Buradasın

Alüminyum Alasımında Gözeneklilik ve Gaz Giderme Teknikleri Webinarı

youtube.com/watch?v=Z826sa3Ct5c

Yapay zekadan makale özeti

Kısa
Ayrıntılı

Bu video, Atatürk Üniversitesi'nden Dr. Çağlar Yüksel tarafından sunulan, döküm sektörü için düzenlenen bir webinar formatındadır. Sunum, Seyfi Bey tarafından yönetilmekte ve Derya Hoca ile John Campbell'ın çalışmalarından da bahsedilmektedir.
Webinarın ana konusu "alüminyum alaşımlarında gözeneklilik" (parazit olarak da bilinir) olup, alüminyumda hidrojen ve oksijen miktarının analizi, gaz giderme teknikleri ve oksit film teorisi üzerine kapsamlı bilgiler sunulmaktadır. Sunum, alüminyumun hidrojenle ilişkisi, hidrojen çözünürlüğü, oksit filmi oluşumu ve çeşitli gaz giderme yöntemleri (tablet, roteri gaz giderme, ultrasonik gaz giderme) gibi konuları ele almaktadır.
Sunumda ayrıca farklı alaşımlarda (380, 356, 718) hidrojen miktarının zaman içindeki değişimleri, döküm yüksekliğinin metal kalitesine etkisi, film indeksi kavramı ve metal temizleme/rafinasyon teknikleri gibi pratik bilgiler de paylaşılmaktadır. Video, elektron mikroskobu görüntülerle desteklenen görsel örnekler ve grafiklerle desteklenmekte, yaklaşık 15 dakikalık aralıklarla devam etmekte ve sonunda soru-cevap bölümü planlanmaktadır.

