Alüminyum alaşımları vb. Magnezyum alaşımları, çinko alaşımları ve kalay-kurşun alaşımları diğer demir dışı alaşım gruplarıdır.
Alaşımlar yapı bakımından üç şekilde meydana gelirler; 1) Alaşımdaki elementlerden birinin kafes sistemindeki bazı atomlar yerini diğer alaşım elementin atomlarıyla yer değiştirerek meydana gelen alaşım şekildir. Bu şekildeki kristallere karışık kristal denir. Bunlardan meydana gelen alaşımlara da katı eriyik denir. 2) İki metalin kristalleri ayrı ayrı oluşur. Bu oluşan kristaller birbirleriyle düzenli bir diziliş meydana getirerek oluşan alaşım şeklidir. 3) İki metal katılaşırken yeni bir kristal meydana getirirler. Bu oluşan yeni kristal alaşımı meydana getiren metallerin kristallerinden tamamen farklıdır. Bu oluşan alaşım kristalleri kendini oluşturan metallere göre daha sert ve gevrektir. Ayrıca döküme elverişsizdir. Not: Amalgam (Arapça merhem), çok kuvvetli çözme özelliğine sahip olan civanın, metaller ile yaptığı alaşımdır. Sıvı cıva, birçok metali, özellikle bakır, gümüş, altın ve alkali metalleri (lityum, sodyum, potasyum,...) çözer. Amalgam; katı, yumuşak veya sıvı olabilir. Amalgamın en belirgin özelliği; içlerinde çözünmüş olan metalin aktifliğinin azalmasıdır. Mesela, su ile çok şiddetli reaksiyon veren sodyum, amalgamda oldukça yavaş reaksiyon verir. Gümüş amalgaması diş hekimliğinde dolgu maddesi olarak kullanılır. Yine kalay amalgaması eskiden ayna yapımında kullanılırdı. Metalürjide, çeşitli metaller amalgam yapılarak ayrılır. Kimyasal reaksiyonlarda amalgam, katalizör olarak kullanılır. 2
2.AÜMİNYUM ALAŞIMLARI 2.1.Giriş Alüminyum bulunuş ve kullanılış tarihine göre yeni sayılan bir metaldir. 19. yy sonlarında Amerika da elektroliz yolu ile üretilmiştir. Daha önceki yıllarda da biliniyor olsa da asıl üretimi ve kullanımı bundan sonra başlamıştır. Alüminyum, periyodik tabloda IIIA grubu 13 numaralı beyaz (gri) renkte yumuşak bir elementtir. Özgül ağırlığı 2,7 kg/dm 3 tür (gr/cm 3 ). Ergime derecesi 658 0 C dir. Isı ve elektrik iletkenliği bakırdan sonra (bakırın %65 i kadar) gelir. Havadan ve sudan etkilenmez. Alüminyum ve alaşımlarına sülfürik ve hidroklorik asitlerle hidroksitler etki ederler. Çekme dayanımı 7 10 kg/mm 2 dir. Çekme, dövme, haddeleme, presleme gibi işlemlere elverişlidir. Akıcılığı az ve çekmesinin fazla olması dökümünü güçleştirir. Alaşım yapmaya elverişlidir. Alüminyum doğada serbest halde bulunmaz. Bileşikleri yer kabuğunun yaklaşık %8 ini oluşturur. En çok bilinen alüminyum bileşikleri feldspat, mika ve killerdir. Alüminyum üretiminde kullanılan en önemli filiz boksittir (Al 2 O 3 H 2 O). Boksit içinde alüminyum oksitle birlikte silis, demir oksit ve bazı elementler bulunur. Boksit cevherinde modül (Al 2 O 3 /SiO 2 ) olarak adlandırılan bir oran vardır. Bu oran 7 den büyük olması durumunda Alüminyum üretimi verimli olur. Yani boksitte alümin (Al 2 O 3 ) %56 ise silis (SiO 2 ) oranı %8 olmalıdır. Diğer bir alüminyum filizi de kriyolittir (Na 3 AlF 3 ). Bu filiz alüminden alüminyum imalatında az da olsa faydalanılmaktadır. Alüminyum oksidin (Alümina) diğer oksitlerle yaptığı bileşikler kıymetli taşlar olarak bilinir. Alüminyum ısı ve elektriği iyi ilettiğinden iletken tel yapımında ve mutfak eşyalarında; hafif olduğundan yapı konstrüksiyonlarında, doğrama ve mobilya işlerinde; taşıt araçlarının çeşitli yerlerinde; termit reaksiyonu yardımı ile manganez, titan, volfram, molibden, v.b. madenlerin elde edilmesinde kullanılır. Dökümcülükte oksit giderici olarak, yaldız boya yapımında, ambalaj malzemesi olarak da kullanılmaktadır. 3
2.2.Alüminyum Üretimi Cevher yataklarında elde edilen boksit kırıcılarla kırılır, yıkanır, toz haline getirilir ve döner fırınlarda kurutulur. Bu işlemlerden geçen boksit alüminyum üretimine hazırdır. Üretimde üç aşama vardır; 1) Toz hale getirilen boksite kostik soda (NaOH) ilave edilir ve basınçlı buharla karıştırılır. Buradan büyük dinlenme tanklarına alınır. Dinlendirme tanklarındaki karışım içerisindeki NaOH boksitteki Al 2 O 3 ü çözerek sodyum alüminat (Na 3 Al 2 O 3 ) haline getirir. Al 2 O 3 +2NaOH Na 2 O.Al 2 O 3 +H 2 O+ Elde edilen eriyik filtrelerden geçirilerek yabancı maddelerden arındırılır ve tanklara alınır. Tanklarda alüminyum hidroksit Al(OH) 2 dibe çöktürülür. 2Na 2 O.Al 2 O 3 + 4H 2 O (soğutularak) 2Al(OH) 2 + 4NaOH+ 2) Kristalleşerek dibe çöken alüminyum hidroksit, büyük ve uzun fırınlara gönderilir. Bu fırınlarda 1000 0 C sıcaklıkta suyunu kaybederek saf, beyaz ve toz halindeki alüminaya (Al 2 O 3 ) dönüşür. 2Al(OH) 2 +6NaOH (ısı) Al 2 O 3 +H 2 O+ 3) Bu aşamada Hall Herault fırınlarına gönderilen alüminadan saf alüminyum elde edilir. Saf alüminanın ergime sıcaklığı (2000 0 C) yüksektir. %81,5 kriyolit ve %18,5 alümina karışımı ötektik verir ve 935 0 C de ergir. Ayrıca kriyolit sodyum alüminyum florittir. Al 2 O 3 3NaF formülündedir. Kriyolitle beraber fırına fluorin CF 2 konulur. Bu fırınlarda karbon elektrodlarla yüksek akım verildiği zaman elektrodların karbonu ile alüminanın oksijeni birleşerek alüminyumun serbest kalması sağlanır. Serbest kalan alüminyum dibe çöker. Al 2 O 3 +Na 3 AlF 3 +CF 2 3Al+3NaF + 3CO+ 4
