AA1050A VE AA3003 ALÜM NYUM ALA IMLARINDA TERMOMEKAN K PROSESLER N
EK LLEND R LEB L RL E ETK S
YÜKSEK L SANS TEZ Met. Müh. Seda ERTAN
Anabilim Dalı : METALURJ VE MALZEME MÜHEND SL Programı : MALZEME
HAZ RAN 2007
STANBUL TEKN K ÜN VERS TES FEN B L MLER ENST TÜSÜ
AA1050A VE AA3003 ALÜM NYUM ALA IMLARINDA TERMOMEKAN K PROSESLER N
EK LLEND R LEB L RL E ETK S
YÜKSEK L SANS TEZ Metalurji Müh. Seda ERTAN
(506951045)
Tezin Enstitüye Verildi i Tarih : 7 Mayıs 2007 Tezin Savunuldu u Tarih : 11 Haziran 2007
Tez Danı manı: Prof.Dr. E.Sabri KAYALI
Di er Jüri Üyeleri Prof. Dr. Hüseyin Ç MENO LU Prof.Dr. Mehmet KOZ
ÖNSÖZ
Bu çalı ma ve tüm hayatımda maddi ve manevi olarak her zaman bana destek olan tüm imkansızlıkların içinde bile pek çok olanak olabilece ini bana gösteren aileme te ekkür ederim.
Tezin olu masındaki yönlendirme ve deste inden dolayı hocam Prof. Dr. E. Sabri Kayalı’ya te ekkürlerimi sunuyorum. Sadece tez a amasında de il her zaman danı abilece imiz ve yardım alabilece imizden emin oldu umuz bir e itim gönüllüsü oldu u için sayın hocama ayrıca te ekkür ediyorum.
Tezin yapılması sırasında gerekli tüm olanakları sundukları için Sn smail Ba er’in ahsında tüm Teknik Alüminyum San. A. . yöneticilerine te ekkür ediyorum.
Deneysel çalı malarındaki katkılarından dolayı Sn F.Tülay Öztürk ve tüm Teknik Alüminyum laboratuarı çalı anlarına müte ekkirim. Çalı ma esnasında deste ini gördü üm firma dı ındaki tüm di er ara tırmacı ve laboratuar çalı anlarına te ekkür ederim.
Tezin olu ması a amasında yardım ve bana gösterdikleri sabır için tüm çalı ma arkada larıma te ekkür ederim.
Ç NDEK LER TABLO L STES v EK L L STES vi ÖZET ix SUMMARY x 1.G R 1
2. ALÜM NYUM LEM ALA IMLARININ GENEL KARAKTER ST KLER 3
2.1 Semboller 3
2.2 1xxx ve 3xxx Serisinin Tanıtılması 4
2.2.1 1xxx Serisi 4
2.2.2 3xxx Serisi 4
2.3 Alüminyum lem Ala ımlarının Temper Gösterimlerinin Anlamı ve Kullanılan Üretim Proseslerinin Tanıtılması 5 3. ALÜM NYUM LEVHA ÜRET M 8
3.1 Slab Dökümü ve Sıcak Haddeleme 8
3.2 Sürekli Levha Dökümü 8
3.2.1 Çift Merdaneli Döküm 10
3.2.2 Tek Merdaneli Döküm 11
3.2.3 Çift Kemere Slab Döküm 11
3.2.4 Blok Döküm Teknolojisi 12
4. DÖKÜM MAK NELER 13
4.1 Çift Merdaneli Döküm Makineleri 13
4.1.1 Dikey Döküm Yönü 13
4.1.1.1 Dikey A a ı Do ru 13
4.1.1.2 Dikey Yukarı Do ru 13
4.1.2 Yatay Döküm Yönü 14
4.1.2.1 Scal AlussisseI, Jumbo 3C 14
4.1.2.2 Jumbo 3C’nin 3CM ye geli imi 14
4.1.2.3 Döküm Yönü Açılı Fata Hunter Hızlı Döküm Makinesi 16
4.2 Tek Merdaneli Dökümler 17
4.3 Blok Döküm Makineleri 17
4.3.1 Hunter- Dougles Blok Dökümü 17
4.4 Kayı Döküm 18
4.4.1 Hazelet Döküm Makinesi 18
4.4.2 Kaiser Döküm Makinesi 19
4.5 Dönen Çelik Kayı Ve Su So utmalı Merdanelerin Kombinasyonu 19
4.5.1 Properzi Döküm Makinesi 20
4.5.2 Rigomonti ve Rotary Döküm Makinesi 20
5. SÜREKL LEVHA DÖKÜMÜNÜN YAPI VE ÖZELL KLER 22
5.1 Çift Merdaneli Döküm-Tane Yapısı 23
5.2 Çift Merdaneli nce Levha Döküm- Mikro ve Makro Kusurlar 26
5.2.1 Yüzey Segregasyonları 27
5.2.2 Kanal Segregasyonu 28
5.2.3 Deformasyon Segregasyonları 28
5.2.4 Bandsı Yapılar 28
6. SÜREKL DÖKÜMÜN LERLEYEN PROSESTEK DAVRANI I 30
6.1 So uk Haddeleme 30 6.2 Isıl lemler 30 6.2.1 Homojenizasyon 30
6.2.2 Yeniden Kristalle me 31
6.2.3 Toparlanma Tavı 33
6.3 AA3003 Ala ım Malzemenin Yapısı 34
6.4 AA1050A Ala ım Malzemenin Yapısı 37 7. EK LLEND R LEB L RL K 39
8. DENEYSEL ÇALI MA 45
8.1 Kullanılan Sarf, Makine, Cihaz ve Ekipmanlar 45 8.2 Döküm Prosesi 46
9. SONUÇLAR VE TARTI MA 49
9.1 Makro ve Mikro Yapı ncelemeleri 49
9.1.1 1050 Ala ımında Mikro-Makro Yapı ncelemeleri 49 9.1.1.1 E Prosesi 49
9.1.1.2 F Prosesi 51
9.1.1.3 G Prosesi 52
9.1.2 3003 Ala ımında Mikro-Makro Yapı ncelemeleri 52
9.1.2.1 C Prosesi 52
9.1.2.2 B Prosesi 54
9.1.2.3 A Prosesi 54
9.1.2.3 D Prosesi 55
9.1.3 Yüzey Tane Yapıları 55
9.2 Çekme Deneyi 56
9.3 Eriksen Deneyi 64 9.3 Derin Çekme Deneyi 66
10.GENEL BULGULAR 71
KAYNAKLAR 73
EKLER Ek A: Makro- Mikro Yapılar 76
Ek B: AA3003 Ala ım Malzemenin Yüzey Tane Yapıları 93
Ek C: Çekme Deneyi Sonrası Deney Çubukları 96
Ek D: Eriksen Deneyi Sonrası Yüzey Görüntüleri 100
Ek E: Derin Çekilmi Sert Haldeki ve Tavlı Örnekler 103
ÖZGEÇM 107
TABLO L STES
Sayfa No
Tablo 2.1 Düz ve gofrajlı malzeme için kondisyon gösterimleri.…………. 6 Tablo 5.1 Bazı döküm yöntemlerinin kıyaslanması (ticari saflıktaki
alüminyum için ortalama de erlerdir.………... 22 Tablo 6.1 Saf alüminyum için so uk i lem oranına ba lı olarak yeniden
kristalle me sıcaklıkları ………... 32 Tablo 6.2 So uk i lem, toparlanma ve yeniden kristalle me sonucunda
olu an dislokasyon yo unlukları………... 33 Tablo 8.1 AA1050A ve AA3003 ala ım malzemelerin döküm ko ulları 47 Tablo 8.2 Ala ım kimyasal bile imleri (a ırlıkça %)………... 47 Tablo 8.3 AA1050A ala ımı için seçilen prosesler………... 47 Tablo 8.4 AA3003 ala ımı için seçilen prosesler……….. 48 Tablo 9.1 AA1050A ala ımının alternatif prosesler sonucunda elde edilen
mekanik özellikleri………... 57 Tablo 9.2 AA3003 ala ımının alternatif prosesler sonucunda elde edilen
mekanik özellikleri………... 57 Tablo 9.3 AA1050A ve AA3003 ala ımlarının alternatif prosesler
sonucunda elde edilen mekanik özellikler ve anizotropi
katsayısı de erleri.……….………... 63 Tablo 9.4 Alternatif prosesler sonucunda nihai kalınlı a haddelenmi ve
tavlanmı malzemelerin eriksen testi sonuçları……….... 65 Tablo 9.5 AA1050A ala ımında alternatif prosesler sonucunda elde edilen
0,80 mm tavlı ve tavsız malzemelerin derin çekme testi
sonuçları……… 67
Tablo 9.6 AA3003 ala ımında alternatif prosesler sonucunda elde edilen 0,80 mm tavlı ve tavsız malzemelerin derin çekme testi
EK L L STES
Sayfa No ekil 2.1: So uk haddelenmi 1100 ala ım. Siyah partiküller Al3Fe
etrafındaki metal akı ına dikkat ediniz. % 0,5 HF 500X.……... 4
ekil 3.1: Sürekli dökümün prensibi (çift merdaneli dökümde…………... 9
ekil 3.2: Yatay döküm yönünde çift merdaneli döküm sistemi Saf alüminyum için so uk i lem oranına ba lı olarak yeniden kristalle me sıcaklıkları ………... 11
ekil 3.3: Tek merdaneli döküm ……… 11
ekil 3.4: Kemer sistemine döküm………... 12
ekil 3.5: Blok döküm yöntemi ……….……… 12
ekil 4.1: Hazelett Sr. döküm makinesi (1930-1940 yılları)……….. 13
ekil 4.2: Hunter mühendislik döküm makinesi………..…... 14
ekil 4.3: Yatay döküm yönünde çift merdaneli döküm makinesi…………. 15
ekil 4.4: Çift merdaneli döküm makinesi olan bir döküm hattı……… 15
ekil 4.5: Fata Hunter döküm makinesi………... 18
ekil 4.6: Hazelet döküm makinesi………..….. 18
ekil 4.7: Properzi döküm makinesi………... 20
ekil 4.8: Rotary levha dökümü………... 21
ekil 5.1: 3003 ala ımında döküm yönüne paralel kesitte merkez ile kenar arasındaki bölge 50x………... 24
ekil 5.2: Üstteki ekil çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümünde tane küçültücü ilavesi olmaksızın gerçekle en tane yapısı. Alttaki ekil çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümünde tane küçültücü ilavesi ile gerçekle en tane yapısı……….. 26
ekil 5.3: Tane yapılarının gösterimi………... 27
ekil 5.4: 8011 dökme rulonun hadde yönüne paralel kesiti. Döküm kalınlı ı 5 mm, döküm hızı 1,5 m/dak……….. 28
ekil 5.5: 8011 ala ımında merkez hattı ve bandsı segregasyon……… 29
ekil 6.1: Homojenizasyon rejimi……….. 37
ekil 7.1: Derin çekme sonrası parçanın ekli……….... 40
ekil 9.1: AA1050A ala ım malzemenin döküm kalınlı ında döküm yönüne dik kesitte kenar bölgesi……….... 50
