7 Ağustos 2012 Salı

Toz metalürji


1-     DENEYİN AMACI: Toz metalürjisinde kullanılan tozların karakterizasyonunu yapmak ve toz metalürjik parça üretmek.
2-      TEORİK BİLGİ
2.1: Görünen Yoğunluk(yaş yoğunluk, yığma yoğunluğu):Birim hacimdeki yoğunluktur. Görünen yoğunluk tozun gevşek (sıkıştırılmamış) haldeki yoğunluğudur. Farklı toz üretim yöntemlerinden elde edilen aynı tür tozların görünür yoğunlukları farklı olabilmektedir. Bu yoğunluğu belirlemek için tozun boyutları ve şekli standartlarla belirlenmiş bir huniden akıtılarak altındaki silindirik kabı serbest bir düşümle doldurması sağlanır. Huni çıkış ağzı ile silindirik kabın üst yüzeyi arasındaki yükseklik de sabit bir değerdir.

2.2:Akıcılık Testi:Akıcılık testinin amacı toz hammaddelerin akıcılık değerini tespit etmektir. Burada esas alınan, 50 gram tozun 2,54 mm’lik huniden geçmesi için gereken süre olarak tanımlanır. Bu ölçümlerde genellikle 50 gr’lık toz örneğinin huniden akış süresi saptanır ve bu değer tozun akıcılığı olarak kabul edilir. Akıcılık özelliği de tozun bilhassa tane iriliğine, özgül yüzey büyüklüğüne, toz tane şekline bağlıdır. Toz tane iriliği düştükçe akıcılık da azalır. Toz tane şekli küresel geometriden uzaklaştıkça akıcılık da o oran da azalır.
2.3: Gözeneklilik Testi:Bu test, toz metalürjisiyle üretilen bir parçanın sinterlenipsinterlenmendiğihakkında bilgi sahibi olmak yada gözenek oranının saptanmasında kullanılır. Sinterlenmiş parçalarda gözenek oranı daha azken, sinterlenmemiş parçalarda gözenek oranı daha fazladır
2.4:Elek analizi, boyut dağılımı ve ortalama tane boyutunun hesaplanması: Belirli orandaki tozun tane parçacıklarının şekillerine ve ağırlıklarına göre dağılımının hesaplanmasıdır. Bu yöntemde en üstte kalından inceye doğru alt alta dizilmiş olan eleklerin en üst gözüne kuru, belirli ağırlıkta (100 veya 50 gr’lık tartım) metal tozu konur ve eleklerden belirli süre titreştirilerek her bir elek üzerinde bu süre sonunda kalan taneler hassas olarak tartılır ve bir tablo düzenlenir. Buna göre boyut dağılım hakkında yorum yapılır.
2.5:Preslenebilirlik ve presleme:Presleme sonrası ulaşılan yoğunluktur. Diğer adı Greendenstiy olarak geçer. Metal tozları kalıpta şekillendirildiği takdirde tozun serbest olarak kalıp boşluğunu çok iyi ve tam olarak doldurması (yüksek akıcılık kabiliyeti) istenildiği gibi, kalıp içinde soğuk olarak preslendiğinde de teorik yoğunluğa olduğunca yakınlaşması sağlanır. Malzeme ne kadar yumuşaksa, preslenebilirliği de o derece yüksektir. Presleme ise; hazırlanmış metal tozu karışımının önceden belirlenen yoğunluğa ulaşabilmesi için uygun preslerde kalıp ve zımbalar yardımı ile sıkıştırılmasıdır. Pres kalıbı içine doldurulan metal tozunu katı cisim haline getirir. Yüksek bir presleme derecesine ulaşabilmek için iyi şekil alabilir bir toz ve yüksek presleme basınçlarına ihtiyaç vardır. Preslemede ulaşılan yoğunluk toz metalurjisi ile imal edilen parçaların mekanik özelliklerini birinci derecede etkiler.
2.6:Sinterleme:Sinterleme; preslenmiş toz malzemenin şeklini bozmadan yapılan ısıl işlemdir. Preste şekil verilmiş toz bu haliyle kullanılmaya elverişli değildir. Ancak sinterlemeyle gerekli dayanım artışı sağlanır. Bu işlemde belirli sıcaklık ve sürede toz taneleri arasında difüzyon meydana gelir ve zayıf mekanik bağlar, kuvvetli mekanik bağlara dönüşürler. Sinterleme sıcaklığı ve süresi; sinterlemede parçalardan istenen özelliklere uygun bir sinterleme sıcaklığı ve süresi saptanmalıdır. Buda genellikle 0,8xTerg kadardır.
3-      KULLANILAN CİHAZ ve DONANIMLAR: Huni, hassas terazi, elekler, basma cihazı, sinterleme fırını, mikroskop.
4-      REFERANS STANDARTLAR ve MALZEMELER: ISO 4490 (akıcılık testi için), ISO 3923 (görünen yoğunluk testi için)
5-      DENEYİN YAPILIŞI:
5.1:Görünen Yoğunluk (yaş yoğunluk, yığma yoğunluğu):Aluminyum tozları, 2,54 mm çapındaki huniden geçirilerek 25 cm3 hacmindeki silindirik kabı serbest düşümle doldurması sağlandı. Silindirik kap üzerinde biriken fazla alüminyum  tozları sıyrılarak kabın tamamen aluminyum tozu ile dolması sağlandı. Daha sonra silindirik kabı dolduran tozların kütlesi hassas terazi yardımıyla 33,58 gr olarak ölçüldü. Bulunan kütle değeri huninin hacmine (25 cm3) bölündüğü zaman yaş yoğunluk 1,3432gr/cm3 olarak bulunmuştur.
5.2:Akıcılık Testi:Öncelikle bu deney için hassas terazi ile 50 g aluminyum tozu tartıldı. 50 g’lık toz 2,54 mm çapındaki huniden geçirildi. 50 gr’lık tozun geçme süresi 57 saniye olarak saptandı.  Dolayısıyla deneyde kullanılan aluminyum tozunun uygun bir akıcılığa sahip olduğu anlaşılmıştır.
5.3: Gözeneklilik Testi:gözeneklilik testi için daha önceden mikroskopta incelemeye hazır getirilmiş iki numune incelendi. İncelemeden önce hangi numunenin sinterlenip hangisinin sinterlenmediği bilinmiyordu. İnceleme yapıldıktan sonra sinterlenmiş numunede gözeneklerin rengi siyah olarak görüneceğinden daha az siyahlık vardı. Sinterlenmemişnumunude ise gözeneklerden dolayı daha fazla siyahlık vardı.
5.4: Elek analizi, boyut dağılımı ve ortalama tane boyutunun hesaplanması:100 g alüminyum  tozu tartıldı,en üstte kalından inceye doğru sıralanmışolan eleklerin en üst gözüne kondu. Eleklerin sıralaması 180 μm, 125 μm, 90 μm, 45 μm ve 0 μmdir. Elekler belli bir süre titreştirildi ve sonuçta her bir elek üzerinde kalan tanelerin miktarları hassas terazi yardımıyla tartılarak bulundu.Elde edilen değerler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Tablo1: Elek analizi tablosu
Elek göz açıklığı d(mm)
Elek üstü  ∆R, %hacim
Toplam elek üstü miktarı R%
Toplam elek altı miktarı D %
Her göz için ortalama tane boyutu, dA(mm)
+ 180
  0,144
0,144
99,856
190
+ 125
  24,6
24,744
75,256
152,5
+ 90
  1
25,744
74,256
107,5
+ 45
73,3
  99,044
0,956
67.5
-  45
0,956
100,00
  0
22.5

