Xyeze Temasına Geç Turkuaz Temaya Geç Yeşil Temaya Geç Siyah Temaya Geç Kırmızı Temaya Geç Sarı Temaya Geç Mor Temaya Geç

ALÜMİNYUM ÖDEV


Murat [Tekirdağ] / Makine / 1992 kez indirildi
l. giriş alüminyum dünyada en çok bulunan ikinci metalik elementtir. 19.yy.'ın sonlarına doğru mühendislik uygulamalarında ekonomik anlamda diğer metaller ile rekabet eder hale gelmiştir ve çağın metali olmaya başlamıştır. endüstriyel gelişmeler sürecinde alüminyumun rağbet görmesinin nedenleri; talep edilen malzeme karakteristikleri ile alüminyumun özel karakteristiklerinin birbirini tutması, alüminyum alaşımlarının üretimde büyük yararlar göstermesi ve yeni bir metalin kullanılması olarak sıralanabilir [2].1886 yılında birbirinden habersiz olarak ohio'da charles hall ve fransa'da paul heroult, ergimiş kriyolit içinde çözünmüş alüminanın (al2o3) elektrolitik redüksiyonunu gerçekleştirerek alüminyumu ekonomik olarak üretmeyi başarmışlardır. bu buluş ile alüminyum için yeni bir sayfa açılmış ve metalin kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. ilk zamanlarda mutfak malzemeleri, ayna çerçeveleri gibi alanlarda kullanılmaya başlanılan alüminyum, günümüzde özellikle otomotiv, uçak ve uzay sanayinde son derece rağbet gören bir metal haline gelmiştir [3]. alüminyumun en göze çarpan özelliği çok yönlü bir metal olmasıdır. rafine yüksek saflıktaki alüminyumdan en kompleks alaşımlarına kadar fiziksel ve mekanik özellikleri geliştirilebilir. alüminyumun tanımlanmış 300'den fazla alaşım kompozisyonu mevcuttur ve birçok ilave varyasyon da uluslararası anlamda üretici-tüketici ilişkileri çerçevesinde geliştirilmektedir [2].alüminyum alaşımlarını bu kadar dikkat çekici ve ekonomik kılan ve ayrıca çok geniş bir kullanım alanına sahip olmasını sağlayan özellikleri; hafiflik, işlenebilirlik, korozyon direnci, fiziksel ve mekanik özellikleridir. alüminyumun yoğunluğu 2.7 g/cm3’tür ki bu çeliğin (7.83 g/cm3) ve bakırın (8.9 g/cm3) yaklaşık üçte biri kadar bir değerdir. alüminyum birçok çevrede örneğin atmosfer, su (tuzlu su dahil), petrokimyasal ve daha birçok kimyasal sistemde çok iyi korozyon direnci gösterir. alüminyum yüzeyi yüksek derecede yansıtıcı özelliktedir. yüzeyden; radyant enerji, görünür ışık, radyant ısı ve elektromanyetik dalgalar etkili bir şekilde yansıtılırlar. alüminyum ayrıca mükemmel ısı ve elektrik iletkenliği gösterir fakat bir yandan da bazı alaşımları yüksek derecede elektriksel direnç amacıyla geliştirilmektedir. yüksek iletkenlik ve mekanik mukavemet gereksinimi gereken uzun-hat, yüksek voltaj alüminyum-çelik dolgu takviyeli transmisyon kabloları kullanılabilir. alüminyumun ısıl iletkenlik özellikleri de metalin ısı eşanjörlerinde, buharlaştırıcılarda, otomotiv silindir başlarında ve radyatörlerde kullanılmasına olanak vermektedir. alüminyumun ferromanyetik olmayışı, elektrik ve elektronik endüstrisindeki uygulamalar açısından oldukça önemli bir özelliktir. alüminyum toksik olmadığından gıda sektöründe geniş kullanım alanına sahiptir [2].alüminyum üretiminin temeli hall-heroult prosesidir. bu proseste, boksit minerali kriyolit banyosunda banyo sıcaklığını, yoğunluğunu, direncini ve alümina çözünürlüğünü kontrol etme amacıyla ilave edilen çeşitli florür tuzlarıyla birlikte çözündürülerek alümina rafinasyonu gerçekleştirlmektedir. banyodan elektrik akımı geçirilerek çözülmüş alüminanın karbon anotla reaksiyona girmesi ve oksijen oluşumu ile katotta metal birikimi şeklinde elektroliz gerçekleştirilmektedir. ayrılan metal periyodik olarak ayrılarak ergitme ve döküm prosesinin gerçekleşeceği döküm prosesi için potalara alınır [2].alüminyum yassı mamul alaşımları özellikle gıda (baskılı veya baskısız gıda ambalajlan, mutfak folyosu gibi), inşaat sektöründe (çatı ve cephe kaplamalarında), ilaç sektöründe, sanayide (radyatör malzemesi gibi), matbaacılıkta, otomotiv ve beyaz eşya sektörü gibi alanlarda kullanılmaktadır [8].yassı mamul alüminyum alaşımlarının mekanik özellikleri, kimyasal kompozisyonlarının yanında malzemenin mikroyapısı ile de doğaldan ilişkilidir. oksit, inklüzyon gibi safsızlıklar malzeme özelliklerini olumsuz yönde etkiledikleri gibi alüminyumun katılaşma doğasından dolayı malzeme yapısında mevcut olan metaller arası bileşiklerin de malzeme özellikleri üzerinde çok büyük etkisi vardır. metaller arası bileşiklerin malzeme özellikleri üzerindeki etkileri, bunların boyutları, miktarları, şekilleri, yapı içinde dağılımları, kararlı yada kararsız olmaları ile ilişkilidir. sonuç olarak istenilen performansta mamul üretmek, alaşım yapısında bulunan metallerarası bileşiklere, malzemeye uygulanan termomekanik işlemlerle uygun boyut, dağılım, şekil gibi özellikleri kazandırmaktan geçmektedir [8]. 2. alüminyum alaşımlarının döküme hazırlanması2.1. sıvı alüminyumda bulunan safsızlıklaralüminyum proseslerinde kullanılan şarj malzemeleri (ingot, alaşım bileşenleri ve hurda) üründe zararlı olabilecek gaz, oksit ve diğer inklüzyonları içerebilirler. dikkatli bir şekilde yapılan ergitme, flakslama (ve diğer metal işlemleri) ve metal transferi süresinin doğru ayarlanması ile oksit içeriği indirilebilinir ve gaz içeriği de kabul edilebilir bir metal kalitesi sağlanacak şekilde aşağıya çekilebilinir. bakır, magnezyum, silisyum, mangan ve çinko gibi alaşım elementleri ile rafine ve modifiye ediciler, arzu edilen kalitedeki kompozisyon ve kalitedeki alaşımları üretebilmek amacıyla ergimiş metale ilave edilirler [13].ürün kalitesi ve performansını olumsuz yönde etkileyecek olan safsızlıkların kaynağını tespit etmek ve onların etkilerini bilerek seviyelerini kontrol altında tutmak gerekir. sıvı alüminyumda bulunan safsızlıklar aşağıdaki gibidir: [6].• hidrojen: dökümde poroziteye neden olur. önceki işlemlerle ilgisi azdır.ergitme ve tutma fırınlarında su buharı ile reaksiyon sonucu açığa çıkar.gaz giderme işlemleri ile giderilir.• inklüzyonlar: haddelenmiş veya derin çekilmiş ürünlerde mekanik hatalara yol açabilirler.döküm işlemleri esnasında oluşurlar ve fıltrasyon ile giderilirler.• alkali metaller: haddelenmiş üründe kenar çatlamasının nedenlerinden biridir. sodyum, magnezyum, kalsiyum, lityum redüksiyon hücresinden gelirler. flakslamadan sonra çözülmemiş tuzlar olarak giderilirler.