ekil 9.2: AA1050A ala ım malzemenin döküm kalınlı ında döküm yönüne paralel kesitte çeyrek bölgesi………. 50
ekil 9.3: AA1050A ala ım malzemenin döküm kalınlı ında döküm yönüne paralel kesitte merkez bölgesi………...……… 50
ekil 9.4: AA1050A ala ım malzemenin 0,80 mm kalınlı ında tav görmemi halde döküm yönüne dik kesit görüntüsü………..…… 51
ekil 9.5: AA1050A ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin döküm yönüne dik kesit görüntüsü (E prosesi)……….. 51
ekil 9.6: AA1050A ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin
döküm yönüne dik kesit görüntüsü (F prosesi)……….. 52 ekil 9.7: AA1050A ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin
döküm yönüne dik kesit görüntüsü (G prosesi)……….… 53 ekil 9.8: AA3003 ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin
döküm yönüne dik kesit görüntüsü (C prosesi)……….…. 53 ekil 9.9: AA3003 ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin
döküm yönüne dik kesit görüntüsü (B prosesi)……….……. 54 ekil 9.10: AA3003 ala ım 0,80 mm kalınlı ındaki tavlı malzemenin
döküm yönüne dik görüntüsü (A prosesi)………..… 55 ekil 9.11: AA3003 ala ım homojen ve ara tav görmü 0,80 mm
kalınlı ındaki tavlı malzemenin döküm yönüne dik görüntüsü (D
prosesi)……….. 56
ekil 9.12: AA3003 ala ım alternatif proseslerden çıkan malzemelerin tane
görüntüleri……….. 56
ekil 9.13: Proseslere göre haddelenmi (sert) haldeki malzemenin akma ve çekme mukavemetlerindeki de i im.……… 58 ekil 9.14: Proseslere göre sert haldeki malzemenin % uzama de erindeki
de i im………...………… 59
ekil 9.15: Proseslere göre tavlanmı haldeki malzemenin akma
mukavemetindeki de i im……….. 59 ekil 9.16: Proseslere göre tavlanmı haldeki malzemenin çekme
mukavemetindeki de i im……….. 60 ekil 9.17: Proseslere göre tavlanmı haldeki malzemenin % uzama
de erindeki e i im……….…… 60 ekil 9.18: AA3003 ala ım C prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80 mm
kalınlı ında hadde yönüne paralel çekme testi çubu unun
görüntüsü……… 60
ekil 9.19: AA3003 ala ım B prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80 mm kalınlı ında hadde yönüne paralel çekme testi çubu unun
görüntüsü……..……….. 61
ekil 9.20: AA3003 ala ım A prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80 mm kalınlı ında hadde yönüne paralel çekme testi çubu unun
görüntüsü……… 61
ekil 9.21: AA3003 ala ım D prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80 mm kalınlı ında hadde yönüne paralel çekme testi çubu unun
görüntüsü………..….. 62
ekil 9.22: AA1050A ala ımda alternatif prosesler sonucunda elde edilen dikey anizotropi katsayıları ve anizotropi katsayılarının
ortalaması………...………… 63
ekil 9.23: AA3003 ala ımda alternatif prosesler sonucunda elde edilen
dikey anizotropi katsayıları………...………. 64 ekil 9.24: AA1050A ala ımında alternatif prosesler sonucunda elde edilen
düzlemsel anizotropi katsayıları………...……….. 64 ekil 9.25: AA3003 ala ımında alternatif prosesler sonucunda elde edilen
düzlemsel anizotropi katsayıları………...……….. 64 ekil 9.26: Proseslere göre tavlanmı haldeki malzemenin ortalama eriksen
ekil 9.27: AA1050A ala ım G prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80
mm kalınlı ında eriksen numunesinin görüntüsü……….. 66 ekil 9.28: AA3003 ala ım C prosesindeki tavlanmı malzemenin 0,80 mm
kalınlı ında eriksen numunesinin görüntüsü………..… 66 ekil 9.29: AA1050A ala ım F kodlu tavlı malzemenin derin çekme sonrası
görüntüsü……….... 69
ekil 9.30: AA3003 ala ım A kodlu tavlı malzemenin derin çekme sonrası
görüntüsü……….... 69
ekil 9.31: AA1050A ala ımda ortalama kulak iddeti ile anizotropi
katsayılarının ortalamasının de i imi……….... 70 ekil 9.32: AA1050A ala ımda ortalama kulak iddeti ile anizotropi
AA1050A VE AA3003 ALÜM NYUM ALA IMLARINDA TERMOMEKAN K PROSESLER N EK LLEND R LEB L RL E ETK S
ÖZET
Bu çalı mada çift merdaneli döküm yöntemiyle üretilmi AA1050A ve AA3003 ala ımındaki malzemelerin ekillendirilebilirli i üzerine termo- mekanik proseslerin etkisi incelenmi tir. Her iki ala ım için kalınlı ı 6 mm civarında dökülen levhalar 0,80 mm kalınlı a farklı proseslerle üretilmi ve yumu ak kondisyona getirilmi lerdir. Seçilen prosesler, nihai kalınlı a kadar hiç tav görmeyen, ara tavlı, homojen tavlı ve homojen tav - ara tavlıdır. AA1050A ala ımı için üç, AA3003 ala ımı için dört farklı proses seçilen bu çalı madaki bulgular a a ıda sunulmu tur. Her iki ala ım için homojen tavlı ve homojen tav – ara tavlı malzemelerin kalınlık boyunca tane yapıları di er proseslere göre daha küçük ve daha homojen, % uzama de erleri di er prosesler sonucunda elde edilenlerden daha yüksektir.
Kulaklanma için bir parametre olan tüm yönlerdeki (0°, 45°, 90°) dikey anizotropi
katsayılarının birbirine yakın de erler vermesi açısından en ba arılı sonuç AA1050A ala ımında nihai kalınlı a kadar hiç tav görmeyen prosesde elde edilmi tir. Aynı durum AA3003 ala ımında homojen tav ve ara tav görmü prosesde ba arılmı tır. Düzlemsel anizotropi katsayısı incelendi inde AA1050A ala ımında ∆R=0’a en
yakın de eri AA1050A ala ımında nihai kalınlı a kadar hiç tav görmeyen proses, AA3003 ala ımında ise homojen tav ve homojen tav – ara tav gören prosesler vermi tir.
Homojen tavlı ve homojen tav – ara tavlı malzemelerin Eriksen de erleri di er proseslerdekinden daha yüksektir. Eriksen numunesinin yüzeyleri di erleri ile kıyaslandı ında daha az portakallanmı tır.
Derin çekme deneyinde kulaklanma olarak en iyi de eri AA1050A ala ımında hiç tav görmeyen proses göstermi tir. AA3003 ala ımında ise homojen tavlı malzeme proses derin çekmede kulaklanma davranı ı açısından en tercih edilebilir örnektir. Genel olarak de erlendirdi imizde AA1050A ala ımında kulaklanma açısından nihai kalınlı a kadar hiç tavlanmayan prosesi, portakallanma açısından homojen tavlı prosesi tercih edilmelidir. Aynı anda portakallanma olmadan kulaklanması uygun bir proses elde edilmemi tir.
AA3003 ala ımında kulaklanma açısından homojen tav ve homojen tav – ara tav içeren prosesler tercih edilmelidir. Aynı zamanda portakallanma açısından da uygun olması isteniyorsa homojen tav – ara tavlı proses seçilmelidir.
THE EFFECT OF THE THERMOMECHANICAL PROCESSES ON THE FORMABILITY OF THE AA1050A AND AA3003 ALUMINUM ALLOYS
SUMMARY
In this work, it was investigated that the effect of the thermo- mechanical processes on the formability of the AA1050A and AA3003 aluminum alloys produced by twin roll casting. For both alloys, the sheets which were casted at approximately 6 mm thickness, rolled down to 0,80 mm by using different thermo mechanical processes and made soft temper. Thermo- mechanical processes were mainly four types. No annealing, inter annealing, homogenizing and homogenizing- inter annealing. Three types of processes for AA1050A and four types of processes for AA3003 are used in this work and following results are obtained.
For both alloys the processes that were included homogenizing or homogenizing- inter annealing, gave fine and uniform grain structure through thickness compared to other processes and the elongation (%) values were higher than the others.
The most successful process was the process which was included no interannealing or homogenizing for AA1050 in terms of close perpendicular anisotropy coefficients which is a parameter for earing for three directions (0°, 45°, 90°). Same situation for
AA3003 was observed at the process which was included inter annealing - homogenizing.