00:01Döküm Sektörü Webinarları: Döküm sektörü webinarları pandemi döneminde devam ediyor ve her ay minimum iki etkinlik düzenleniyor.
Gelecek ay 6 Nisan'da "Kum Yenileme Tekniği ve Tesis Kurulumu" ve 20 Nisan'da "Maça Püresinden Döküm Kalıbına Maça Güvenli ve Kaliteli Yolculuğu" konulu webinarlar yapılacak.
10-11 Haziran 2021 tarihlerinde yapılacak döküm kongresi için henüz kesin karar verilememiş, salgın durumuna bağlı olarak karar alınacak.
01:46Sunumun Tanıtımı: Bugünkü konu "Alüminyum Alaşımlarında Gözeneklilik" (parazit olarak da bilinir) olup, Türkçede bu tür problemleri tarif eden sözcükler varken yabancı terimler kullanmanın anlamı yoktur.
Sunumu Atatürk Üniversitesi'nden Dr. Çağlar Yüksel yapacak ve sonunda soru-cevap bölümü olacak.
Sunum bir saat sürebilir ve soru-cevap kısmında kısıntıya gidilebilir.
03:15Sunucunun Tanıtımı: Dr. Çağlar Yüksel, Yıldız Teknik Üniversitesi'nden yüksek lisans ve doktora mezunu metalürji ve malzeme mühendisliği uzmanıdır.
Yaklaşık 80 uluslararası tebliğ ve makale sunduğu, çeşitli patent başvuruları yaptığı ve TÜBİTAK ve Savunma Sanayii gibi kurumların desteklediği projeleri tamamladığı belirtiliyor.
Yaklaşık 5 yıl özel sektörde dökümhane tecrübesi ve 10 yıla yakın akademik geçmişe sahip olan Dr. Yüksel, alüminyum sektörü üzerine çalışmalarını sürdürmek istiyor.
05:00Alüminyumda Gözeneklilik Konusunun Tanıtımı: Alüminyumda parazit (gözeneklilik) konusu literatürde çok fazla dayanağa sahiptir.
Gözenekliliğin oluşumunda çekirdekten veya basınç farklılığından kaynaklanan itici güçlerin rolü tartışılırken, Dr. Yüksel'in çalışmalarında gözenekliliğin kendiliğinden oluşmadığı, mevcut bir hata veya istenmeyen yapı içerisinde bulunup gaz boşluğuna dönüştürüldüğü gözlemlenmiştir.
Sunumda alüminyumda hidrojen gazı, gaz giderme mekanizmaları, alüminyumda oksit kavramı, film teorisi ve yarı katı döküm yöntemleri ele alınacaktır.
08:44Alüminyumda Gazlar: Alüminyumda gaz kavramı, tek atomlu gazlardan ziyade iki atomlu gazlardan (oksijen ve azot) oluşmaktadır.
Karmaşık gazlar (karbon monoksit, karbondioksit, su buharı) alüminyumda çok büyük sorun teşkil etmez.
Alüminyumun atmosfer açık ortamda ergitildiği esnada havadaki nemle (su buharı) tepkimeye girerek yüzeyinde koruyucu oksit tabakası oluşturur.
12:08Alüminyum ve Hidrojen Tepkimesi: Alüminyumun hidrojenle tepkimesi sonucunda alüminyum ve hidrojen gazı ortaya çıkar.
Oksit tabakası (oksit filmi) oluşur ve bu tabakada belirli bir derinlikte gaz tabakası meydana gelir.
Hidrojen gazı içeriye nüfuz eder veya tabaka bozulduğunda atmosfere yayılır, oksijenle birleşerek su buharı olarak yapı içerisinde tekrar bulunur.
13:23Oksit Tabakasının Önemi: Oksit tabakası görünüşte kirlilik gibi olsa da koruyucu bir tabaka oluşturur.
Alüminyumun içindeki hidrojen miktarı, sıcaklık arttıkça eksponansiyel bir şekilde artar.
Sıvı saf alüminyumun faz geçiş sıcaklığı 660 derece olup, bu sıcaklıkta hidrojen çözünürlüğü hızla artar.
16:31Hidrojen Çözünürlüğünün Önemi: Alüminyumda fazla hidrojen çözünürlüğü, oksitlerle birlikte bir araya gelince hem dökümcü hem de döküm parçası için tehlike oluşturur.
Alüminyumun sıvı faz geçiş sıcaklığı 660 derece iken, demirin 1536 derece olduğunda, demir 71-75 kat daha fazla hidrojen çözümler.
Oksit filmi yokken hidrojen kapma 10 üzeri 4-5 mililitre/m² saat olurken, film varken bu değer 1 mililitreye düşer.
19:07Alaşım Elementleri ve Hidrojen Çözünürlüğü: Alaşım elementlerine göre hidrojen çözünürlüğü değişir; çinko ve titanyum etkisi azken, magnezyum ve lityum hidrojen çözünürlüğünü artırır.
Silisyum, bakır ve demir hidrojen çözünürlüğünü düşürür, ancak demir yapıya zarar verme eğilimindedir.
Alaşımın ergime sıcaklığı ve katılaşma aralığı, hidrojen çözünürlüğü üzerinde etki eder.
21:39Hidrojen Giderme Yöntemleri: Hidrojen gidermek için tablet yöntemi kullanılır, ancak işçi sağlığı açısından tercih edilmez.