• diğer metaller: alaşımlama amacı ile ilave edilen metaller de özellikleri olumsuz yönde etkileyebilirler. demir, silisyum, titanyum, çinko, vanadyum, galyum, hammaddeden gelirler.2.2. alüminyumda hidrojenergimiş alüminyum alaşımları içinde hidrojenin çözünürlüğü ergitme operasyonlarında oldukça önemli bir faktördür.alüminyum ve alüminyum alaşımlarında çözünebilen tek gaz hidrojendir. hidrojenin çözünürlüğü, sıcaklık ve basıncın karekökü ile orantılı olarak değişir. şekil 2.1'de hidrojen çözünürlüğünün sıvı halde katı haldekinden çok daha yüksek olduğu gösterilmiştir. sıvı alüminyumda katı ve sıvı çözünürlükleri sırasıyla 0.65 ve 0.034 ml/g'dır. bu değerler alaşım içeriği ile az miktarlarda da olsa değişmektedir. şekil 2.1: l atm hidrojen basıncında alüminyumda hidrojen çözünürlüğü [7].ergimiş alüminyumun soğuması ve katılaşması sırasında, çözünmüş hidrojen düşük katı çözünürlüğünde moleküler formda çökebilir ve sonuç olarak birincil ve ikincil boşluklar meydana gelir [7].2.2.1. hidrojen kaynaklarıalüminyum esaslı alaşımlarda hidrojen oluşumu, alüminyumun ergitme ortamındaki nem ile reaksiyona girmesi sonucu meydana gelir [13].hidrojen kaynakları aşağıdaki gibi sıralanabilir:fırın atmosferi: fuel-oil' in veya doğal gazın yetersiz yanmasından dolayı serbest hidrojen ürerimi olabilir. yakıt tüketimi sonucu oluşan ürünler hidrojen içerebilirler [13].şarj malzemeleri: şarj bileşenleri üzerine nemin adsorbsiyonu sonucu hidrojen sisteme girebilir. nemin alüminyum yüzeyine adsorbsiyonu ve yüzeyin oksitlenmesi, bu metalin bir karakteristiğidir. nemi adsorblamış şarj malzemeleri eriyik içine daldırıldığında nem eriyikle reaksiyona girer ve yüzeyin altında oksit filmler ve hidrojen oluşturur. şarj malzemeleri olan ingot, hurda ve ara iş ürünler ayrıca korozyon ürünleri, kum ve diğer metal işleme yağları ile kirlenmiş olabilirler. organik bileşenlerin redüksiyonu veya su buharının parçalanması esnasında bu malzemeler potansiyel hidrojen kaynaklarıdır [13].flakslar: nem, flaksın kimyasal yapısında veya adsorblanmış halde bulunabilir. alüminyum ergitme işlemlerinde kullanılan flaksların çoğu hidroskopik yani nem çeker karakterdedir. alüminyum ve magnezyumun klorürleri ile ve klorürle yapılan flakslama sonucu oluşan reaksiyon ürünleri oldukça hidroskopiktir. nemli flakslar, suyun parçalanmasından dolayı hidrojen açığa çıkmasına neden olabilirler [13].dış bileşenler: şarj, karıştırma ve cüruf alma işlemleri sırasında kullanılan fırın elemanlarının nemli olması ile ergitme sistemine hidrojen girişi olabilir. tırmık, kürek, kepçe gibi fırın elemanlarında bulunan oksit ve flaks artıkları, nemi doğrudan absorbe ettiklerinden dolayı kirlenmeye neden olurlar [13].yukarıda bahsedilen hidrojen kaynaklarının hepsi de oldukça önemlidir ve bu faktörleri minimuma indirecek şekilde uygulama yapılmalıdır [13].hem hidrojen girişi (çözünürlüğü), hem de oksit oluşumu sıcaklıkla birlikte arttığından dolayı, fırın sıcaklığı minimumda olacak şekilde kontrol altında tutulmalıdır. mümkün olduğu takdirde ergitme sırasında sıcaklık 760°c' nin altında olmalıdır [13].ergitme sırasında hidrojen girişinin dışında, hidrojen alüminyuma sıvı metalin transferi veya boşaltılması sırasında havadaki nemle reaksiyonu sonucu da girebilir. özellikle de eğer bu operasyonlar sırasında alüminyum üzerindeki oksit film türbülans sonucu bozulursa bu durum gerçekleşir. şunu da belirtmek gerekir ki, eriyik yüzeyi üzerindeki oksit film tabakası bozulmadığı takdirde, hidrojen girişi relatif olarak yavaştır [13].hidrojenin serbest kalması ve katılaşma sırasında yapı içinde sıkışması, dökülen metalde porozite oluşumuna neden olabilir. dökümlerde bu tip düzensizlikler döküm veya işlenmiş yüzeylerde iğne deliği şeklindeki poroziteler veya çatlaklar şeklindeki kusurlar olarak ortaya çıkarlar [13].alüminyum alaşımlarına giren hidrojen, iki farklı morfolojide görülmektedir [9].• dendritler arası köşeli biçimde• küçük küresel porlarköşeli porozitenin nedeni, yapıda aşırı miktardaki gazın yer almasıdır. hidrojen porozitesi, hidrojenin katıdan sıvı metale kaçması sonucu oluşmaktadır. küresel porların kaynağı ise katı içerisinde kalan hidrojendir [9].2.2.2. hidrojenin kontrolü ve hidrojen gidermeingot ve döküm parçalarının temizliği ve sağlamlığının ergimiş metal kalitesi ile doğrudan ilişkisi vardır. her ne kadar düşük kaliteli ingot ve döküm parçaları iyi kaliteli eriyiklerden üretilebilseler de, sadece düşük kaliteli ingotlar ve döküm parçaları düşük kaliteli eriyiklerden üretilebilir. ayrıca işlemler arzu edilen hidrojen içeriğindeki "temiz" eriyikleri üretmek amacıyla kullanılmalıdır. eriyik hazırlama sırasında dikkatli olunması tasarruf sağlar [13].atomik durumda çözünmüş olarak bulunan hidrojenin çözünürlüğü doğrudan sıcaklık ve basıncın karesi ile değişmektedir. hidrojenin sıvı haldeki alüminyumdaki çözünürlüğü, katı alüminyuma nazaran yaklaşık iki kat daha fazladır. bu tip çözünürlük farklılıkları nedeniyle hidrojen katılaşma sırasında yavaş difüzyon veya katılaşma işlemi tamamlanmadan çözeltiden kaçan veya kaçamayan baloncukların hızlı oluşumuna yol açarak çözeltinin dışına çıkmak gibi bir eğilime sahiptir. genelde bazı baloncuklar gaz boşluklarına yol açarak katılaşan metal içerisinde hapsedilirler. porozitenin dağılımı ve büyüklüğü şu faktörlere bağlıdır; [13].a) metalik veya metalik olmayan inklüzyonların varlığıb) alaşımın katılaşma aralığıc) donma hızıd) eriyikteki hidrojen konsantrasyonue) metal besleme sistemikatılaşma sırasında baloncuk oluşumuna eriyiğin yüzey gerilimi çok kuvvetli bir şekilde karşı koyar. bu gerilim o kadar büyüktür ki hidrostatik metal merkezi fazla bir önem arz etmez ve ihmal edilebilir [13].geniş katılaşma aralığındaki alaşımlar yavaş bir şekilde soğutulduğunda büzülme bölgelerinde çekirdeklenen hidrojen hem bu bölgeleri doldurur, hem de geri kalan metalde dendrit oluşumuna neden olur. söz konusu olan bu alaşımlar için gaz ve büzülme boşluklarını ayırt etmek hemen hemen imkansızdır. ancak saf metaller ve ötektik alaşımlarda gaz veya iğnesel boşluklar yuvarlak boşluklar biçimindedir.baloncuk oluşumu, hidrojen basıncı yüzey gerilimi ve hidrostatik basıncın toplamında daha büyük olduğunda meydana gelir. hidrojen basıncı, eriyiğin hidrojen içeriğinin karesi ile artar. bu nedenle hidrojen basıncındaki