malzeme bilimi etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster
malzeme bilimi etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster

Toz Metalürjisi ile Üretim

Toz Metalürjisi Nedir?

İstenen geometrilerde ürün elde etmek amacıyla birçok üretim yöntemi geliştirilmiş. Bu yöntemler bazen ham metalden talaş kaldırma ile yapılırken bazen de ham metallerin eritilip, kalıplarda soğutulmasıyla elde edilmiştir. Toz metalürjisi ise önceden mikron boyutuna getirilmiş toz metallerin preslenip, sinterlenmesi ile ürün elde edilmesini sağlayan üretim yöntemidir.


Toz metalürjisi ile üretim, diğer üretim yöntemlerine göre daha zordur ve yüksek organizasyon gerektirir. Talaşlı imalat veya döküm herhangi bir atölyede dahi yapılabilirken, toz metalürjisi için yüksek dereceli fırınlar, otomasyon ve mühendislik gerekebilmektedir. Ayrıca az miktarlarda yapılan toz metalürjisi maliyetli olmaktadır. Bu yüzden yatırım maliyetleri yüksek olabilmektedir.

Toz metalürjisi ile üretim temel olarak şu aşamalar ile anlatılmaktadır.
  1. Çeşitli yöntemler ile toz metal üretimi
  2. Üretilen taneciklerin homojen olarak karıştırılması
  3. Karıştırılan toz metallerin istenilen geometrilerde preslenmesi
  4. Belirli bir şekle sıkıştırılan metalin sinterlenerek ürün elde edilmesi


Toz Metaller Nasıl Elde Edilir?

Metallerden ve diğer malzemelerden toz elde etmek, toz metalürjisinin ilk ve en önemli adımlarındandır. Seri üretim yapan firmalar, toz elde etme işlemlerini kendileri yapabildiği gibi diğer firmalardan hazır olarak da temin edebilmektedir. 

Malzemeleri küçük parçalara ayırmak için çeşitli yöntemler kullanılır. Bu yöntemler mekanik olabileceği gibi elektriksel ve kimyasal da olabilmektedir. Hangi yöntemin kullanılacağı ise kullanılacak malzeme ve elde edilecek toz geometrisi ile alakalıdır. 

Atomizasyon Yöntemi ile Toz Üretimi

Atomizasyon ile metal tozu üretiminde metal yüksek dereceli ısı kaynağı ile eritilir ve proses boyunca eriyik halde tutulur. Eritilen metal az miktarlarda beslenir. Beslenen sıvı metale yüksek basınçta gaz veya su uygulanır. Böylece metal taneciklerinin birbiri ile teması ve birleşmesi engellenir. Soğuyarak katılaşan metal tanecikleri alt tarafta bulunan bir hazne ile toplanır.


Atomizasyon yöntemi, metal toz elde etmede en çok kullanılan yöntemlerdendir. Hemen hemen her türlü metale uygulanabilmektedir. Başlıca uygulanan metaller demir, bakır, alüminyum, çinko, alaşımlı metaller ve tunçtur.

Elektroliz Yöntemi ile Toz Üretimi

Elektroliz yöntemi ile metal tozu üretimi çok tercih edilmeyen fakat yüksek özellikli toz metal elde edilebilen bir prosestir. Çünkü kontrollü olarak, istenilen tip ve büyüklükte metal tozu elde edilebilmektedir. Elektroliz işleminin gerçekleşmesi için uygun elektrolit derişimleri, sıcaklık ve malzeme kullanımı önemlidir. Elektroliz sonrası süngerimsi diye tabir edilen yapıda metal tozu yığını elde edilir. Yıkama, kurutma gibi ek işlemler uygulanarak üretime hazır hale gelir. Bu yöntemle elde edilen başlıca metal tozları bakır, magnezyum ve kromdur.


Kimyasal Reaksiyonla Toz Üretimi

Kimyasal indirgenme ile toz üretiminde elektrolize benzer şekilde süngerimsi bir yapıda ürün elde edilir. Tabi ki elde edilen bu metal bloğu öğütülür ve toz haline getirilir. Bu yöntemde üretim prosesi kontrol altında tutulabildiği için istenilen büyüklük ve türde toz tanecikleri elde edilebilir. Metal tozlarının saflığı yüksektir ve kalitelidir. 


Toz Metallerin Karıştırılması

Metallerin mekanik ve kimyasal özelliklerini arttırmak için bazı alaşım elementleri eklenir. Döküm yönteminde bu alaşım elementlerini eklemek kolaylıkla yapılabiliyordu. Çünkü eriyik halde olan metallerin homojen hale getirilmesi daha kolaydı. Fakat toz metalurjisinde katı partiküller ile çalışıldığından eklenen alaşım tanelerini homojen olarak dağıtmak daha zordur. Bu yüzden farklı karıştırma metotları geliştirilmiştir. Böylece karışma sonrası preslemede, metaller daha homojen ve düzenli sıkıştırılmış olur.