Yeni nesil uygulamalarda roteri gaz giderme cihazları, yapı içerisine daldırılarak hidrojeni uzaklaştırır.
Ultrasonik gaz giderme yöntemleri daha yeni, daha güncel ve uygulama süreleri daha kısa olsa da pahalıdır.
23:20Ultrasonik Gaz Giderme Sonuçları: İki dakikalık ultrasonik gaz giderme uygulaması sonrası alaşımın içindeki hidrojen miktarı ciddi oranda azalıp denge miktarına ulaşmış, ancak 5-10 dakika sonra yeniden artış göstermeye başlamış.
Ultrasonik gaz giderme, rotari gaz gidermeye göre daha otomasyon ve kişiden bağımsız uygulanabilen bir yöntem olarak değerlendiriliyor.
60 dakikalık bekleme sonrası alaşımın içindeki hidrojen miktarı tekrar -10 civarına yükselmiş.
24:16Farklı Gaz Giderme Yöntemleri: Gaz giderme işlemleri rotari gaz gidermede 5-15 dakika, malzemenin kirliliğine ve odanın büyüklüğüne bağlı olarak uygulanıyor.
Rotary gaz gidermede, dönen şaft yüzey filmi yırtarak vortex ve girdap oluşturuyor, bu da yeni oksit filmleri oluşmasına ve hidrojen kaynağına dönüştürüyor.
Ultrasonik gaz gidermede prob tek bir noktadan dalıp yukarı çıkar, rotari gaz gidermede ise şaft dönerken sürekli vortex oluşturuyor.
29:08Ultrasonik Gaz Gidermenin Etkileri: 720 derecede uygulanan proses, pozite miktarını %14,40'ten %1,30'e düşürmüş.
Ultrasonik gaz giderme uygulaması sonrası polis hacmi 1800 milimetreküp'ten 100 milimetreküp'e düşmüş.
Hidrojen miktarını düşürdüğünde yapı içerisindeki porlerin morfolojisi, şekli, uzaması ve iriliği tamamen değişiyor.
31:19Alüminyum Oksit Teorisi: Alüminyum içerisinde oksijen çözünmüyor, oksijen tamamen yapı içerisinde bileşik halinde bulunuyor.
Film teorisi, yapı içerisindeki oksijenin alüminyumla birlikte bir araya gelmesini mekanik bir süreç olarak açıklıyor.
700 derecede 505 saniyede yüzey oksit 24 nanometre, 1 saat bekletme sonrası 1 nanometre (bir mikronlara yakın) civarında irileşiyor.
34:08Oksitlenme ve Sıcaklık İlişkisi: Alüminyumun ergime sıcaklığı olan 775 derecenin üstünde, yapı içerisindeki oksit tabakası gitgide kalınlaşıyor.
775 derecenin altında oksit tabakası kalınlığı 3 aşağı 5 yukarı aynı değerlerde kalıyor.
775 derecenin kritik bir sıcaklık olduğu ve bu sıcaklıktan itibaren proses edilirken daha dikkatli davranılması gerektiği belirtiliyor.
34:46Magnezyum ve Oksitlenme: Magnezyum, alaşım elementi olarak malzemeye mukavemet kazandırmak veya yaşlandırma işlemlerine tabi tutulabilmek için kullanılan bir elementtir.
Magnezyum ve alüminyum, oksijenle yüksek afinite (sevgi) gösterir ve sürekli oksijeni kendi bünyesine alarak magnezyum oksit ve alüminyum oksit (alümina) oluşturarak spinal yapılar oluştururlar.
Malzemenin içerisinde magnezyum elementi fazla ise, oksitlenme ve oksit miktarının artma eğilimi artar ve bu oksitler mekanik özellikler için zararlı etkileri olabilir.
36:41Oksit Filmleri ve Türbülans: Metal kalıbın içerisinde ilerlerken yüksek hızlarda katlanma, vurulma veya birbiri üstüne gelme gibi etkilere maruz kalabilir.
Oksit filmleri yapının içerisinde hava kapıp bulundurur ve mekanik özellikleri etkiler.
Oksit filmlerinin büyüme hızı 7×10⁻⁷ kilogram/m²·s birim saniyede olarak ifade edilir.
38:35Basınç Döküm ve Oksit Filmleri: Basınç dökümünde piston, sıvıyı ittirirken dalgalanma oluşturabilir ve bu dalgalanma yapının içerisinde katlanma eğilimi sergileyebilir.
Pistonun hızı dalgadan daha yavaş veya daha hızlı olması, yapı içerisinde katlanma ve gözenek oluşumuna neden olabilir.
Doğru uygulama için pistonun önündeki dalga ile eş zamanlı ilerlemesi gerekir, böylece kalıp dolumu doğru şekilde sağlanır.
41:21Yeni ve Eski Oksitler: Oksit filmleri iki çeşit olarak ayrılır: yeni oksit (dolum esnasında 10-11 saniyenin altında oluşan) ve eski oksit (uzun bekleme süreleri ergitme esnasında oluşan).
Eski oksitler 10 saniyeden 10 güne kadar uzun sürelerde oluşur ve kalınlığı bir mikron civarındadır.