ufak bir artışın baloncuk oluşumu üzerinde çok önemli bir etkisi vardır. hidrojen içeriğinin düşük tutulması inklüzyonların yokluğunda bile çok önemlidir [13].katılaşmadan sonra, metal içinde kalan hidrojen hem katı solüsyonda, porozitede, ikincil porozitede, hem de devamsızlık bölgelerinde mevcuttur. gaz çözelti dışına çıkabilir ve bir zondan diğerine sonraki termal işlemlerde, ilk başta hidrojenden yoksun devamsızlıklar termal işlemden sonra hidrojence zengin olsun diye difüze olabilir. döküm metali içindeki hidrojenin miktarı ve dağılımının fabrikasyondan (ürünü son şekline getirme) sonraki kalitesi üzerinde belirli bir etkisi vardır. hidrojende fazlaca bulunan boşluklar yapılan çalışmanın miktarı ne olursa olsun fabrikasyon esnasında toplanamazlar. bu devamsızlıklar, dövme, haddeleme ve ekstrüzyon sırasında hem yayılırlar, hem de çalışma yönünde uzarlar. bunlar, dövme ile şekillendirilmiş parçalarda parlak pullar, levhalarda toparlanmamış boşluklar veya ekstrüzyon parçalarında boyuna devamsızlık şeklinde görülebilirler. saçlarda, devamsızlıklar blisterler şeklinde orta kademe veya nihai tavlamadan sonra saptanırlar [13].gaz porozitesinin bir başka şekli de dökümlerde görüldüğünden yüksek kaliteli dökümlerde hidrojen içeriğinin kontrolü arzu edilen bir durumdur. bununla birlikte (özellikle kalıcı kalıp dökümlerde görülen), bölgesel yetersiz beslenmeden kaynaklanan porozite kırılganlığını minimuma indirmek amacıyla katılaşma sırasında bir miktar gaz gelişiminin avantajlı olduğu durumlar da mevcuttur [13].daha önce de tanımlandığı üzere, eriyik içindeki hidrojen; şarj, kirli ürünleri flaks gazları veya katı tuz flaksları yoluyla ergitme sistemine giren su buharı ve alüminyum arasındaki reaksiyonun ürünüdür. reaksiyon hızı artan sıcaklık ile yükseldiğinden eriyik fazla ısıtılmamalıdır. ergitme operasyonu sırasında hidrojen girişini minimumda tutmaya yardımcı olan önlemler şu şekildedir [13].1. yağlı hurdaların azaltılması2. adsorblanan nemin giderilmesi için şarj malzemeleri ve ekipmanlara etkili bir ön ısıtma yapılması.3. ergimiş metalin en az şekilde hareket ettirilmesi (yüzey karıştırması, transfer ve boşaltma sırasında minimum kışkırtma)4. gaz ve katı flaksların nemden arındırılması5. alevin metal yüzey sınırını aşmasından kaçınmak6. fırın refrakterleri ve potanın ön ateşlemesinin tüm refrakter kısmından nemin giderilmesi için yeterli yapılması7. ergitme işlemi sonrasında oldukça uzun tutma sürelerinden kaçınmaksıvı metaldeki hidrojen gazı miktarı, nihai ürünün kalitesini etkilediğinden birçok gaz giderme ve gaz analiz yöntemi geliştirilmiştir [7].en iyi ergitme koşulları altında bile hidrojen içeriği yüksek seviyededir ve iyi kalitede ürün alabilmek için gaz giderme işlemleri gerekmektedir. gaz giderme işlemi, hem fırın içinde, hem de sürekli transfer sırasında gerçekleştirilebilir [10].çözülmüş hidrojen seviyesini minimuma indirmek için kullanılan birçok yöntem mevcuttur. fakat bu metotlar arasında en basit olanı, metalin hidrojen çözünürlüğünün az olduğu daha düşük sıcaklıklarda bir süre bekleterek hidrojenin doğal yollardan metali terk etmesini sağlamaktır. bunun dışındaki yöntemler; gaz temizleme, vakum flakslama, hekzakloretan gaz giderme, döner gaz giderme ve gözenekli tapa ile gaz giderme olarak sıralanabilir [7].2.2.2.1. gaz temizlemeergimiş alüminyumda gaz gidermenin en basit yöntemi basınç altında flaks tüpü ile temizleyici gaz enjeksiyonudur. tüpler genellikle grafittir ancak dökme demir veya çelik tüpler de olabilir. temizleyici gazın kısmi basıncı, hidrojenin kısmi basıncı daha yüksek olduğundan temizleyici gaz hidrojeni giderir. hidrojen, temizleyici gazın içine nüfuz ederek ergimiş metalin yüzeyine çıkar ve buradan da atmosfere gider.kullanılan temizleyici gaz inert veya reaktif karakterde olabilir. inert gazlar; argon veya azot, reaktif gazlar ise klor veya freon 12'dir. reaktif gazlar, bir inert gaz ile birlikte küçük konsantrasyonlarda (%10'un altında) kullanılarak ergimiş metal ile kimyasal reaksiyona girerler. klor ise ergimiş alüminyumla reaksiyona girerek daha sonra temizleyici gaz görevini yapacak olan alcl3'ü oluşturur. freon ise katı fazda aıf3 oluşturur [7].hem klorun hem de florun yüzey gerilimi ve inklüzyonları ıslatma açısından olumlu etkileri mevcuttur. bu sebepten dolayı klor ve florun, hidrojen inklüzyon komplekslerini birleştirerek gaz giderme verimini artırması beklenir. klor, temizleyici gaz olarak çok iyi bir gaz olsa da oldukça zararlı bir gazdır, bu sebepten dolayı daima bir inert gaz ile birlikte kullanılmalıdır. azot, klor ve karbon monoksit karışımı, gaz gidermede oldukça etkili bir karışımdır. ancak bu gaz karışımı ve freon, zararlı etkilerine karşın klor kadar iyi gaz emisyonu yapamazlar [7].2.2.2.2. vakum flakslamabu yöntemin avantajlı yönü, dros oluşum miktarının azlığıdır. yöntemin amerika'da ticari kullanımı olmamakla birlikte avrupa'da kullanılmaktadır.2.2.2.3. hekzakloretan gaz gidermeen yaygın yöntem, c2cl6 hekzakloretan tabletleri kullanarak gaz gidermedir. tablet, ergimiş alüminyum içerisinde alcl3'ü oluşturmak üzere parçalanır. yükselen alcl3 gaz kabarcıkları hidrojen gazını toplar ve yüzeyde serbest kalmasını sağlar. tabletler, oksit inklüzyonlarını ıslatmaya yardım eden ve inklüzyonlarla ilgili sorunların giderilmesini sağlayan tuz flakslarını da içerebilirler.verimli bir şekilde gaz giderme işleminin yapılabilmesi için tabletlerin kuru olmasına ve kullanılan aletlerin de temiz ve kuru olmasına dikkat edilmelidir [7].2.2.2.4. döner gaz gidermebasit gazların veya gaz karışımlarının kullanımının gaz gidermede tam olarak etkili olmadığı durumlar da mevcuttur. döner gaz giderme yöntemi, sıvı alüminyumdan çözülmüş hidrojenin giderilmesinde kullanılan bir yöntemdir. yöntemde, asal gaz rotor ve şafttan oluşan bir tüp yardımıyla sıvı alüminyumun altından geçirilmektedir. geçirilen gaz kabarcıkları, ergimiş metalin yüzeyine çıkarken döner rotor vasıtasıyla daha da küçük parçalara bölünürler. çözülmüş hidrojen sıvı alüminyumdan asal gaz kabarcıklarına geçme eğilimindedir. gaz taneciklerinin küçük olması ile artan gaz ve sıvı alüminyumun ara yüzeyinde difüzyon hızının büyük ölçüde artması sağlanır. döner gaz giderme prosesinin etkinliği, üretilen kabarcık boyutunun