Metal tozlarının karıştırılması için özel karıştırıcılar kullanılır. Bu makinelerde uzun süre karıştırılan metal tozları ve yağlayıcı partiküller olabildiğince homojen bir yapıya kavuşur. Toz metallerin düzgün olarak karışmasında metal tozlarının büyüklüğü-küçüklüğü, geometrisi önemli rol oynar. Bu gibi parametreler hesaba katılarak karıştırıcı ve karıştırma süresi belirlenir. Daha sonra preslenmek üzere tozlar preslere gönderilir.


Toz Metallerin Preslenmesi

Bir önceki başlığımızda değindiğimiz gibi metal tozları karıştırıldıktan sonra preslnmek üzere beslenir. Preslenme seri üretime uygun olarak yapılmakta, kısa sürelerde çok sayıda parça üretimi elde edilmektedir. Pres sonrasında ürün geometrisi, son ürün geometrisine oldukça yakındır. Fakat el ile dahi parçalanabilecek kadar dayanıksızdır. Çünkü metal tanecikleri arasında zayıf bağlar kurulmuştur. Elde edilen parça, daha sonra anlatacağımız sinterleme ile rijit hale gelecek ve kullanıma hazır durumda olacaktır. Sinterlemeye geçmeden önce toz metallerin preslenmesini kısaca açıklama çalışalım.


  1. Kalıp boşluğuna beslenen toz metallerin fazlalığı otomasyona bağlı olarak çalışan bir pabuç yardımıyla silinir.
  2. Alt ve üst levhalar ile arada kalan geometri kalıp içerisinde sıkıştırılır.
  3. Sıkıştırılan metal parçası alt levhanın hareketi ile uzaklaştırılır. Bu aşama yapılan üretim sisteminin farklılığına göre değişebilmektedir.
  4. Üretilen parçalar sinterlenmek üzere yüksek dereceli fırınlara beslenir.

Sinterleme

Sinterleme, toz metalürjisinin en önemli aşamalarındandır. Çünkü bu aşamada preslenen metal tozları arasında kuvvetli bağlar ve birleşim oluşur. Sinterleme prosesi metalin ergime sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklıkta gerçekleşir. Metal tozlarının birleşmesiyle , tanecik boyutlarının büyümesi sağlanır. Aynı zamanda metal tozları arasında kalan boşlukların azalması sağlanır. Soğumanın da gerçekleşmesiyle sağlam bir ürün elde edilmiş olur.


Bir önceki anlattığımız aşamada, metal tozlarının preslenmesi için belirli bir oranda bağayıcı ve yağlayıcı olarak iş gören malzemeler kullanılmaktaydı. Sinterleme öncesi bu materyallerin üründen uzaklaştırılması sağlanır. Ayrıca ergime sıcaklığına yakın bir sıcaklığa çıkarılan metal parçasında oksitlenme oluşabilir. Eğer oksit tabakası oluşursa bu tabakanın da temizlenmesi gerekebilir.

Sinterleme işlemi daha iyi ve mukavemetli ürünler elde etmek ve meydana gelebilecek sorunları ortadan kaldırmak amacıyla farklı şekillerde tasarlanabilir ve uygulanabilir. Örneğin demir atomlarının birleşiminden sonra meydana gelen büzülme bir miktar alaşım elementi ekleyerek önlenebilmektedir.


Toz Metalürjisinin Avantajları

  1. Son ürünün geometrik doğruluğu yüksektir. Yani tam istenilen ölçülerde geometri elde etmek mümkündür.
  2. Ham maddenin neredeyse tümü kullanılır. Talaşlı imalattaki gibi geri dönüşüm malzemesi talaş oluşmaz.
  3. Kontrollü bir prosestir. Bu yüzden istenilen özelliklerde ürün üretmek mümkündür.
  4. Aynı metale ait tozlar farklı büyüklük ve geometrilerde kullanılarak farklı mekanik özellikler elde etmek mümkündür. Örneğin atomlar arası boşlukların fazla bırakılmasıyla kendinden yağlayıcı makine elemanları üretilebilmektedir.
  5. Seri üretime uygundur. Hatta seri üretim harici kullanımı sınırlıdır. Bu yüzden yüksek miktarlarda üretim ile ekonomik bir yöntem haline gelir.
  6. Üretilen ürünün yüzey kalitesi iyidir.
  7. Döküm yöntemine benzer şekilde karmaşık geometrideki parçaların üretimi için uygundur.


Toz Metalürjisinin Dezavantajarı

  1. Hammadde olarak kullanılan metal tozlarının üretimi ek işlem gerektirir. Bu yüzden diğer üretim yöntemlerinde kullanılan hammaddelerden daha pahalıdır.
  2. Kurulum maliyetleri yüksektir. Çünkü avantajlarında da bahsettiğimiz gibi ancak seri üretim ile ekonomik bir model geliştirilebilmektedir.
  3. Büyük geometrili parçaların üretimi yoktur veya sınırlıdır.
  4. Çalışma ortamında metal tozları olabileceğinden gerekli güvenlik önlemleri alınmazsa, metal tozlarının solunması sağlık sorunlarına neden olabilir.
  5. Alüminyum ve magnezyum gibi bazı metal tozları yanıcı olabilmektedir.
  6. Toz metalürjisi ile üretilen ürünlerin dayanımı diğer yöntemler ile üretilen ürünlerden genel olarak daha düşüktür.
  7. Yüksek organizasyon ve ekipman gerektirir. Herhangi bir küçük işletmede toz metalürjisi ile kaliteli bir parça elde etmek zordur.

