Alüminyum döküm parçalarındaki gaz porozitelerinin ana sebebi Hidrojen gazıdır. Çünkü sıvı alüminyumun gazlarla çözünme eğilimi yüksektir. Hidrojen çözünmesi katı alüminyumda daha azken, ergimiş (sıvı) haldeki alüminyumda yüksektir. Sıcaklık ve nemin artışıyla gaz çözünürlüğünde de artış gözlenir. Etkin bir gaz giderme prosesi uygulanmadığı zaman nihai üründe kalite problemlerine rastlanılmaktadır. Ergimiş metal ile su buharının girdiği tepkimeler sonucu oluşan hidrojenin ergiyik içinde çözünmesi kalite açısından problemler doğurmaktadır. Sıvı alüminyum ile su buharı arasında gerçekleşen tepkime şu şekildedir:

Bu durum metalin katı hale geçiş sürecinde poroziteye sebebiyet verir, alüminyumun homojen yapısını olumsuz yönde etkiler. Gaz giderme işleminde kullanılan flux, oluşan oksit tabakasını kırarak hidrojenin yapıdan uzaklaştırılmasını sağlamaktadır. Döner tip gaz giderme proseslerinde (Rotary), azot ve argon gibi inert gazların sıvı metal içerisine daldırılan bir kanal ile uygulanmaktadır. Alüminyumdan hidrojenin uzaklaştırılması basit bir kimya prensibine dayanır; sıvı alüminyum içinde çözünmüş halde bulunan hidrojenin yüksek basınçlı bir bölgeden alçak basınçlı bir bölgeye geçmesi şeklindedir. Fakat eğer bu tip cihazlarda dönüş hızı, devir iyi ayarlanamaz ve kontrolsüz girdap oluşturulursa sıvı alüminyum, atmosferdeki oksijenle rastgele tepkimeye girerek belli bir süre hidrojen uzaklaştırması sağlarken aynı zamanda mikroyapıda mekanik özellikleri olumsuz etkileyecek gözenek oluşumlarına da yol açar. Bu nedenle gaz giderme işlemlerinin bilinçli yapılmasına dikkat edilmelidir.

Sıvı alüminyum içerisindeki Hidrojen gazının varlığının sebepleri ve uygulanabilecek metodlar

1. Sıcaklıkla birlikte tane titreşimi artar, tanecikler hızlanır. Bu durumda reaksiyon hızları da artar. Ergiyik halde bulunan alüminyum, gereksiz yere yüksek sıcaklıklarda tutulmamalı ve sıcaklık kontrolleri düzenli aralıklarla yapılmalıdır.

2. Demir elementinin, alüminyum içerisindeki çözünürlüğü yüksektir. Sıvı alüminyum ergitme veya bekletme ocaklarındayken ocakta bulunan demir ile tepkimesi sonucu da gözenek oluşumu ile karşılaşılabilir. Bu nedenle uygun bir ergitme/bekletme metodu uygulanmalı, sıvı alüminyumun kalitesine olumsuz etkisi olmayacak bir çözüm aranmalıdır.

3. Sıvı alüminyum alaşımı içeriğinde bulunan Magnezyumun da oksijene ilgisi yüksektir. Mg elementi ve su buharının tepkimesi sonucu da gaz boşluğuna neden olur. Ocağa magnezyum ilavesi yapılacağı vakitlerde hidrojen gaz oranı ölçülmelidir.

4. Katılaşma süresinin azalması, sıvı metalin içerisinde hidrojen gazının sıkışmış olabileceği anlamına gelir. Hidrojen gazının kendisini dışarı atabileceği kadar bir süre düşünülerek tasarım yapılmalıdır. Bunun yanında bilinçsiz soğutucu kullanımı da erken katılaşmayı teşvik edeceğinden kalıp tasarımında hidrojen gazını düşünülerek proje gözden geçirmeleri yapılması bir diğer öneridir.

5. Kalıp tasarımı yapılırken ürünün uygun bölgelerine uygun sayıda çıkıcıların eklenmesine dikkat edilmelidir. Bu çıkıcılar, katılaşma sırasında alüminyumun içinde hapsolan hidrojen gazının ürün ve kalıp dışına atılmasına neden olacaktır.

6. Proses, maça içermekte ise maça kaynaklı gaz oluşumu da göz önünde tutulmalıdır ve maçanın bileşenlerinin kontrolü sağlanmalıdır.

Kaynaklar :
Metal Dünyası
Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(1): 423-434, 2022 - Alüminyum Alaşımlarının Dökümünde Yaygınca Kullanılan Sıvı Metal Temizleme Yöntemlerinin İncelenmesi
Bilecik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine ve İmalat Mühendisliği - Alüminyumun Geri Dönüşüm Süreci Ve Süreçte Kullanılan Malzemelerin Alüminyum Bileşenlerine Etkileri

Etiketler : Alüminyum Döküm, Hidrojen, gaz giderme