Saf alüminyumun yumuşak ve dayanımının düşük olması sebebiyle kullanım alanı sınırlıdır. Alüminyum alaşımları dökme ve dövme alaşımları olarak ikiye ayrılır. Alüminyuma mekanik özellikleri kazandıran alaşım elementleridir. Alaşım yaparak ısıl işleme de elverişli hale getirilmiş olunur. Alüminyumun sıcak ve soğuk şekillendirilmesi iyi olmakla beraber talaş kaldırma işlemlerinde ilave işlemler (talaş açısı, soğutma sıvısı, yüksek kesme hızı v.b.) gerektirir. 2.3.Alaşım Elementleri 2.3.1.Bakır Alüminyuma sertlik, dayanım, dökülebilirlik ve işlenebilme özellikler kazandırır. %33 bakır oranı alüminyuma ötektik bileşim verir. Alüminyumun içinde %0,5-5,7 erir. Bakırlı alüminyum alaşımlarına ısıl işlem uygulanabilir. Isıl işlemde Al 2 Cu çökelir. %33 bakır oranı alüminyuma ötektik bileşim verir. 2.3.2.Magnezyum Magnezyum alüminyumdan daha düşük özgül ağırlığa sahip olduğu için alaşımın özgül ağırlığını düşürür. Bakır gibi bu elementte alaşıma ısıl işlem özelliği kazandırır. %33 ve %39 magnezyum alüminyumla ötektik bileşim verir. Formülü Al 3 Mg 2 olan bir bileşik oluşturur. Alüminyumun içinde %4-18 erir. 2.3.3.Silisyum Silisyum alüminyumun içinde çok az erir (%1-1,5). Özgül ağırlığı (2,34 gr/cm 3 ) alüminyumdan düşük olduğu için alaşımın özgül ağırlığını düşürür. %12,7 oranında katıldığında ötektik bileşim yapar. Tane inceltir ve mekanik özellikleri geliştirir. Alaşımın çekmesi azalır (%1,7 den %1,1 e), ergime sıcaklığı 658 0 C den 565 0 C ye kadar düşer. Mekanik özellikler ve sıcaklık dayanımı artar, genleşme katsayısı azalır, sıvı metalin akıcılığı artar. 2.3.4.Demir Alaşım içerisinde Al 3 Fe formülü ile alüminyumda çözünmeyen bir bileşik verir. Bu bileşik iğnemsi görünümdedir. Hafif alaşımlarda iğnemsi Mikro-yapılar mekanik özelliklerin düşmesine (çentik etkisine) neden olur. Demir alüminyum alaşımlarında %0-1,3 oranında katılır. 5
2.3.5.Manganez Alüminyum içerisinde çok az erir(%0,3). Alaşımın ergime derecesini yükseltir. Korozyon dayanımı iyidir. %2,2 manganez alüminyumla ötektik bileşim verir. 2.3.6.Nikel Alaşım içerisinde hemen hemen hiç çözünmez, Mikro-yapıyı temizleyici olarak etki yapar, korozyon dayanımını arttırır ve döküm parçalara kalıcı bir parlaklık verir. 2.3.7.Çinko Alüminyuma dökülebilme ve işlenebilme kolaylığı sağlar. Dayanımı arttırır ve maliyetini düşürür. Değişik alaşım elementleri de benzer katkılar sağladığı için kullanımı giderek azalmaktadır. 2.3.8.Titan Alüminyum ile ikili alaşım yapmaz. Tane inceltici olarak kullanılır. Mikro-yapıyı düzenleyici olarak kullanılır. 2.3.9.Kurşun Maksimum % katılır ve işlenebilirlik özelliğini geliştirir. 2.3.10.Fosfor Ötektik üstü Al-Si alaşımında birincil Si fazını inceltir. Düşük oranlı fosfor ötektik yapıdaki tanelerin kabalaşmasına neden olur. Na ve Sr nin etkisini azaltır. 2.3.11.Strosyum Al-Si alaşımında %0,008 0,04 Sr ötektik Mikro-yapısını inceltir. 2.3.12.Sodyum Al-Si alaşımında % Na Mikro-yapıyı inceltir. (1000 gr. Al-Si e 0,5 gr Na ilave edilir) 6
2.3.13.Lityum %3 üzerinde kullanıldığında alaşımın tokluğunu arttırırken, Na ve Sr un etkisini azaltır ve döküm özelliklerine zararlı etkide bulunur. Alaşımlarda %0.003 oranında bulunması gerekir. Tablo.2.1.Elementlerinin alüminyum alaşımlarına etkisi 2.4.Dökülebilen Alüminyum Alaşımları Kum, metal veya seramik kalıplara dökülerek çalışılan alüminyum alaşımlardır. Alüminyum alaşım elementleriyle döküme elverişli hale getirilir. Alüminyum pek çok metalle alaşım yaparken en çok kullanılan alaşım elementleri Si ve Cu dır. Mg, Zn ve Mn ile de alaşımları yaygındır. 7