When the plain anisotropy coefficients were investigated, the most close values to
∆R=0 obtained from process which was included no interannealing or homogenizing
for AA1050A and the processes which were included homogenizing and inter annealing – homogenizing for AA3003.
The Erichsen values were higher than the other processes for the process which was included homogenizing for AA1050, processes which were included homogenizing and inter annealing – homogenizing for AA3003. The surfaces of the Erichsen sample shows slightly orange compared the others.
For AA1050A alloy, process, which was included no inter annealing or homogenizing, gave better values during the deep drawing cup test. The most preferable results obtained from process which was included homogenizing for AA3003 alloy.
When we evaluate in general, we should prefer the process which was included no inter annealing or homogenizing for AA1050 in terms of earing and the process which was included homogenizing for AA1050 in terms of orange peel. It was not obtained the process which shows good earing behavior and no orange peel at the same time.
For AA3003, we should prefer processes which were included homogenizing and inter annealing – homogenizing in terms of earing. If we want to get good earing behavior and no orange peel at the same time we should prefer the processes which was included inter annealing – homogenizing.
1. G R
1xxx serisi ve 3xxx serisi ala ımlar kullanımı en yaygın olan i lem ala ımlarındandır. 1xxx sersi ala ımlar minimum % 99,0 veya daha çok alüminyum içerirler. 3xxx serisi ala ımlarda ise ana ala ım elementi manganezdir. 1xxx serisi içinde AA1050A, 3xxx serisi içinde AA3003’ün endüstriyel anlamda kullanımı çok fazladır. Üretici firmalar kapasitelerini maksimum oranda kullanmak için çok çe itli ala ımları küçük kampanyalar halinde dökmek yerine belli kullanım alanlarında aynı performansı verecek ala ımlara mü terilerini yönlendirmek istemi lerdir. AA1050A ala ımının birincil alüminyum üretiminden bu ala ım içeri inde gelmesi yani hiçbir ilave ala ımlama yapmadan do rudan dökülmesi ve aynı zamanda birincil üretimden gelen di er ala ımların ço una göre daha mukavim olması bu seri içinde popüler olmasını sa lamı tır. Mü teri firmalar tedarikçi sayılarının fazla olmasını gerek rekabet ortamı olu turmak ve gerekse elde etme zamanını kısaltmak açısından tercih etmektedirler. Üretici tarafından bakıldı ında bu ala ımlardan bazılarının dökülmesi daha büyük makine kapasiteleri dolayısıyla yatırım maliyetleri gerektirmektedir. 3xxx serisi içinde AA3003 ala ımı, gerek dökülebilirli inin kolaylı ı ve büyük yatırımlar gerektirmemesi ve gerekse yüksek mukavemet ve ekil alabilirlik özelli i açısından pek çok alanda di er ala ımları ikame etti i için öne çıkmı tır.
1950’li yılların ba ında, do rudan so utmalı ingot dökümüyle ba layan klasik levha üretimine alternatif olarak ortaya çıkan çift merdaneleri alüminyum sürekli levha döküm yöntemi; kendine has malzeme özellikleri ve klasik yöntemle kıyaslandı ında enerji, i çilik, yatırım ve i letme maliyetlerinde getirdi i ekonomik avantajlardan dolayı kısa sürede benimsenmi ve dünya çapında birçok orta ve küçük ölçekli alüminyum levha üreticisinin standart prosesi haline gelmi tir.
Sürekli döküm yöntemiyle üretilmi malzemelerin nihai ürün ekillendirilebilirli ine etkisi olan parametreleri genel olarak; döküm yapısı ve termo- mekanik i lemler olarak ikiye ayırabiliriz. Döküm yapısı dendi inde makro ve mikro yapı
anla ılmalıdır. Tane yapısının küçük ve/ veya kalınlık boyunca homojen olması, kalınlık boyunca kimyasal homojenli in sa lanmı olması, segregasyonların mümkün mertebe bulunmaması, sıvı metal temizli i sonrası kalan safsızlıkların olmaması veya az olması yapının sahip olması gereken en önemli özelliklerdendir. Bu özellikler ise döküm prosesinde; tip mesafesi, döküm hızı, tip dudak aralı ı, döküm sıcaklı ı, tane küçültme prati i, tane küçültücünün cinsi ve miktarı, merdaneler arası ayırma kuvveti, so uma hızı ve sıvı metal temizlik kalitesi ile sa lanır.
ekillendirilebilirlik yetene ine etkisi olan ikinci ba lık ise termo- mekanik i lemlerdir. Termo- mekanik i lemler malzemenin makro ve mikro yapısında önemli ölçüde de i ikliklere neden olabilirler. Tane boyutunun, katı çözelti içeri inin ve faz yapısının de i mesi, segregasyonların giderilmesi veya azalması ve anizotropi davranı ı sözünü etti imiz bu ısıl ve mekanik i lemler dizisinden etkilenirler.
Bu çalı mada her iki ala ımda alternatif prosesler için aynı döküm levhaları kullanılmı tır. Böylece döküm yapısı aynı olan malzemelerin termo- mekanik i lemler kar ısındaki davranı ının incelenmesi amaçlanmı tır.
2. ALÜM NYUM LEM ALA IMLARININ GENEL KARAKTER ST KLER
2.1 Semboller
4 haneli numaralandırma sistemi kullanılır. 1. hane hangi grup oldu unu gösterir. Gruplar ana ala ım elementine göre olu turulmu tur [2] :
Alüminyum 99,00 %...1xxx Bakır………...2xxx Manganez………...3xxx Silisyum……….4xxx Magnezyum………...5xxx Magnezyum ve silisyum…………6xxx Çinko………..7xxx Di er elementler……….8xxx
1xxx serisi ala ımlarda 10xx ifadesi ala ımlanmamı do al empüriteleriyle bulunan bile imlere kar ılık gelir. Son iki hane alüminyum oranının virgülde sonraki kısmını gösterir ve minimum alüminyum içeri ini ifade etmek için kullanılır. kinci hane bazen 0’dan farklı bir de er olur. Bu 1 ya da daha fazla empürite üzerinde özel kontrolü gösterir [2].
2xxx’den 8xxx’e kadar olan ala ımlarda 2. hane ala ım modifikasyonunu gösterir. 2. hane sıfırsa ala ım orijinal ala ımdır. De ilse orijinal ala ımın modifiye edildi ini gösterir. 2. hane ala ımın bütünüyle yeni bir ala ım veya önceden kayıt edilmi bir ala ımın sadece bir modifikasyonu olup olmadı ını belirlemek için kullanılır. Son iki hanenin özel bir önemi yoktur. O grup içindeki farklı bir ala ımı tanımlamak için kullanılır [2].
2.2 1xxx ve 3xxx Serisinin Tanıtılması
2.2.1 1xxx Serisi
Minimum % 99,0 veya daha çok alüminyum içerirler. Korozyon direnci mükemmel, yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, dü ük mekanik özellikler ve mükemmel ekil alabilirlik karakteristik özellikleridir. Mukavemet deformasyonla artar. Demir ve silisyum ana ala ım elementleridir. Reflektör, ısı dönü türücüleri, elektriksel iletkenler ve kapasitörler, folyo, mimari uygulamalar ve dekoratif amaçlı olarak kullanılırlar [2].
Mikroyapı açısından bakıldı ında demirin alüminyum içinde katı halde çözünürlü ü çok sınırlıdır. Dökülmü malzemede denge halinde FeAl3 ( ekil 2.1), Fe3SiAl12 veya
Fe2Si2Al9 bulunur. Katıla manın hızlı oldu u durumda denge dı ı fazlar olu abilir.
FeAl6 ve MnAl6 benzer kristal yapıya sahip bu denge dı ı fazlara örnektir. Bakır ve
manganez gibi elementler miktarlarının yetersiz olması nedeniyle kendilerinin de bulundu u bir faz olu turamazlar ve daha az stabil olan fazların tip ve miktarını etkileyemezler. Isıl i lemle denge dı ı fazlar denge haline döner [2].
ekil 2.1: So uk haddelenmi 1100 ala ım. Siyah partiküller Al3Fe etrafındaki
metal akı ına dikkat ediniz. % 0,5 HF 500X [2]. 2.2.2 3xxx Serisi
Bu serinin ana ala ım elementi manganezdir. Mukavemet olarak 1xxx serisi ala ımlardan % 20 daha mukavemetlidir. Mangan daha çok 3003, 3103, 3105, 3005, 3004 ala ımlarında ana ala ım elementidir. Orta seviyede mukavemet ve iyi i lenebilirlik beraber istedi inde kullanılır. çecek kutuları, mutfak e yaları, ısı
dönü türücüleri, depolama tankları, mobilya sektörü, trafik i aretleri, çatı, cephe ve mimari uygulamalarda kullanılır [2].
Bu grubun en popüler ala ımı 3003’dür. Bu ala ımda baskın olan fazlar (MnFe)Al6
ve (FeMn)3SiAl12’dir. Döküm yapısında ilk faz baskındır, sonradan yapılan bir ısıtma
ile gecikmi bir peritektik reaksiyonla ikinci faza dönü üm gerçekle ir. Birincil dendiritlerin çekirde i manganezce a ırı doymu tur ve daha sonra çökelirler [2].
2.3 Alüminyum lem Ala ımlarının Temper Gösterimlerinin Anlamı ve Kullanılan Üretim Proseslerinin Tanıtılması
Kondisyon (Temper) malzemenin sertlik derecesini ifade eder. Genel olarak kondisyonlar:
F...üretildi i gibi
‘0’... yumu ak (bazen homojen tavlı malzeme “H00” olarak gösterilebilir.) H12- 22...1/ 4 sertlik (çeyrek sert)
H14- H24...1/2 sertlik (yarım sert) H16- H26...3/ 4sertlik
H18- H28- H19...tam sert olarak ifade edilir. Bu malzemelerin üretilebilmesi için de i ik sıcaklıklarda tavlanmaları veya hiç tavlanmamaları gerekebilir [3].
