Ergimiş sıvı metalin kalıp boşluğuna dökülmesiyle gerçekleştirilen bir üretim işlemi döküm olarak adlandırılır . Döküm metoduyla ergitilebilen malzemeden karmaşık ve kompleks şekilli parçalar üretilebilmektedir. Dökümde, metalin kalıbı tam olarak doldurması önemli kriterlerdendir. Alüminyumun mekanik özelliklerinin iyi ve hafif olması nedeniyle, ince cidarlı parçaların dökülmesiyle günümüzde havacılık, savunma ve otomotiv gibi sektörlerde alüminyum alaşımları önem teşkil etmektedir. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının ergime derecesi düşük, mekanik özellikleri iyi ve hafiftir. İmalatının kolay olması özelliğine de sahiptir. Alüminyum ince cidarlı parçaların dökümlerinde kalıp dolumuyla ilgili sorunlar yaşanmaktadır. Dökülecek parça kalıbının kalınlık ve geometrisine göre karmaşıklık durumuna bağlı olarak, ince cidarları olanların hızlı soğuması, ergimiş metalin akışkanlığını azaltır ve ergimiş metalin kalıp boşluğunu tam doldurmadan katılaşmasına neden olur .

Akışkanlık, ergimiş sıvı bir metalin katılaşmadan önce ne kadar uzağa akabileceğini belirtmek için kullanılan terimdir. Sıvı metalin akıcılığını etkileyen birçok değişken faktörler bulunmaktadır

Bunlar; ergimiş sıvı metalin sıcaklığına, alaşımın çeşitliliğine, kullanılan kalıp malzemesine, katılaşmada gerçekleşen çökeltilere, inklüzyonlara, oksitlere, bifilmlere, yolluk sistemine, viskoziteye, döküm süresine, kristalleşmenin şekline ve katılaşmasına, soğuma hızına, sıvı metal içerisinde istenmeyen yabancı maddeler vb faktörlere bağlı olarak değişkenlik gösterirler .

Aynı zamanda katılaşma aralığı ve faz bileşiminin akışkanlık üzerinde etkisi vardır. Dökümün normal şartlar altında alaşımın sıvı veya sıvı-katı ikili fazının sıvı akışı ve katılaşması akışkanlığı etkileyen faktördür. Alüminyum ve alüminyum alaşımları içerisindeki safsızlık elementlerinin zararlı etkilerini ortadan kaldırmak için ergiyik alaşıma sıvı metal temizliği, nötrleyici alaşım elementi ilavesi, filtre kullanımı gibi işlemler uygulanabilir.

Uygulanan işlemler, alaşım içerisindeki gaz, inklüzyon ve kalıntı gibi kirliliklerin ortadan kaldırılması veya minimize edilmesidir. En çok kullanılan işlem sıvı metal temizleme metotlarıdır. Sıvı metal temizleme işlemleri ile temizleme gibi alternatifleri mevcuttur.

Sıvı metal içindeki gazı giderme metodunda , sıvı metal alüminyumun içerisine azot veya argon gazı verilir ve katışkıların sıvı metal yüzeyine çıkarılması sağlanarak temizleme işlemi gerçekleşmektedir. Sıvı metal ne kadar temiz olursa alaşımların mekanik özellikleri artar, dökülebilirlik kolaylaşır, gözeneklilik azalır ve alaşımın akıcılığı hızlanır . Akışkanlık ölçümü milimetre veya metre cinsinden ölçülerek hesaplanır. Akışkanlıkların ölçümü için spiral kalıp, U şeklinde kalıp, çubuk veya farklı kalınlıklara sahip kanallı test kalıplarının kullanıldığı test yöntemleriyle sıvı metalin akışkanlığı kontrol edilmektedir. Farklı kanal sayısına sahip test kalıpları kullanılır ve kanal sayısının fazla olması sıvı metal ilerleme mesafelerini değerlendirme açısından karmaşık olmaktadır. Farklı kesit kalınlıklarına sahip 4 kanallı akıcılık kalıbına yapılan dökümlerden elde edilen değerler ile bir akıcılık indeksi geliştirilmiş olup indeks hesaplanır. Döküm şartlarına bağlı olarak oluşan çoklu verilerin tek bir rakam altında birleştirilmesi ve tek bir değer vermesi adına yeni bir “akışkanlık indeksi” kriteri türetilmiştir.

Akışkanlık testinde gaz giderme öncesi ve gaz giderme sonrası uygulanarak karşılaştırma yapılır. Sıvı metalin temizliği, kalıp sıcaklığı ve sıvı metal sıcaklığı akışkanlığı belirleyen etkenlerdir. Sıvı metal sıcaklığı arttıkça akışkanlık kanallarının boyu uzamaktadır . Farklı sıvı metal sıcaklıklarında, gaz giderme öncesi ve sonrası 4 kanallı akıcılık kalıbı kullanarak test kalıbına döküm yapılmaktadır .Akışkanlık kalıbında kanal uzunluklarının ölçüleri aynı olacak sadece kanal kalınlıkları 2 mm-4 mm- 6 mm ve 8 mm olarak değişmektedir

Sıvı metal sıcaklığı düşük olursa akışkanlık kanal boyları kısalmaktadır. Kullanılan kalıp tasarımında her kesit kalınlığının farklı olması, farklı kesit kalınlıklarında sıvı metalin ilerleme mesafelerinin analiz edilmektedir. Farklı kanal kalınlıklarının varlığı, analizde akışkanlığın yorumlanmasını karmaşık hale getirmektedir. Farklı kesit kalınlıkları kullanılarak, bir akışkanlık indeksi önerilir. Her kesitin kendi sıvı metal ilerleme mesafesi kalınlığa bölünerek her kanal değerinin toplamı tek bir sayı olarak kullanılarak akışkanlık uzunluğunun göstergesi olarak “Akışkanlık İndeksi” olarak tanımlanır

Sıvı metale uygulanan gaz giderme ile temizleme işleminin her iki döküm sıcaklığında da akıcılık indeksi değerleri yükselmektedir .Her kesit kalınlığı birbiriyle karşılaştırılır. Sıvı metalin temizliği , döküm sıcaklığı , kesit kalınlığı ne kadar derin olursa metalin akışkanlığının olumlu yönde iyileştiği görülmektedir yani mesafesini artırmaktadır. Sıvı metale uygulanan gaz giderme ile temizleme işleminin her iki döküm sıcaklığında da akıcılık indeksi değerleri artmaktadır. En önemli faktörün sıcaklık olduğu açıktır. Sıvı metalin akıcılığı etkileyen faktörler arasında alaşımın bileşimi, sıvı metal sıcaklığı, sürtünme katsayısı, yüzey gerilimi, oksit ve gaz tabakaları, cüruf ve yabancı maddeler, katılaşma sırasında oluşan çökeltiler ve kalıbın özellikleri sıvı metalin akıcılığını olumsuz yönde etkilemektedir

Kaynak : TÜDÖKSAN
- Bayburt Üniversitesi
- Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Necati AYDIN - Ürün -Proses Geliştirme Müdürü - Şirvanlı Alüminyum Döküm ve İmalat A.Ş

Etiketler : alüminyum, akışkanlık, sıvı metal temizliği, aöışkanlık ölçümü