Tablo.2.1. Ticari saflıktaki alüminyum ve dökülebilen alüminyum alaşımlar Alaşım Cu Mg Si Fe Mn Ni Zn Pb Sn Ti Formül ETİAL 5 Al 99,5 A1050 ETİAL 7 Al 99,8 A1070 ETİAL 21 4 5 Al Cu4 Si Mg 2014 5 0,35 0,35 0,4 0,35 ETİAL 24 3,5 1,2 1,7 Al Cu4 Mg1,5 A2024 4,5 1,8 0,7 0,7 2,3 ETİAL 52 4 0,5 Al Mg5/ A5052 6 1,5 0,5 0,5 Al Mg4,5 Mn ETİAL 53 2 Al Mg3,5 5154 4,5 0,5 0,5 0,6 ETİAL 110 1 0,3 4,5 Al Si5 Cu1 A356 1,5 0,6 6 0,8 0,5 0,3 0,5 ETİAL 120 4 Al Si5 A4043 6 0,8 0,5 ETİAL 140-11 Al Si12 Cu Fe A413,1 1,2 0,3 13,5 1,3 0,5 0,5 ETİAL 141-11 Al Si12/ A413 13,5 0,7 0,5 5 Al Si12 Fe ETİAL 150-11 Al Si12 Cu 1,2 0,3 13,5 0,8 0,5 0,5 ETİAL 160 2,5-7 Al Si8 Cu3 Fe B380 4,5 5 9,5 1,3 0,6 0,3 1,2 0,3 ETİAL 171 5 9 Al Si10 Mg A360 0,4 11 0,7 0,6 5 ETİAL 220 4 Al Cu4 Si 5 0,03 1,2 1 0,3 0,3 ETİAL 221 2-4 Al Cu Ti/ A308 4,5 5 6,5 1 0,7 0,3 0,5 Al Si5 Cu3 2.4.1.Isıl işlem uygulanmayan döküm alaşımları a-alüminyum-çinko alaşımları Döküme elverişli ve hazırlanması kolay olan bir alaşımdır, fakat kullanım alanı giderek azalmaktadır. Alaşım içerisindeki çinko oranı %0-13 arasında değişir. Alaşımda çinkodan dolayı çatlak oluşturabilir. En önemli avantajı çinkodan dolayı bu alaşımın ucuz olmasıdır. Mekanik özellikleri geliştirmek için alaşıma Cu ilavesi yapılabilir. Korozyon direnci iyi değildir. Eskiden karterlerin yapımında kullanılmıştır. %10-13 Zn + %2-3 Cu + Al (kalan) 8
b-alüminyum-bakır alaşımları Hazırlanmaları ve dökümleri kolaydır. Yeterli bir ısı iletkenliği ile iyi bir şok ve ısı dayanımı vardır. Gerektiğinde ısıl işlemlerde uygulanabilir. Bu alaşımların mekanik özellikleri çok geniş bir aralıktadır. Kum dökümdeki %8 Cu içeren alaşım en düşük dayanım sergilerken (12-16 kg/mm 2, uzama değerleri %1-4), kokil dökümde 12-18 kg/mm 2, uzama değerleri %1-5 arasında değişmektedir. Akma dayanımı da 7-8 kg/mm 2 dir. %5 Cu içeren alaşımı çok iyi mekanik özellikler sergilemektedir. %12 Cu içeren alaşımın kum dökümdeki çekme dayanımı 16-18 kg/mm 2 metal kalıba döküldüğünde 18-22 kg/mm 2 dir. Uzama değerleri de sırasıyla %0,5-1 ve %0,3-1,5 dir. Akma dayanımı da 9-14 kg/mm 2 dir. c-alüminyum-silisyum alaşımları Bu alaşımlar en önemli alüminyum alaşımlarıdır. AlSi13 alaşımı ötektik Mikro-yapı verir. Bu alaşım Alpaks veya Silumin olarak da adlandırılır. Akıcılığı çok iyidir. Katılaşma aralığı ötektik olduğu için sıfırdır yani saf metal gibi davranır. Çekmesi %1,1 dir. Soğuk dayanımı iyi iken, sıcak dayanımı düşüktür. Korozyon dayanımı bakırlı alaşımlardan daha iyidir. Özellikleri sıvı halde katılan cüruf gidericiler ve tane incelticiler ile iyileştirilir. Böylece Mikro-yapıda ince taneli ve homojen bir dağılım gözlenir. Serbest silisyum bulunmaz. Tane inceltme sodyum, florürler (NaF) ve alkali metallerle yapılır. Kokil dökümlerde tane inceltme işlemi pek yapılmaz. Bu alaşıma giren çok az miktardaki demir, alaşım içerisinde iğnemsi Mikro-yapı veren bir bileşik olarak kristallenir ve alaşımı önemli bir ölçüde zayıflatır. Bu iğnemsi Mikroyapıyı küreselleştirmek için manganez ilavesi (%0,3-0,5 Mn) yapılır. Manganez alaşımın yorulma dayanımını da arttırır. Kum dökümde; Çekme dayanımı: 16-18 kg/mm 2, Akma dayanımı: 8-9 kg/mm 2, Uzama: %4-6 Metal kalıba (kokil) dökümde; Çekme dayanımı: 18-22 kg/mm 2, Akma dayanımı: 12-13kg/mm 2, Uzama: %6-12 dir. 9
Yüksek silisyum alaşımları (%18-22) daha hafif olurlar. Silisyum alüminyum alaşımının genleşme katsayısını düşürür ve serliğini arttırır. Bu sertlik değeri 100-120 BSD dir. Genleşme katsayısı düşük olduğu için uçak ve otomobil endüstrisinde piston yapımında kullanılır. Şekil.2.1. AlSi faz diyagramı. d-alüminyum-magnezyum alaşımları Bu alaşımlar içerisine %3-13 oranında Mg ilavesi ile elde edilirler. Korozyon dayanımları iyidir ve yorulma dayanımları 13 kg/mm 2 dir. Kum dökümde; Çekme dayanımı: 20-24 kg/mm 2, Uzama: %2-6 Metal kalıba (kokil) dökümde; Çekme dayanımı: 24-28 kg/mm 2, Uzama: %12-18 dir. 10
2.4.2.Isıl işlem uygulanan döküm alaşımları İşlem görmemiş alüminyum alaşımlarının Mikro-yapısı kaba taneli ve homojen bir tane büyüklüğüne sahip değildir. Homojen ve ince taneli Mikro-yapı elde etmek için bu alaşımlara ısıl işlem uygulanır veya Mn ve Ti ilavesi yapılır. Isıl işlem uygulanan alüminyum alaşımları üç grupta toplanabilir: a-özel ötektik (Alpaks) alaşımlar, b-nikelli, karışık alaşımlar, c-titanla tane inceltilmiş bakırlı alaşımlar. a.özel ötektik (Alpaks) alaşımları Silisyum miktarının (%10-13) yanında manganez (%0,3 Mn), magnezyum (%0,3 Mg)ve bakır (%0,8 Cu) da içerirler. Bu alaşımlara oda sıcaklığında yaşlandırma ısıl işlemi uygulanır. Çekme ve sertlik değerlerinde artış meydana gelirken uzama değerlerinde azalma meydana gelir. Kum dökülmüş bakırlı (%13 Si %0,3 Mn %0,8 Cu) ve bakırsız (%13 Si %0,3 Mn) bir ötektik alaşımın; Çekme dayanımı: 16-18 kg/mm 2, Isıl işlem uygulanmış ötektiğin (%13 Si %0,5 Mn %0,3 Mg); Çekme dayanımı: 23-25 kg/mm 2, Uzama: %16-18 olmaktadır. b.nikelli, karışık alaşımlar Bunlar Y alaşımları ve RR alaşımları olarak iki grupta toplanır. Nikel alaşımın ısıl özelliklerini iyileştirir. Az miktarda magnezyum katılması, özellikleri etkilemeden nikel miktarını azaltmayı sağlar. Bu alaşımlara bütün işlemlerden önce homojenleştirme ısıl işlemi uygulanır. Alaşımın özellikleri yapısında bulunan bileşiklere (NiAl 3, Mg 2 Si) göre değişir. Ergime sıcaklıkları bileşiklere göre farklılaşır. 11