Share:

Dökme Demirlerin Avantajları ve Dezavantajları

Dökme demirler yapısında %2'den fazla karbon içeren demir karbon bileşikleridir. Adından da anlaşılacağı üzere döküm yöntemi ile üretilmektedir. Dökümde kullanılan teknikler ve içeriğindeki alaşım elementlerinin farklılaşması ile çeşitli dökme demirler elde edilebilir. Otomotiv sektöründen endüstriyel tesislere kadar birçok alanda yaygın olarak kullanılırlar. Her malzemede olduğu gibi dökme demirlerin de bazı avantaj ve dezavantajları vardır. Yazımızda dökme demirler için genel olarak değerlendirilmiş olup, bazı dökme çeşitleri için geçerli olmayabilmektedir.


Dökme Demirlerin Avantajları

1. Düşük ergime sıcaklıklarına sahiptir. Bu nedenle döküm yöntemine uygundur.
2. Yaygın olarak kullanıldığı için malzeme tedariğinde sıkıntı yoktur.
3. Döküm yönteminin sağladığı avantajdan dolayı ucuzdur.
4. Basma dayanımları yüksektir.
5. Karbon içeriğinin yüksek olmasından dolayı sert yapıdadır.
6. Aşınama dirençleri yüksektir.
7. Döküm ile üretildiği için malzeme bileşimini farklılaştırmak kolaydır.
8. Isıl işleme uygundur. Isıl işlemler ile mukavemetleri arttırılabilir.


Dökme Demirlerin Dezavantajları

1. Dökme demir çeşitlerinden bazıları çok sert yapıda olduğu için talaşlı imalata uygun değildir.
2. Çeliklere göre düşük çekme mukavemetine sahiptirler.
3. Yüksek sertlikten dolayı gevrek özellik gösterirler.
4. Darbe dayanımları düşüktür ( 3. maddeden dolayı)
5. Gevrek kırılma gösterirler. Bu durum malzeme kaybından önceki tespit edilmeyi zorlaştırır.
6. Paslanmaya karşı dayanıklı değillerdir.

Yukarıdaki geçen terimler için ilgili yazılarımıza bakabilirsiniz.


Share:

Korozyona Dayanıklı Malzemeler Nelerdir?

Korozyon, malzemelerin  oksijen ile temasından dolayı meydana gelen elektrokimyasal reaksiyondur. Malzemeleri hem fiziksel hem de görüntü olarak olumsuz yönde etkiler. İleri safha korozyon durumlarında ise malzeme kayıplarına ve iş kazalarına neden olabilmektedir. Bu nedenle malzemelerde meydana gelen bu doğa olayına karşı bazı malzemeler ve teknikler geliştirmiştir. Böylece hem malzeme kaybından dolayı meydana gelebilecek kazalar engellenir hem de malzeme kaybının neden olduğu ekonomik zarar engellenmiş olur. Bu malzemelerden ve yöntemlerden bazıları paslanmaz çelik, alüminyum alaşım, bakır ve galvanizlemedir.

Paslanmaz Çelik

Özellikle mutfak eşyalarından tanıdık olduğumuz paslanmaz çelik, birçok alanda kullanılmakta ve korozyona karşı çözüm üretmektedir. Paslanmaz çeliğin korozyona dirençli olmasını sağlayan ise krom ile yaptığı alaşımdır. Alaşımdaki krom miktarı minimum %10-11 civarındadır. Krom, çelik üzerinde koruyucu bir tabaka oluşturmakta ve oksijenin demir elementleriyle temasını engellemektedir. Böylece malzeme korozyona neden olan oksijenden korunmuş olur. 

Galvanizli Kaplama

Paslanmaz çelik, korozyona direnç açısından iyi bir seçim olsa da ekonomik açıdan maliyetli olabilmektedir. Bu yüzden demir malzemeler sıcak daldırma, püskürtme gibi çeşitli yöntemler ile çinko ile kaplanarak oksijen ile teması kesilebilmektedir. Buradaki amaç malzemenin içeriğini değiştirmeden bir tabaka ile malzemeyi korumaktır. Galvaniz kaplama inşaat sektörü başta olmak üzere birçok alanda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.


Titanyum ve Alaşımları

Titanyum, hafif olmasına rağmen yüksek mukavemet özelliği gösteren bir alaşım elementidir. Korozyona karşı en dayanıklı malzemelerdendir. Bu yüzden havacılık ve uzay sektöründe yaygın olarak kullanılır. Daha basit ve diğer malzemeler ile kurulabilecek sistemler için ise titanyum alaşımları kullanılmaz. Çünkü titanyum görece az bulunan ve maliyetli bir malzemedir.

Bakır

Bakır, korozyon direnci yüksek olan bir diğer malzemedir. Isıtma ve soğutma gibi birçok alanda direk olarak kullanılabildiği gibi galvaniz kaplamaya benzer şekilde bakır kaplama işlemleri de yapılabilmektedir. Yüksek ısı iletkenliği sayesinde ısı transferinin önemli olduğu çoğu sistemde kullanılmaktadır. Bakır oksidasyona uğradığında demir gibi kahve renginden ziyade siyaha yakın kararma şeklinde görülür.

