ALÜMİNYUM ÖDEV

l. giriÅŸ alüminyum dünyada en çok bulunan ikinci metalik elementtir. 19.yy.'ın sonlarına doÄŸru mühendislik uygulamalarında ekonomik anlamda diÄŸer metaller ile rekabet eder hale gelmiÅŸtir ve çağın metali olmaya baÅŸlamıştır. endüstriyel geliÅŸmeler sürecinde alüminyumun raÄŸbet 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, ergimiÅŸ kriyolit içinde çözünmüÅŸ alüminanın (al2o3) elektrolitik redüksiyonunu gerçekleÅŸtirerek alüminyumu ekonomik olarak üretmeyi baÅŸarmışlardır. bu buluÅŸ ile alüminyum için yeni bir sayfa açılmış ve metalin kullanımı yaygınlaÅŸmaya baÅŸlamıştır. ilk zamanlarda mutfak malzemeleri, ayna çerçeveleri gibi alanlarda kullanılmaya baÅŸlanılan alüminyum, günümüzde özellikle otomotiv, uçak ve uzay sanayinde son derece raÄŸbet gören bir metal haline gelmiÅŸtir [3]. alüminyumun en göze çarpan özelliÄŸi çok yönlü bir metal olmasıdır. rafine yüksek saflıktaki alüminyumdan en kompleks alaşımlarına kadar fiziksel ve mekanik özellikleri geliÅŸtirilebilir. alüminyumun tanımlanmış 300'den fazla alaşım kompozisyonu mevcuttur ve birçok ilave varyasyon da uluslararası anlamda üretici-tüketici iliÅŸkileri çerçevesinde geliÅŸtirilmektedir [2].alüminyum alaşımlarını bu kadar dikkat çekici ve ekonomik kılan ve ayrıca çok geniÅŸ bir kullanım alanına sahip olmasını saÄŸlayan özellikleri; hafiflik, iÅŸlenebilirlik, korozyon direnci, fiziksel ve mekanik özellikleridir. alüminyumun yoÄŸunluÄŸu 2.7 g/cm3’tür ki bu çeliÄŸin (7.83 g/cm3) ve bakırın (8.9 g/cm3) yaklaşık üçte biri kadar bir deÄŸerdir. alüminyum birçok çevrede örneÄŸin 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 ÅŸekilde yansıtılırlar. alüminyum ayrıca mükemmel ısı ve elektrik iletkenliÄŸi gösterir fakat bir yandan da bazı alaşımları yüksek derecede elektriksel direnç amacıyla geliÅŸtirilmektedir. 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 eÅŸanjörlerinde, buharlaÅŸtırıcılarda, otomotiv silindir baÅŸlarında ve radyatörlerde kullanılmasına olanak vermektedir. alüminyumun ferromanyetik olmayışı, elektrik ve elektronik endüstrisindeki uygulamalar açısından oldukça önemli bir özelliktir. alüminyum toksik olmadığından gıda sektöründe geniÅŸ kullanım alanına sahiptir [2].alüminyum üretiminin temeli hall-heroult prosesidir. bu proseste, boksit minerali kriyolit banyosunda banyo sıcaklığını, yoÄŸunluÄŸunu, direncini ve alümina çözünürlüÄŸünü kontrol etme amacıyla ilave edilen çeÅŸitli florür tuzlarıyla birlikte çözündürülerek alümina rafinasyonu gerçekleÅŸtirlmektedir. banyodan elektrik akımı geçirilerek çözülmüÅŸ alüminanın karbon anotla reaksiyona girmesi ve oksijen oluÅŸumu ile katotta metal birikimi ÅŸeklinde elektroliz gerçekleÅŸtirilmektedir. ayrılan metal periyodik olarak ayrılarak ergitme ve döküm prosesinin gerçekleÅŸeceÄŸi döküm prosesi için potalara alınır [2].alüminyum yassı mamul alaşımları özellikle gıda (baskılı veya baskısız gıda ambalajlan, mutfak folyosu gibi), inÅŸaat sektöründe (çatı ve cephe kaplamalarında), ilaç sektöründe, sanayide (radyatör malzemesi gibi), matbaacılıkta, otomotiv ve beyaz eÅŸya sektörü gibi alanlarda kullanılmaktadır [8].yassı mamul alüminyum alaşımlarının mekanik özellikleri, kimyasal kompozisyonlarının yanında malzemenin mikroyapısı ile de doÄŸaldan iliÅŸkilidir. oksit, inklüzyon gibi safsızlıklar malzeme özelliklerini olumsuz yönde etkiledikleri gibi alüminyumun katılaÅŸma doÄŸasından dolayı malzeme yapısında mevcut olan metaller arası bileÅŸiklerin de malzeme özellikleri üzerinde çok büyük etkisi vardır. metaller arası bileÅŸiklerin malzeme özellikleri üzerindeki etkileri, bunların boyutları, miktarları, ÅŸekilleri, yapı içinde dağılımları, kararlı yada kararsız olmaları ile iliÅŸkilidir. sonuç olarak istenilen performansta mamul üretmek, alaşım yapısında bulunan metallerarası bileÅŸiklere, malzemeye uygulanan termomekanik iÅŸlemlerle uygun boyut, dağılım, ÅŸekil gibi özellikleri kazandırmaktan geçmektedir [8]. 2. alüminyum alaşımlarının döküme hazırlanması2.1. sıvı alüminyumda bulunan safsızlıklaralüminyum proseslerinde kullanılan ÅŸarj malzemeleri (ingot, alaşım bileÅŸenleri ve hurda) üründe zararlı olabilecek gaz, oksit ve diÄŸer inklüzyonları içerebilirler. dikkatli bir ÅŸekilde yapılan ergitme, flakslama (ve diÄŸer metal iÅŸlemleri) ve metal transferi süresinin doÄŸru ayarlanması ile oksit içeriÄŸi indirilebilinir ve gaz içeriÄŸi de kabul edilebilir bir metal kalitesi saÄŸlanacak ÅŸekilde aÅŸağıya çekilebilinir. bakır, magnezyum, silisyum, mangan ve çinko gibi alaşım elementleri ile rafine ve modifiye ediciler, arzu edilen kalitedeki kompozisyon ve kalitedeki alaşımları üretebilmek amacıyla ergimiÅŸ 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 aÅŸağıdaki gibidir: [6].• hidrojen: dökümde poroziteye neden olur. önceki iÅŸlemlerle ilgisi azdır.ergitme ve tutma fırınlarında su buharı ile reaksiyon sonucu açığa çıkar.gaz giderme iÅŸlemleri ile giderilir.• inklüzyonlar: haddelenmiÅŸ veya derin çekilmiÅŸ ürünlerde mekanik hatalara yol açabilirler.döküm iÅŸlemleri esnasında oluÅŸurlar ve fıltrasyon ile giderilirler.• alkali metaller: haddelenmiÅŸ üründe kenar çatlamasının nedenlerinden biridir. sodyum, magnezyum, kalsiyum, lityum redüksiyon hücresinden gelirler. flakslamadan sonra çözülmemiÅŸ tuzlar olarak giderilirler.