Nikelli alüminyum alaşımlarına uygulanan ısıl işlem; 510 0 C de 6 saat ısıtma, Kaynar suda su verme, Son aşama olarak, oda sıcaklığında 5 gün veya kaynar suda 1 saat yaşlandırma işlemine tabi tutmadan ibarettir. Alaşıma giren elementlerin etkileri ve oranları aşağıdaki gibidir: %3,5-4,5 Cu, ısı iletkenliği ve şok dayanımı %2-2,5 Ni, tane inceltme ve sıcak özellikler %0,6-1,5 Si, çekme dayanımının azalması ve akıcılığın artması %1,2-1,6 Mg, korozyon direnci sağlar. Bu alaşımların genleşme katsayıları yüksek, akıcılıkları azdır. Döküm özellikleri çok iyi değildir. c.titanla tane inceltilmiş bakırlı alaşımlar AP33 alaşımı: %95 Al, %4,5 Cu, %0,5 Ti ve eser halinde Si ve Fe bulunan alaşım tipidir. Su verme ve yaşlandırma ısıl işleminden sonra ; Çekme dayanımı : 30-35 kg/mm 2, Akma dayanımı : 22-25 kg/mm 2, Uzama : %4-8 olur. APM alaşımı: %95 Al, %4,5 Cu, %5 Mg, %5 Ti ve eser halde silisyum ve demir bulunan alaşım tipidir. Alaşıma, 520 0 C sıcaklıkta tavlandıktan sonra su verilir. Su verme işlemini takiben oda sıcaklığında en az 5 gün bekletilerek yaşlandırılır. Çekme dayanımı : 33-37 kg/mm 2, Akma dayanımı : 22-25 kg/mm 2, Uzama : %5-12 olur. Titanla tane inceltilen alüminyum alaşımlarının kullanım alanı her geçen gün artmaktadır. En fazla büyük parçaların kum dökümünde tercih edilmektedir. 12
Alaşıma titan, titantetraklorür veya titanlı bir alaşım olarak karıştırılır. Bu alaşımlarda çok ince çatlaklar oluşma ihtimali vardır. Akıcılıkları azdır ve dökümcülükte kullanımları dikkat istemektedir. 2.5.Mekanik Şekillendirme Alaşımları Bunlar, dövme, çekme, presleme, haddeleme gibi mekanik şekillendirme işlemleri için hazırlanan alüminyum alaşımlarıdır. Aynı zamanda dökülebilirler. Mekanik şekillendirme alaşımları da "ısıl işlemi uygulanan" ve "ısı işlemi uygulanmayan" alaşımlar olmak üzere ikiye ayırmak uygun olur. 2.5.1.Isıl işlemi uygulanamayan mekanik şekillendirme alaşımları a.manganezli mekanik şekillendirme alaşımları Manganez oranı % 1,5 dolayında olur. Bu alaşımlara, magnezyum da girebilir. Al+%1,5 Mn, %1 Mg. Bu alaşımların korozyon dayanımları iyidir. Kazancılıkta, depoların, sarnıçların, dekoratif parçaların yapımında kullanılırlar. b.magnezyumlu mekanik şekillendirme alaşımları Bunların bileşimlerinde %3 8 magnezyum bulunur. Az miktarda Manganez, sertliğini artırır, Molibden, kristallerini inceltir. Bu alaşımlar korozyona dayanıklıdır. Magnezyum miktarı artınca, sıcak şekillendirme özelliği azalır. Fakat soğuk deformasyon kapasitesini iyi korur. Bu alaşımlar deniz uçakçılığında, deniz araçlarında, demiryollarında her geçen gün önem kazanmaktadır. Soğukta dövme ile çekme dayanımları: 46 Kg/mm 2 ve uzamaları % 8 olur. Haddeden çekme ve tavlama ile, çekme dayanımı: 35 Kg/mm 2 ve uzaması: % 24 olur. 2.5.2.Isıl İşlem Uygulanan Mekanik Şekillendirme Alaşımları a.bu alaşımlar, magnezyum, silisyum ve bakırlı olabilirler. Isı işlemi ile Mikroyapıları sertleştirilir. Bu sertleşme aşağıdaki kimyasal bileşiklerle olur: Mg 2 Si, Al 2 Cu 13
%0,7-1,5 Mg, %0,8-1,2 Si, %-0,7 Mn içeren alaşımlar. Bu alaşımlara "Almasilisyum" adı veri1ir. %1 Mg, %1 Si, %-0,4 Mn içeren bu alaşım, 520 0 C de ısıtılıp su verilerek oda sıcaklığında yaşlandırıldığında, çekme dayanımı: 28 kg/mm 2 ve uzaması: %22 olur. Bu alaşımın korozyon dayanımı çok iyidir. b.bakır, magnezyum ve eser halinde silisyum içeren alaşımlar. Bunlara "Dür alüminyum" alaşımları adı verilir. %4 Cu, %0,5 Mg, %0,5 Mn, bileşimindeki alaşımın, 520 0 C de ısıtılıp su verilerek ve çevre sıcaklığında (5) gün veya 100 0 C yağda birkaç saat yaşlandırılarak, çekme dayanımı 40 kg/mm 2 ve uzaması %20 olacaktır. Dövülerek veya preslenerek çekme dayanımı 48 kg/mm 2 ye kadar yükselir. Fakat uzaması %10 a düşer. Dür alüminyum alaşımları, hafiflikleri nedeniyle konstrüksiyonlarda kullanılırlar. Bunlar, levha, çubuk, tel, v.b. şekillerde çekilirler. Pervane kanatları, planör parçaları, havacılıkla ilgili parçaların birleştirilmesi için perçinler bu alaşımlardan yapılırlar. %4,5 Cu, %1,5 Mg, %0,65 Mn, bileşimindeki alaşıma "süper dür alüminyum" denir. Isı işlemlerinden sonra, çekme dayanımı 45-50 kg/mm 2 olur. Özellikle pervane kanatları yapımı için havacılıkta kullanılır. Dür alüminyum a %1,5-2 kurşun katılarak "Kurşunlu Dür alüminyum" alaşımı yapılır. Kurşun talaş kaldırma işçiliğini kolaylaştırır ve işlemede kesici aletlerde yığıntı talaş oluşumunu engeller. 14