ölçüsüne ve kabarcıklar ile ergimiş metalin temas etme derecesine bağlıdır. kabarcıklar genellikle geniştir ve flaks tüpleri kullanıldığında çok küçük karışım meydana gelir. bu açıdan bakıldığında döner gaz enjeksiyon yöntemi bir ilerlemedir. döner enjeksiyon sisteminde, gaz döner kısmın şaftının veya kolonunun içine enjekte edilir. dönme sırasında geniş alanda dağılan gaz giderme için kabarcıklar üretilir. sonuçta, yüksek hacim/yüzey alanı oranı artar, temas alanı genişler, dolayısıyla reaksiyon kinetiği artarak daha verimli gaz giderme yapılır [7].döner gaz giderme sistemlerinin büyüklüğü, metal hacmine ve akış oranı koşullarına göre değişir. argon, azot, klor gibi tek bir gaz kullanılabileceği gibi bunların karışımı da kullanılabilir. giderilen hidrojen miktarı; gaz akış oranı ve ilk hidrojen miktarına bağlı olduğu gibi metal akış oranına da bağlıdır. döner gaz giderme sonucunda 0.15ml/100g'ın altında hidrojen miktarları elde edilebilir [7].gaz giderme işleminin performansı; ilk hidrojen miktarı, metal akış oranı, kap büyüklüğü, temizleyici gaz akış oranı, karışma kapasitesi, alaşım cinsi faktörlerine bağlı olarak değişir. şekil 2.2 döner gaz giderme ünitesi [7] şekil 2.3 alüminyum rafinasyonunda kullanılan döner gaz giderme sistemi [7]2.2.2.5. gözenekli tapa ile gaz gidermeyöntemde kullanılan gözenekli tapa, grafit veya seramik malzemelerden yapılır. gaz giderme verimliliği; tüm gaz emisyonu için gözeneklerin açık olması, kabarcık destekleme süresi, gaz akış oranı, ergimiş metalin derinliği, kabın büyüklüğü faktörlerine bağlıdır [7].şekil.2.4'te gözenekli tapa, daldırma çubuğu ve döner gaz giderme sistemleri karşılaştırılmaktadır. buradan, gözenekli tapa yönteminin daldırma çubuğa göre daha etkili olduğu görülmektedir. kabarcık destekleme zamanı, gaz akış oranı ve depo büyüklüğü kontrol edilerek tatmin edici gaz giderme sonuçları alınabilir. ayrıca, gözenekli tapa ile gaz giderme yöntemi, döner gaz giderme sistemlerine göre daha ekonomik olabilir. çünkü rotor ve şaftların çoğunluğu grafittir ve oksitlenme ve aşınma sonucu düzenli değiştirilmeleri gerekmektedir. şekil 2.4: belirli gaz akışları için farklı gaz giderme yöntemlerinin verimliliğinin karşılaştırılması [7].2.2.3. gaz analiz yöntemleri 2.2.3.1. straube pfeiffer testistraube pfeiffer testi, kullanımı en yaygın olan kalitatif bir metottur. gereken ekipmanın basit ve ucuz oluşu, prosedürün kolay anlaşılırlığı, ve takip edilebilirliği nedenlerinden dolayı kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. bu testte alınan sonuçlar ile genelde doğru bir şekilde döküm kalitesi hakkında fikir edinilebilir [7].yöntemde, ergimiş metal potaya yerleştirilir ve basınç altında metal katılaşana kadar tutulur. bu aşamada, basınç kontrolünü dikkatle yapmak gerekir. katılaşma sırasındaki kabarcık oluşumu ve numune yüzeyinin görünümüne bakılarak hidrojen miktarı hakkında bilgi sahibi olunur. katılaşan numune bölgelere ayrılır ve porozite bir seri standart ile karşılaştırılır. mukayeselerin geçerliliği için tekrarlanan testlerde uygulanan basıncın dikkate alınması şarttır [7].straube pfeiffer testinde numune davranışı hidrojenden etkilendiği gibi ergimiş metal temizliğine de bağlıdır. inklüzyonlar, katılaşma sırasında hidrojen gazı ürettiklerinden yöntem çözülmüş hidrojenin etkisini tam olarak gösteremez [7].straube pfeiffer testi ayrıca numune yoğunluğunu belirleme amacıyla da kullanılabilir. numune yoğunluğu ile alaşımın bilinen yoğunluğu kıyaslanır. hidrojen gazının belirlenmesi amacıyla; standart sıcaklık ve basınç koşullan için gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra yoğunluklar arasındaki fark belirlenir. çünkü hidrojen gazı, düşük basınçta ve alaşımın donma sıcaklığında oluşmuştur [7].2.2.3.2. telegaz cihazıcihazın temel çalışma prensibi, hidrojenin ergimiş metalden ayrılmasını sağlayan azot içerikli gaz kullanımıdır. azot içinde çözünmüş olarak bulunan hidrojen ile ergimiş metal içinde bulunan hidrojen arasında dengenin kurulabilmesi için, azot ergimiş metalin içinde yeterli bir süre bekletilir. cihazdan okunan değerler kullanılarak hidrojen konsantrasyonu ile ilgili eğriler çıkarılır ve bunlar vasıtasıyla hidrojen miktarı belirlenir. telegaz cihazının dezavantajı, cihazla birlikte kullanılan seramik probların kırılgan olmasıdır [7].2.3. alüminyumun oksitlenme karakteristiğibilindiği üzere alüminyum ve alüminyum alaşımları oldukça kolay oksitlenme gösterirler. oksitlenme hızı sıcaklıkla artar ve ergimiş halde katı halden daha hızlı olarak oksitlenme gerçekleşir. alaşımların içeriğinde bulunan magnezyum, stronsiyum, sodyum, kalsiyum, berilyum, titanyum gibi reaktif elementler oksit oluşumuna neden olmaktadırlar [7].ergitme sırasında ergimiş alüminyum yüzeyi üzerinde metali daha sonra hızlı gerçekleşebilecek reaksiyonlara karşı koruyan dirençli bir oksit tabakası oluşur. bu koruma, ergime sıcaklıklarında etkilidir ve ergitme veya transfer sırasında herhangi bir flakslama yapmak gerekli olmamaktadır. bununla birlikte flakslar, eriyik içinde bulunan magnezyum ve sodyum gibi elementlerin oksit formlarında uzaklaştırılmalarında kullanılırlar [13].alüminyum oksit polimorfik yapıda olmasına karşın, ergimiş metal sıcaklığında oksidin en yaygın formları kristalindir. magnezyum içeren alaşımlar, çevrenin, zamanın ve sıcaklığın fonksiyonu olarak daha hızlı oksitlenme eğilimindedirler. magnezyumoksit, mikron büyüklüğündeki partiküller halinde oluşur [13].alüminyumun ergitilmesi sırasında yüzeyde oluşan koruyucu oksit film tabakası, daha sonra oluşabilecek hızlı oksidasyona karşı sadece caydırıcı etki yapmaktadır; koruyucu film tamamıyla bir engel sayılamaz. bu nedenle banyo sıcaklığını ve bu sıcaklıktaki süreyi minimumda tutmak gerekmektedir. bu önlemler, magnezyum içeren alaşımlarda özel bir öneme sahiptir. alüminyum-magnezyum alaşımlarının oksidasyon oranı, alaşımsız alüminyuma çok az miktarlarda berilyum ilavesi ile kontrol altında tutulabilir. berilyum, toksik özelliğinden dolayı dikkatle kullanılmalıdır. şekil 2.5 ve şekil 2.6'da alüminyumun ve al-mg alaşımının berilyum ilaveli ve ilavesiz olarak tipik oksidasyon eğrileri verilmiştir [13]. şekil 2.5: ergimiş alüminyumun oksidasyonuna sıcaklığın etkisi [13]. şekil 2.6. al-1 mg alaşımının 24 saat tutma