• diÄŸer metaller: alaşımlama amacı ile ilave edilen metaller de özellikleri olumsuz yönde etkileyebilirler. demir, silisyum, titanyum, çinko, vanadyum, galyum, hammaddeden gelirler.2.2. alüminyumda hidrojenergimiÅŸ alüminyum alaşımları içinde hidrojenin çözünürlüÄŸü ergitme operasyonlarında oldukça önemli bir faktördür.alüminyum ve alüminyum alaşımlarında çözünebilen tek gaz hidrojendir. hidrojenin çözünürlüÄŸü, sıcaklık ve basıncın karekökü ile orantılı olarak deÄŸiÅŸir. ÅŸekil 2.1'de hidrojen çözünürlüÄŸünün sıvı halde katı haldekinden çok daha yüksek olduÄŸu gösterilmiÅŸtir. sıvı alüminyumda katı ve sıvı çözünürlükleri sırasıyla 0.65 ve 0.034 ml/g'dır. bu deÄŸerler alaşım içeriÄŸi ile az miktarlarda da olsa deÄŸiÅŸmektedir. ÅŸekil 2.1: l atm hidrojen basıncında alüminyumda hidrojen çözünürlüÄŸü [7].ergimiÅŸ alüminyumun soÄŸuması ve katılaÅŸması sırasında, çözünmüÅŸ hidrojen düÅŸük katı çözünürlüÄŸünde moleküler formda çökebilir ve sonuç olarak birincil ve ikincil boÅŸluklar meydana gelir [7].2.2.1. hidrojen kaynaklarıalüminyum esaslı alaşımlarda hidrojen oluÅŸumu, alüminyumun ergitme ortamındaki nem ile reaksiyona girmesi sonucu meydana gelir [13].hidrojen kaynakları aÅŸağıdaki gibi sıralanabilir:fırın atmosferi: fuel-oil' in veya doÄŸal gazın yetersiz yanmasından dolayı serbest hidrojen ürerimi olabilir. yakıt tüketimi sonucu oluÅŸan ürünler hidrojen içerebilirler [13].ÅŸarj malzemeleri: ÅŸarj bileÅŸenleri üzerine nemin adsorbsiyonu sonucu hidrojen sisteme girebilir. nemin alüminyum yüzeyine adsorbsiyonu ve yüzeyin oksitlenmesi, bu metalin bir karakteristiÄŸidir. nemi adsorblamış ÅŸarj malzemeleri eriyik içine daldırıldığında nem eriyikle reaksiyona girer ve yüzeyin altında oksit filmler ve hidrojen oluÅŸturur. ÅŸarj malzemeleri olan ingot, hurda ve ara iÅŸ ürünler ayrıca korozyon ürünleri, kum ve diÄŸer metal iÅŸleme yaÄŸları ile kirlenmiÅŸ olabilirler. organik bileÅŸenlerin redüksiyonu veya su buharının parçalanması esnasında bu malzemeler potansiyel hidrojen kaynaklarıdır [13].flakslar: nem, flaksın kimyasal yapısında veya adsorblanmış halde bulunabilir. alüminyum ergitme iÅŸlemlerinde kullanılan flaksların çoÄŸu hidroskopik yani nem çeker karakterdedir. alüminyum ve magnezyumun klorürleri ile ve klorürle yapılan flakslama sonucu oluÅŸan reaksiyon ürünleri oldukça hidroskopiktir. nemli flakslar, suyun parçalanmasından dolayı hidrojen açığa çıkmasına neden olabilirler [13].dış bileÅŸenler: ÅŸarj, karıştırma ve cüruf alma iÅŸlemleri sırasında kullanılan fırın elemanlarının nemli olması ile ergitme sistemine hidrojen giriÅŸi olabilir. tırmık, kürek, kepçe gibi fırın elemanlarında bulunan oksit ve flaks artıkları, nemi doÄŸrudan absorbe ettiklerinden dolayı kirlenmeye neden olurlar [13].yukarıda bahsedilen hidrojen kaynaklarının hepsi de oldukça önemlidir ve bu faktörleri minimuma indirecek ÅŸekilde uygulama yapılmalıdır [13].hem hidrojen giriÅŸi (çözünürlüÄŸü), hem de oksit oluÅŸumu sıcaklıkla birlikte arttığından dolayı, fırın sıcaklığı minimumda olacak ÅŸekilde kontrol altında tutulmalıdır. mümkün olduÄŸu takdirde ergitme sırasında sıcaklık 760°c' nin altında olmalıdır [13].ergitme sırasında hidrojen giriÅŸinin dışında, hidrojen alüminyuma sıvı metalin transferi veya boÅŸaltılması sırasında havadaki nemle reaksiyonu sonucu da girebilir. özellikle de eÄŸer bu operasyonlar sırasında alüminyum üzerindeki oksit film türbülans sonucu bozulursa bu durum gerçekleÅŸir. ÅŸunu da belirtmek gerekir ki, eriyik yüzeyi üzerindeki oksit film tabakası bozulmadığı takdirde, hidrojen giriÅŸi relatif olarak yavaÅŸtır [13].hidrojenin serbest kalması ve katılaÅŸma sırasında yapı içinde sıkışması, dökülen metalde porozite oluÅŸumuna neden olabilir. dökümlerde bu tip düzensizlikler döküm veya iÅŸlenmiÅŸ yüzeylerde iÄŸne deliÄŸi ÅŸeklindeki poroziteler veya çatlaklar ÅŸeklindeki kusurlar olarak ortaya çıkarlar [13].alüminyum alaşımlarına giren hidrojen, iki farklı morfolojide görülmektedir [9].• dendritler arası köÅŸeli biçimde• küçük küresel porlarköÅŸeli porozitenin nedeni, yapıda aşırı miktardaki gazın yer almasıdır. hidrojen porozitesi, hidrojenin katıdan sıvı metale kaçması sonucu oluÅŸmaktadır. küresel porların kaynağı ise katı içerisinde kalan hidrojendir [9].2.2.2. hidrojenin kontrolü ve hidrojen gidermeingot ve döküm parçalarının temizliÄŸi ve saÄŸlamlığının ergimiÅŸ metal kalitesi ile doÄŸrudan iliÅŸkisi vardır. her ne kadar düÅŸük kaliteli ingot ve döküm parçaları iyi kaliteli eriyiklerden üretilebilseler de, sadece düÅŸük kaliteli ingotlar ve döküm parçaları düÅŸük kaliteli eriyiklerden üretilebilir. ayrıca iÅŸlemler arzu edilen hidrojen içeriÄŸindeki "temiz" eriyikleri üretmek amacıyla kullanılmalıdır. eriyik hazırlama sırasında dikkatli olunması tasarruf saÄŸlar [13].atomik durumda çözünmüÅŸ olarak bulunan hidrojenin çözünürlüÄŸü doÄŸrudan sıcaklık ve basıncın karesi ile deÄŸiÅŸmektedir. hidrojenin sıvı haldeki alüminyumdaki çözünürlüÄŸü, katı alüminyuma nazaran yaklaşık iki kat daha fazladır. bu tip çözünürlük farklılıkları nedeniyle hidrojen katılaÅŸma sırasında yavaÅŸ difüzyon veya katılaÅŸma iÅŸlemi tamamlanmadan çözeltiden kaçan veya kaçamayan baloncukların hızlı