3.ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ DÖKÜM ÖZELLİKLERİ Alüminyum alaşımlarının döküm özelliklerinin iki nokta üzerinde incelenmesi uygun olur. 3.1.Akıcılık Akıcılık, sıvı metalin kalıp boşluğunu tam olarak doldurma yeteneği olarak tanımlanır. Döküm işleminden önce kullanılacak erimiş metalin yeterli akıcılığa sahip olup olmadığını farklı sıcaklıklarda spiral döküm yaparak belirlenir. Döküm işleminde dökülen malzemenin akışkanlığını ya da dökülebilirliğini etkileyen başlıca parametreler: - Döküm sıcaklığı - Katılaşma ısısı - Sıvı metalin ısı içeriği - Sıvı metalin bileşimi - Katılaşma türü ve aralığı - Yolluk sistemi - Kalıbın (kum, metal, seramik) ısı iletme kabiliyeti - Kalıp malzemesinin ıslanma özelliği -Döküm şartları (metal sıcaklığı, hızı, döküm yükseldiği, statik basınç) - Besleyici ve çıkıcılardır. Sıvı metalin akıcılık özelliği spiral deneyi ile ölçülür. Alüminyum alaşımlarının bu özelliği bir dereceye kadar zayıftır. Alaşımlama alüminyuma akıcılık kazandırır. Alaşımlarda ötektik bileşimler en yüksek akıcılık değerlerine sahiptir. Alaşımda bulunan cüruflar ve yabancı maddeler akıcılığı olumsuz yönde etkileyebilirler. Alaşımlarda meydana gelen alümina, sıvı maden yüzeyinde, zar şeklinde bir kabuk oluşturur. Bu kabuk sıvının akıcılığını önleyerek azaltır. Bu etki, sıvı yüzeyinin büyüklüğü ile artar. Alaşımların tekrar ergitilmelerinde alümina artacağı için, akıcılık giderek azalır. Bu durum, aynı zamanda alaşımın mikroyapısını kabalaştırır ve mekanik özelliklerini düşürür. Kalıp kumlarının özellikleri de alaşımın akıcılığını etkiler. 15
Akıcılığa etki eden bir diğer faktör sıvı alüminyumun viskozitesidir. Viskozite bir sıvının yüzey gerilimi ve atomlar arası difüzyonla akıcılığa karşı göstermiş olduğu direnç olarak tanımlanmaktadır. Şekil 3.1. Akıcılık deneylerinde kullanılan döküm spirali. Şekil 3.2. Yolluğun spiralin dışında olduğu akıcılık deneyi ve sıvı metalin kalıbı doldurma yüzdeleri. 16
3.2.Çekme (katılaşma çekmesi) Hacim küçülmesi diğer alaşımlardaki gibi gerçekleşir. Bu özellik alüminyumda fazladır. Alaşımlarında azalmakla beraber, birçok alaşımlara göre yine yüksektir (%6,7). Bu yüzden katılaşma çekmesi pek çok hata (çöküntüler, çatlama, çarpılma vb.) meydana getirebilir. Özgül ağırlığın azlığı (2,7 gr/cm 3 ) besleme zorluğunu da ortaya çıkarır. Bunun için dökümde, bu özellikler göz önüne alınmalıdır. Alüminyum alaşımlarında en az çekme doymuş katı eriyik içindir. Döküm Alaşımı Hacimsel Çekme (%) Çeliği 6 Alaşımlı çelik 9 Yüksek alaşımlı çelik 10 Dövülebilir dökme demir 5 Al 8 Al Cu4Ni2Mg 5.3 Al Si12 3.5 Al Si5Cu2Mg 4.2 Al Si9Mg 3.4 Al Si5Cu1 4.9 Al Si5Cu2 5.2 Al Cu4 8.8 Al Sil0 5 Al Si7NiMg 4.5 Al Mg5Si 6.7 Al Si7Cu2Mg 6.5 Al Cu5 6 Al MglSi 4.7 Al Zn5Mg 4.7 Cu (saf) 4 Pirinç 6.5 Bronz 7.5 Al bronzu 4 Sn bronzu 4.5 Foseco Non-Ferrous Foundryman s Handbook 11. edition Revised and edited by John R. Brown 17
3.3.Alüminyum Alaşımlarının Kalıplanması Alüminyum alaşımları kuma döküldüğü gibi kokil kalıplara da dökülmektedir. Basınçlı döküme de elverişlidir. 3.3.1.Kum kalıba Dökümü Kalıp yapımında sıvı metalin özgül ağırlığı, döküm sıcaklığı ve katılaşmadaki çekme miktarı gibi pek çok değişken yolluk ve besleyici tasarımını (yolluk ve besleyicilerin yerlerini, boyutlarını, soğutucuların durumunu) etkiler. a.kalıp kumu 1.sınıf teknolojisinde işlendi AFS tane incelik Nr. 35 40 45 50 55 60 65 70 80 90 Ort. Tane Boyutu 390 340 300 280 240 220 210 195 170 150 (μm) b.maçalar 1.sınıf teknolojisinde işlendi c.dereceler 1.sınıf teknolojisinde işlendi d.yolluk,çıkıcı ve besleyiciler Yolluk ve besleyici tasarımında işlendi e.temizleme ve yolluk sisteminin kesilmesi 3.3.2.Metal Kalıba (Kokil) Dökümü Alüminyum alaşımları metal kalıplara dökülebilen alaşımlardandır. Kendi ağırlığı ile metal kalıba (kokil) dökülebildiği gibi, metal kalıp uygulamaları olan boşaltma, savurma, basınçlı döküm yöntemleriyle de şekillendirilirler. Al-Cu alaşımları, Al-Mg alaşımları, Al-Si ötektik (alpaks) alaşımı, karışık alüminyum alaşımları (Y ve RR alaşımları) da kokile kendi ağırlıkları ile dökülürler. Alüminyum alaşımları basınçlı döküm yönteminde de kullanılırlar. Çekmeleri %1,5 civarındadır. Çok küçük (1-8 mm çapında ve 25 mm derinliğinde) delikler elde edilebilmektedir. 18