Alüminyum

Alüminyumun ham maddesi boksittir ve doğada en çok bulunan malzemelerden biridir. Kolay olarak temin edilmesine rağmen korozyona karşı dirençli olması ve gösterdiği mekanik özellikler alüminyumun yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. Alüminyumun korozyona direnci paslanmaz çelikte meydana gelen koruyucuyu tabaka ile benzer şekilde çalışır. Alüminyum ve alaşımlarının yüzeyinde alüminyum oksit denilen koruyucu bir tabaka oluşur ve malzemenin oksijen ile bağlantısını keser. Böylece korozyondan korunmuş olunur.


Share:

Dökme Demir Çeşitleri Nelerdir?

Dökme demirler, yapısında %2 den fazla karbon (C) içeren alaşımlardır. Adından da anlaşılabildiği gibi en yaygın üretim yöntemi dökümdür. Yüksek karbon içeriğinden dolayı sert ve gevrek yapıdadırlar. Dolayısıyla sünek davranış göstermezler. Basma dayanımları yine aynı nedenden dolayı yüksektir. Ergime sıcaklığı düşüktür ve alaşım elementleri ile desteklenerek farklı özelliklerde dökme demir elde etmek mümkündür. Bu nedenle yapısındaki alaşım elementleri ve döküm koşullarına göre çeşitlere ayrılmıştır. Bunlar gri dökme demir, beyaz dökme demir, temper dökme demir, küresel grafitli dökme demir ve kompakt grafitli dökme demirdir.


Gri Dökme Demir

Gri dökme demirler yaygın olarak kullanılan dökme demir çeşitlerindendir. Bileşiminde %4' e kadar karbon bulundururlar. İçeriğindeki bu karbon, pul pul (katman katman) şekilde grafit olarak karşımıza çıkar. Sert yapıdadırlar ve gevrek özellik gösterirler. Sert yapısından dolayı aşınmaya oldukça dirençlidir. Son şekil verme için talaşlı imalat yöntemlerine uygundur. Çekme dayanımı düşüktür, fakat basma dayanımı yüksektir. Gri dökme demirler çok iyi titreşim sönümleyicidirler. Bu özelliği çeliklere ve diğer dökme çeşitlerine göre 25 kata kadar çıkabilmektedir. Yüksel ısıl kapasite ve ısı iletimine sahiptir. Gri dökme demirler ismini kırılmaya uğradığında, grafit katmanlarında gözüken gri renkten almıştır.



Beyaz Dökme Demir

Beyaz dökme demirler, gri dökme demirlerin aksine içeriğinde neredeyse grafit bulundurmayan dökme demir çeşitlerindendir. Yapısındaki sert demir karbon bileşiklerinden dolayı oldukça sert yapıdadır. Bu yapı beyaz dökme demirlerin en önemli özelliklerindendir. Yüksek aşınma direnci ve sertlik sağlar. Bu yüzden gevrek özellik gösterir. Talaşlı imalata uygun değildir. Bu durum beyaz dökme demirlerin yaygın olarak kullanılmasına engeldir. Diğer dökme demirler gibi yüksek basma mukavemetine sahiptir. İsmini gri dökme demirlere benzer şekilde, kırılmaya uğradıklarında görünen beyaz renkten almıştır. Beyaz rengin sebebi, içeriğinde grafit yapısının bulunmamasıdır.


Temper Dökme Demir

Temper dökme demir, adından da anlaşılacağı gibi temperlemeye benzeyen bir yöntem ile malzemenin iç yapısı değiştirilerek elde edilen dökme demir çeşitlerindendir. Beyaz dökme demirin ısıl işleme uğratılmasıyla elde edilir. Beyaz dökme demirde bulunan demir karbür bileşikleri, ısıl işlem ile tam dairesel olmayan yıldıza benzer grafit yapılarına dönüştürülür. Böylece daha sünek bir malzeme elde edilmiş olur. Düşük karbonlu çeliklere yakın özellikler gösteren temper dökme demir, diğer dökme demirlere göre daha yüksek çekme mukavemetine ve sünekliğe sahip olur. Dezavantaj olarak ise ekstra bir işlem olan ısıl işlemin ürün maliyetine olan negatif etkisidir.



Küresel Grafitli Dökme Demir

Küresel grafitli dökme demir, temper dökme demire benzer şekilde küresel grafit yapılar içerir. Fakat farklı olarak, grafit yapılar ısıl işlem ile değil döküm sırasında alaşım elementi (Mg) eklenmesi ile elde edilir. Eklenen magnezyum oksijen ve sülfür ile etkileşime girer. Dökme demirlere göre yüksek süneklik ve tokluk gösterir. Grafit yapılar temper dökme demirden farklı olarak daha yuvarlak ve küresel yapıdadır. Otomobil ve diğer makine ekipmanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılır. 