oluÅŸumuna yol açarak çözeltinin dışına çıkmak gibi bir eÄŸilime sahiptir. genelde bazı baloncuklar gaz boÅŸluklarına yol açarak katılaÅŸan metal içerisinde hapsedilirler. porozitenin dağılımı ve büyüklüÄŸü ÅŸu faktörlere baÄŸlıdır; [13].a) metalik veya metalik olmayan inklüzyonların varlığıb) alaşımın katılaÅŸma aralığıc) donma hızıd) eriyikteki hidrojen konsantrasyonue) metal besleme sistemikatılaÅŸma sırasında baloncuk oluÅŸumuna eriyiÄŸin yüzey gerilimi çok kuvvetli bir ÅŸekilde karşı koyar. bu gerilim o kadar büyüktür ki hidrostatik metal merkezi fazla bir önem arz etmez ve ihmal edilebilir [13].geniÅŸ katılaÅŸma aralığındaki alaşımlar yavaÅŸ bir ÅŸekilde soÄŸutulduÄŸunda büzülme bölgelerinde çekirdeklenen hidrojen hem bu bölgeleri doldurur, hem de geri kalan metalde dendrit oluÅŸumuna neden olur. söz konusu olan bu alaşımlar için gaz ve büzülme boÅŸluklarını ayırt etmek hemen hemen imkansızdır. ancak saf metaller ve ötektik alaşımlarda gaz veya iÄŸnesel boÅŸluklar yuvarlak boÅŸluklar biçimindedir.baloncuk oluÅŸumu, hidrojen basıncı yüzey gerilimi ve hidrostatik basıncın toplamında daha büyük olduÄŸunda meydana gelir. hidrojen basıncı, eriyiÄŸin hidrojen içeriÄŸinin karesi ile artar. bu nedenle hidrojen basıncındaki ufak bir artışın baloncuk oluÅŸumu üzerinde çok önemli bir etkisi vardır. hidrojen içeriÄŸinin düÅŸük tutulması inklüzyonların yokluÄŸunda bile çok önemlidir [13].katılaÅŸmadan sonra, metal içinde kalan hidrojen hem katı solüsyonda, porozitede, ikincil porozitede, hem de devamsızlık bölgelerinde mevcuttur. gaz çözelti dışına çıkabilir ve bir zondan diÄŸerine sonraki termal iÅŸlemlerde, ilk baÅŸta hidrojenden yoksun devamsızlıklar termal iÅŸlemden sonra hidrojence zengin olsun diye difüze olabilir. döküm metali içindeki hidrojenin miktarı ve dağılımının fabrikasyondan (ürünü son ÅŸekline getirme) sonraki kalitesi üzerinde belirli bir etkisi vardır. hidrojende fazlaca bulunan boÅŸluklar 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 ÅŸekillendirilmiÅŸ parçalarda parlak pullar, levhalarda toparlanmamış boÅŸluklar veya ekstrüzyon parçalarında boyuna devamsızlık ÅŸeklinde görülebilirler. saçlarda, devamsızlıklar blisterler ÅŸeklinde orta kademe veya nihai tavlamadan sonra saptanırlar [13].gaz porozitesinin bir baÅŸka ÅŸekli de dökümlerde görüldüÄŸünden yüksek kaliteli dökümlerde hidrojen içeriÄŸinin kontrolü arzu edilen bir durumdur. bununla birlikte (özellikle kalıcı kalıp dökümlerde görülen), bölgesel yetersiz beslenmeden kaynaklanan porozite kırılganlığını minimuma indirmek amacıyla katılaÅŸma sırasında bir miktar gaz geliÅŸiminin avantajlı olduÄŸu durumlar da mevcuttur [13].daha önce de tanımlandığı üzere, eriyik içindeki hidrojen; ÅŸarj, kirli ürünleri flaks gazları veya katı tuz flaksları yoluyla ergitme sistemine giren su buharı ve alüminyum arasındaki reaksiyonun ürünüdür. reaksiyon hızı artan sıcaklık ile yükseldiÄŸinden eriyik fazla ısıtılmamalıdır. ergitme operasyonu sırasında hidrojen giriÅŸini minimumda tutmaya yardımcı olan önlemler ÅŸu ÅŸekildedir [13].1. yaÄŸlı hurdaların azaltılması2. adsorblanan nemin giderilmesi için ÅŸarj malzemeleri ve ekipmanlara etkili bir ön ısıtma yapılması.3. ergimiÅŸ metalin en az ÅŸekilde hareket ettirilmesi (yüzey karıştırması, transfer ve boÅŸaltma sırasında minimum kışkırtma)4. gaz ve katı flaksların nemden arındırılması5. alevin metal yüzey sınırını aÅŸmasından kaçınmak6. fırın refrakterleri ve potanın ön ateÅŸlemesinin tüm refrakter kısmından nemin giderilmesi için yeterli yapılması7. ergitme iÅŸlemi sonrasında oldukça uzun tutma sürelerinden kaçınmaksıvı metaldeki hidrojen gazı miktarı, nihai ürünün kalitesini etkilediÄŸinden birçok gaz giderme ve gaz analiz yöntemi geliÅŸtirilmiÅŸtir [7].en iyi ergitme koÅŸulları altında bile hidrojen içeriÄŸi yüksek seviyededir ve iyi kalitede ürün alabilmek için gaz giderme iÅŸlemleri gerekmektedir. gaz giderme iÅŸlemi, hem fırın içinde, hem de sürekli transfer sırasında gerçekleÅŸtirilebilir [10].çözülmüÅŸ hidrojen seviyesini minimuma indirmek için kullanılan birçok yöntem mevcuttur. fakat bu metotlar arasında en basit olanı, metalin hidrojen çözünürlüÄŸünün az olduÄŸu daha düÅŸük sıcaklıklarda bir süre bekleterek hidrojenin doÄŸal yollardan metali terk etmesini saÄŸlamaktır. 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 temizlemeergimiÅŸ 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 olduÄŸundan temizleyici gaz hidrojeni giderir. hidrojen, temizleyici gazın içine nüfuz ederek ergimiÅŸ 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 ergimiÅŸ metal ile kimyasal reaksiyona girerler. klor ise ergimiÅŸ alüminyumla reaksiyona girerek daha sonra temizleyici gaz görevini yapacak olan alcl3'ü oluÅŸturur. freon ise katı fazda aıf3 oluÅŸturur [7].hem klorun hem de florun yüzey gerilimi ve inklüzyonları ıslatma açısından olumlu etkileri mevcuttur. bu sebepten dolayı klor ve florun, hidrojen inklüzyon komplekslerini birleÅŸtirerek 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 oluÅŸum 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, ergimiÅŸ alüminyum içerisinde alcl3'ü oluÅŸturmak üzere parçalanır. yükselen alcl3 gaz kabarcıkları hidrojen gazını toplar ve yüzeyde serbest kalmasını saÄŸlar. tabletler, oksit