3.4.Alüminyum Alaşımlarının Ergitilmesi Alaşımların ergime özellikleri fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Bir maden veya alaşımın ergimesi için gerekli ısı miktarı şunların toplamından oluşur. -Katı haldeki alaşımının ısınma ısısı. Bu ısı ile alaşımın ergime derecesine yükselmesi için harcanan ısı, -Ergime ısısı. Ergime derecesine yükselen alaşımın katı halden sıvı hale geçmesi için harcanan gizli ergime ısısı, -Sıvı haldeki alaşımın ısınma ısısı. Buna bağlı olarak, sıvı alaşımın ergime derecesinden döküm sıcaklığına kadar yükselmesi için harcanan ısıdır. Bunların toplamı harcanan toplam ısıyı verir. Saf alüminyumun ergime derecesi 658 0 C dir. Gizli ergime ısısı 93 cal/gr dır. Bu miktar demirin ve bakırın iki, kalayın yedi katıdır. Isınma ısısı 4 cal/gr dır. Bakırın iki, demirin 3/2 katıdır. 100 kg. metali sıcaklığını fazla yükseltmeden ergitmek için 25 000 kalori, bakırda da 16 300 kaloridir. Alüminyum alaşımları kolay oksitlenir ve gaz çözünürlüğü artar. Döküm sıcaklığının artması bu oluşumları daha da arttırır. 3.4.1.Ergitme ocakları Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde potalı ve potasız ocaklar kullanılır. Potalı ocaklarda gazların metale temasını önlemek için pota yükselticileri ve kapaklar kullanılır. Potasız ocaklarda alev maden üzerine değil ocak tavanına yöneltilir. En tehlikeli gazlar hidrojen ve karbon monoksittir. Bunlar döküm parçalarda gaz boşluğu hatalarına sebep olur. Alüminyum ve alaşımlarının ergitilmesi demir ve alaşımlarının ergitme işleminden daha kolay olduğu için ve ergime derecesinin düşük olması nedeniyle hemen her ocakta ergitme yapılabilmektedir. Fakat amaca uygun 19
ocak seçmek önem arz etmektedir. Ocakların büyüklükleri, yapımında kullanılan malzemeler, yükleme yöntemleri, şekilleri (hareketli veya sabit) ve ergitme kapasiteleri gibi pek çok faktör ocak seçiminde etkili olmaktadır. Ergitme kullanılan yakıt türleri zaman içerisinde katıdan sıvıya, sıvıdan gaza, ve sonunda elektrikle ergitme tercih edilen yöntem olmuştur. Özellikle geliştirilen yeni yalıtım malzemeleri ocaklardaki ısı kaybını azaltarak yakıt ve enerji tasarrufu sağlamaktadır. Sıvı ve gaz yakıtla çalışan ocaklarda yanma atığını atma durumu olmadığından ısı uzun süre ocak içinde tutulabilmektedir. Metallerin elektrikle ergitilmesinde ısı kaybının daha az olması önemli bir ekonomik kazanç sağlamaktadır. İndüksiyon ocaklarının ilk kurulum masraflarının yüksek olması kullanımını sınırlamaktadır. Üretim şekillerine göre ergitme ocakları; 1 Potalı ocaklar 2 Yansımalı alevli ocaklar (reverberatory) 3 İndüksiyon (elektrikli) ocaklar 1.Potalı ocaklar Ocağın merkezindeki potanın etrafında belli bir boşluk bırakılarak, ateş tuğlasıyla etrafı örülmüş ocaklardır. Tuğlaların dış çevresinde yalıtkan veya ısı iletkenliği çok düşük tozlarla kaplanmış ve bu yalıtkan malzemelerin çevresi de sac ile sarılmıştır. Kullanılan yakıta göre brülör (üfleyici, yakıcı) kullanılır. Basınçlı hava ile ocak içerisine püskürtülen yakıt ocak içerisinde tutuşturularak yüksek ısı değerlerini çıkılması sağlanır. Potalı ocaklarda alev alüminyum alaşımlarına değmediği için dolaylı ısıtmalı ocak (indirect flame type furnace) olarak ta adlandırılırlar (Şekil.3.3). 20
Şekil.3.3 Potalı ocaklar. Potalı ocaklar sabit ve devirmeli olarak iki tiptir. Sabit tip olanlarda pota dışarıya alınır ve kepçelerle veta direkt döküm işlemi gerçekleştirilir (şekil.1). devirmeli tip ocaklarda ocak potası sabit olduğu için, ayrıca taşıma potası kullanılır. Ocakların devrilmesinde hidrolik veya mekanik düzenekler kullanılır. Potalı ocaklar pota kapasitesine göre sınıflandırılır. Alüminyum dökümünde dökme demir, grafit ve silisyum karbürden yapılmış potalar kullanılmaktadır. Alüminyum alaşımlarının potadan demir alma riski olduğundan kullanılması pek tavsiye edilmez. Dökme demir potaların ısıl iletkenliği diğer potalara göre az olduğundan ergime süresi uzar. Grafit potaların ısıl iletkenliği yüksek fakat dayanımları azdır. Tercih edilen pota silisyum karbür (SiC) potalardır.bu potalar kok ile silisin elektrikli ocaklarda 2000 0 C sıcaklığa kadar ısıtılmasıyla elde edilir. Genleşmesi az, ısı ve aşınmaya dayanımı yüksektir. Isıl iletkenliği de yüksektir. 21
2.Yansımalı alevli (YA) ocaklar Büyük miktarlardaki alüminyumun ergitilmesinde bu ocaklar kullanılmaktadır. Sıvı metal ile alev temas halindedir. Bu nedenle ergitme işleminin sürekli kontrol edilmesi gerekir. Sıvı alüminyuma çarpan alevler yüzeyde türbülansa neden olur. Ayrıca yanma atıkları da cüruf oluşmasına neden olur ve sıvı alüminyumun gaz emmesi de kaçınılmazdır. Gaz emmesini engellemek için alüminyum külçeler 450-500 0 C de ön ısıtıldıktan sonra ocağa konulmalıdır. Sıvı alüminyumun sıcaklığı da fazla yükseltilmemelidir. Bu ocaklarda yüksek alüminalı ateş tuğlaları kullanılmaktadır. Daldırma banyosu bulunduğundan, talaş, hurda ve ince kesitli geniş yüzeyli alüminyum parçalarının fazla yanma kaybı olmadan ergitilmesi mümkündür. Daldırma banyosunda gaz gidericiler ve tane incelticilerin sıvı alüminyuma katılması da mümkündür (Şekil.3.4). YA ocaklarında verimli çalışabilmek için dikkat edilmesi gereken hususlar şunlardır: 1. Sıvı alüminyum belli bir seviyede sürekli olarak ocak içinde bulunmalıdır. 2. Sıvı alüminyumun sıcaklığı döküm sıcaklığının çok üstüne çıkarılmamalıdır. 3. Ani soğumalardan kaçınılmalı, yani kontrollü sarj malzemesi girilmelidir. 4. Ani sıcaklık artışının olmamasına dikkat edilmelidir. Şekil.3.4 Yansımalı alevli ocak. 22
