Alüminyum üzerine yapılan çalışmalar göstermiştir ki; Porozite oluşumları büyük bir oranda sıvı haldeki metalin temizliğine bağlıdır. Peki sıvı metal temizliği ne demektir? Burada kastedilen sıvı metal temizliği, ergiyik halde bulunan metalin barındırdığı oksit seviyesi ile ilişkilidir. Alüminyum metalinin oksijen hassasiyeti yüksektir ve saniyeler içerisinde bağ kurabilirler. Sıvı metal yüzeyinde kurulan bu bağ gözle kısmen görülebilmektedir. Ergimiş alüminyumun yüzeyinde Alüminyum oksit yapısı oluşmaya başladığı anda yüzeyde kaymak benzeri bir oluşum fark edilir. Bu yeni oluşan yapının yaygın kullanılan ismi bifilm tabakasıdır. Alüminyum dökümde karşılaşılan döküm hataları (Bunlara örnek olarak inklüzyon hataları, segregasyonlar, döküm boşlukları, makro ve mikro poroziteler örnek verilebilir.) son ürünün mühendislik özelliklerini ciddi ölçekte olumsuz bir şekilde etkileyebilmektedir. Mühendislik özellikleri olarak bahsedilen özelliklerden bazıları; mekanik özelliklerin kapsam alanına giren sertlik, kopma dayanımı, yorulma dayanımı, tokluk, rezilyans özellikleri gibi özelliklerdir. Bu özellikler direkt olarak malzeme iç yapısı ile ilişkilidir. Özellikle son dönemlerde alüminyum alaşımlarına olan yoğun talep, meydana gelen veya gelmesi olası olan hataların önüne geçilme ihtiyacını doğurmuştur. Yukarıda sayılan hataların çözümü için en başa gitmek gereklidir; Sıvı halde bulunan döküme hazır ergiyik alüminyuma. Alüminyum Dökümde karşılaşılan en önemli problemlerden birisi olan bifilm tabakası sıvının yüzeyinde Alüminyum ile Oksijenin bağlanması ile oluşur. Oluşan Alüminyum Oksit bağının yoğunluğu Alüminyum alaşımının yoğunluğuyla nispeten aynı olduğu için yapı içerisinde askıda da kalabilmektedir. Bu nedenle yapı içerisinde çok ince çatlak benzeri boşluklar meydana getirir. Bu bifilmlere ek olarak yapıya sıvıda çözünmüş hidrojen de katıldığı zaman döküm esnasında poroziteler oluşur.

Son yıllarda yapı içerisindeki hidrojen oranını ölçmek için, oksitlenmenin miktarını anlayabilmek için çeşitli cihazlar ve yöntemler kullanılmaktadır. Hidrojen testleri genellikle vakum altında yapılmakta ve numunelerin iç yapıları incelenerek oksit seviyesi anlaşılmaktadır. Aynı zamanda geliştirilen döküm simülasyonları ile de bifilm sebepli karşılaşılabilecek döküm hatalarının tespiti konusuna odaklanılmıştır. Süreç, geliştirilmeye açıktır. Henüz hiçbir döküm veya kalıp simülasyonu tam olarak ürünün neresinde porozite oluşacağını gösterememiştir. Simülasyonlar şu anda girilen verilerle farazi konumlar belirlemektedir. Yine de simülasyonlar ürünün kalıbının tasarımı için önemli bir asistan görevi görür. Kalıp köşelerinin uygunluğu, yolluk ve besleyicilerin konumu, itici sistemi, havalık ihtiyacının belirlenmesi gibi konularda bize döküme başlamadan önce ön kılavuzluk ederler. Fakat döküm prosesi bilinen yüzlerce parametreden etkilendiği gibi daha bilinmeyen birçok parametrenin etkisi altındadır. Bifilm adını verdiğimiz oksit tabakaları ise Alüminyum alaşımının yüzeyinde, hava ile temas esnasında saniyeler içerisinde oluşmaya başlamasından dolayı en çok etki altında olan ve kontrol altına alınması en zor olan yapılardandır.

Yıllar içerisinde bifilm tabakasının olumsuz etkisini aza indirmek için farklı yöntemler geliştirilmiştir. Gaz giderme işlemi bunların arasında en yaygın kullanılan yöntemlerden birisidir. Gaz alma işlemi esasında yapıdan hidrojeni uzaklaştırmayı sağlar. Fakat proses esnasında kullanılan cüruf toplayıcı granüller/tozlar yardımıyla aynı zamanda sıvı metal temizlenir. Bu işlemden sonrası dökümü etkileyen diğer bilinen parametrelerin optimize edilmesini gerektirir. Örneğin ortam sıcaklığı, ortam nemi, sıvı metal sıcaklığı, potanın sıcaklığı, döküm kepçesinin sıcaklığı, operatör tecrübesi, operatörün döküm yöntemi, pota ile kalıp arası mesafe ve döküm süresi bu parametrelerden sadece bazılarıdır. Sıvı metale gazı alındıktan ve temizlendikten sonra çok hassas davranmak gerekir. Türbülansa neden olacak herhangi bir hareketten kaçınmak esastır. Bir başka bifilm önleme yöntemi ise birincil alüminyum kullanım oranını yüksek tutmaktır. Son yıllarda geri dönüştürülmüş alüminyumun kullanımının yaygınlaştırılması konusunda çalışmalar yürütülmektedir fakat henüz tam olarak kalite olarak birbirlerine eşdeğer olamamışlardır. Alüminyum da diğer malzemeler gibi kullanıldıkça yorulmaya maruz kalır. Yapısındaki kimyasal bağlar zayıflar. Bağların zayıflaması mekanik özelliklerini olumsuz etkiler. Oksijenle bağ yapması ise kolaylaşır çünkü direnci kırılmıştır. Her ne kadar ikincil alüminyum üretimi enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik açısından daha olumlu ve umut vadedici olsa da bifilm tabakasına olan dayanıklılığı üzerine yoğunlaşılmasına ihtiyaç vardır.

Kaynakça :
• On The Effect of Oxide Level in Gravity Cast A356 Aluminium Alloy - Behzad Mirzaei, Shahid Akhtar, Ragnhild E. Aune
• Characterization of the double oxide film content of liquid aluminum alloys by computed tomography - Gábor Gyarmatia, György Fegyvernekia, Tamás Mendeb, Monika Tokára
Necati AYDIN - Özlem AYAR - Ürün ve Proses Geliştirme Bölümü - Lessons Learned
Şirvanlı Alüminyum Döküm ve Metal İşleme San. A.Ş.

Etiketler : alüminyum, bifilm, porozite