H1X; “1” rakamı malzemenin ara tavlı üretilece ini gösterir. Yani malzeme ara bir kalınlıkta tavlanıp sonra haddede talep edilen kalınlı a inceltilir. 1’in yanındaki rakam büyüdükçe malzemenin sertli i artar. Yani malzemenin sertle me derecesini gösterir. Dolayısıyla H16 kondisyonu H14 den daha serttir [3].
H2X; “2” rakamı malzemenin son kalınlı a kadar inceltilip talep edilen kalınlıkta son tavlı üretilece ini gösterir. 2’ nin yanındaki rakam büyüdükçe malzemenin sertli i artar. Yani malzemenin sertle me derecesini gösterir. Dolayısıyla H28 kondisyonu H26 den daha serttir [3].
H3X; Gerilim yüklenmi veya haddelenmi malzemeye üretim sırasında uygulanan ısının bir sonucu olarak mekanik özellikleri stabilize edilmi malzemedir. Stabilizasyon genellikle tokluk özelli ini geli tirir. Bu i lem sadece oda sıcaklı ında
ya lanma yumu amasına (age- soften) maruz kalan ala ımlara uygulanabilir. Takip eden ikinci rakam stabilizasyon sonrası kalan sertli in derecesidir [3].
H4X; Üretildikten sonra boyama veya laklama sırasında termal i leme maruz kalacak malzemelerdir [3].
* F kondisyondaki malzemenin üretiminde tav i lemi yoktur [3]. * ‘0’ kondisyondaki malzemenin üretiminde tav i lemi vardır [3]. * H22 kondisyondaki malzemenin üretiminde son tav i lemi vardır [3]. * H12 kondisyondaki malzemenin üretiminde ara tav i lemi vardır [3]. * H24 kondisyondaki malzemenin üretiminde son tav i lemi vardır [3]. * H14 kondisyondaki malzemenin üretiminde ara tav i lemi vardır [3]. * H26 kondisyondaki malzemenin üretiminde son tav i lemi vardır [3]. * H16 kondisyondaki malzemenin üretiminde ara tav i lemi vardır [3]. * H28 kondisyondaki malzemenin üretiminde son tav i lemi vardır [3]. * H18 kondisyondaki malzemenin üretiminde ara tav i lemi vardır [3]. * H19 kondisyondaki malzemenin üretiminde tav i lemi yoktur [3]. Tablo 2.1: Düz ve gofrajlı malzeme için kondisyon gösterimleri [3].
Gofrajlı Düz hali H114 ‘0’ H124 H11 H224 H21 H324 H31 H134 H12 H234 H22 H334 H32 H144 H13 H244 H23 H344 H33 H154 H14 H254 H24 H354 H34 H164 H15 H264 H25 H364 H35 Gofrajlı Düz Hali H174 H16 H274 H26 H374 H36 H184 H17 H284 H27 H384 H37 H194 H18 H294 H28 H394 H38 H195 H19 H295 H29 H395 H39
Yukarıdaki kondisyonlar temel kondisyonlardır. Bunun dı ında bazı özel gösterimler vardır:
HX11; Malzeme tamamen yeniden kristalle tirildikten sonra ‘0’ oldu u duruma göre
kısmen gerilim yüklenmi fakat Hx1’li kondisyonlar kadar sertle memi malzeme demektir. Örne in ‘0’ yapılmı malzemenin gerdirme tezgahından geçtikten sonraki duruma H111 denebilir [3].
H112; Bu kondisyon 6 mm ve daha kalın malzemeler için tanımlanmı tır [3].
‘0’ ile HX8 arasında 1’den 7’ye kadar kondisyonlar vardır. Örne in 4 rakamı 0 kondisyon ile H18 in ortasındaki bir kondisyonu gösterir. Yani yukarıda anlattı ımız H14, H24 gibi. Örne in 2 rakamı ‘0’ kondisyon ile H14 in ortasındaki bir kondisyonu gösterir. Örne in 6 rakamı HX4 kondisyon ile HX8 in ortasındaki bir kondisyonu gösterir. 1, 3, 5, 7 ise yukarıda anlatılanlara benzer ekilde bir alt ve üst kondisyonun ortasını gösterir [3].
Gofrajlı veya çetalı (embossed veya patterned) malzemeler bazen Tablo 2.1’deki gibi
talep edilebilirler. Gofrajlı veya çetalı malzemeler bazen sol sütundaki gösterimlerle talep edilirler [3].
3. ALÜM NYUM LEVHA ÜRET M
Alüminyum yassı mamul üretimi iki ana yöntemle olmaktadır:
3.1 Slab Dökümü ve Sıcak Haddeleme
DC olarak bilinen bu yöntemde gerekli rafinasyon i lemleri yapıldıktan sonra dökülen slablar yüzeylerindeki oksit tabakası alındıktan sonra homojenizasyon ısıl i lemi görürler. Bu slablar daha sonra sıcak haddeleme i lemine tabi tutulurlar. Belli bir kalınlı a inildikten sonra bu malzemeler so uk hadde makinelerinde nihai kalınlıklarına indirilirler [4].
3.2 Sürekli Levha Dökümü
Bu yöntem son 40 yılda pek çok ekonomik avantajı nedeniyle giderek daha önemli olmaya ba lamı tır. Bu yöntemle sıvı alüminyum do rudan rulo olarak sarılacak levhaya dönü mü olur. Geleneksel kalıba döküm operasyonlarının bir kısmı ortadan kaldırılmı olur. Bu nedenle yatırım maliyeti ve operasyon maliyetleri bu yöntemde önemli ölçüde daha dü üktür. Pek çok modern tesiste yüksek verimlili inden dolayı tercih edilir [4].
Sürekli döküm yöntemi, foil stok, boyama yapılacak malzeme ve bazı durumlarda derin çekilecek ürün olarak kendini ispatlamı tır. ekillendirilebilir alüminyum ala ımlarının dökümü için çe itli levha döküm teknolojileri uygundur [4].
Bu yöntemlerle 2- 20 mm kalınlıklarında 2350 mm geni li e kadar malzeme dökülebilir. ekil 3.1’de sürekli döküm prosesinin ana teması görülüyor. Sıvı metal döküm kalıbına (iki merdane arasındaki bo lu a) girer, katıla ır ve kalıbı terk eder [4].
Dökümden sonra malzeme do rudan rulo olarak sarılabilece i gibi derhal rulo olabilece i bir kalınlı a haddelenebilir [4].
Geleneksel yöntemde (DC- direct chill) döküm sonrası slablar yeniden 500 °C ye ısıtılır ve sıcak haddelerde 4- 6 mm kalınlı a kadar haddelenirler. Geleneksel yöntemde;
Ergitme → DC döküm → Sıcak haddeleme → Rulo sarma → So uk hadde (termo-
mekanik i lemler) → Ürün [4].
ekil 3.1: Sürekli dökümün prensibi (çift merdaneli dökümde) [4]. Sürekli levha dökümünde;
Ergitme → Levha döküm → Rulo sarma → So uk hadde (termo- mekanik i lemler) → Ürün [4].
Bu iki yöntem kar ıla tırıldı ında sürekli dökümde geleneksel yöntemdeki bazı a amaların gerekmedi i anla ılır. Ayrıca proses maliyeti, operasyon ve yatırım maliyeti daha dü üktür [4].
Sürekli levha dökümünde verimlilik % 15- 20 oranında daha iyidir ve malzeme tüketimi % 1,5- 2 oranında daha azdır. Fata ve Pechiney firmalarının yeni çalı malarıyla 3 mm den daha ince malzeme dökülebilmektedir. Bu da haddeleme i lemini kısaltmaktadır [4].
Sürekli döküm her ne kadar ekonomik anlamda bazı avantajlara sahip olsa da nihai üründe geleneksel yöntemle üretilene göre daha limitli özellikler ta ıdı ı görülmektedir. Bu dezavantajların en önemlisi dökülen ala ımın yüksek oranda ala ım elementi içermesinin getirdi i zorluklardır. Bu ala ımların katıla ma aralı ı
Döküm nozülü Katı Levha Merdane 1 Merdane 2 Ergimi metal Katıla ma
geni oldu u için levhada çatlaklar kalabilir. Yani malzeme sıvı veya yarı katı halde merdaneyi terk edebilir. Bu durumu dü ük döküm hızında giderek bertaraf etmek mümkündür. Ancak bu durumda katıla ma nozülde ba layabilir [4].
Bu sebeple dü ük ala ımlı malzemeler bu yöntemle dökülebilir. A a ıda dökülebilecek malzemeler listelenmi tir:
• Ticari saflıkta 99,2- 99,6 alüminyum ala ımları • AlMn (maksimum 2 % Mn 3xxx serisi)
• Al Mg (maksimum 2- 3 % Mg Alusuisse Caster II ise %5 Mg a kadar
döküyor.)
AlFe (maksimum 2 % Fe) veya AlMnFe (max 1% Fe ve max 1 % Mn) [4]. Levha döküm teknolojileri nihai ürünün boyutlarına göre türlere ayrılır:
• Geni levha döküm • Dar levha döküm
• Döküm sonrası hemen rulo olarak sarılan (maksimum kalınlık 10 mm) • 20- 40 mm dökülüp daha sonra sıcak haddelenen
• 3 mm in altındaki kalınlıklarda dökülen [4]
Sürekli döküm teknolojisi, döküm yönüne göre yatay ve dikey olarak 2’ye ayrılabilir. Kalıp tipine göre sabit ve hareketli olmak üzere yine 2’ye ayrılabilir [4].