süresinde oluşan toplam oksit oluşumuna sıcaklık ve berilyum ilavesinin etkisi [13].flakslar oksit oluşumunu minimuma indirmek için kullanılabilir. bu nedenle magnezyum içeren ergimiş metal sıvı tabaka oluşturan tuzlar ile korunur. bu flakslar periyodik olarak yenilenmelidir [7].oksitlere ilave olarak birçok bileşik inklüzyon olarak ele alınabilir. redüksiyon sırasında aı4cı3 oluşur. borür ise anglomerasyon ile metal yapısında ulaştığı büyüklük ile işlenebilme yeteneğini olumsuz yönde etkiler. inklüzyonlar, ister film yapısında, ister partikül yapısında olsunlar, tüm koşullarda mekanik özelliklere zararlıdırlar. inklüzyonların varlığı, radyografi, metalografi ve vakum katılaşma testleri ile belirlenebilir [7].2.4 flakslamaflakslama amacıyla kullanılan bileşikler genellikle inorganiktirler. flakslar; gaz giderme, temizleme, alaşımlama, oksidasyon, deoksidasyon, rafınasyon amaçlan ile kullanılabilirler. flakslama işlemi, metalin mekanik ve fiziksel özelliklerinin geliştirilmesi için yapılır. flaks kullanımı ile, ergitme sırasında oluşabilecek metal kayıpları önlenir, metal temizlenir ve gazların banyo tarafından absorbsiyonu engellenir. çoğu flaks inorganik tuz karışımları içerirler [8].alüminyum metalinin karakteristiğinden dolayı ergitme sırasında oksit film oluşumu ve metalik olmayan safsızlıkların eriyikte bulunulması kaçınılmazdır. bu oluşumları gidermek amacıyla yapılan flakslama işleminde sıcaklık önemli bir kriterdir. fiziksel ayırımın sağlanması ve istenen kimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için yeterli derecede yüksek sıcaklık gerekmektedir. yüksek sıcaklıklarda hem metalin hem de flaksın akışkanlığı yüksek olacağından metal ve flaks arasında iyi bir temas sağlanır. işlemlerin etkili olabilmesi için flaksın metalle teması şarttır [7].alüminyum alaşımlarında kullanılan dört temel flaks tipi mevcuttur: [7].1.) örtü flakslar: bu flakslar, ergimiş metalin oksidasyonuna karşı fiziksel bir engel oluşturmak için kullanılırlar.2.) temizleyici flakslar: oksit formunda bulunan inklüzyonları ıslatarak ergimiş metalden ayrılmasını kolaylaştırırlar [7].3.) drostaki metali kazanmak için kullanılan flakslar: sıvı alüminyumun atmosfer veya nem ile teması sonucu alüminyum oksit ve diğeroksitlerin birlikte birleşmesiyle yüzeyde oluşan tabakaya "dros" adı verilir. dros tabakası karıştırılıp dağıtılmadığı sürece iyi bir koruyucudur. oksit tabakasının kalınlığı en düşük seviyede tutularak aşırı oksit oluşumu önlenir. yüzeydeki oksit tabakasının kaldırılması ile yeniden bir oksit tabakası oluşacaktır. dros flaksları, alüminyum oksit ile reaksiyona girerek drostaki alüminyumun geri kazanılması sağlanır [3].4.) rafınasyon flaksları: ergimiş metal içinde, belirli metalik elementlerle reaksiyona girerek, örneğin klor içeren bileşikler, magnezyum, kalsiyum, lityum, sodyum ve potasyum ile reaksiyona girerek bu metallerin çözülmeyen klorürlerini oluştuaırlar ve bunların yoğunluk farkından dolayı drosa gitmelerini sağlarlar [7].5.) duvar temizleyici flakslar: bu flakslar, ergimiş metale ilaveden çok, fırın duvarlarına püskürtülürler [7].klor ile veya katı/ergimiş tuzlarla çalışıldığında, inklüzyonların görünür yoğunlukları oksit ve metal arsındaki metalurjik bağların yıkılması ile değiştirilebilir. bundan sonra, metal olmayan inklüzyonlar hem yüzeye çıkma, hem de pota veya fırının dibine çökme eğiliminde olurlar. eğer flakslama sonrasında etkin sürede bir bekletme yapılırsa ağır malzemeler dipte toplanırlar. bu durumda metal transferi, ağır malzemenin akan metal içine karışmamasına dikkat edilecek şekilde yapılmalıdır [13].gaz flakslama yöntemi ile de inklüzyonlar giderilebilir. ergimiş flaksların kullanıldığı durumlarda bunlar hem daldırılabilir, hem de eriyik içine dikkatle karıştırılabilirler. bu operasyon genellikle sodyum klorür, potasyum klorür veya kriyolit içeren flaksların düşük yoğunluk ve yüksek akışkanlık özellikleri nedeniyle oldukça güçtür [13].metalin ergimiş flaks ile temasının etkili bir şekilde sağlandığı diğer bir metot da, "flaks yıkama" prosesidir. şekil 2.7'de gösterilmiştir. bu proseste ergimiş alüminyum, bölmeli bir pota içinde tutulan ergimiş tuz tabakası içine daldırılmış yatay bir saptırıcı levha üzerinden akar. metal akış yönü tuz boyunca bölmenin altından ve transfer kepçesine veya döküm yerine doğrudur. proses sürekli veya aralıklı gerçekleştirilebilir [13].bu yöntemlere ilave olarak yeni bir proses olan flaks enjeksiyon yönteminde ise, inert gaz taşıyıcısı kullanılarak mekanik bir cihaz ile flaks bileşikleri ergimiş metalin içine verilirler. şekil 2.8'de flaks enjeksiyon prosesinin tipik bileşenleri görülmektedir.flaks enjeksiyon yönteminde olduğu gibi toz flaks bileşiklerinin banyo yüzeyinden değil de taşıyıcı bir asal gaz ile banyo dibinden verilmesinin önemli avantajları vardır. çok daha az miktarlardaki klorlu bileşiklerle çok daha etkili rafınasyon gerçekleştirilebilmektedir. bu bileşiklerden sadece yüzeyde değil, banyo içinde de yararlanılabilmektedir. klorun banyoya gaz halinde verilmesinde kabarcık boyutlarını kontrol etmek olanaksız iken toz şeklinde verilmesi halinde boyut kontrolü son derece kolaydır. bu uygulamada flaks maddelerinin kimyasal bileşimini amaca uygun şekilde ayarlamak ve banyoda kalış sürelerini artırmak da mümkündür [4]. şekil 2.7 flaks yıkama prosesi [13]. şekil 2.8: flaks enjeksiyon sisteminin şematik gösterimi [8].2.5. rafinasyonergimiş alüminyum içerisinde bulunan temel elementel safsızlıklar, alkali metaller (lityum, potasyum, sodyum ve kalsiyum) ve çok düşük konsantrasyonlarda (<20ppm) ve büyük konsantrasyonlarda (%0.2-1.5) magnezyumdur. bu safsızlıklar giderilmedikleri takdirde katılaşma ve döküm safhalarını kötü etkilerler. alkali metallerin giderilmesi amacıyla çeşitli yöntemler mevcuttur. ergimiş metale klor veya flor ilavesi ile bu safsızlıkların giderilmesi termodinamik açıdan mümkün hale gelir [7].alüminyumdan magnezyumun giderilmesi amacıyla kullanılan üç tür proses mevcuttur: [7].1.) klorlama2.) katı klor içeren flaksların kullanımı3.) elektronik yöntem (ticari olarak kullanılmamasına karşın klorlama ile ilgili çevre problemlerini ortadan kaldırmaktadır.)magnezyum, ergimiş alüminyumdan ve/veya flor içeren halojen bileşiklerin ilavesiyle giderilebilir. magnezyum