Oksit filmleri ilk oluştuğunda amorf yapıdadır, daha sonra gama alüminyum (kristal yapı) ve uzun bekleme sürelerinde korundum (alfa alüminyum) olarak dönüşür.
43:04Oksit Filmlerinin Mikroskobik Görünümü: Elektron mikroskobunda eski oksitler daha kaba ve az taneli görünürken, yeni oksit tabakası daha kıvrımlı ve esnek görünür.
Yeni oksitler elektron mikroskobunda daha kontrastlı ve parlak görünür.
İri oksit tabakaları optik mikroskobda net bir şekilde gözlemlenebilir ve bu tabakalar ergitme esnasında kirlilik kaynağı olabilir.
45:12Gaz Boşlukları ve Hidrojen İlişkisi: Gaz boşlukları (çekintiler) yapının içerisinde kalın kesit-ince kesit arasındaki sıcaklık gradyantı nedeniyle oluşabilir.
Sıcaklık gradyantı yüksek olduğunda, katılaşmış kesit sıvı taraftan metal çekimi yapar ve oksit filminden kaynaklı yapı bütünlüğünü bozar.
Hidrojen, en küçük atom yarıçapına sahip olduğu için yapı içerisinde bulunabilir ve katlanmış oksit filmi olamayacağı durumlarda aşırı doygun halde bulunabilir.
47:42Hidrojenin Alüminyum Alaşımında Davranışı: Sıvı alüminyum alaşımında hidrojen, oksit filmi içermeyen tertemiz bir sıvı metalde çözülmüş halde bulunur ve soğutulduğunda yapı içerisinde aşırı doygun olarak kalır.
Hidrojen atomları sıvı ve katı arasındaki basınç farkından kaynaklı difüzyon yaparak uygun yerler arar ve rastlantısal olarak bir filmlerle denk gelir.
Hidrojen, filmleri yavaş yavaş şişirerek büyütür ve filmlerin geometrisi hidrojen miktarına bağlı olarak gaz boşluğu veya çekinti boşluğu olarak nitelendirilir.
50:42Çekirdeklenme Teorileri ve Hidrojen: Hidrojen için klasik çekirdeklenme teorileri uygun değildir çünkü hidrojenin çekirdeklenmesi için 30.000 atmosfer basınç gerekiyor.
Literatürde hidrojenin alüminyumda filmlere çökeldiği, çekirdeklenme yerine çökme gösterdiği belirtilmektedir.
Katlanmış ve çift katlı oksit tabakası oluşturmuş gaz boşlukları, içindeki hidrojenin basınç farkından kaynaklı difüzyon eğilimine sahip olduğunu gösterir.
53:30Hidrojen Miktarı ve Boşluk Geometrisi: Alüminyumdaki gaz ve oksijen ilişkisinde, çift katlı oksit tabakası yavaş yavaş hidrojenin yayılmasıyla şişerek film boşluğu oluşturur.
Hidrojen miktarı ve delik boyu arttıkça, delikler arası mesafe artar ve hidrojenin hareket kabiliyeti ortaya çıkar, bu da şişme durumunu sağlar.
Hem delik boyu hem de hidrojen miktarı yüksek olduğunda, yapı içerisinde küresel forma kavuşmuş bir gaz boşluğu gözlemlenir.
56:47Oksit Film ve Hidrojen İlişkisi: Temiz metale bir oksit filmi ve hidrojen eklenirse çekinti boşluğu oluşur.
Yüksek hidrojen ve oksijen miktarıyla birlikte, oksitlerin şişmesi çekinti oluşumunu engeller.
Yüksek miktarda çift katlı oksit filmi varken, bunları şişirebilecek hidrojen miktarı yoksa çekinti gözlemlenir.
58:37Metal Kalitesi ve Hidrojen İlişkisi: Film indeksi, metalin içinden görülen gözeneklerin toplam uzunluğunu ifade eder ve Derya Hoca ile John Campbell tarafından literatüre sokulmuştur.
Yüksek hidrojen miktarı olan metalde, metal temiz olduğu için yapı içerisinde gözenek gözlemlenmemektedir.
Metalin içerisinde kirlilik varsa, hidrojen çözünürlüğü düşük olsa bile yapı içerisinde oksitlerin daha fazla olduğu gözlemlenir.
1:02:27Döküm Sıcaklığının Etkisi: Farklı döküm sıcaklıklarında hidrojen ve oksijen çözünürlüğünün artması beklenir.
Film indeksi, malzemenin kesitinden alınan en uzun kısımların taranmasıyla, gözeneklerin toplam uzunluğu olarak hesaplanır.
Döküm sıcaklığının artmasıyla hidrojen çözünürlüğü artar ve oksitlerin daha büyük geometrilerde görünmesine neden olur.
1:04:47Döküm Yüksekliğinin Etkisi: Döküm yüksekliği, metal kalitesi ve oksit filmi ile hidrojen ilişkisine doğrudan etki eder.
Düşük döküm yüksekliğinde yapının içerisinde yoğun gözeneklilik gözlemlenmezken, yüksek döküm yüksekliğinde gözeneklilik artar.
Döküm yüksekliği arttıkça, yapının içerisinde kapanmış veya katlanacak projelerin açılıp döküm kusurlarına neden olduğu görülür.