3.2.1 Çift Merdaneli Döküm
Özellikle foil stok üretiminde dikkate de er ticari uygulamaları vardır. çten so utmalı dönen iki merdane arasına sıvı metali besleyen bir kaynak içerir. Sıvı metal nozülden çıktıktan çok kısa bir süre sonra su so utmalı merdane ile temas ederek katıla ır. Nozülde sıvı metalin homojen da ılmı olması gereklidir. Döküm yönü dikey veya yatay olabilir. Katıla ma zonu 10- 20 mm uzunlu undadır. Aynı aralıkta sıcak haddeleme i lemi de gerçekle mektedir. Bu metotların ço unda % 5- 20 arasında bir sıcak haddeleme vardır. Levha merdaneden çıktıktan sonra 400- 550°C arasındadır. Bu yüksek sıcaklıkta rulo olarak sarılabilir ( ekil 3.2) [4].
ekil 3.2: Yatay döküm yönünde çift merdaneli döküm sistemi [4]. 3.2.2 Tek Merdaneli Döküm
Eriyik halindeki metal içten su so utmalı bir merdane üzerine dökülür. Merdanenin yüzeyine temas ederek so uyan metal ince bir levha olu turur ( ekil 3.3) [4].
ekil 3.3: Tek merdaneli döküm [4]. 3.2.3 Çift Kemere Slab Döküm
Dökülecek metal için iki adet ince hareketli çelik kemer yani hareketli kalıp söz konusudur. Kemer oldukça yüksek bir termal gradyana maruz kalır. Çünkü bir tarafta sıcak metal di er tarafta ise su so utmalı kısım ile temas halindedir ( ekil 3.4) [4].
3.2.4 Blok Döküm Teknolojisi
Birbirine ters yönde hareket eden hat üzerinde so utucu bloklar birbirlerine göre ayarlı bir ekilde monte edilmi tir. Aralarında küçük bo luklar kaldı ı için buralara metal sızabilir. Bunlar yüzeyde kıymık görüntüsündeki hatalara yol açarlar ( ekil 3.5) [4]. Metal Havuzu Metal Havuzu Döküm Nozülü Levha
ekil 3.4: Kemer sistemine döküm [4].
ekil 3.5: Blok döküm yöntemi [4]. Sıvı Metal
Havuzu
Kemer Döküm
Nozülü
Kemer So utma Sistemi
Slab
Blok So utma Sistemi
Slab Sıvı Metal Havuzu
Döküm Nozülü
Bloklar Sıvı Metal
4. DÖKÜM MAK NELER
4.1 Çift Merdaneli Döküm Makineleri
4.1.1 Dikey Döküm Yönü
4.1.1.1 Dikey A a ı Do ru
Sıvı metal iki merdane arasındaki bo lu a yukarıdan a a ı do ru dökülür. Levha dikey olarak merdanelerden ayrılır ve a a ı do ru ilerler. Bu makine daha çok dar levha dökmede kullanılır ( ekil 4.1) [4].
ekil 4.1: Hazelett Sr. döküm makinesi (1930- 1940 yılları) [4].
4.1.1.2 Dikey Yukarı Do ru
1948’de Hunter mühendislik bir geli me yapmı tır. Malzeme yine dikey fakat bu sefer a a ıdan yukarı do ru beslenmektedir. Döküm nozülü iki merdanenin altına yerle tirilmi tir. Sıvı metal havuzundaki sıvı metalin seviyesi ile belirlenen metalostatik basınç ile sıvı metal nozülü geçip merdanelere temas etmektedir. Malzeme hafif bir deformasyon görerek merdaneler arasından çıkar. Bu yöntemle yapılacak dökümde magnezyum maksimum 2 % olabilir. Malzeme merdaneyi terk etti inde sıcaklı ı 300- 350 °C’dir. 6- 9 mm kalınlı ında 1700 mm enine kadar
Sıvı Metal Merdaneler Katıla ma Levha Sıvı Metal Havuzu
ekil 4.2: Hunter mühendislik döküm makinesi [4]. 4.1.2 Yatay Döküm Yönü
Günümüzde 1000- 2350 mm en için 6- 10 mm kalınlık dökmede yatay besleme önemlidir. Hatta son geli melerle 2- 3 mm dökülebilir [4].
4.1.2.1 Scal AlussisseI, Jumbo 3C
Bu iki marka iki önemli örnektir. Döküm hızı ala ıma ba lıdır. 1 m/ dak- 5 m/ dak arasında olabilir. Bu ekilde üretim yapan 100’ün üzerinde döküm makinesi vardır ( ekil 4.3, ekil 4.4). Malzeme döküm makinesinden yatay olarak çıkar ve sıcakken rulo olarak sarılır. Bu makineler katıla ma aralı ı dar olan ala ımlar için çok uygundurlar. Örne in 1xxx, 3xxx, 5xxx serisi (max 2,5 % Mg a kadar. Yüksek ala ımlı malzemelerde katıla ma aralı ının da geni lemesi nedeniyle hız dü ülerek dökülmek zorunda kalınır [4].
4.1.2.2 Jumbo 3C’nin 3CM ye geli imi
Standart 3C döküm makinesi 1959 yılında Pechiney tarafından geli tirilmi tir. 6 mm kalınlı ında 1500 mm geni li inde malzeme üretmi tir. Kullanılan merdane çapı 620 mm idi. Sonraki dönem döküm makineleri 2150 mm geni likte döküm yapacak hale getirilmi ve merdane çapı 960 mm’e yükseltilmi tir. Bu durum verimlili in arttı ı anlamına gelir. Bu döküm makineleri hızlı katıla madan dolayı pek çok metalurjik avantaj göstermi tir. Pechiney daha sonra çok daha ince kalınlıkları daha geli mi bir yüzey kalitesiyle döken makine yapmı tır. Döküm kalınlı ı 6- 10’mm den 3- 5 mm’e dü ürülmü tür. [4]. Levha Katıla ma Sıvı Metal Sıvı Metal Havuzu Merdaneler
ekil 4.3: Yatay döküm yönünde çift merdaneli döküm makinesi [4].
ekil 4.4: Çift merdaneli döküm makinesi olan bir döküm hattı [4].
Yeni döküm makinelerine yeni bir mekanik tip pozisyon ayarlayıcı ve merdane so utma sistemi dahil edildi. Döküm programlarında 1xxx, 3xxx ve 5xxx serileri 2- 3 mm kalınlıkları dökecek ekilde dü ünüldü. 3 mm’nin altındaki kalınlıklar u faydaları sa lamı tır: Hızlı katıla manın metalurjik getirileri, levha geometrisinde so uk hadde ile uyumlu geli me. Bu avantajları kullanabilmek için nozüllerin ekil ve boyutları sürekli ve trübülanssız sıvı metal akı ını sa lamak için yeniden tasarlandı. Bazı ala ımlar için sıvı metal havuzu ve nozüldeki seviye kontrol sistemi çok önem ta ır. Çünkü sıvı metal ile merdane arasındaki ısı alı veri i bundan etkilenir. Bu durum ise ürün üzerindeki tabakanın yapısını etkiler [4]. Bu makineler içten su so utmalı iki merdane içermektedirler. Merdane çapı 1150 mm’dir. Özel olarak tasarlanmı merdane ya lama sistemi ve kenar kesme ünitesi vardır. Levha kalınlı ı 1- 10 mm ve geni lik 2020 mm e kadar üretim yapacak ekilde dizayn edilmi lerdir. Bu ekilde dökülmü malzemeler 6,5 mikron folyo üretimine uygundur. Tane yapısı hızlı katıla ma nedeniyle iyidir [4].
Sıvı Metal Sıvı Metal Havuzu Döküm Nozülü Merdaneler Katıla ma Levha Makine Gövdesi Ergitme Fırını
Tutma Fırını Çift Merdaneli Döküm (TRC)
Kesme
4.1.2.3 Döküm Yönü Açılı Fata Hunter Hızlı Döküm Makinesi
Popüler makinelerden bir di eri ise Fata Hunter’dır. 15° açılı bir döküm standı vardır. Bu durum sıvı metalin trübülanssız ve düzgün bir eklide makineye girmesini sa lamaktadır. Fata’nın en son geli mesi hızlı döküm (speed caster) makinesidir. Daha ince kalınlıklarda yüksek verimlilik talebini kar ılamak için yapılmı tır ( ekil 4.5). Hızlı döküm makinesi de 1950’lerde Joseph Hunter’ın geli tirdi i iki merdaneli döküm prosesi üzerine kuruludur. lk çıkan makineler Hunter standart döküm makinesi olarak bilinmektedir. Döküm geni li i ve dökülebilen ala ımlar sınırlıdır. 1970’li yılların sonunda Super Caster makinesi yapılmaya ba lanmı tır. Bu makine verimlilikte bir artı , daha çok ala ım dökebilme ve 2 metre geni li e kadar döküm yapabilmeyi sa lamı tır. Takip eden dönemde çıkan Speed caster 2184 mm geni li indedir ve 2134 mm geni li inde kenarı kesilmi levha dökebilmektedir. Bu teknoloji özellikle maliyet dü ürmesi açısından folyo üretim prosesiyle uyumludur. Folyo üretimine ince kalınlıkta dökülmü hammadde sa lanmaktadır. Mini bir hadde ile belli bir kalınlı a indirilmi malzemenin daha sonra ince folyo hadde makinesine gitmesi söz konusu olmaktadır [4].
ekil 4.5: Fata Hunter döküm makinesi [4].
Merdaneli döküm sistemlerinde genel olarak problemler a a ıda sıralanmı tır:
Yapı ma, ısı yolu, merkez hattı segregasyonu, tip içerisinde local olarak donmalar, yüzey segregasyonları, seviye çizgileri [5].