Kompakt Grafitli Dökme Demir

Kompakt grafitli dökme demir, katmanlı yapıda grafit içeren gri dökme demir ile küresel grafitli dökme demirdeki yapıları bir arada bulunduran bir dökme demir çeşididir. Bir arada bulunan bu yapılar ayrı ayrı düşünülemez. Çekme dayanımı küresel grafitli dökme demir kadar yüksek değildir. Fakat ısıl iletkenliği daha iyidir. Sahip olduğu özelliklerden dolayı farklı alanlarda kullanımına rastlanmaktadır.


Share:

Cıvata Üzerindeki Rakamlar

Cıvatalar atölyelerde ve montaj birimlerinde en çok kullanılan bağlantı elemanlarındandır. Cıvatalar kullanılırken genelde metrik ölçüsüne bakılır ve kullanılır. Fakat farklı metrik ölçülerde aynı olabilen 8.8, 8.10 gibi rakamlar nasıl okunur? Ne anlama gelir?


Cıvata üzerindeki bu rakamlar cıvataya ait mukavemet değerlerini göstermektedir. İlk rakamın 100 ile çarpılması çekme mukavemet değerini verir. İki rakamın çarpılıp, 10 ile çarpılması ise akma mukavemet değerini vermektedir. Örneklerle açıklamaya çalışalım.

Üzerinde 8.8 rakamları olan bir cıvata için;

Çekme mukavemeti: 8*100 = 800 N/m2
Akma mukavemeti: 8*8*10= 640 N/m2

Üzerinde 6.6 rakamları olan bir cıvata için;

Çekme mukavemeti: 6*100 = 600 N/m2
Akma mukavemeti: 6*6*10 = 360 N/m2

Üzerinde 12.9 rakamları olan bir cıvata için;

Çekme mukavemeti: 12*100 = 1200 N/m2
Akma mukavemeti: 12*9*10 = 1080 N/m2

Çekme mukavemeti: Malzemede kayıp yaşanan, malzemenin çekme gerilmesine karşı maksimum dayanım noktasıdır.

Akma mukavemeti: Malzemenin elastik bölgeden çıkıp, plastik deformasyona uğramaya başladığı noktadır. Elastik deformasyonda kuvvet kaldırıldığında malzeme eski halini alabilir. Fakat plastik deformasyonda kalıcı şekil değiştirme meydana gelir. Diğer konularımızdan malzemelerdeki değişimlere ait bilgilere ulaşabilirsiniz.

>> Süneklik, Gevreklik ve Tokluk
>> Elastik ve Plastik Deformasyon

Share:

Gerçek Gerilme Eğrisi Mühendislik Gerilme Eğrisi Farkı

Her malzemenin sahip olduğu özelliklere göre değişen akma mukavemeti, kopma mukavemeti gibi dayanım değerleri vardır. Malzemelerin bu değerlerini elde etmek amacıyla çekme deneyi yapılır. Bu deney sonucunda malzemeye ait gerilme-gerinim (stress-strain) eğrisi elde edilir. Böylece malzemenin ne zaman akmaya yani şekil değişimine (deformasyona) uğrayacağı, ne zaman kopacağı ve dayanabileceği maksimum gerilme gibi değerler elde edilir. Ayrıca gerilme-gerinim eğrisine göre malzemenin süneklik, gevreklik ve tokluk gibi özellikleri gözlenebilmektedir. Bu özellikler için ayrıntılı bilgiyi ilgili yazımızdan ulaşabilirsiniz.


Gerçek gerilme eğrisi, çekme testi boyunca malzemede meydana gelen kesit daralmalarının hesaba katılması ile elde edilir. Malzeme kopmaya uğramadan önce uzamadan dolayı bir miktar kesit daralmasına uğrar. Eğer bu kesit daralması anlık olarak yansıtılırsa gerçek gerilme eğrisi elde edilir. Mühendislik gerilme eğrisinde ise kesitteki daralmalar dikkate alınmaz ve test başlangıcındaki kesit alanı dikkate alınır. Test boyunca aynı kesit alanı hesaba katılır.



Grafikte görüldüğü gibi akma noktasına kadar iki eğri de birbirine eş eğri çizmektedir. Çünkü malzeme şekil değiştirmeye akma mukavemetinden sonra başlar. Bu şekil değiştirme, yukarıda bahsettiğimiz malzeme kesitindeki daralmadır. Test her iki grafikte de malzemenin kopmaya uğramasıyla sonlanır. Malzeme kesitindeki daralmayı aşağıdaki görselde inceleyebilirsiniz.


Yapılan araştırmalarda ve mühendislik hesaplamalarında çeşitli kabuller yapılmaktadır. Örneğin atmosfer basıncı yüksekliğe göre değişmesine rağmen, hesaplamalarda sabit atmosfer basıncı değeri kullanılabilmektedir. Ya da hava, mükemmel gaz olarak kabul edilerek hesaplamalar yapılabilir. Yazımızda değindiğimiz bu eğrilerin farklılığı da çok büyük değişimlere ve hesaplama farklılıklarına yol açmaz. Ancak çok hassas ve ileri düzey çalışmalarda gerçek gerilme eğrisinden yararlanılabilmektedir.


Share:

Sünek ve Gevrek Kırılma Nasıl Gerçekleşir?