ile klor veya flor arasında reaksiyon termodinamik açıdan mümkündür. normal ergimiş alüminyum çalışma sıcaklıklarında, magnezyum ile halojenler arasında kimyasal afınite vardır. her iki halojenin de kullanımı mümkün olduğu halde, klorun kullanımı daha ekonomiktir [7].2.6. filtrasyonalüminyum alaşımları oksitlenmeye eğilimli olduklarından mekanik, elektrik, fiziksel ve estetik özelliklere zararlı safsızlıklar -metalik olmayan inklüzyonlar- içerirler. inklüzyonlar, dökülen metalin katılaşması ile bünyede kalmış istenmeyen yabancı maddelerin tümüdür [3].oluşum kaynaklarına göre inklüzyonlar, metalin kendi bünyesinde oluşturdukları ve sıvı metale dışarıdan girenler olmak üzere iki grupta toplanabilirler. metalin kendi bünyesinin oluşturduğu inklüzyonlar; alaşım elementleri, metaller arası bileşikler, değişik sıcaklıkta katılaşan partiküller olabilir. sıvı metale dışarıdan giren inklüzyonlar ise, ergitme ekipmanları, ergitme yöntemi, ergitmeden sonra metale bilerek yapılan ilaveler (tane incelticiler), yolluklardan gelirler [3].eriyikteki metal dışı malzemelerin giderilmesi, bu film şeklindeki veya katı haldeki inklüzyonların ürünün mekanik özelliklerini zayıflatması, işleme ve parlatma sırasında zorluk yaratması ve moleküler hidrojen oluşumu için katılaşma sırasında çekirdek vazifesi görmeleri nedenlerinden zorunludur. bunların eriyik içinde kalmaları sonucunda görünür yoğunlukları ergimiş alüminyuma oldukça yakın olur. çoğunluğu hem yüzeye çıkarak hem de uzun tutma süreleri ile giderilse de birçok üretim operasyonlarında bu işlemler çok uzun zaman gerektirirler. bu safsızlıklar; gaz flakslama, katı veya ergimiş tuz flakslama veya filtrasyon ile giderilirler [13].alüminyum alaşımları, içerdikleri alaşım elementlerine göre farklı metalik ve metaller arası bileşik inklüzyonları içerirler. bunun dışında çeşitli metalik olmayan inklüzyonların da mevcut olduğu daha önce belirtilmişti. metalik olmayan inklüzyonların en yaygını alüminyum oksidin bütün farklı tipleridir, (kabuk tipi, yuvarlak tip). filtrasyon bu tür katı safsızlıkları gidermek için yapılır. seçilen filtre malzemesinin mukavemet, refrakterlik, termal şok dayanımı, korozyona karşı direnç gibi özelliklere sahip olması gerekir [3].alüminyum alaşımlarında görülen inklüzyonlar aşağıda verilmiştir: [5].• oksitler (a12o3, mgo)• spinel (mg2a104)• borürler (tib2, vb2, zrb2)• karbürler (a13cl4, tic)• intermetalikler (mnal3, feal3)• nitrürler (aln)• dış refrakter inklüzyonlarıkek filtrasyonda inklüzyonlar filtrenin yüzeyinde mekanik olarak yakalanarak giderilirler. bu metotla, 30µm'dan büyük partiküller yakalanır. bu tip filtrelere örnek olarak seramik sünger filtreler verilebilir [7].seramik sünger filtreler demirdışı metal dökümünde en sık kullanılan filtre tipidir. düzenli metal akışını sağlamaları ve gözenek yapıları nedeniyle bu tip filtreler kalıntıları gidermede en etkin filtre sistemi olarak kabul görmektedirler. diğer yöntemlerle karşılaştırma amacıyla yapılan deney sonuçlan da işlenebilirlik özellikleri, döküm yüzey kalitesi ve yorulma dayanımına ilişkin özellikler açısından incelendiğinde seramik sünger filtrelerin üstünlüğünü destekler yöndedir. seramik sünger filtreler; parlak otomotiv levhası, litogarafik levhalar, folyo, döküm alaşımları, dövme malzemesi ve uçak endüstrisi için ekstrüzyon mamülleri gibi birçok ürünün yüksek kalite gereksinimlerini karşılamak için kullanılır. filtre kartuşunun yerleştirilmesindeki kolaylık nedeniyle mevcut ekipmana büyük değişiklikler yapılmaksızın sistem her türlü ergitme ve dökme işlemlerine uygulanabilir [1].filtrasyon verimliliğini etkileyen birçok faktör mevcuttur. birinci olarak ergimiş metalin tabiatı, inklüzyon miktarı, boyutu, şekli ve dağılımı gözönüne alınmalıdır. ikinci olarak filtrenin dinamik koşullarının etkisi verimliliği etkileyen diğer faktördür [7].2.7. yolluk sistemisıvı alüminyumu fırından döküm makinesine götürmek için refrakter yolluklar kullanılır. refrakter malzemeden beklenilen en önemli özellikler ısı kaybını azaltması ve aşılanmaya dayanıklı olmasıdır [10].yolluk sisteminde kullanılacak refrakter malzemede olması gereken özellikler şunlardır: [10].• düşük termal iletkenlik• iyi termal şok dayanımı• operasyon sıcaklığında boyutsal kararlılık• kalınlık boyunca mekanik yüksek mukavemet• mükemmel ıslatmama özelliği• kolay temizlenebilirlik• güvenlik ve yerleşim kolaylığı için düşük ağırlık• ergimiş alüminyumdan daha düşük yoğunluk2.8 tane inceltmealüminyum alaşımlarında optimum özelliklerin sağlanabilmesi için homojen dağılımlı ince tane yapısı tercih edilir. alüminyumda en yaygın kullanılan tane incelticiler titanyum, bor veya titanyum ve bordur. alüminyum-titanyum tane incelticiler %3-10 ti içerirler. bu düşük konsantrasyonlarda bile ağırlık segregasyonunun kontrolü zor olduğundan ve yüksek oranlarda tane inceltici alaşım erime noktasının hızlı olarak yükselmesi nedeniyle titanyumun daha fazla miktardaki kullanımı pratik değildir. aynı problem %5ti içeren alüminyum-titanyum-bor tane incelticileri için de söz konusudur. bor miktarı %0.2-2.5 arasındadır. titanyum bor'un segregasyon oluşturma eğilimi yüksektir [2].tane inceltmesi sonucu daha iyi, dengeli döküm yapısı, daha yüksek döküm hızı ve daha iyi mekanik özellikler elde edilir. tane inceltme ile dökümde büzülme, çatlama ve hidrojen porozitesi gibi durumlar en aza iner [7].3. alüminyum levha üretiminde kullanılan döküm yöntemlerilevha döküm tekniği ilk kez sir henry bessemer tasarlanmış, ancak sistemi desteklemesi gereken teknolojiler yetersiz olduğundan uygulamaya geçilememiştir. yöntemin ticari anlamda uygulanmaya başlanması 1950' li yıllarda amerikan hunter engineering ve fransız pechiney şirketleri ile olmuştur. günümüzde ise levha döküm tekniği ile sarılabilir ruloların doğrudan üretimi standart bir uygulama haline gelmiştir ve %60'ı kuzey amerika ve avrupa'da olmak üzere 170 kadar döküm makinesi ile üretim yapılmaktadır [10].