Spreyler Fazla Spreyleri Toplama Sistemi Sıvı Metal Merdaneler Katıla ma Levha Sıvı Metal Havuzu Döküm Gövdesi Tip Masası Yük Silindirleri Hareketli Masa
4.2 Tek Merdaneli Dökümler
Tek merdane dizaynı ile döküm yaparlar. Önceki yıllarda bu metot pek çok zorlukla kar ı kar ıyaydı ve teknoloji endüstriye yeterince açık bir ekilde tanıtılmamı tı. Prototip döküm makinesi 1997’de Reynolds Metals tarafından geli tirildi. Dü ük maliyet ve yüksek verimlilik sa layan bir yöntem olarak tanımlanmı tır. En önemli özelli i çok yüksek so utma hızıydı, 1 mm kalınlık bile üretmek mümkündü. Böylece folyo üretimi için son kalınlı a dek gereken pas sayısı azalıyordu [4].
Bu teknolojinin en önemli parçası tek olan döküm merdanesidir. çte bir kor olup bunun üzerinde so utma kanalları vardır [4].
Açık bir havuz aracılı ı ile sıvı metal merdaneye gelir ve so ur. Merdane dönerken katıla ma katı- sıvı ara yüzeyinde devam eder ve sıvı metal havuzunun 1- 2 inch yukarısında sonlanır. Bu nedenle katıla ma tek yönlüdür. Kalınlık dalgalanmalarından kaçınmak için merdane boyunca homojen bir so uma sa lanmalıdır. Tipik döküm hızı 50 metre/ dak.- 70 metre/ dak. arasındadır. Bu hızlarda dökülen kalınlık 1- 1,3 mm’dir [4].
4.3 Blok Döküm Makineleri
ki tip makine vardır. Farklılık so uma tipiyle ilgilidir. Bu yüzden çe itli ala ım içeri inde malzeme dökebilirler. Kalınlık genellikle 16 mm’nin üzerindedir ve dökümden hemen sonra sıcak haddelenmelidirler. Döküm makinesi ile birlikte en az iki sıcak hadde standının bulunmasının sebebi budur [4].
4.3.1 Hunter- Dougles Blok Dökümü
çten su so utmalı çelik kalıpların zincirlenmesine çalı ılmı tır. Bu kalıp bloklar tank tekerle i gibi dönmektedirler. Bu makine genel olarak 610 mm’nin altındaki geni liklerde döküm yapamaz. Kalınlık 16 mm, hız 2 metre/ dak.- 4 metre/ dak. ve maksimum 3,5 Mg dökebilir [4].
yi bir yüzey kalitesi elde etmek için tüm kalıpların aynı yönde iyi ayarlanması önemlidir. Yüzey kalitesi kalıplardaki yüksek termal gerilmeler nedeniyle sınırlıdır. Isı, katıla an metalden kalıba, oradan suya do ru hareket eder. Termal gerilmeler yüzeyde çatlak olu umuna sebep olur [4].
4.3.2 Alusuisse Caster II
Bu döküm makinesi 1750 mm geni li e kadar 10- 40 mm aralı ında malzeme üretebilmektedir. Döküm hızı 0,5 m/ dak.- 10 m/ dak. aralı ındadır. Bu teknoloji daha geni bir aralıkta ala ımlı malzeme dökmeye uygundur. Örne in 5 % Mg’lu malzeme dökülebilir. Bu hat kutu (can stok) üretimi için kullanılmı tır. Bu döküm makinesiyle levha veya slab dökülebilir. 3 vardiya sistemi ile yılda 100.000 ton döküm yapması mümkündür [4].
Döküm Makinesi iki set bloktan olu maktadır. So utma blokları ile temas eden malzeme so umaktadır. Malzeme yeterince so uyuncaya dek bu bloklarla beraber ta ınır. Bloklar malzemeyi bıraktıktan sonra iç so utucular etkisiyle geriye dönü te so ur [4].
Bu sebeple daha geni aralıkta bir ala ım grubunu dökebilir. Döküm prosesi katıla ma hızı, döküm hızı, kalıpların yüzeyleri ve yüzeylerin kaplanması ile kontrol edilebilir [4].
4.4 Kayı Döküm
Sıvı metali katıla tırmanın bir di er yolu dönen iki çelik kayı arasında metali so utmaktır [4].
4.4.1 Hazelet Döküm Makinesi
Bu teknolojiyle 15- 25 mm kalınlıklarda 2000 mm’e kadar slablar üretilir ( ekil 4.6) [4].
Operasyonun prensibi sıvı metalin döküm nozülünden çıkarak kayı lar arası bo lu a dökülmesidir. Bu bo lukta metal katıla ır ve çekme merdaneleri (pinch- roll) tarafından dı arı çekilir. Döküm hızı 5- 9 m/ dak.’dır. 420- 460 °C’de makineden ayrılan malzeme derhal 2- 6 mm aralı ında bobin olarak sarılabilece i bir kalınlı a sıcak haddelenir [4].
ki merdaneli döküme göre daha geni bir ala ım aralı ında döküm yapılabilir (maksimum 3 % Mg). Fakat en iyi sonuçlar 1xxx serisi ve Al- Mn’da alınır. Yüksek kalitede yüzey özellikleri isteniyorsa malzeme yüzey kalitesi uygun de ildir [4]. 4.4.2 Kaiser Döküm Makinesi
Hem kayı hem de blok döküm makinelerinde yüzey kalitesinin foil stok için uygun olmaması nedeniyle Kaiser döküm makinesi geli tirilmi tir. Genelde kutu (can stok) üretmek amacındaki tesisler kullanır [4].
Sıvı metal tutma fırınları, degasser ve filtrasyon, Kaiser döküm sıcak hadde standı, ısıl i lem ve suyla so utma standı ve rulo sarma kısmı mevcuttur. Bu hattan me rubat kutusu malzemenin gövde, kapak ve üst açma kısmının üretilmesi mümkündür. Bu akı ta proses süresi kısaltılmı ve sermaye gereksinimi azalmı olup yüksek oranda kaliteli bir malzeme sa lar [4].
Dökülecek malzemenin kalınlı ı kayı ın kalınlı ı, döküm kayı ının geri dönü sıcaklı ı, levha ve kayı ın çıkı sıcaklı ı ile ilgilidir. Ayrıca dökülecek olan ala ıma da ba lıdır [4].
Kayı ın arka tarafında su so utma sistemi yoktur. Malzeme yüksek hızda ve yapı ma problemi olmaksızın dökülebilir. Ürünün sıcaklı ı aynı anda sıcak haddeleme için yeterli miktarda yükseltilmi tir [4].
4.5 Dönen Çelik Kayı Ve Su So utmalı Merdanelerin Kombinasyonu
Kalıp, kayı ile döküm merdanesinin dı kısmı üzerindeki yivde olu ur. Rulo veya tel dökülebilir [4].
ekil 4.7: Properzi döküm makinesi [4]. 4.5.1 Properzi Döküm Makinesi
Bu makine alüminyum veya bakırdan tel ve çubuk üretiminde (özellikle elektriksel uygulamalar için) büyük önem ta ır. Ala ım genellikle elektriksel uygulamalarda önem ta ıyan AA1350, 3xxx serisi ve 6101’dir. ekil 4.7’de yöntem görülmektedir [4].
Dökülmü çubuk trapezoid veya üçgen eklinde olabilir. Malzeme merdaneden ayrıldıktan sonra 350 °C sıcaklıktadır. Rulo olarak sarılabilece i bir kalınlı a bir an önce haddelenir [4].
Properzi’den çıkmı çubuk 12 mm olarak da ıtılır ve uygulamaya ba lı olarak 0,3- 4 mm arasında bir kalınlı a çekilir [4].
4.5.2 Rigomonti ve Rotary Döküm Makinesi
Properzi’ye benzer bir makinedir ( ekil 4.8). 200 mm geni li e kadar levha dökmede kullanılabilir. 14 m/ dak. döküm hızı vardır [4].
Rotary levha döküm makinesi orijinal Rigomonti makinesinin geli tirilmi halidir. Kayı kısmına bir merdane daha eklemekle malzeme üniteden yatay ayrılır. 20*500 mm ölçüsünde malzeme üretilebilir. Bu tip makineler genelde disk üretiminde, kozmetik kutularının ekstrüzyonunda, kutu (can stok), tüp ve so utucu evaporatörlerinin üretiminde kullanılır [4].
Katıla mı Çubuk Sıvı Metal Sıvı Metal Kutusu Döküm Merdanesi Çelik Kayı
ekil 4.8: Rotary levha dökümü [4]. Su Sıvı Metal Döküm Merdanesi Levha Su So utma Çelik Bant
5. SÜREKL LEVHA DÖKÜMÜNÜN YAPI VE ÖZELL KLER
Sürekli levha dökümünün en önemli özelli i yüksek so uma hızının iki ya da daha fazla katıla ma zonu olu masına neden olmasıdır. Dendiritler arası mesafe ve hücre boyutu yüksek so uma hızı ile azalır [4].
Sürekli döküm ürünleri empürite ve ala ım elementlerince a ırı doymu bir yapı özelli i gösterirler. Di er karakteristik özellikler ise yapı kusurları (dislokasyon, bo luklar ve bo luk yı ınları), yüzey segregasyonu ve merkez hattı segregasyonu içermeleridir [4].
Tablo 5.1’de farklı sürekli döküm makinelerinin so utma hızlarındaki farklılıklar görülmektedir. Bu sebeple de i ik döküm makinelerinin ürünleri farklı yapı ve özelliklerde olabilirler. Ama ana özellikleri tane boyutu da ılımı ve a ırı doymu luktur [4].
Malzeme yüksek sıcaklıklarda tutuldu unda a ırı doymu luk azalır ve tane kabala ması olur. Sonuç olarak prosese ba lı olarak sürekli dökümler yapı ve özellik açısından farklılık gösterebilir [4].
Tablo 5.1: Bazı döküm yöntemlerinin kıyaslanması (ticari saflıktaki alüminyum için ortalama de erlerdir [4].