Her malzeme sahip olduğu fiziksel ve kimyasal bileşimlerine göre farklı özellikler gösterirler. Sünek malzemeler daha yumuşak ve darbe direnci yüksek iken, gevrek malzemeler daha sert ve aşınmaya karşı dirençlidir. Sünek ve gevrek kırılmalar da malzemelerin bu özelliklerine göre gerçekleşir. Malzemelerin normal şartlar altında kırılması için maksimum dayanımlarından daha yüksek gerilmeye veya darbeye uğraması gerekir.

Sünek kırılmada malzeme kırılmadan önce eğilme, uzama ve büzülme gibi bazı işaretler göstermektedir. Bu durum deformasyona uğrayan, yani bu işaretleri gösteren makine elemanın kırılmadan değiştirilmesini sağlar. Böylelikle ani kırılma ile sisteme zarar verilmemiş olur ve yüksek zararlardan kaçınılmış olur. Bu yüzden sünek malzemelerin doğru kullanımı üretim tesislerinde çok önemli bir yere sahiptir.


Gevrek kırılmada ise sünek kırılmanın tersi meydana gelir. Malzeme çok fazla işaret vermeden kırılmaya uğrar ve mekanizmayı zarara uğratabilir. Gevrek malzemelerde bu tür aksaklıklara meydan vermemek için parça tedarikçisinin verdiği ürün ömürlerine ve mukavemetlerine dikkat etmek ve periyodik kontrolleri aksatmamak çözüm sağlayabilir. Çünkü malzemelerde meydana gelen çatlaklar çentik etkisine neden olabilir ve malzemenin mukavemetinden daha düşük gerilmelerde kırılmalar yaşanabilir.



Sünek ve gevrek kırılmanın daha iyi anlaşılabilmesi için günlük yaşamdan örnekler verilebilir. Örneğin camın kırılması gevrek kırılmaya örnektir. Çünkü cam, sert ve gevrek bir yapıdadır. Herhangi bir darbede şekil değiştirme gözlenmeksizin direk kırılır. Kaliteli bir plastik malzeme ise aynı derecedeki bir darbeye karşı daha dirençli kalabilir. Aynı zamanda kırılmadan önce büzülme, eğilme gibi işaretler gösterir. Bu da sünek kırılmaya örnektir.

Share:

Metallerde Yüzey Sertleştirme Yöntemleri

Metallerden kullanıldıkları makine ve mekanizmalarda bazı özellikler göstermesi beklenir. Bu özellikleri elde etmek amacıyla metallere alaşım elementleri eklenir veya metalin fiziki yapısını değiştirecek işlemler uygulanır. Tüm malzemenin yapısını değiştirmek her zaman istenilen bir durum değildir. Bu yüzden tüm metal yapısını değiştirmektense sadece yüzeyi etkileyecek işlemler uygulanmaktadır. Metallerde yüzey sertleştirme bu işlemlerden biridir.


Metallerin yüzeyinin sertleştirilmesi birbiri ile temas halinde olan makine elemanları ve sistem ekipmanları için oldukça yaygın olarak kullanılır. Çünkü dişli, mil, türbin gibi elemanlar birbiri ile temas ederken aşınmakta ve kolayca deforme olabilmektedir. Bu makine elemanlarının yüzeylerinin sertleştirilmesi yüksek aşınma direnci sağlamakta, ayrıca görece sünek kalan iç kısımları malzemenin darbelere karşı mukavemetini korumaktadır.



Metallerde yüzey sertleştirme için kullanılan birçok yöntem vardır. Bazı yöntemler herhangi bir alaşım elementi kullanılmadan, sadece metalin iç yapısının değişimi ile yapılmaktadır. Bazı yöntemlerde ise karbon, azot gibi alaşımlar emdirilerek yüzey sertliği sağlanmaktadır. Ayrıca daha farklı sistemler de tasarlanıp kullanılabilmektedir. Yazımızda herhangi bir katagorizasyon yapmadan metallerde yüzey sertleştirme için kullanılan çeşitli yöntemleri açıklamaya çalışacağız.


Alev ile Yüzey Sertleştirme Yöntemi

Alev ile yüzey sertleştirme yöntemi metale herhangi bir alaşım elementi eklemeden yapılan yüzey sertleştirme yöntemlerindendir. Bu yöntemdeki amaç bir alev kaynağı ile metal yüzeyinin ısıtılması ve östenit haline getirilmesidir. Östenit haline getirilen metal bir an önce su verilerek soğutulur ve martenzit haline getirilir. Sertleştirilen metal yüzeyinin kalınlığı alevin ne kadar süreyle uygulandığı ve alev büyüklüğüne bağlıdır. Oldukça ekonomik bir yöntemdir. Fakat alevle yüzey sertleştirme işleminde proses %100 kontrollü olarak gerçekleştirilemez. Bu işlemde kullanılan alev, oksijen ve asetilen, bazen de propan karışımından oluşur. Alev açık olarak yüzeye uygulandığı için uygulama esnasında gerekli güvenlik önlemleri alınmalıdır.