şekil 3.1'de alüminyum endüstrisinde kullanılan tipik yerleşim görülmektedir [5]. şekil 3.1 alüminyum endüstrisinde kullanılan tipik yerleşim [5].alüminyum saç levha üretimi üç farklı yöntemle yapılmaktadır. bunlardan ilki konvansiyonel levha üretim yöntemi olarak da adlandırılır ve direk soğutmalı sürekli ingot dökümü, sıcak haddeleme ve soğuk haddeleme aşamalarını içerir. alüminyum levha üretiminde kullanılan ikinci yöntem ise, hazelett yöntemi veya alusuisse yöntemi ile sürekli olarak ince slab adı verilen 20 mm kalınlığındaki levha dökümü, sıcak haddeleme ve soğuk haddeleme aşamalarını içerir. üçüncü yöntem ise çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümü ve soğuk haddelemeden oluşur [5].3.1. direk soğutmalı sürekli ingot dökümü yöntemleriingotların statik kalıplara dökülmesinde görülen bir çok problemi ortadan kaldıran direk soğutmalı sürekli ingot dökümü yöntemleri yatay ve düşey olmak üzere iki çeşittir. bunlardan düşey döküme ingot boyunun döküm çukuruyla sınırlı olmasından dolayı yarı sürekli ingot dökümü de denmektedir. direk soğutmalı ingot döküm yöntemlerinde döküm şartlarının bütün döküm süreci boyunca değişmeden muhafaza edilebilmesi tane boyutu, kimyasal kompozisyon, porozite ve mekanik mukavemet gibi özelliklerin bütün ingot boyunca sabit kalmasını sağlar. düşey veya yatay direk soğutmalı sürekli döküm yöntemleri arasındaki tercih üretim şartlarına bağlıdır. düşey direk soğutmalı sürekli ingot dökümü çok büyük olmayan kesitlerde, tek bir alaşımdaki dökümlerin kütle üretiminde avantajlıdır. buna karşılık değişken alaşımlı, değişken kesitli dökümlerde düşey direk soğutmalı sürekli ingot döküm yöntemi daha avantajlıdır [5].3.1.1. düşey direk soğutmalı sürekli ingot döküm yöntemibu yöntemde sıvı metal, soğutulmuş bir kalıba beslenmekte ve metalin katılaşma hızına uygun olarak aşağıya doğru çekilmektedir. katılaşmış ingot döküm çukuru ile sınırlı bir boya ulaştığında, işlem durdurulur ve kalıp sisteminin çıkarılmasını takiben ingot döküm çukurundan çıkarılır. şekil 2.1 de tipik bir düşey direk soğutmalı sürekli ingot döküm sistemi gösterilmiştir. bu sistemde bütün ısının ingot uzunluğu boyunca çevresinden alınmasını ve eksenel katılaşmayı sağlayarak ingot kesitinde, katılaşma ve aşağıya çekme hızını eşit kılmak maksadı ile çeşitli soğutma sistemleri geliştirilmiştir. bunlar; alüminyum alaşımlarından veya bakır alaşımlarından yapılmış kalıba, su püskürten spreyler, kalıptan çıkan metal yüzeyine direk su püskürten ikinci spreyler ve kalıptan çıkan ingotun içine girdiği su havuzlarından oluşur [5].düşey sürekli ingot dökümünü etkileyen belli başlı parametreler, döküm hızı (döküm tablasının aşağıya çekilme hızı), soğutma suyu sıcaklığı ve debisi, metal sıcaklığı ve uygun kalıp yağlamadır [5]. şekil 3.2. tipik bir düşey direk soğutmalı sürekli ingot döküm sistemi [5] . 3.1.2. yatay direk soğutmalı sürekli ingot döküm yöntemiyatay direk soğutmalı sürekli ingot dökümünün, düşey döküme göre birçok avantajı vardır. otomasyon daha kolay sağlanmakta, dolayısıyla döküm parametreleri daha iyi kontrol edilmekte ve gerekli olan insan gücü azalmaktadır.döküm başına verim, daha az bir zamanın başlama ve durmaya ayrılmasından dolayı artmaktadır. en önemli avantaj ise fabrika sahasını büyütmeye, derin çukurlar kazmaya, dökümü bu çukurlardan çıkarmak için büyük kapasiteli vinç ve taşıyıcı sistemlere gerek kalmaksızın uzun ingotların dökümüne müsaade etmesidir. yatay direk soğutmalı sürekli ingot döküm sisteminin şematik gösterimi şekil 3.3. de verilmiştir [5]. şekil 3.3. yatay direk soğutmalı sürekli ingot döküm sisteminin şematik gösterimi [5].ergimiş metal fırın çıkışında filtreleme ve gaz giderme amaçlı olarak bir üniteye alınır. sıvı metal bu üniteden sonra katı kabuğun oluştuğu su soğutmalı kalıba girer ve ingot haline dönüşür. ingot döküm hızını ayarlayan bir taşıyıcı bant üzerinden kesici sisteme iletilir. döküm ünitesine kesintisiz olarak metal akışını sağlamak için dikkatli planlama ve kontrol gereklidir. aksi taktirde ya doğru şekilde hazırlanmamış metal dökülür ya da istenilen üretim seviyelerine ulaşılamaz. bu nedenle şekil 3.4. te gösterilen metal besleme sistemi geliştirilmiştir. bu sistemde iki adet ergimiş metali döküme uygun sıcaklıkta tutan sıcak tutma fırını, bir adet bu fırınları besleyen ergitme fırını, iki adet filtre ve gaz giderme ünitesi vardır. bu sistemin benzeri bütün sürekli döküm yöntemlerinde kullanılmaktadır [5].yatay direk soğutmalı ingot dökümünde düşey döküme göre çok daha karmaşık kalıp sistemleri kullanılır. şekil 3.5. te bu tarz bir kalıp sistemi gösterilmiştir. sıvı metalin akış debisi ve hızı, kalıba girmeden önce bir ayırma plakası tarafından dengelenir. kalıba yağ, kalıp içinden dairesel bir kanal ile verilir. yağ kalıp yüzeyine bir yiv tertibatı ile ulaşır ve homojen olarak dağılır. kullanılan yağ kalıntı bırakmamalı, ve sudan kolayca ayrılabilmelidir [5]. şekil 3.4. sürekli döküm için ergimiş metal besleme sistemi [5]. şekil 3.5. yatay direk soğutmalı sürekli ingot dökümünde kullanılan kalıp sistemi [5].3.2. sürekli ince slab dökümü yöntemleri3.2.1. alusuisse yöntemialusuisse yöntemi ile ince slab dökümünün çalışma prensibi şekil 3.6'de gösterilmiştir. birbirlerine ters yönde dönen, dökme demir, çelik veya bakırdan yapılmış, iki grup soğutma bloğu tarafından oluşturulan döküm boşluğuna, sıvı metal izole edilmiş bir nozıl sistemiyle beslenir. soğutma bloklarıyla temas eden sıvı metal soğur ve hızlı bir şekilde katılaşır. katılaşan levhanın büzülmesi dışında, metal ve soğutma blokları arasında başka bir hareket oluşmaz. dökülmüş levha, soğutma bloklarıyla, blokların levhadan ayrılıp dönüş hareketine başlamalarına kadar birlikte ilerler. sürekli dökülen levha, döküm hattını takip eden sıcak haddeler tarafından, rulo halinde sarılabilecek kalınlığa indirilir. uygulamada, 20mm kalınlığında dökülen levha doğrudan haddelenerek, 2-4mm kalınlığa getirilir ve rulo halinde sarılır (şekil 3.7) [5]. şekil 3.6. alusuisse sürekli ince slab döküm sistemi [5]. şekil 3.7. alusuisse yöntemiyle ince slab dökümü ve sıcak haddelemeyi içeren tipik bir yerleşim düzeni [5].döküm esnasında soğutma bloklarında depolanan ısının, harici bir soğutma sistemiyle giderilmesi sonucunda, bloklar döküm bölgesine istenen sıcaklıkta girerler (şekil 3.8) [5]. şekil 3.8. alusuisse yöntemi soğutma sistemi [5]. soğutma bloklarının termal olarak, makinenin ana bölümlerinden ve blok grubunu çeviren zincir sisteminden izole edilmiş olması, hareket eden ve yük taşıyan elemanların güvenilirliğini arttırmaktadır. soğutma bloklarının