3. İndüksiyon (elektrikli) ocakları Genel olarak içinden dalgalı akım geçen bakır bobin ile bunu besleyen güç ünitesi ve yüksek ısıya dayanıklı refrakter malzemelerle astarlanmış bir potadan oluşur. Şebeke akımı ile (50 Hz) çalışan ocaklara düşük frekanslı, 1000-5000 Hz ile çalışan ocaklara orta frekanslı ve 10 000 Hz üzeri çalışan ocaklara da yüksek frekanslı indüksiyon ocakları denir. Orta ve yüksek frekansları elde edebilmek için pahalı transformatörler (güç kaynakları) kullanılır. Bu ocakların en büyük özelliği alüminyum ergitiminde yanma kaybını en aza indirir ve enerji tasarrufu sağlar. Özellikle ocaklardaki yüksek frekanstan kaynaklanan karıştırma etkisinden dolayı alaşımlama için tercih eldir. İndüksiyon ocaklarında ısı hassas olarak kontrol edilebildiğinden tutarlı ve iyi sonuçlar alınabilmektedir (şekil.3.5). Şekil.3.5 İndüksiyon ocağı. Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde yakacak harcamaları aşağıdaki oranlarda olmaktadır. -Sıvı yakıt (mazot), 100 kg. maden için, pota ocaklarında 18-25 litre, potasız ocaklarda 10-12 litre, 23
-Gaz yakacak, 100 kg maden için potalı ocaklarda 50-80 m 3 havagazı gerekir. -Elektrik ocaklarında, 100 kg maden için, potalı ocaklarda 50100 Kw/h, potasız ocaklarda 50-80 Kw/h elektrik harcanır. 3.4.2.Potalar Alüminyum alaşımları bilinen ergitme potalarında ergitilirler. Eğritme işleminde grafit ve silisyum karbür potaların yanında, çelik sacdan yapılan potalar ve dökme demirden dökülen potalar kullanılmaktadır. Dökme demir potalar normal dökme demirlerden olduğu gibi, özel dökme demir alaşımlarından da yapılmaktadırlar. 3.4.3.Flakslar Ergitme ve ergitme sonrası sıvı metalin açık atmosferle ilişkisini kesen ve katılaşma sonrası Mikro-yapıyı kontrol eden maddelere flaks denir. Koruma ve temizleme flaksları olarak ikiye ayrılırlar. a-koruma flaksları Sıvı metalin üzerini örterek atmosfer gazlarına karşı döküme kadar koruma sağlar. Demir dışı alaşımlar gaz alma ve oksitlenmeye karşı duyarlıdırlar. Bu hassasiyetten dolayı sıvı metal ile atmosferin temasının kesilmesi gerekir. Açık atmosferle sıvı metalin temasını kesen maddelere koruma flaksları denir. (odun kömürü, cam, silis, boraksit, boraks, sodyum karbonat, baryum karbonat, kalsiyum karbonat, sodyum klorür, kalsiyum florür v.b.) koruyucu flakslar potaya veya ocağa yükleme yapılırken konur. Ergitme sırasında bazıları katı olarak kalır (odun kömürü ve silis gibi). Bazıları da eriyerek sıvı metalin yüzeyinde tabaka oluşturur. Flaks miktarı sadece sıvı metalın yüzeyini örtecek kadar konulmalı ve nemsiz olarak saklanmasına özen gösterilmelidir. Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde, koruyucu olarak kullanılan flakslar klorür ve flüorür'lü tuzlardır (%90 NaCl+ %10 CaF2, %85 CaCl2 + %15 CaF2, %60 NaCl+ %30 NaF2 + %10 CaF2 ve % 70 MgCl 2 % 20 MgF 2 %10 24
NaCl). Bunlar, oksitlenmeye ve gazların emilmesine engel olurlar. Şekil. 3.6 Alüminyumda hidrojen çözünürlüğü. b- temizleme flaksları Ergimiş metal içerisinde ergitme sırsında ve ergitme sonrası sıvı metal içerisine difüz etmiş gazları ve oksitleri gidermede kullanılan maddelere temizleme flaksları denir. Temizleyici flakslar, sıvı metalin içindeki oksit ve gazları gidermek için kullanılır. Bu flakslar genellikle, magnezyum ve sodyum klorür (NaCl) ve fiüorürlü (NaF) olurlar. Bunların sıvı halde iken metale yakın bir özgül ağırlıkları vardır. Karıştırma ile metalin üzerinde toplanırlar. Her ne kadar eğritme işlemi sırasında önlemler alınsa da sıvı metalin içerisine karışmış gaz ve oksitler bulunabilir. Sıvı metalin kalıplara dökülmesinden önce gaz ve oksitlerin temizlenmesi gerekir. Temizleme işleminde metal oksitleri veya oksijenli filizleri kullanılır. Ayrıca bazı metaller ve gazlar da oksit giderici olarak kullanılırlar. Çeşitli gazlar (azot, argon, helyum, klor, v.b.) verilerek temizleme yapılabilir. Azot gazı, 710 0 C de 3-15 dk. ve klor gazı, 710 0 C de 4-5 dk. verilir. Bunlar nitrin ve klorürler oluşturarak temizleme yaparlar. 25
