ETİAL171 ve AM50 Alaşımlarının Bimetal Döküm Yöntemiyle Şekillendirilmesi

Özet

Bu çalışmada ETİAL171 alüminyum ve AM50 magnezyum alaşımlarının bimetal döküm yöntemi ile şekillendirilmesi amaçlanmıştır. Bi-metal döküm üretimi için kum kalıba döküm yöntemi seçilmiştir. ETİAL 171 ve AM 50 alaşımlarının ara yüzeyleri boyunca atomik bağ oluşumunun sağlanması hedeflenmiştir. Uygun model, yolluk ve kalıp tasarımından sonra ETİAL 171 alaşımı 7230C sıcaklıkta AM50 alaşımının katı halde yerleştirildiği kum kalıba dökülmüş ve soğumaya bırakılmıştır. Bimetal döküm yöntemi ile üretilen döküm parçada arayüzey metalografik yöntem ile analiz edilmiştir. Mikroyapı incelemesinde ETİAL171 alüminyum ve AM50 magnezyum alaşımlarının bimetal döküm yöntemi ile başarılı bir şekilde şekillendirildiği ve atomik bağ oluşumunun  sağlandığı gözlemlenmiştir.

Giriş

20. Yüzyılın ikinci yarısından itibaren teknolojinin hızla gelişmesi, beraberinde sanayinin temel girdisi olan malzeme, malzeme biliminde de gelişmelerin hızlanmasını sağlamıştır. Gelişen teknolojinin bir sonucu olarak mühendislik uygulamalarında yeni ve daha özel niteliklere sahip malzemelere ihtiyaç duyulmuştur. Bu amaçla bilinen mühendislik malzemeler değişik şekillerde bir araya getirilerek kompozit ve/veya bimetal malzeme kullanımları başlamıştır.

Bi-metaller, iki farklı özelliğe sahip alaşımın tek parça üzerinde her bir alaşımın özelliğini farklı bölgesinde sergilerler. Bi-metal döküm parçanın bir kısmı sünek diğer kısmı ise yüksek aşınma direnç özelliği gösterebilmektedir. Bu nedenle son yıllarda,  Bi- metal döküm üretim teknolojisi üzerine yapılan Ar-Ge çalışmalarının yoğunluğu artmıştır. Bi-metal döküm teknolojisinde, metal çifti arasında daha güçlü bir bağ için arayüzeyde atomik bağın sağlanması en önemli faktörlerden biri olarak kabul edilir. Bi-metal  üretimi,  kum kalıba döküm, metalik kalıba döküm, savurma  döküm, sürekli  döküm, hassas  döküm, ekstrüzyon ve maça  veya kalıp şeklinde ısıtma uygulanmış metal parçaların içine ve etrafına sıvı alaşımın dökülmesi suretiyle  gerçekleştirilen yöntemlerle yapılmaktadır.

Metot

Uygun model, yolluk ve kalıp tasarımından sonra ETİAL 171 alaşımı 7230C sıcaklıkta AM50 alaşımının katı halde yerleştirildiği kum kalıba (Şekil 1) dökülmüş ve soğumaya bırakılmıştır. Kalıba oda sıcaklığına sahip AM50 alaşımı katı halde yerleştirilmiştir. ETİAL 171 alaşımı ve AM50 alaşımının arayüzey boyunca atomik bağın sağlanması için ETİAL 171 alaşımı sıvı halde katı AM50 alaşımının yüzey sıcaklığını artırmak amacıyla kalıptan besleyiciye akışı sağlanmıştır. Mikroyapı analizi için döküm parçadan Şekil 2’ye göre 10x10x10mm boyutlarında alınan 3 adet metalografik numune sırasıyla 220, 400, 600, 900 ve 1200 numaraları SiC zımparalar kullanılarak zımpara işlemine ve ardından 6, 3 ve 1 µ elmas pasta kullanılarak parlatma işlemine tabi tutulmuştur. Metalografik numunelerin mikroyapı analizi optik mikroskopta yapılmıştır.

Şekil 1 : Bi-metal kum kalıba döküm tasarımı
Şekil 2: Döküm parçadan metalografik numune alma

Mikro Yapıların İncelenmesi

Resim 1.a’da verilen ETİAL-171 alaşımın mikroyapısı ötektik silisyum ve  alüminyum fazlarından oluşmuştur. AM50 alaşımın mikroyapısını ise   alfa Mg ve gamaMg17Al12 meydana getirmiştir (Resim1.b). Resim 1.c ve d bi-metali meydana getiren ve atomik bağın oluştuğu arayüzeyi göstermektedir. Arayüzey bölgesinin son derece dar ve belirgin olması deneysel çalışmada kullanılan bi-metal döküm yönteminden kaynaklandığı düşünülmektedir.. Yapılan çalışmalarda bi-metal oluşumu  başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

Resim 1. Bi-metal döküm parçada; a) I numaralı numune,  b) II numaralı numune, c) ve d) III numaralı numenin mikroyapısı.

SONUÇLAR

  1. ETİAL-171 ve AM-50 alaşımları ile Bi-metal döküm üretimi kalıp içine yerleştirilen ve etrafına sıvı alaşımın dökülmesi yöntemi ile  başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
  2. ETİAL 171 ve AM 50 alaşımlarının bi-metal döküm üretiminde ara yüzeyde atomik bağ oluşumu sağlanmıştır.
  3. Bi-metal döküm üretiminde başarılı bir arayüzey oluşumu için sıkı sıcaklık kontrolü yapılmalıdır.
  4. Bi-metal döküm üretimi için kullanılan parametrelerin optimizasyonuna ihtiyaç vardır. 
  5. Bi-metal döküm üretiminde koruyucu atmosfer veya flaks kullanımına ihtiyaç duyulmamıştır.

KAYNAKLAR

  1. Xiuling Su, 2001 “Computer Aided Optimization of An Investment Bi-metal Casting Process”,Department of Mechanical, Industrial and Nuclear Engineering of the College of Engineering, Division ofResearch and Advanced Studies of the University of Cincinnati, PhD Thesis.
  2. Heijkoop, I.R. Sare. Cast-bonding – a new process for manufacturing composite wear products, Cast Metals 3 (1989) 160-168.