Döküm Prosesi So uma Hızı
(K/ s) Mesafesi ( m) Dendirit Kol Boyutu Hücre ( m) Not Kalıba Döküm 0,01- 0,1 100 Kalıbın Sıcaklık ve türüne ba lı DC Döküm 0,5- 20 12- 15 50- 90 Properzi Döküm 0,5- 13 8 Levha Döküm 200- 700 1- 2 Çift Merdaneli Döküm 450 (Hunter Prosesinde) 5- 25 Blok- Kayı Döküm 40- 80
Örne in;
• Çok yüksek so uma hızı nedeniyle sürekli tek merdaneli dökümde katıla ma
hemen hemen tek yönlüdür. Bu durumun avantaj ve dezavantajı vardır. So uma ko ulları iyi bir mikro yapıya neden olur, segregasyonu ortadan kaldırır ve geleneksel yönteme göre daha küçük metaller arası bile ikler olu turur. Temel bir ala ım modifikasyonu ile özel mekanik ve fiziksel özellikler elde etme ansı olu mu olur. Di er taraftan muhtemel düzensiz katıla malar istenmeyen homojen olmayan bir yapıya neden olabilir [4].
• Blok ve belt döküm makineleri ço unlukla sıcak haddelenmi geleneksel
malzemenin yüzey kalitesi ile e le tirilemez. Yüzeyde çizgisel görüntüler vardır. Çift merdaneli döküm ile kıyaslandı ında malzeme daha az a ırı doymu lu a sahiptir [4].
• Çift merdaneli döküm makineleri hızlı katıla madan dolayı pek çok
metalurjik avantaja sahiptir. Örne in Pechiney makinesi ile 10 mm malzeme 3 saniye içinde elde edilir. yi bir dendirit ve tane yapısı vardır, segregasyon azalmı tır. Bu nedenle bazı ala ımlar geleneksel yöntemlerle üretilmi foil stoklardan daha iyi özellikler gösterirler. Dökümden sonra malzeme so uk haddelenmek zorundadır. Yüksek miktarda deformasyon iyi bir yüzey kalitesi getirecektir [4].
5.1 Çift Merdaneli Döküm- Tane Yapısı
Çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yönteminde malzemenin merdaneler arasında katıla ması esnasında görülen 300 °C/ sn mertebelerindeki so uma hızları
ve haddeleme ile gerçekle en kalıcı deformasyon karakteristik bir metalurjik yapı ortaya çıkarır [1].
Bu yöntemle üretilen ala ımların bir özellikleri de dökme levhadaki faz yapısının denge dı ı olmasıdır. Hızlı katıla ma artlarında ala ım elementlerinin alüminyum çözünürlükleri önemli ölçüde arttı ından matris (dendiritik örgü) a ırı doymu , metaller arası bile iklerin (dendiritler arası faz) ço u alüminyumca zengin ve yarı kararlıdırlar [1].
merkez arasında döküm esnasındaki haddelemeden dolayı merkeze do ru yönlenmi kolonsal taneler ve merkezde ise e eksenli taneler olu ur ( ekil 5.1). Bu tanelerin boyut ve yönlenme derecesi, döküm hızı, tip ekseni, sıvı metal sıcaklı ı, tane küçültme i lemi gibi döküm parametrelerinin de i mesi ile de i ime u rar [1].
ekil 5.1: 3003 ala ımında döküm yönüne paralel kesitte merkez ile kenar arasındaki bölge 50x, [1].
Dökülen malzemenin kalınlı ı boyunca tane yapısındaki de i iklikler çekirdeklenme, kristal geli imi ve döküm prosesindeki mekanik deformasyonun bir sonucudur [6]. Ergimi alüminyum, dı ından so utulan bir kalıp içine kondu unda, so uk kalıp yüzeyine temas eden sıvı metal çekirdeklenme sıcaklı ının da altına so ur ve bu yüzden e eksenli ilk kristaller ve taneler olu ur. Kristalle menin getirdi i ısı artı ı yeni kristallerin olu ması için gerekli a ırı so umayı engeller ve dolayısıyla yeni kristaller olu maz. Bu yüzden ilk olu an kristallerden bazıları kalıp yüzeyine dik bir yönde büyürler ve uzayarak kolonsal taneleri olu tururlar. Olu an bu kolonsal taneler alüminyum dökümün birçok özelli ini olumsuz etkilerler [1].
Kolonsal kristallerin olu ması problemini çözmek için sıvı alüminyum içine ilave heterojen çekirdekler gibi davranacak partiküller ilave etmek mümkündür. Bu durum çekirdeklenmenin ba laması için gerekli a ırı so uma miktarını azaltacak ve çekirdeklenme sıcaklı ını, kristal büyüme sıcaklı ının üzerine çıkaracaktır [1].
lave edilen çekirdeklenme partikülleri büyüyen kolonsal kristallerin önünde yeni kristallerin olu masına ve büyümesine neden olur. Bu, kalıp yüzeyinden büyüyen kolonsal kristallerin büyümesini bloke eder ve daha küçük taneli bir yapının olu masına yol açar [1].
Çekirdeklenme partiküllerinin ilavesiyle sa lanan tane olu ma eklinden daha iyi bir durum peritektik reaksiyon yaratacak çekirdeklenme partikülleri ilavesiyle sa lanabilir [1].
Alüminyum dökümü sırasında Al- Ti, Al- Ti- B gibi tane küçültücüler ilave edilir. Sıvı alüminyum içine TiAl3 partiküllerinin ilavesi peritektik reaksiyonun ve
dönü ümünün olu masını sa lar. TiAl3 partikülleri sıvı alüminyum içinde
çözünmeye ba lar. Partiküllerin yüzeyine yakın bölümlerde peritektik reaksiyonun olu ması için gerekli olan % 0,15 titanyum konsantrasyonuna ula ılır ve a a ıdaki reaksiyon do rultusunda peritektik reaksiyon gerçekle ir [1].
Al(sıvı)+TiAl3→Al (Ti katı çözeltide) +Q(ısı)
Görüldü ü gibi peritektik reaksiyon ısıveren yani egzotermik bir reaksiyondur ve tamamlanana veya sıvının bile imi de i ene kadar devam eder. Buda çekirdeklenme sıcaklı ını denge sıcaklı ının üzerine çıkarır [1].
ekil 5.2’de kolonsal tanelerin ve e eksenli tanelerin olu ması görülmektedir [1]. Çift merdaneli döküm yolu ile elde edilmi AA1070 ala ımı ile yapılan çalı mada tane yapısının yüzeye yakın bölgelerde kolonsal merkeze do ru ise e eksenli oldu u görülmü tür. Tane küçültücü miktarına ba lı olarak yapı tamamen kolonsal veya e eksenli olabilir. Ancak iyi bir tane yapısı elde edilse bile taneler ısı akı yönünde uzamı lardır. Hiç tane küçültücü kullanılmadı ı durumlarda 6 mm dökülmü bir malzemede tane boyutu 1 cm’den büyük olabilmektedir. 0,03 % tane küçültücü ilavesiyle yapı daha küçük taneli ve homojen bir hale gelir. Tane küçültücü artınca taneler daha az yönlenmi bir görüntü arz eder. Kalınlık boyunca çeyreklerde kalan taneler yüzey ve merkeze göre daha kolonsal bir görüntü arz eder [6].
Metalik malzemelerde 4 çe it yapı vardır:
Isometrik sistem, lineer oryantasyon sistemi, düzlemsel (planer) oryantasyon sistemi ve lineer planer oryantasyon sistemi ( ekil 5.3) [6].
ekil 5.2: Üstteki ekil çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümünde tane küçültücü ilavesi olmaksızın gerçekle en tane yapısı. Alttaki ekil çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümünde tane küçültücü ilavesi ile
gerçekle en tane yapısı [1].
Isometrik sistem dı ında hepsinde kısmen oryantasyon vardır. Isometrikte tüm taneler tüm yönlerde aynı boyuttadır. Lineer oryantasyon sisteminde taneler bir yönde uzamı tır ve tane boyutu di er iki yönden daha büyüktür. Planer oryantasyonda lineerin tersine taneler bir yönde sıkı mı olup bu yönde di er ikisinden küçüktür. Lineer planerde ise taneler bir yönde uzamı di er yönde sıkı mı tır. Tane boyutu 3 yönde de farklıdır [6].
5.2 Çift Merdaneli nce Levha Döküm- Mikro ve Makro Kusurlar
Çift merdane ile dökülen alüminyum ala ımları dar bir katıla ma aralı ına sahiptir. Olu an hatalar da katıla ma prosesi ve bu sırada uygulanan haddeleme yükünün sonucudur [7].
Döküm hızı ve döküm kalınlı ı segregasyon davranı ında en büyük etkiye sahiptir. Bu ikisi arttı ında merkez hattı segregasyonu artar. Merdaneler arası ayırma kuvveti arttıkça segregasyon e ilimi azalır [8].
Merkez hattı segregasyonu artan döküm hızı ve ala ım konsantrasyonu ile beraber artar. Aynı zamanda tane küçültmenin yetersiz yapılması da bu özelli i artırır [1]. Nozulün dudak aralı ının küçük oldu u durumda segregasyon merkez düzlemde iken dudak aralı ı artınca daha geni bir alana da ılır [8].
a) sometrik sistem b) Lineer Oryantasyon
c) Düzlemsel Oryantasyon d) Düzlemsel Lineer Oryantasyon
ekil 5.3: Tane yapılarının gösterimi [6].
Oryantasyon Ekseni Analiz Düzlemi Oryantason Düzlemi Oryantasyon Ekseni Dikey Analiz Düzlemi Yatay Analiz Düzlemi Oryantayon Düzlemi Oryantasyon Ekseni Analiz Düzlemi Oryantasyon Düzlemi 5.2.1 Yüzey Segregasyonları
Merdanelerin basıncı nedeniyle katıla makta olan levhanın yüzeyine do ru çözünmü elementlerce zengin fazın süzülmesidir [9].