büyük ısı absorblama kapasitesi ve yüksek ısı iletimi yüzünden, bir çok uygulamada, blok yüzeylerinin spreylerle veya kaplamalarla ısıya karşı korunmasına gerek kalmaz. fakat programlı bir soğutma istendiğinde, yüzeylerin döküm boyunca çok az eğilmesi, kalıcı seramik kaplamaların bile, kolaylıkla uygulanmasına izin verir [5].her bir soğutma bloğu, döküm işlemi boyunca mekanik olarak bağımsızdır ve kuvvet uygulama amacıyla kullanılmaz. kullanılan blok sayısı, yani döküm boşluğu uzunluğu, isteğe bağlıdır. bu ise makine dizaynının ve döküm hızının , dökülecek metale göre ayarlanmasına izin verir. bu sayede alusuisse yöntemiyle yalnız alüminyum alaşımları değil, aynı zamanda bakır, pirinç, çinko, çelik, magnezyum da dökülebilmektedir [5].alusuisse yöntemi sürekli alüminyum levha döküm sistemiyle, 1000, 7000 ve 8000 serisi alüminyum alaşımlarının yanında, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105, 5005, 5017, 5042, 5052, 5182, 5352, 5349, 6082 alaşımlarının dökümü yapılmaktadır [5].3.2.2. hazelett yöntemişekil 3.9' de hazelett döküm yönteminin çalışma prensibi şematik olarak gösterilmiştir [5].hazelett yöntemi ile ince slab dökümü, diğer sürekli levha döküm sistemleri arasında, en yüksek döküm kapasitesine sahip olanıdır. bütün metallere uygulanabildiği gibi çelik de dökebilmektedir [5]. şekil 3.9. hazelett ince slab döküm yöntemi [5]. hazelett yönteminde ince slab dökümü, birbirine paralel hareket eden, 0,5-1,5 mm kalınlığında az karbonlu çelikten imal edilmiş, iki bandın arasına sıvı metalin beslenmesiyle yapılır. bantlar firma tarafından özel olarak imal edilirler ve soğuk haddelenmiş uniform özelliklere sahiptirler. bant yüzeyleri bilye püskürtme tekniğiyle pürüzlendirilir. pürüzlü yüzey yağ tutmayı ve ısı transferini sağlar [5].dökülen slabın kalınlığının kontrolü, komşu iki bant arasındaki mesafe ile yapılır. dökülmüş malzemenin kalınlık toleransı, sıcak haddeleme toleranslarının içindedir. slabın genişliği ise, alt bandın iki kenarına yerleştirilen paslanmaz çelik şeritlerin üzerine dizilmiş, küçük alüminyum bloklarla kontrol edilir [5].döküm bantları, düz kısımlarına yerleştirilmiş bir sıra su spreyi tarafından soğutulur. su miktarı ve hızı, bantların sıcaklığını su buharlaşma sıcaklığının altında tutacak şekilde ayarlanır. dökülen metalden ısı transferini daha iyi kontrol etmek amacıyla, bantların yüzeylerine belli bir izolasyon değeri olan kaplamalar yapılır. bu kaplamalar dökülen levhanın yüzey kalitesinin iyi olmasına ve mikro çatlak, segregasyon gibi olumsuzlukların giderilmesine yardımcı olur [5].bu yöntemle 1600mm.(max.) genişliğe, 12-25mm. kalınlığa kadar alüminyum slablar, 7,6 ton/saat üretim kapasitesiyle dökülebilmektedir [5].hazelett yöntemi ile dökülen ve sonraki işlemlerle, istenilen kalınlığa getirilen alüminyum levhaların mikro yapıları, konvansiyonel yöntemlerle üretilen levhaların mikro yapılarıyla benzerlik gösterir. bu yüzden hazelett yöntemi ile dökülen alüminyum levhalardan rahatlıkla derin çekme yöntemi ile içecek kutuları üretilebilmektedir [5].3.2.3. çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemiçift merdaneli sürekli levha döküm yöntemi, ilk olarak 1856 yılında sir henry bessemer tarafından tasarlanmış fakat o yıllardaki malzemelerin ve proses kontrol teçhizatlarının yetersiz olmasından dolayı uygulamaya konulamamıştır. bu yöntemin ilk ticari anlamda alüminyum dökümüne uygulanması, 1950' li yılların başında amerikan hunter engineering ve fransız pechiney firmaları tarafından gerçekleştirilmiştir [5].bu sistemin işleyişi şöyledir: istenen alaşımda hazırlanan sıvı metal, filtre ve gaz giderme işlemlerinden geçtikten sonra, "headbox" adı verilen tandişe gelir. "headbox" metali merdaneler arasına besleyen ve "tip" olarak adlandırılan nozıla bağlanmıştır. tip genişliği, dökülecek levhanın genişliğini belirlemektedir. hunter döküm sistemine has bir özellik olan, merdanelerin dikey ile 15° açı yapması; ergimiş metalin tipten çıkış basıncının, "headbox"taki metal seviyesi ile ayarlanmasını sağlar. döküm merdaneleri arası mesafe, hidrolik bir sistemle sürekli olarak sabit tutulmaktadır. döküm merdaneleri içlerindeki oluklardan geçen su ile soğutulmaktadır. tip çıkışı ile döküm merdanelerinin ekseni arasında belli bir mesafe vardır. bu yüzden döküm merdaneleri levhayı katılaştırmanın yanında belli oranda sıcak haddeleme de yaparlar. levhanın katılaşması merdaneler arasındaki en kısa mesafeye gelmeden tamamlanmış olur. tip çıkışıyla döküm merdanelerinin merkez ekseni arasındaki mesafeye tip ekseni denilmektedir. döküm merdanelerinin yüzeyine, levhanın merdanelere yapışmasını engellemek amacıyla, sürekli olarak su bazlı grafit veya boron nitrat solüsyonu püskürtülür [5].döküm makinesinden çıktıktan sonra levha, sarılmadan önce gergi merdanelerinden ve makastan geçer. normal operasyon sırasında gergi merdaneleri çalıştırılmaz, çünkü sarıcı dökülen levha üzerinde gerekli germe kuvvetini oluşturur. rulo istenilen boyuta geldiğinde, gergi merdaneleri çalıştırılır, levha makasla kesilir ve operasyonun akışı etkilenmeden rulo sistemden alınır. kesilen uç sancıya ulaştığında, sancının yarattığı germe kuvveti yeniden sağlanmış olur ve gergi merdaneleri durdurulur [5].çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemi ile bir çok alaşım 2,1 metre ene kadar 3-10 mm kalınlıkta dökülebilmektedir. çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemi ile yaşlandırma ısıl işlemi uygulanan alüminyum alaşımları dökülememektedir [5].tablo 3.1. çift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemi ile dökülebilen alüminyum alaşımları [5].1000 serisialaşımlar 1030, 1050, 1060, 1145, 1188, 1190, 1193, 1199, 1200, 1230, 1235, 13453000 serisialaşımlar 3003,3004,3005,31035000 serisialaşımlar 5005, 5010, 5034, 5050, 5052, 5056, 5085, 5083, 5086, 5154, 5182, 5252, 5254, 5454, 5456, 5457, 5652, 56578000 serisi alaşımlar 8010,8011,8111,8014,80793.2.3.1. çift merdaneli alüminyum sürekli levha döküm yönteminin avantaj ve dezavantajlarıçift merdaneli sürekli alüminyum levha döküm yöntemi diğer döküm yöntemlerinden, katılaşmanın belli bir oranda haddeleme ile beraber gerçekleştiği bir döküm
* Bu çalışmalar size faydalı olabildiyse sol taraftan sitemizi beğenerek bize destek olabilirsiniz...