Tablo.3.2 En çok kullanılan temizleme flaksları. Metal oksitler Filizler Metaller Gazlar Potasyum permanganat Manganez dioksit Bakır bir oksit Bakır iki oksit Baryum peroksit Nikel oksit Oksitli filizler Magnezyum Manganez Çinko Fosfor Baryum vd. Klor Flüor Maden içine girmiş hidrojenin dışarı atılmasında klor ve flüor gibi gazlar kullanılır. Bu gazlar, grafit bir boru yardımı ile sıvı metalin, içine gönderilirse, sıvı metali kaynatarak yükselir ve hidrojenin sıvı metalden uzaklaştırılmasını sağlar. Oksit giderici olarak kullanılan metallerin bazıları ise; magnezyum, manganez, çinko, fosfor, baryum, v.b.dır. Bunlar sıvı metale katılmadan önce genellikle bir ön alaşım şekline getirilirler (%10-15 fosforlu, bakır-fosfor gibi). Temizleme amaçlı kullanılan flakslar toz veya briket halindeki flakslar sıvı metalin üzerine konur. Sıvı metalin üzerine konan flaksların temizleme etkisi yapabilmesi için delikli bir daldırma aparatı yardımıyla sıvı metalin dibine doğru bastırılır. Çıkan gazların etkisi ile sıvı metal fokurdayarak kaynar. Hareketlilik bitince delikli aparat çıkartılır. Bu işlemle birlikte (mekanik ve kimyasal) oksitler ve cüruflar sıvı metal yüzeyine çıkar. Bir "temiz" ile sıvı metalin yüzeyinde biriken cüruflar alınır ve döküm işlemi gerçekleştirilir. Alınması gereken önlemler; 1. Nemsiz ve kuru bir ortamda saklanmalıdır. 2. Sıvı metale atılmadan önce flakslar ısıtılmalıdır. Demirli alüminyum bronzları için kullanılan temizleme flaksları; kireç, kalsiyum, mangan klorür ve magnezyum 26
Ayrıca titan, titan tetraklorür şeklinde karıştırılır. Karıştırma sıvı metalin normal ergime sıcaklığında yapılır. Titanın bir kısmı alaşımın içinde kalır. Klor sıvıdan ayrılarak çıkar. Klor gazının çalışanlara bir tehlikesi olmaz. Klorun iri Mikro-yapı oluşumuna etkisi varsa da, bileşimde kalan titan taneleri inceltir. 3.4.4.Tane incelticiler Döküm alaşımlarında Mikro-yapıyı değiştirmek için uygulanan aşılama işlemine tane inceltme denir. Aşılama daha küçük ve eş eksenel tane elde etmek için yapılan bir işlemdir. Alaşımda iri tanelerin oluşmaması için yüksek döküm sıcaklığından sakınılır. Normal (Tm+Tm) sıcaklıklarda döküm yapılır. Kokiller parçalarda tane inceliği sağlarlar. Ayrıca, nikel, sodyum, bor, krom, titan, v.b. elementler ince taneli Mikro-yapı oluşumuna yardımcı olan elementlerdir. Örnek1: 1 kg. maden için 0,5 gr sodyum 790 0 C sıcaklıkta sıvı metale daldırılır. Şekil.3.7 Metalik sodyumla tane inceltme. 27
Örnek2: %0.2 Ti ve %0,02 Bor ile yapılan tane inceltme işleminde, tane büyüklüğü 2,5 mm.den 3 mm.ye düşmektedir. Şekil.3.8 Tane inceltme ile Mikro-yapı değişimi. Alüminyum alaşımlarında katı eriyik mukavemetleşmesi yapan Cu, Mg, Zn, v.b. elementler katılaşma sonunda küçük taneli eş eksenel bir Mikro-yapı oluştururlar. İçerisinde yüksek miktarda Cu ve Mg bulunan alüminyum alaşımları daha kolay tane inceltilirler. Tane inceltme işlemi ile; 1.Mekanik özellikler (sertlik ve dayanım) %10-20 artar. 2.Tane sayısı arttığı için, gözenekler de Mikro-yapıya homojen bir şekilde dağılır ve sızdırmazlık sağlar. 3.Makro çekmeden mikro çekmeye geçildiği için sıcak yırtılma riski azalır. 4.Alaşım elementleri yapıya eşit dağıldığından, ısıl işlemlerde iyi sonuçlar alınır. 5.Tane sınırı alanı arttığı için bölgesel enerji merkezleri de artmaktadır. Bu da kesme kuvvetlerini azaltarak malzemenin işlenebilme özelliğini geliştirir. 6.İnce taneli yapılar döküm sıcaklığını azalttığı gibi, döküm parçaya da besleme kolaylığı sağlar. 3.4.5.Ergitme yöntemi Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde oksitlenme ve gaz alma tehlikesinden sakınılır. Bunun için ergitmede; -Kullanılan malzemeler temiz olmalı, -Isıtma çabuk yapılmalı, -Aşırı sıcaklık yükselmesinden sakınılmalıdır, 28
-Ergitmede önce büyük sonra ergimeyle beraber potaya küçük parçalar ilave edilmelidir, -Ergimiş metal sıvı halde fazla bekletilmemelidir, -Hidrojen çözünürlüğü yüzünden nemden sakınılmalıdır, -Sıvı metal karıştırılmamalıdır, -Sıcaklık kontrolü sürekli yapılmalıdır. Gözle kontrol yapılmamalıdır, -Cüruf alma işlemi dökümden hemen önce yapılmalıdır, 3.4.6.Ergitmenin kontrolü İstenen özellikte alaşımın elde edilmesi ile oksitler ve gazlardan korunmak için, diğer alaşımlarda olduğu gibi devamlı kontroller yapılır. Özellikle ergime süresi, sıvı metalin sıcaklığı, temizleme süresi, kristallerin inceliği özenle kontrol edilir. Her dökümden sonra kimyasal analizler yapılmalıdır. Alaşımın karışmasının iyi olup olmadığını kontrol için, üçgen prizma biçiminde bir çubuk dökülür. Bu çubuk 45 eğilir. çatlama olmazsa bu karışmanın iyi olduğu kabul edilir. 3.4.7.Döküm Ergiyen ve döküme hazırlanan alaşım bilinen yöntemlerle kalıplara dökülür. Döküm sırasında sıvı metalin oksitlenmesinden ve gaz almasından korunulmalıdır. Özellikle yolluk sistemi buna göre tasarlanmalıdır. Kalıpların doldurulması da mümkün olduğunca alçaktan ve çalkalamadan yapılmalıdır. Döküm sıcaklığı alaşımın bileşimine göre ayarlanmalıdır. Döküm sıcaklığını belirlemede muhakkak faz diyagramlarından yararlanılmalıdır. Dökülecek alaşımın kimyasal bileşimi bilinmelidir. 29