inklüzyonlarını ıslatmaya yardım eden ve inklüzyonlarla ilgili sorunların giderilmesini saÄŸlayan tuz flakslarını da içerebilirler.verimli bir ÅŸekilde gaz giderme iÅŸleminin 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 çözülmüÅŸ hidrojenin giderilmesinde kullanılan bir yöntemdir. yöntemde, asal gaz rotor ve ÅŸafttan oluÅŸan bir tüp yardımıyla sıvı alüminyumun altından geçirilmektedir. geçirilen gaz kabarcıkları, ergimiÅŸ metalin yüzeyine çıkarken döner rotor vasıtasıyla daha da küçük parçalara bölünürler. çözülmüÅŸ hidrojen sıvı alüminyumdan asal gaz kabarcıklarına geçme eÄŸilimindedir. gaz taneciklerinin küçük olması ile artan gaz ve sıvı alüminyumun ara yüzeyinde difüzyon hızının büyük ölçüde artması saÄŸlanır. döner gaz giderme prosesinin etkinliÄŸi, üretilen kabarcık boyutunun ölçüsüne ve kabarcıklar ile ergimiÅŸ metalin temas etme derecesine baÄŸlıdır. kabarcıklar genellikle geniÅŸtir ve flaks tüpleri kullanıldığında çok küçük karışım meydana gelir. bu açıdan bakıldığında döner gaz enjeksiyon yöntemi bir ilerlemedir. döner enjeksiyon sisteminde, gaz döner kısmın ÅŸaftının veya kolonunun içine enjekte edilir. dönme sırasında geniÅŸ alanda dağılan gaz giderme için kabarcıklar üretilir. sonuçta, yüksek hacim/yüzey alanı oranı artar, temas alanı geniÅŸler, dolayısıyla reaksiyon kinetiÄŸi artarak daha verimli gaz giderme yapılır [7].döner gaz giderme sistemlerinin büyüklüÄŸü, metal hacmine ve akış oranı koÅŸullarına göre deÄŸiÅŸir. argon, azot, klor gibi tek bir gaz kullanılabileceÄŸi gibi bunların karışımı da kullanılabilir. giderilen hidrojen miktarı; gaz akış oranı ve ilk hidrojen miktarına baÄŸlı olduÄŸu gibi metal akış oranına da baÄŸlıdır. döner gaz giderme sonucunda 0.15ml/100g'ın altında hidrojen miktarları elde edilebilir [7].gaz giderme iÅŸleminin performansı; ilk hidrojen miktarı, metal akış oranı, kap büyüklüÄŸü, temizleyici gaz akış oranı, karışma kapasitesi, alaşım cinsi faktörlerine baÄŸlı olarak deÄŸiÅŸir. ÅŸekil 2.2 döner gaz giderme ünitesi [7] ÅŸekil 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 verimliliÄŸi; tüm gaz emisyonu için gözeneklerin açık olması, kabarcık destekleme süresi, gaz akış oranı, ergimiÅŸ metalin derinliÄŸi, kabın büyüklüÄŸü faktörlerine baÄŸlıdır [7].ÅŸekil.2.4'te gözenekli tapa, daldırma çubuÄŸu ve döner gaz giderme sistemleri karşılaÅŸtırılmaktadır. buradan, gözenekli tapa yönteminin daldırma çubuÄŸa göre daha etkili olduÄŸu görülmektedir. kabarcık destekleme zamanı, gaz akış oranı ve depo büyüklüÄŸü 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 ÅŸaftların çoÄŸunluÄŸu grafittir ve oksitlenme ve aşınma sonucu düzenli deÄŸiÅŸtirilmeleri gerekmektedir. ÅŸekil 2.4: belirli gaz akışları için farklı gaz giderme yöntemlerinin verimliliÄŸinin karşılaÅŸtırılması [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 oluÅŸu, prosedürün kolay anlaşılırlığı, ve takip edilebilirliÄŸi nedenlerinden dolayı kullanımı oldukça yaygınlaÅŸmıştır. bu testte alınan sonuçlar ile genelde doÄŸru bir ÅŸekilde döküm kalitesi hakkında fikir edinilebilir [7].yöntemde, ergimiÅŸ metal potaya yerleÅŸtirilir ve basınç altında metal katılaÅŸana kadar tutulur. bu aÅŸamada, basınç kontrolünü dikkatle yapmak gerekir. katılaÅŸma sırasındaki kabarcık oluÅŸumu ve numune yüzeyinin görünümüne bakılarak hidrojen miktarı hakkında bilgi sahibi olunur. katılaÅŸan numune bölgelere ayrılır ve porozite bir seri standart ile karşılaÅŸtırılır. mukayeselerin geçerliliÄŸi için tekrarlanan testlerde uygulanan basıncın dikkate alınması ÅŸarttır [7].straube pfeiffer testinde numune davranışı hidrojenden etkilendiÄŸi gibi ergimiÅŸ metal temizliÄŸine de baÄŸlıdır. inklüzyonlar, katılaÅŸma sırasında hidrojen gazı ürettiklerinden yöntem çözülmüÅŸ hidrojenin etkisini tam olarak gösteremez [7].straube pfeiffer testi ayrıca numune yoÄŸunluÄŸunu belirleme amacıyla da kullanılabilir. numune yoÄŸunluÄŸu ile alaşımın bilinen yoÄŸunluÄŸu kıyaslanır. hidrojen gazının belirlenmesi amacıyla; standart sıcaklık ve basınç koÅŸullan için gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra yoÄŸunluklar arasındaki fark belirlenir. çünkü hidrojen gazı, düÅŸük basınçta ve alaşımın donma sıcaklığında oluÅŸmuÅŸtur [7].2.2.3.2. telegaz cihazıcihazın temel çalışma prensibi, hidrojenin ergimiÅŸ metalden ayrılmasını saÄŸlayan azot içerikli gaz kullanımıdır. azot içinde çözünmüÅŸ olarak bulunan hidrojen ile ergimiÅŸ metal içinde bulunan hidrojen arasında dengenin kurulabilmesi için, azot ergimiÅŸ metalin içinde yeterli bir süre bekletilir. cihazdan okunan deÄŸerler kullanılarak hidrojen konsantrasyonu ile ilgili eÄŸriler çıkarılır ve bunlar vasıtasıyla hidrojen miktarı belirlenir. telegaz cihazının dezavantajı, cihazla birlikte kullanılan seramik probların kırılgan olmasıdır [7].2.3. alüminyumun oksitlenme karakteristiÄŸibilindiÄŸi üzere alüminyum ve alüminyum alaşımları oldukça kolay oksitlenme gösterirler. oksitlenme hızı sıcaklıkla artar ve ergimiÅŸ halde katı halden daha hızlı olarak oksitlenme gerçekleÅŸir. alaşımların içeriÄŸinde bulunan magnezyum, stronsiyum, sodyum, kalsiyum, berilyum, titanyum gibi reaktif elementler oksit oluÅŸumuna neden olmaktadırlar [7].ergitme sırasında ergimiÅŸ alüminyum yüzeyi üzerinde metali daha sonra hızlı gerçekleÅŸebilecek reaksiyonlara karşı koruyan dirençli bir oksit tabakası oluÅŸur. 