5.5: Preslenebilirlik ve presleme:Preslemede kullanılacak kalıp içerisine parçaların yapışmaması için grafit tozları sürüldü. Presleme maksimum 20 ton kapasiteye sahip eğme ve basma makinesinde yapıldı. Bir miktar alüminyum tozu kalıba kondu ve 6 tonluk kuvvet uygulandı. Daha sonra malzeme kalıptan çıkarıldı, boyutları ve kütlesi ölçüldü.
h = 12,20 mm    R=10,86mm     m=2,76 gr
5.6:Sinterleme:Preslenmişnumune istenilen mekanik özellikleri sağlaması amacıyla sinterleme fırınında 0,8xTerg sıcaklığındayaklaşık 40 dksinterlendi. Sinterleme normalde koruyucu gaz ortamında yapılır ancak deneyde koruyucu ortamda yapılmadığından sinterleme sonunda malzeme üzerinde oksit tabakası oluşabileceği belirtildi.Sinterleme sonucunda preslenmişmalzemeye göre mekanik özellikleri daha iyi olan malzeme elde edildi.

6-      KAYNAKLAR:
·         Toz Metalürjisi Ders Notları, Adem BAKKALOĞLU
·         “Malzeme proseslaboratuarı deney föyleri”




Hiç yorum yok:

Yorum Gönder