Bu hatalar, dökülmü levha yüzeyinde yüksek konsantrasyonda metaller arası bile ik içeren bölgelerdir. Bu kısımlar sert ve so uk haddelemede deforme olması zor alanlardır. Bu alanların boyutları 0,05 mm boy, ve 0,01 mm derinlikle 1,5 mm boy ve 0,1 mm derinlik arasında olabilir [7].
Bu hata daha sık ve iddetli olarak dü ük yük ve ince kalınlıklarda görülür. Yüksek yüklerde ise küçük ve daha az sıklıkla görülür. Bunların miktarı ala ıma da ba lıdır. Örne in 1100 ala ımı çok hassas iken 3003 de hiç görünmezler [7].
5.2.2 Kanal Segregasyonu
Sıvı, so uk olan noktadan sıcak olan noktaya itildi inde sıvının kompozisyonu de i ir. Çift merdaneli dökümde kanal segregasyonu merkez düzlemde olu ur. Döküm hızı arttıkça kanalların boyu kısalır [7].
Bu segregasyon türü dökme levhalarda son derece yaygın olup merkez hattı segregasyonu olarak bilinmektedir ( ekil 5.4). Genelde ötektik kümelerden olu urlar ve yer yer metaller arası bile ik partikülleri içerirler [8].
ekil 5.4: 8011 dökme rulonun hadde yönüne paralel kesiti. Döküm kalınlı ı 5 mm, döküm hızı 1,5 m/ dakika [8].
5.2.3 Deformasyon Segregasyonları
Bu segregasyon deformasyon prosesinin çok hızlı oldu u ve sıvı ile katının bir arada deforme oldu u durumlarda görülür. Deformasyon prosesi sırasında katı taneler arasında küçük sıvı alanları olu ur. Bu alanlar e eksenlidir ve döküm yönünde uzamı lardır [7].
5.2.4 Bandsı Yapılar
Yüksek yük ve dü ük hızda bantsı yapı olu madan önce 2.cil dendirit kolları arası mesafe yüzeyde ve merkezde küçüktür. Merdane ile levha arasındaki ısı transfer katsayısı sıvı olan merkez etrafında (katıla ma ön yüzü) etrafında yeterince katı olu tu unda çok artar. Levha kalınlık boyunca katı oldu unda merdaneler arasında basınç artar ve ısı transfer katsayısı artar. Yüksek ısı transfer katsayısı so uma hızının çok daha hızlı olaca ını gösterir [7].
Proses nispeten dü ük yüklerde modifiye edilir. 2. dendirit kolları mesafesinin sürekli olarak de i mesi yerine numunenin ortalarına do ru ani bir de i iklik vardır. Levha bir iç ve dı bantlar olarak bölünebilir. Genellikle içteki bant iyi bir 2.cil dendirit kol arası mesafesine sahiptir. Bazı küçük alanlar biraz kaba bir yapıya sahiptir [7].
Bandsı yapının ve merkez hattının beraber bulundu u örnek ekil 5.5’de görülmektedir [8].
6. SÜREKL DÖKÜMÜN LERLEYEN PROSESTEK DAVRANI I
Takip eden proseslerde malzemenin özel karakteristikleri dikkate alınmalıdır. Yüksek katıla ma hızı nedeniyle malzeme önemli miktarda a ırı doymu luk gösterebilir. Bu da tüm haddeleme ve ısıl i lem prosesleri üzerinde etkili olur [4].
6.1 So uk Haddeleme
A ırı doymu yapı so uk haddeleme esnasında di er yöntemlerle üretilen levhalara göre daha yüksek bir deformasyon sertle mesine yol açar. Bu ise aynı ala ımdan dökülmü ve aynı deformasyon oranı uygulanmı çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemi ile üretilmi levhaların di er yöntemlerle üretilmi levhalara göre so uk i lem sonunda daha yüksek mukavemete sahip olmalarına yol açar [1]. Haddeleme miktarı arttıkça çekme mukavemeti artar ve uzama azalır. Ala ımlı malzemelerde farklılıklar daha belirgindir. Geleneksel yöntemlerle üretilen ala ıma göre çekme mukavemeti % 20- % 50 daha yüksektir. Bunun nedeni ise a ırı doymu luktur [4].
Ala ımlı malzemede deformasyon artmasıyla tokluk artabilir. Bunun nedeni birincil çökelmelerdir. Bu çökelmeler döküm yapısında yo un bir a olu turur. % 40’ın üzerindeki bir deformasyonla bu a kırılır ve deformasyon daha homojen yayılarak tokluk artar [4].
E er malzeme homojenize edilirse so uk haddeleme öncesi segregasyon azalması nedeniyle geleneksel malzeme (DC) ile benzer davranı gösterir [4].
6.2 Isıl lemler
6.2.1 Homojenizasyon
Döküm yapısındaki tane segregasyonu ve a ırı doymu lu u yok etmek i lemi ile “çözelti ısıl i lemi” için kullanılır. Homojenizasyon tavlamasının amacı, çökeltileri
katı çözeltiye almak ve atomları kafes içinde homojen da ıtmaktır. Yapı içindeki hareketleriyle atomların kendilerini yeniden düzenleyip denge durumuna gelebilmesi için uygun sıcaklık ve yeterli süre olması arttır. Tane segregasyonu ve a ırı doymu lukta atomlar dengesiz bir durumda donmu tur. Katıla madan sonra, difüzyon için gerekli sıcaklıkta yeterli süre bulamamı lardır. Dökün yapısının deformasyonundan sonra atomların hızlı yer de i tirmesi için artlar daha müsaittir. Olu an dislokasyon ve yapı hataları difüzyon yolunu kolayla tırır. 550- 630 °C aralı ında tutmayla difüzyon gerçekle ir ve bazı deforme edilmesi zor fazlar dönü ürler [10].
6.2.2 Yeniden Kristalle me
Atomik hareketi artıran sıcaklık yükselmesiyle yeniden kristalle me hızı artar. Bu yüzden verilen bir tavlama süresinde belirli bir sıcaklı a eri ilmezse yeniden kristalle me olmaz. Yeniden kristalle menin ba laması ala ıma ve malzemenin ne derece so uk i leme maruz kaldı ına ba lıdır [11].
Yeniden kristalle me ba langıç sıcaklı ını ve yeniden kristalle meyi etkileyen faktörler unlardır:
a) Ala ım ilaveleri: Çözelti içinde veya disperse olmu çökelti halinde bulunan
Cr, Fe, Mn, V veya Zn gibi geçi metalleri yeniden kristalle me sıcaklı ını yükseltir [11].
b) Tavlama Süresi: Süre ne kadar kısa ise yeniden kristalle me sıcaklı ı o derece
yüksektir. Örne in çok fazla deformasyona u ramı bir alüminyum levha 500°C de birkaç saniye içinde, 380 °C’de birkaç dakika içinde ve 280 °C’de birkaç saat içinde yeniden kristalle ir [11].
c) So uk lem Derecesi: So uk i lem derecesi arttıkça yeniden kristalle me
sıcaklı ı düzenli olarak azalır. Saf alüminyum için 2 saatlik tavlama süresi uygulandı ında yeniden kristalle me için gerekli sıcaklıklar Tablo 6.1’de gösterilmi tir [11].
Yeniden kristalle mi malzemenin tane boyutunu etkileyen en önemli etkenler orijinal tane boyutu, so uk i lem miktarı, ısıtma hızı, tavlama sıcaklı ı, süresi ve kimyasal kompozisyondur [12].
Tablo 6.1: Saf alüminyum için so uk i lem oranına ba lı olarak yeniden kristalle me sıcaklıkları [11].
So uk lem Oranı % 100 Yeniden Kristalle me Sıcaklı ı (°C) 5 500 20 400 40 360 80 320 98 300
Maksimum sayıda yeniden kristalle me çekirde inin olu ması arzu edilir. Aksi halde arzu edilmeyen kaba taneli bir yapı olu ur. Bu da portakallanmaya sebep olur [11]. Genel olarak ba langıç tane boyutu büyükse yeniden kristalle me sonrası tane boyutu da büyük olacaktır. So uk i lem miktarı dü ükse bu iri taneli bir yapıya neden olur. Isıtma hızı yüksekse daha ince bir tane boyutu olu ur. Çok dü ük ısıtma hızlarında yeniden kristalle me öncesi gerilimleri giderir ve böylece malzeme ince bir tane yapısı için yeterinde gerilim enerjisine sahip olamaz. Yüksek tavlama sıcaklı ı tane geli imi için önemlidir. Zira difüzyon (atom hareketleri) yüksek sıcaklıklarda daha hızlıdır. Tavlama süresi yeniden kristalle menin gerçekle mesine izin verecek kadar uzun olmalıdır [12].
So uk i lem yapısı tamamen yeniden kristalle mi yapıya döner dönmez “birincil yeniden kristalle me” tamamlanmı olur. Bu noktadan sonra tavlamaya devam edilir veya sıcaklık yükseltilirse tane büyümesi için uygun artlar olu turulmu olur. Bu artlarda bazı yeniden kristalle mi taneler kom u taneleri yok ederek büyümeye devam ederler ve ikincil yeniden kristalle meyi gerçekle tirirler. Tane büyüklüklerindeki farklılıktan dolayı ikincil yeniden kristalle me istenmez ve do ru tavlama artlarının seçimiyle önlenir [11].
Deneyler neticesinde tavlamada tane büyümesine yol açan faktörler u ekilde sıralanmaktadır:
a) Çok az deformasyon
b) Çok dü ük ısıtma hızı (özellikle AlMn ala ımlarında)
c) Çok yüksek tavlama sıcaklı ı
d) A ırı tavlama süresi
e) Uygun olmayan kimyasal kompozisyon (örne in yetersiz Fe içeri i)