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 uzaklaÅŸtırılmalarında kullanılırlar [13].alüminyum oksit polimorfik yapıda olmasına karşın, ergimiÅŸ metal sıcaklığında oksidin en yaygın formları kristalindir. magnezyum içeren alaşımlar, çevrenin, zamanın ve sıcaklığın fonksiyonu olarak daha hızlı oksitlenme eÄŸilimindedirler. magnezyumoksit, mikron büyüklüÄŸündeki partiküller halinde oluÅŸur [13].alüminyumun ergitilmesi sırasında yüzeyde oluÅŸan koruyucu oksit film tabakası, daha sonra oluÅŸabilecek 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 özelliÄŸinden dolayı dikkatle kullanılmalıdır. ÅŸekil 2.5 ve ÅŸekil 2.6'da alüminyumun ve al-mg alaşımının berilyum ilaveli ve ilavesiz olarak tipik oksidasyon eÄŸrileri verilmiÅŸtir [13]. ÅŸekil 2.5: ergimiÅŸ alüminyumun oksidasyonuna sıcaklığın etkisi [13]. ÅŸekil 2.6. al-1 mg alaşımının 24 saat tutma süresinde oluÅŸan toplam oksit oluÅŸumuna sıcaklık ve berilyum ilavesinin etkisi [13].flakslar oksit oluÅŸumunu minimuma indirmek için kullanılabilir. bu nedenle magnezyum içeren ergimiÅŸ metal sıvı tabaka oluÅŸturan tuzlar ile korunur. bu flakslar periyodik olarak yenilenmelidir [7].oksitlere ilave olarak birçok bileÅŸik inklüzyon olarak ele alınabilir. redüksiyon sırasında aı4cı3 oluÅŸur. borür ise anglomerasyon ile metal yapısında ulaÅŸtığı büyüklük ile iÅŸlenebilme yeteneÄŸini olumsuz yönde etkiler. inklüzyonlar, ister film yapısında, ister partikül yapısında olsunlar, tüm koÅŸullarda mekanik özelliklere zararlıdırlar. inklüzyonların varlığı, radyografi, metalografi ve vakum katılaÅŸma testleri ile belirlenebilir [7].2.4 flakslamaflakslama amacıyla kullanılan bileÅŸikler genellikle inorganiktirler. flakslar; gaz giderme, temizleme, alaşımlama, oksidasyon, deoksidasyon, rafınasyon amaçlan ile kullanılabilirler. flakslama iÅŸlemi, metalin mekanik ve fiziksel özelliklerinin geliÅŸtirilmesi için yapılır. flaks kullanımı ile, ergitme sırasında oluÅŸabilecek metal kayıpları önlenir, metal temizlenir ve gazların banyo tarafından absorbsiyonu engellenir. çoÄŸu flaks inorganik tuz karışımları içerirler [8].alüminyum metalinin karakteristiÄŸinden dolayı ergitme sırasında oksit film oluÅŸumu ve metalik olmayan safsızlıkların eriyikte bulunulması kaçınılmazdır. bu oluÅŸumları gidermek amacıyla yapılan flakslama iÅŸleminde sıcaklık önemli bir kriterdir. fiziksel ayırımın saÄŸlanması ve istenen kimyasal reaksiyonun gerçekleÅŸmesi için yeterli derecede yüksek sıcaklık gerekmektedir. yüksek sıcaklıklarda hem metalin hem de flaksın akışkanlığı yüksek olacağından metal ve flaks arasında iyi bir temas saÄŸlanır. iÅŸlemlerin etkili olabilmesi için flaksın metalle teması ÅŸarttır [7].alüminyum alaşımlarında kullanılan dört temel flaks tipi mevcuttur: [7].1.) örtü flakslar: bu flakslar, ergimiÅŸ metalin oksidasyonuna karşı fiziksel bir engel oluÅŸturmak için kullanılırlar.2.) temizleyici flakslar: oksit formunda bulunan inklüzyonları ıslatarak ergimiÅŸ metalden ayrılmasını kolaylaÅŸtırırlar [7].3.) drostaki metali kazanmak için kullanılan flakslar: sıvı alüminyumun atmosfer veya nem ile teması sonucu alüminyum oksit ve diÄŸeroksitlerin birlikte birleÅŸmesiyle yüzeyde oluÅŸan tabakaya "dros" adı verilir. dros tabakası karıştırılıp dağıtılmadığı sürece iyi bir koruyucudur. oksit tabakasının kalınlığı en düÅŸük seviyede tutularak aşırı oksit oluÅŸumu önlenir. yüzeydeki oksit tabakasının kaldırılması ile yeniden bir oksit tabakası oluÅŸacaktır. dros flaksları, alüminyum oksit ile reaksiyona girerek drostaki alüminyumun geri kazanılması saÄŸlanır [3].4.) rafınasyon flaksları: ergimiÅŸ metal içinde, belirli metalik elementlerle reaksiyona girerek, örneÄŸin klor içeren bileÅŸikler, magnezyum, kalsiyum, lityum, sodyum ve potasyum ile reaksiyona girerek bu metallerin çözülmeyen klorürlerini oluÅŸtuaırlar ve bunların yoÄŸunluk farkından dolayı drosa gitmelerini saÄŸlarlar [7].5.) duvar temizleyici flakslar: bu flakslar, ergimiÅŸ metale ilaveden çok, fırın duvarlarına püskürtülürler [7].klor ile veya katı/ergimiÅŸ tuzlarla çalışıldığında, inklüzyonların görünür yoÄŸunlukları oksit ve metal arsındaki metalurjik baÄŸların yıkılması ile deÄŸiÅŸtirilebilir. bundan sonra, metal olmayan inklüzyonlar hem yüzeye çıkma, hem de pota veya fırının dibine çökme eÄŸiliminde olurlar. eÄŸer flakslama sonrasında etkin sürede bir bekletme yapılırsa ağır malzemeler dipte toplanırlar. bu durumda metal transferi, ağır malzemenin akan metal içine karışmamasına dikkat edilecek ÅŸekilde yapılmalıdır [13].gaz flakslama yöntemi ile de inklüzyonlar giderilebilir. ergimiÅŸ flaksların kullanıldığı durumlarda bunlar hem daldırılabilir, hem de eriyik içine dikkatle karıştırılabilirler. bu operasyon genellikle sodyum klorür, potasyum klorür veya kriyolit içeren flaksların düÅŸük yoÄŸunluk ve yüksek akışkanlık özellikleri nedeniyle oldukça güçtür [13].metalin ergimiÅŸ flaks ile temasının etkili bir ÅŸekilde saÄŸlandığı diÄŸer bir metot da, "flaks yıkama" prosesidir. ÅŸekil 2.7'de gösterilmiÅŸtir. bu proseste ergimiÅŸ alüminyum, bölmeli bir pota içinde tutulan ergimiÅŸ tuz tabakası içine daldırılmış yatay bir saptırıcı