Eriyik İşlemleri

Gaz giderme ve oksit giderme uygulamaları eriyiğin temizlik ve kalitesini arttıran işlemlerdir. Ancak, dökümlerin metalürjik yapısını ve dolayısıyla da teknik özelliklerini değiştirmek üzere uygulanabilecek bir dizi işlem mevcuttur. Bu işlemlerin nasıl işe yaradıklarını anlamak için, çekirdeklenme ve sıvı metallerden katı madde oluşumunun mekanizmalarını dikkate almak gereklidir. Katılaşmanın ardıl çekirdeklenme ve büyüme aşamalarını gerektirdiği hususunu göz ardı etmemek gerekir. Ticari vasıflı alaşımlarda çekirdeklenme heterojen olarak meydana gelir ve bu da içinde katıların oluşabileceği alanlar sağlamak amacıyla bir eriyik içinde yeterli miktarda yabancı madde bulunmasını gerektirir. Özetle, katının

çekirdekleşebileceği ne kadar çok alan olursa, o kadar çok tanecik üretilecek ve bunlar o kadar küçük olacaklardır. Bu, bir dökümün yapısını değiştirmek üzere potansiyel bir mekanizma sağlar. Bir eriyiğin içine bilinçli olarak uygun çekirdeğin ilave edilmesi katılaşma alanlarının sayısını arttıracak ve dolayısıyla da taneciklerin ebadını azaltacaktır. Tanecik inceltmenin prensibi budur.

Örnek hammadde olarak alüminyum tercih edilirse tane inceltme basamakları şu şekildedir. Alüminyum alaşımlarının tane boyutu katılaşma koşullarına bağlıdır. Genel olarak hızlı soğutma sonucunda daha ince taneler oluşur. Ancak dökümhanelerde soğutma hızının ölçümü ve kontrolü, her zaman olanaklı değildir. İnce taneli yapı ile sıcak yırtılma direnci artar, hidrojen gazının yarattığı boşlukların zararlı etkileri minimize olur ve katılaşma sırasında oluşan büzülme boşluklarının dağılımı düzenlenir. Tane incelticiler, alaşıma göre farklı kompozisyonlarda olan Titanyum-Boron malzemelerdir ve ergiyiğe tuz ya da ön-alaşım olarak eklenir. Tane inceltme işleminde hiper-ötektik (Si%>12) alaşımlarda özel bir durum söz konusudur. Bu tip alaşımlarda sıcak yırtılma riski ile birlikte uzun katılaşma süreçlerinde Silisyum tanecikleri malzeme içinde iri boyutlarda kalır ve iri Silisyum tanecikleri dökülebilme, işlenebilme ve mekanik özelliklerin bozulmasına neden olur. Bu tip alaşımlarda inceltme ajanı olarak Fosfor kullanılır. Fosfor, Bakır-Fosfor ön alaşımı ya da tuz formunda olabilir.

Bu bölümde, seçilen alaşım sistemleri ele alınacak ve eriyik kalitesi veya metalürjik bütünlüğün nasıl geliştirilebileceğini göstermenin bir yolu olarak uygulanan eritme işleminin detayları temin edilecektir.

Alüminyumun ergitme prosesinin basamaklarını şematik olarak aşağıdaki gibi görebiliriz.

Şekil 9.5 Alüminyum ergitme proses basamakları 9.3.9 Demir Dışı Alaşımlar

Alüminyum Bazlı Alaşımlar. Bu alaşımlar erimiş halde iken oksitlenme ve hidrojen emilmesine karşı son derece hassastırlar. Bu, oksit katımı ve/veya gaz gözenekliliğinin bir sonucu olarak alaşımın mekanik özelliklerinin bozulmasına yol açar. Her durumda bu sorun yüksek sıcaklıklar ile daha da artar ve buda, eriyik sıcaklığının dikkatli bir şekilde kontrol altında tutulması gereğini vurgular. Film veya parçacıklar halindeki alüminyum oksit metalin akışkanlığını azaltır ve besleme metalinin akışını düşürür. İlaveler ayrıca hem gaz hem de büzülme kaynaklı gözenekliliğin oluşumu için çekirdeklenme alanları temin eder. Kabuk akışkanları eriyik ile atmosfer arasındaki reaksiyona bir bariyer sağlar ve eriyiğin yüzeyinde mevcut bulunan oksitleri emebilir. Askıda kalan oksitler ve diğer metalik olmayan