İndüksiyon ile Yüzey Sertleştirme Yöntemi

İndüksiyon ile yüzey sertleştirme yönteminde ısı kaynağı olarak elektrik akımı kullanır. İletken teller ile hazırlanan indüksiyon bobini metal parça üzerinde manyetik alan oluşturur ve ısınmasını sağlar. Isınan ve östenit sıcaklığına çıkan iş parçası, aynı alevle yüzey sertleştirme işlemindeki gibi su veya yağ yardımıyla soğutulur ve sertleşmesi sağlanır. İndüksiyon ile yüzey sertleştirme yöntemi ile sertleştirme işlemi yüzeyden daha derine indirilebilir. Ayrıca elektrik akımının daha ayarlanabilir olması nedeniyle ısıl işlem kontrollü şekilde yapılabilir. Ayrıca ısınma işlemi çok hızlı şekilde gerçekleşir. Fakat ekonomik olarak maliyetli bir yöntemdir.



Daldırma ile Yüzey Sertleştirme Yöntemi

Eğer yüzeyi sertleştirilmek istenen metal geometrisi karmaşık ise daldırma ile yüzey sertleştirme yöntemi kullanılır. Metal yüksek sıcaklıklardaki sıvıya daldırılır ve diğer yöntemlerde olduğu gibi yüzeyinin östenit sıcaklığına getirilmesi sağlanır. Daha sonra su veya yağ banyosu ile soğutularak yüzey sertleştirilmesi sağlanır. Karmaşık geometriler için avantajlıdır ve maliyeti düşüktür. Fakat kontrollü sertleştirme gerçekleştirilmesi zordur.


Sementasyon (Karbürizasyon) ile Yüzey Sertleştirme

Metallerde karbon oranının artması malzemenin daha sert ve aşınmaz hale gelmesine sebebiyet verir. Sementasyon ya da diğer bir ifadeyle karbürizasyon da bu prensibe dayanarak metal yüzeyine karbon atomlarının emdirilmesi işlemidir. Metal yüzeyinin karbon derişimi arttırılarak daha sert ve aşınma direnci yüksek malzeme elde edilmesini sağlar. Sementasyon (karbürizasyon) yüksek sıcaklıklarda katı,sıvı ve gaz gibi ortamlarda karbon emdirilerek gerçekleştirilir. Yüzey sertleştirmede çok derine inilmez. Düşük karbon derişimindeki çeliklere uygulanır. En çok kullanılan yüzey sertleştirme yöntemlerinden biridir.




Nitrürleme ile Yüzey Sertleştirme

Karbürizasyona benzer bir yüzey sertleştirme yöntemidir. Bu işlemde karbon yerine azot atomları kullanılır. Sıvı, gaz, plazma gibi nitrürleme çeşitleri vardır. Yüksek sertlik ve aşınma direnci sağlar. Karbon derişimi düşük olan ve az alaşımlı çeliklere uygulanır. Nitrürleme ile yüzey sertleştirmede proses çok uzun sürelere yayılabilir. Sementasyonda olduğu gibi yüzey sertleştirmede derinlere inilmez. Hem karbon hem de azot emdirilen yüzey sertleştirme işlemi de vardır. Bu işleme karbonitrürleme denilmektedir.


Borlama ile Yüzey Sertleştirme

Borlama ile yüzey sertleştirme yöntemi karbürizasyon ve nitrürlemede de olduğu gibi termokimyasal bir yüzey sertleştirme yöntemidir. Metallere bor atomunun emdirilmesiyle sert ve rijit bir yüzey elde edilir. Metaller bu yöntem ile çok yüksek aşınma ve yorulma dayanımına sahip olurlar. Ayrıca aside ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı bir dış yüzey elde edilmiş olur. Diğer yöntemlere göre daha fazla metal çeşidine borlama işlemi uygulanabilir. Borlanmış yüzey oksidasyona karşı dayanıklıdır.


Bu yazımızda metallerde yüzey sertleştirme yöntemlerinden bazılarına değinmeye çalıştık. Bu yöntemlerden hangisinin yapılacağı metalin cinsine, kullanılacağı yere ve maliyete vb. göre karar verilir ve uygulanır. Yüzey sertleştirme yöntemlerinde aşırıya kaçılmamalı hesaplanan sertlik değerlerine göre ısıl işlemler uygulanmalıdır. Çünkü fazla sertleştirilen veya karbon emdirilen yüzeyle daha gevrek bir yapıya sahip olmakta ve malzeme kaybına ve darbe mukavemetinde düşüşe neden olabilmektedir.

Share:

Sünekliten Gevrekliğe Geçiş Sıcaklığı Nedir?

Metaller ve alaşımları sahip olduğu fiziksel ve kimyasal yapılarından dolayı farklı özellikler gösterir. Bazı metaller daha sert ve kırılgan bazı metaller ise daha sünek ve enerji absorbe yeteneği yüksektir. Özellikle metallerde karbon oranının yüksek olması gevrekliği arttırmakta ve kırılganlığa neden olmaktadır. Fakat metallerin dayanımını etkileyen sıcaklık gibi farklı etkenler de vardır. Metaller belirli bir sıcaklıktan sonra gevrek davranıştan sünek davranışa doğru geçer. Bu geçişin gerçekleştiği sıcaklığa süneklikten gevrekliğe geçiş sıcaklığı veya sadece geçiş sıcaklığı denir. Süneklik ve gevreklik için ayrıntılı bilgiyi ilgili yazımızda bulabilirsiniz.