levha üzerinden akar. metal akış yönü tuz boyunca bölmenin altından ve transfer kepçesine veya döküm yerine doÄŸrudur. proses sürekli veya aralıklı gerçekleÅŸtirilebilir [13].bu yöntemlere ilave olarak yeni bir proses olan flaks enjeksiyon yönteminde ise, inert gaz taşıyıcısı kullanılarak mekanik bir cihaz ile flaks bileÅŸikleri ergimiÅŸ metalin içine verilirler. ÅŸekil 2.8'de flaks enjeksiyon prosesinin tipik bileÅŸenleri görülmektedir.flaks enjeksiyon yönteminde olduÄŸu gibi toz flaks bileÅŸiklerinin banyo yüzeyinden deÄŸil de taşıyıcı bir asal gaz ile banyo dibinden verilmesinin önemli avantajları vardır. çok daha az miktarlardaki klorlu bileÅŸiklerle çok daha etkili rafınasyon gerçekleÅŸtirilebilmektedir. bu bileÅŸiklerden sadece yüzeyde deÄŸil, banyo içinde de yararlanılabilmektedir. klorun banyoya gaz halinde verilmesinde kabarcık boyutlarını kontrol etmek olanaksız iken toz ÅŸeklinde verilmesi halinde boyut kontrolü son derece kolaydır. bu uygulamada flaks maddelerinin kimyasal bileÅŸimini amaca uygun ÅŸekilde ayarlamak ve banyoda kalış sürelerini artırmak da mümkündür [4]. ÅŸekil 2.7 flaks yıkama prosesi [13]. ÅŸekil 2.8: flaks enjeksiyon sisteminin ÅŸematik gösterimi [8].2.5. rafinasyonergimiÅŸ alüminyum içerisinde bulunan temel elementel safsızlıklar, alkali metaller (lityum, potasyum, sodyum ve kalsiyum) ve çok düÅŸük konsantrasyonlarda (<20ppm) ve büyük konsantrasyonlarda (%0.2-1.5) magnezyumdur. bu safsızlıklar giderilmedikleri takdirde katılaÅŸma ve döküm safhalarını kötü etkilerler. alkali metallerin giderilmesi amacıyla çeÅŸitli yöntemler mevcuttur. ergimiÅŸ 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, ergimiÅŸ alüminyumdan ve/veya flor içeren halojen bileÅŸiklerin ilavesiyle giderilebilir. magnezyum ile klor veya flor arasında reaksiyon termodinamik açıdan mümkündür. normal ergimiÅŸ alüminyum çalışma sıcaklıklarında, magnezyum ile halojenler arasında kimyasal afınite vardır. her iki halojenin de kullanımı mümkün olduÄŸu halde, klorun kullanımı daha ekonomiktir [7].2.6. filtrasyonalüminyum alaşımları oksitlenmeye eÄŸilimli olduklarından mekanik, elektrik, fiziksel ve estetik özelliklere zararlı safsızlıklar -metalik olmayan inklüzyonlar- içerirler. inklüzyonlar, dökülen metalin katılaÅŸması ile bünyede kalmış istenmeyen yabancı maddelerin tümüdür [3].oluÅŸum kaynaklarına göre inklüzyonlar, metalin kendi bünyesinde oluÅŸturdukları ve sıvı metale dışarıdan girenler olmak üzere iki grupta toplanabilirler. metalin kendi bünyesinin oluÅŸturduÄŸu inklüzyonlar; alaşım elementleri, metaller arası bileÅŸikler, deÄŸiÅŸik sıcaklıkta katılaÅŸan 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 ÅŸeklindeki veya katı haldeki inklüzyonların ürünün mekanik özelliklerini zayıflatması, iÅŸleme ve parlatma sırasında zorluk yaratması ve moleküler hidrojen oluÅŸumu için katılaÅŸma sırasında çekirdek vazifesi görmeleri nedenlerinden zorunludur. bunların eriyik içinde kalmaları sonucunda görünür yoÄŸunlukları ergimiÅŸ alüminyuma oldukça yakın olur. çoÄŸunluÄŸu hem yüzeye çıkarak hem de uzun tutma süreleri ile giderilse de birçok üretim operasyonlarında bu iÅŸlemler çok uzun zaman gerektirirler. bu safsızlıklar; gaz flakslama, katı veya ergimiÅŸ tuz flakslama veya filtrasyon ile giderilirler [13].alüminyum alaşımları, içerdikleri alaşım elementlerine göre farklı metalik ve metaller arası bileÅŸik inklüzyonları içerirler. bunun dışında çeÅŸitli metalik olmayan inklüzyonların da mevcut olduÄŸu daha önce belirtilmiÅŸti. 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 ÅŸok dayanımı, korozyona karşı direnç gibi özelliklere sahip olması gerekir [3].alüminyum alaşımlarında görülen inklüzyonlar aÅŸağıda verilmiÅŸtir: [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 saÄŸlamaları ve gözenek yapıları nedeniyle bu tip filtreler kalıntıları gidermede en etkin filtre sistemi olarak kabul görmektedirler. diÄŸer yöntemlerle karşılaÅŸtırma amacıyla yapılan deney sonuçlan da iÅŸlenebilirlik özellikleri, döküm yüzey kalitesi ve yorulma dayanımına iliÅŸkin özellikler açısından incelendiÄŸinde seramik sünger filtrelerin üstünlüÄŸünü 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 kartuÅŸunun yerleÅŸtirilmesindeki kolaylık nedeniyle mevcut ekipmana büyük deÄŸiÅŸiklikler yapılmaksızın sistem her türlü ergitme ve dökme iÅŸlemlerine uygulanabilir [1].filtrasyon verimliliÄŸini etkileyen birçok faktör mevcuttur. birinci olarak ergimiÅŸ metalin tabiatı, inklüzyon miktarı, boyutu, ÅŸekli ve dağılımı gözönüne alınmalıdır. ikinci olarak filtrenin dinamik koÅŸullarının etkisi verimliliÄŸi etkileyen diÄŸer 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 ÅŸunlardır: [10].