1:06:25Gaz Giderme Yöntemleri: Ultrasonik gaz giderme ve argon kullanılarak rotali gaz giderme yöntemleri karşılaştırılmıştır.
Ultrasonik gaz gidermede, metalin içerisindeki basınç uygulaması sayesinde hidrojen miktarı azalır.
Ultrasonik gaz giderme, rotali gaz gidermeye göre dros miktarını altı kat azaltır ve bu da malzemenin özelliklerini artırır.
1:09:13Metal Temizleme ve Rafinasyon İşlemleri: Yapı içerisinde yükselme eğilimine dik olan bir film, oluşturulan kabarcıkları yakalayarak yüksek yüzeye doğru yükseltme işlemi gerçekleştirir.
İndüksiyonlar gitme işlemi, sıvıyı manyetik indüktif akımlarla karıştırarak prosesin verimliliğini artırır.
Metal temizleme ve rafinasyon işlemlerinin bir kısmı rastlantısal olup, diğer kısmı metal ve alaşım karakteristiğini tanıma üzerinden geçer.
1:10:45Magnezyumlu Alaşımlar ve Oksit Karakteri: Magnezyumlu alaşımlarda son su eklenmesiyle yapıdaki oksit karakteri veya oksijenli faz miktarının artacağı bilinmelidir.
Farklı alaşımlarda elde edilen verim farklılık gösterebilir, bu da metallerin kirlilik derecesine bağlı olabilir.
Yapı içerisinde askıda kalan oksitlerin ve yeni oluşan oksitlerin giderilmesi, hidrojenin zararlı etkilerinin nihai parçada ortaya çıkmaması için önemlidir.
1:12:09Sunum Süreci: Sunumda 5 dakika ara verilerek saat 14:45'te yeniden devam edileceği belirtilmiştir.
Webiner kaydediliyor ve daha sonra Tizdoksat Akademi'nin web sitesinde hepsinin ulaşımına açık olacak.
Sunum sadece video formatında kayıt altına alınıyor, PDF veya PowerPoint formatında paylaşım yapılmıyor.
1:14:47Oksit Filmlerinin Yapısı ve Görüntülenmesi: Elektron mikroskobu ile destekli görüntülerde 356 (7-sisli) alaşım ve 61 alaşım incelenmiştir.
Magnezyum, alüminyum ve oksitin yoğun şekilde bulunduğu ve spinal geometride bulunduğunu gözlemlemek mümkündür.
Dendrit yapısında, ilk katılaşan dendritin yanında sağa ve sola açılan ikincil dendrit kollarında oksit filmlerinin geniş bir şekilde ve büyük yapıda bulunduğunu gözlemlemek mümkündür.
1:16:00Oksit Filmlerinin Gözeneklilik Üzerindeki Etkisi: Oksit filmlerinin ciddi oranda teşviki ile gözeneklilik kavramının ortaya çıktığını elektron mikroskobuyla gözlemlemiş oluyoruz.
Metal aktarım sırasında potaya düşen metalin tekrar katlanıp yukarıda üst yüzmesi veya içeride burgaca türbülansı uğrayarak yapı içerisinde bulunması kaçınılmazdır.
Aktarım sırasında metalin potaya eğik şekilde dökülmesi ve köpürtmeden doldurulması, oluşacak kirlilikleri minimize etmek için önerilen bir yöntemdir.
1:18:19Döküm Teknikleri ve Yolluk Tasarımı: Döküm sırasında stoper kullanılarak alttan döküm yapılması, yüksekten döküm yapmaktan daha iyi bir tasarım sunar.
Konik bir geometri sağlamak, düşeylere doğru kesit çapının küçüldüğü bir yolluk tasarımı gereklidir.
Keskin dönüşler vermeden, nispeten yuvarlayarak ve kontratta kısımlara dikkat ederek smooth (laminal) bir dolum sağlamak önemlidir.
1:20:33Oksit Filmlerinin ısıl İşlemlerdeki Davranışı: Oksit tabakası, yapı içerisinde genç oksit olarak bulunur ve katılaşarak alüminanın yüzey oksit filmi oluşturur.
Yaşlandırma işlemi sırasında hidrojen ile alüminyum hidrür ve alümina gibi yapılar oluşabilir.
Döküm sıcaklığında hidrojenin difüzyon kabiliyeti artar ve yaşlandırma işleminden sonra kirlenmiş film tabakası daha net gözlemlenebilir.
1:22:23Oksit Filmlerinin Büyüme Mekanizması: Çift katlı oksit filmlerinin katlanarak belirli bir geometriye ulaştıktan sonra içine hidrojenin girerek şişmesi ve büyümeleri mümkündür.
10 mm uzunluğunda ve 50 nanometre hava boşluğu içeren bir filmin açılması yaklaşık 5 dakika sürer.
Basınçlı dökümde keskin kusurlar görülmemesinin metalin temiz olduğu anlamına gelmediğini vurgulamak önemlidir.

Alüminyum Alasımında Gözeneklilik ve Gaz Giderme Teknikleri Webinarı

Yapay zekadan makale özeti

Yanıtı değerlendir