Prob Pota Kaldırma Aparatı Prob Metre

ilaveler, parçacıklarını nemini alan ve bunları fiziksel olarak eriyiğin yüzeyine taşıyan kimyasal bakımdan aktif akışkanlar kullanılarak giderilebilirler. Alüminyum alaşımlardan askıda bulunan metalik olmayan katkıları gidermek ve mekanik özelliklerde görünür bir gelişim sağlamak için gözenekli köpük seramik filtreler artan bir biçimde kullanılmaktadırlar. Ancak, bunların kullanımı dikkatli bir eritme uygulamasının alternatifi olarak görülmemelidir.

Hidrojen, alüminyum alaşımlar içinde fark edilebilir bir çözünürlüğe sahip yegane gazdır ve bunun çözünebilirliği ile sıcaklık arasındaki ilişki Şekil 9.5 de şematik olarak gösterilmektedir. Metaller içindeki gazlar bölümünde atıfta bulunulan tedbirler uygulanarak eriyik içindeki hidrojen mevcudiyetinin asgari seviyeye indirilmesi için her türlü çaba sarf edilmelidir. Ancak, bunu kabul edilebilir bir seviyeye indirmek için, bir gaz giderme işlemi gerekli olacaktır. Kimyasal bakımdan saf nitrojen, argon, klor ya da freon kullanan gaz fışkırtma teknikleri, akışkan bir gaz üretmek üzere eriyik içinde çözülen heksakloroetan gibi bileşikler kullanımı kadar etkilidir.

İnce bir tanecik yapısı mekanik özellikleri, ısıl işleme tepkiyi, basınç sıkılığını, sıcak yırtılma direncini ve besleme özelliklerini geliştirir. Belli alüminyum alaşımlar, alüminyum içindeki titanyum ve bor alaşımlarının katılması ile tanecikleri halinde rafine edilebilirler. Titanyum alüminit, titanyum borit ve titanyum karpit (yabancı madde olarak karbon bulunabilir) oluşumu etkin tanecik rafinesi için çekirdekçikler temin eder. Ancak, bu çekirdekçiklerin çekirdeklenme büzülmesi ve gaz gözenekliliği vasıtasıyla gözenekliliği teşvik etmeleri de mümkün olabilir.

ÇÖZÜNÜRLÜK (ml H² / 10 0 gr A lüminy um) SICAKLIK (°C)

Hipostatik alüminyum silikon alaşımları katı durumda iken bir α + β matrisindeki (β içinde az miktarda çözülmüş alüminyum bulunan silikondur) temel α’dan (α içinde az miktarda çözülmüş silikon bulunan alüminyumdur) oluşur. Alaşım yavaşça soğutulurken ötektik β ebat olarak daha büyük ve şekil olarak daha kaba olacak ve bu da güçlülük ve yumuşaklığı zayıflatacaktır. Pres dökümde de yaşandığı üzere, daha yüksek soğuma hızları β fazının ebat ve şeklini rafine eder ve bu da güçlülük ve yumuşaklığı arttırır. Değiştirici olarak bilinen kimyasal bir elementin katılması suretiyle benzer bir etki elde edilebilir. Burada sodyum tercih edilen değiştirici maddedir ve element halinde (vakumlu paketlenmiş) veya kabuk akışkanındaki bir tuz olarak ilave edilebilir. Etkisi zaman ile azalmasına ve erimede kaybolmasına rağmen, çok düşük sodyum konsantrasyonları etkin bir değiştirme sağlar.

Başta % 4 oranında bakır ihtiva edenler olmak üzere, belli alüminyum alaşımları ısıl işlem için uygundurlar. Net bir eritme işlemi olmamalarına rağmen, bu tip işlemler döküm alaşımların özelliklerinin optimum seviyeye çıkarmak için değerli bir metot sağlarlar. Bu tip alüminyum – bakır alaşımlarının kullanıldığı durumlarda, ısıl işlem prosedürü eskitme veya çöktürerek sertleştirmenin takip ettiği çözelti işlemi ihtiva eder.

10. METAL ENJEKSİYON TEZGÂHINA ERGİMİŞ METAL BESLEME