• düÅŸük termal iletkenlik• iyi termal ÅŸok dayanımı• operasyon sıcaklığında boyutsal kararlılık• kalınlık boyunca mekanik yüksek mukavemet• mükemmel ıslatmama özelliÄŸi• kolay temizlenebilirlik• güvenlik ve yerleÅŸim kolaylığı için düÅŸük ağırlık• ergimiÅŸ alüminyumdan daha düÅŸük yoÄŸunluk2.8 tane inceltmealüminyum alaşımlarında optimum özelliklerin saÄŸlanabilmesi 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 düÅŸük konsantrasyonlarda bile ağırlık segregasyonunun kontrolü zor olduÄŸundan ve yüksek oranlarda tane inceltici alaşım erime noktasının hızlı olarak yükselmesi nedeniyle titanyumun daha fazla miktardaki kullanımı pratik deÄŸildir. aynı problem %5ti içeren alüminyum-titanyum-bor tane incelticileri için de söz konusudur. bor miktarı %0.2-2.5 arasındadır. titanyum bor'un segregasyon oluÅŸturma eÄŸilimi 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 tekniÄŸi ilk kez sir henry bessemer tasarlanmış, ancak sistemi desteklemesi gereken teknolojiler yetersiz olduÄŸundan uygulamaya geçilememiÅŸtir. yöntemin ticari anlamda uygulanmaya baÅŸlanması 1950' li yıllarda amerikan hunter engineering ve fransız pechiney ÅŸirketleri ile olmuÅŸtur. günümüzde ise levha döküm tekniÄŸi ile sarılabilir ruloların doÄŸrudan üretimi standart bir uygulama haline gelmiÅŸtir ve %60'ı kuzey amerika ve avrupa'da olmak üzere 170 kadar döküm makinesi ile üretim yapılmaktadır [10].ÅŸekil 3.1'de alüminyum endüstrisinde kullanılan tipik yerleÅŸim görülmektedir [5]. ÅŸekil 3.1 alüminyum endüstrisinde kullanılan tipik yerleÅŸim [5].alüminyum saç levha üretimi üç farklı yöntemle yapılmaktadır. bunlardan ilki konvansiyonel levha üretim yöntemi olarak da adlandırılır ve direk soÄŸutmalı sürekli ingot dökümü, sıcak haddeleme ve soÄŸuk haddeleme aÅŸamalarını 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 soÄŸuk haddeleme aÅŸamalarını içerir. üçüncü yöntem ise çift merdaneli sürekli alüminyum levha dökümü ve soÄŸuk haddelemeden oluÅŸur [5].3.1. direk soÄŸutmalı sürekli ingot dökümü yöntemleriingotların statik kalıplara dökülmesinde görülen bir çok problemi ortadan kaldıran direk soÄŸutmalı sürekli ingot dökümü yöntemleri yatay ve düÅŸey olmak üzere iki çeÅŸittir. bunlardan düÅŸey döküme ingot boyunun döküm çukuruyla sınırlı olmasından dolayı yarı sürekli ingot dökümü de denmektedir. direk soÄŸutmalı ingot döküm yöntemlerinde döküm ÅŸartlarının bütün döküm süreci boyunca deÄŸiÅŸmeden muhafaza edilebilmesi tane boyutu, kimyasal kompozisyon, porozite ve mekanik mukavemet gibi özelliklerin bütün ingot boyunca sabit kalmasını saÄŸlar. düÅŸey veya yatay direk soÄŸutmalı sürekli döküm yöntemleri arasındaki tercih üretim ÅŸartlarına baÄŸlıdır. düÅŸey direk soÄŸutmalı sürekli ingot dökümü çok büyük olmayan kesitlerde, tek bir alaşımdaki dökümlerin kütle üretiminde avantajlıdır. buna karşılık deÄŸiÅŸken alaşımlı, deÄŸiÅŸken kesitli dökümlerde düÅŸey direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm yöntemi daha avantajlıdır [5].3.1.1. düÅŸey direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm yöntemibu yöntemde sıvı metal, soÄŸutulmuÅŸ bir kalıba beslenmekte ve metalin katılaÅŸma hızına uygun olarak aÅŸağıya doÄŸru çekilmektedir. katılaÅŸmış ingot döküm çukuru ile sınırlı bir boya ulaÅŸtığında, iÅŸlem durdurulur ve kalıp sisteminin çıkarılmasını takiben ingot döküm çukurundan çıkarılır. ÅŸekil 2.1 de tipik bir düÅŸey direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm sistemi gösterilmiÅŸtir. bu sistemde bütün ısının ingot uzunluÄŸu boyunca çevresinden alınmasını ve eksenel katılaÅŸmayı saÄŸlayarak ingot kesitinde, katılaÅŸma ve aÅŸağıya çekme hızını eÅŸit kılmak maksadı ile çeÅŸitli soÄŸutma sistemleri geliÅŸtirilmiÅŸtir. 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 girdiÄŸi su havuzlarından oluÅŸur [5].düÅŸey sürekli ingot dökümünü etkileyen belli baÅŸlı parametreler, döküm hızı (döküm tablasının aÅŸağıya çekilme hızı), soÄŸutma suyu sıcaklığı ve debisi, metal sıcaklığı ve uygun kalıp yaÄŸlamadır [5]. ÅŸekil 3.2. tipik bir düÅŸey direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm sistemi [5] . 3.1.2. yatay direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm yöntemiyatay direk soÄŸutmalı sürekli ingot dökümünün, düÅŸey döküme göre birçok avantajı vardır. otomasyon daha kolay saÄŸlanmakta, dolayısıyla döküm parametreleri daha iyi kontrol edilmekte ve gerekli olan insan gücü azalmaktadır.döküm başına verim, daha az bir zamanın baÅŸlama 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 soÄŸutmalı sürekli ingot döküm sisteminin ÅŸematik gösterimi ÅŸekil 3.3. de verilmiÅŸtir [5]. ÅŸekil 3.3. yatay direk soÄŸutmalı sürekli ingot döküm sisteminin ÅŸematik gösterimi [5].ergimiÅŸ metal fırın çıkışında filtreleme ve gaz giderme amaçlı olarak bir üniteye alınır. sıvı metal bu üniteden sonra katı kabuÄŸun oluÅŸtuÄŸu su soÄŸutmalı kalıba girer ve ingot haline dönüÅŸür. ingot döküm hızını ayarlayan bir taşıyıcı bant üzerinden kesici sisteme iletilir. döküm ünitesine kesintisiz olarak metal akışını saÄŸlamak için dikkatli planlama ve kontrol gereklidir. aksi taktirde ya doÄŸru ÅŸekilde hazırlanmamış metal dökülür ya da istenilen üretim seviyelerine ulaşılamaz. bu nedenle ÅŸekil 3.4. te gösterilen metal besleme sistemi geliÅŸtirilmiÅŸtir. bu sistemde iki adet ergimiÅŸ 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 soÄŸutmalı ingot dökümünde düÅŸey döküme göre çok daha karmaşık kalıp sistemleri kullanılır. ÅŸekil 3.5. te bu tarz bir kalıp sistemi gösterilmiÅŸtir. sıvı metalin akış debisi ve hızı, kalıba girmeden önce bir ayırma plakası tarafından dengelenir. kalıba yaÄŸ, kalıp içinden dairesel bir kanal ile verilir. yaÄŸ kalıp yüzeyine bir yiv tertibatı ile ulaşır ve homojen olarak dağılır. kullanılan yaÄŸ kalıntı bırakmamalı, ve sudan kolayca ayrılabilmelidir [5]. ÅŸekil 3.4. sürekli döküm için ergimiÅŸ metal besleme sistemi [5]. ÅŸekil 3.5. yatay direk soÄŸutmalı 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 ÅŸekil 3.6'de gösterilmiÅŸtir. birbirlerine ters yönde dönen, dökme demir, çelik veya bakırdan yapılmış, iki grup soÄŸutma bloÄŸu tarafından oluÅŸturulan döküm boÅŸluÄŸuna, sıvı metal izole edilmiÅŸ bir nozıl sistemiyle beslenir. soÄŸutma bloklarıyla temas eden sıvı metal soÄŸur ve hızlı bir ÅŸekilde katılaşır. katılaÅŸan levhanın büzülmesi dışında, metal ve soÄŸutma blokları arasında baÅŸka bir hareket oluÅŸmaz. dökülmüÅŸ levha, soÄŸutma bloklarıyla, blokların levhadan ayrılıp dönüÅŸ hareketine baÅŸlamalarına kadar birlikte ilerler. sürekli dökülen levha, döküm hattını takip eden sıcak haddeler tarafından, rulo halinde sarılabilecek kalınlığa indirilir. uygulamada, 20mm kalınlığında dökülen levha doÄŸrudan haddelenerek, 2-4mm kalınlığa getirilir ve rulo halinde sarılır (ÅŸekil 3.7) [5]. ÅŸekil 3.6. alusuisse sürekli ince slab döküm sistemi [5]. ÅŸekil 3.7. alusuisse yöntemiyle ince slab dökümü ve sıcak haddelemeyi içeren tipik bir yerleÅŸim düzeni [5].döküm esnasında soÄŸutma bloklarında depolanan ısının, harici bir soÄŸutma sistemiyle giderilmesi sonucunda, bloklar döküm bölgesine istenen sıcaklıkta girerler (ÅŸekil 3.8) [5]. ÅŸekil 3.8. alusuisse yöntemi soÄŸutma sistemi [5]. soÄŸutma bloklarının termal olarak, makinenin ana bölümlerinden ve blok grubunu çeviren zincir sisteminden izole edilmiÅŸ olması, hareket eden ve yük taşıyan elemanların güvenilirliÄŸini arttırmaktadır. soÄŸutma 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 soÄŸutma istendiÄŸinde, yüzeylerin döküm boyunca çok az eÄŸilmesi, kalıcı seramik kaplamaların bile, kolaylıkla uygulanmasına izin verir [5].her bir soÄŸutma bloÄŸu, döküm iÅŸlemi boyunca mekanik olarak bağımsızdır ve kuvvet uygulama amacıyla kullanılmaz. kullanılan blok sayısı, yani döküm boÅŸluÄŸu uzunluÄŸu, isteÄŸe baÄŸlıdır. bu ise makine dizaynının ve döküm hızının , dökülecek metale göre ayarlanmasına izin verir. bu sayede alusuisse yöntemiyle yalnız alüminyum alaşımları deÄŸil, 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 yöntemiÅŸekil 3.9' de hazelett döküm yönteminin çalışma prensibi ÅŸematik olarak gösterilmiÅŸtir [5].hazelett yöntemi ile ince slab dökümü, diÄŸer sürekli levha döküm sistemleri arasında, en yüksek döküm kapasitesine sahip olanıdır. bütün metallere uygulanabildiÄŸi gibi çelik de dökebilmektedir [5]. ÅŸekil 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 edilmiÅŸ, iki bandın arasına sıvı metalin beslenmesiyle yapılır. bantlar firma tarafından özel olarak imal edilirler ve soÄŸuk haddelenmiÅŸ uniform özelliklere sahiptirler. bant yüzeyleri bilye püskürtme tekniÄŸiyle pürüzlendirilir. pürüzlü yüzey yaÄŸ tutmayı ve ısı transferini saÄŸlar [5].dökülen slabın kalınlığının kontrolü, komÅŸu iki bant arasındaki mesafe ile yapılır. dökülmüÅŸ malzemenin kalınlık toleransı, sıcak haddeleme toleranslarının içindedir. slabın geniÅŸliÄŸi ise, alt bandın iki kenarına yerleÅŸtirilen paslanmaz çelik ÅŸeritlerin üzerine dizilmiÅŸ, küçük alüminyum bloklarla kontrol edilir [5].döküm bantları, düz kısımlarına yerleÅŸtirilmiÅŸ bir sıra su spreyi tarafından soÄŸutulur. su miktarı ve hızı, bantların sıcaklığını su buharlaÅŸma sıcaklığının altında tutacak ÅŸekilde ayarlanır. dökülen metalden ısı transferini daha iyi kontrol etmek amacıyla, bantların yüzeylerine belli bir izolasyon deÄŸeri 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.) geniÅŸliÄŸe, 12-25mm. kalınlığa kadar alüminyum slablar, 7,6 ton/saat üretim kapasitesiyle dökülebilmektedir [5].hazelett yöntemi ile dökülen ve sonraki iÅŸlemlerle, 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 gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir [5].bu sistemin iÅŸleyiÅŸi ÅŸöyledir: istenen alaşımda hazırlanan sıvı metal, filtre ve gaz giderme iÅŸlemlerinden geçtikten sonra, "headbox" adı verilen tandiÅŸe gelir. "headbox" metali merdaneler arasına besleyen ve "tip" olarak adlandırılan nozıla baÄŸlanmıştır. tip geniÅŸliÄŸi, dökülecek levhanın geniÅŸliÄŸini belirlemektedir. hunter döküm sistemine has bir özellik olan, merdanelerin dikey ile 15° açı yapması; ergimiÅŸ metalin tipten çıkış basıncının, "headbox"taki metal seviyesi ile ayarlanmasını saÄŸlar. döküm merdaneleri arası mesafe, hidrolik bir sistemle sürekli olarak sabit tutulmaktadır. döküm merdaneleri içlerindeki oluklardan geçen su ile soÄŸutulmaktadır. tip çıkışı ile döküm merdanelerinin ekseni arasında belli bir mesafe vardır. bu yüzden döküm merdaneleri levhayı katılaÅŸtırmanın yanında belli oranda sıcak haddeleme de yaparlar. levhanın katılaÅŸması 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 oluÅŸturur. rulo istenilen boyuta geldiÄŸinde, gergi merdaneleri çalıştırılır, levha makasla kesilir ve operasyonun akışı etkilenmeden rulo sistemden alınır. kesilen uç sancıya ulaÅŸtığında, sancının yarattığı germe kuvveti yeniden saÄŸlanmış 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 yaÅŸlandırma ısıl iÅŸlemi 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 diÄŸer döküm yöntemlerinden, katılaÅŸmanın belli bir oranda haddeleme ile beraber gerçekleÅŸtiÄŸi bir döküm