Malzemelerde geçiş sıcaklığını açıklamak için çentik darbe deneyinden yararlanılır. Bu deneyde aynı malzemeden üretilmiş üç adet numune kullanılır. Bu numunelerden biri ısıtılır, diğeri soğutulur ve üçüncüsü de oda sıcaklığında bekletilir. Ayrıca numunelere açılan bir çentik ile kırılma, kontrollü olarak gerçekleştirilir. Deney cihazı ile darbe uygulanarak kırılmaları sağlanır ve hangi kuvvet ile kırıldığı not edilir. Deney sonucunda yazımızda anlattığımız gibi soğuk olan daha düşük bir kuvvet ile kırınıma uğrar. Sıcak olan ise en yüksek kuvvet ile kırınıma uğramıştır.



Süneklikten gevrekliğe geçiş sıcaklığı makine ve araç tasarımında önemli rol oynamaktadır. Özellikle soğuk iklim ülkeleri için üretilen ürünlerin geçiş sıcaklığı düşük tutulmaya çalışılır. Böylece daha düşük sıcaklıklarda malzeme özelliğini kaybetmeyip normal davranış gösterecektir. Bu yüzden kış şartlarında kullanılacak gemi, otomobil ve uçaklarda bu durumun yaşanmaması için tasarımda kullanılacak malzemeler ve alaşımlar dikkatle seçilmelidir.


Bu duruma verilen en yaygın örnek titaniğin batmasıdır. Titanikte kullanılan metaller düşen sıcaklık dolayısı ile daha kırılgan hale gelmişti ve darbelere olan dayanımı azalmıştı. Buzullara çarpılması ile beraber dayanımı düşen metaller zarar gördü ve titaniğin batmasına neden oldu. Benzer örnek metallerin işlenmesinde de vardır. Örneğin el ile kesici alet yapımında metaller ısıtılarak dövülür ve daha kolay şekil alması sağlanır.


Share:

Karbon (C) Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Karbon, doğadaki birçok bileşikde bulunmaktadır. Karbondioksit (CO2), karbonmonoksit (CO), etan (C2H6), bütan (C4H10) bunlardan bazılarıdır. Bu bileşiklerde bulunduğu gibi karbon metal alaşımlarda da oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbonun simgesi (C) 'dir. Atom numarası 6'dır ve periyodik tabloda 4A grubunda yer alır. Malzeme bilimi için çok önemli bir alaşım elementidir. Farklı oranlarda metallere eklenmesi, farklı özelliklerde malzeme elde edilmesine olanak sağlar. Karbon oranının ve ergime noktalarının yer aldığı demir-karbon denge diyagramı yaygın olarak kullanılan mühendislik konularındandır.


Karbon elementi metallere eklendiğinde sertliğini ve gevrekliğini arttırmakta fakat sünekliğini düşürmektedir. Bu metalin daha sert ve darbeye karşı dayanıklı olmasını sağlar. Fakat darbeleri emme yani tokluğunu azaltır. Örneğin daha sert yüzey istenen metallere sementasyon ve karbürizasyon ile karbon emdirilerek daha sert ve rijit bir yapı elde edilebilir.

Karbonun Özellikleri Nelerdir?


Yaygınlık

Karbon doğada en çok bulunan elementtir. Öyle ki canlı organizmaların yalaşık %20 si karbondan oluşmaktadır. En çok bileşiği olan elementtir. Solunum ile dahi karbondioksit üretiriz. Ayrıca metal endüstrisinde de en çok kullanılan alaşım elementidir. Farklı alanlarda kullanılan birçok metale belirli oranlarda karbon elementi ilave edilir. Karbon metali daha sert ve gevrek hale getirir.

Sertlik

Karbon elementi alaşım elementi olarak kullanıldığında eklendiği metalin sertliğini ve rijitliğini arttırır. Demir karbon diyagramında da görülebileceği üzere içeriğinde %2 den fazla karbon elementi bulunan demir bileşikleri dökme demir olarak adlandırılmaktadır. Sertlik özelliğinden dolayı metallerin işlenmesi için kullanılan takım çeliklerinin üretilmesinde de alaşım elementi olarak kullanılırlar.

Bileşik oluşturmaya yatkınlık

Karbon canlılığın yapı taşlarından biridir ve çevremizde gördüğümüz veya göremediğimiz bir çok şeyin bileşiğinde karbon elementi vardır. Bunun nedeni karbon elementinin bağ kurmaya olan yatkınlığıdır. Araştırmacılar günümüzde dahi karbona ait yeni bilgiler ve yeni buluşlar yapılmaktadır.
Share:

Krom Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Krom, rengi metalik gri olan sert ve gevrek bir malzemedir. Simgesi ''Cr'' olup atom numarası 24'tür. Periyodik tabloda 6A grubunda yer alır. Parlatmaya ve yüzey kalitesinin arttırılmasına uygundur. Hatta yeterli düzeyde parlatılırsa ayna vazifesi görecek kadar ışığı yansıtır. En çok kullanıldığı yerler krom kaplama olarak tabir edilen paslanmaz ıslak hacim aksesuarları, krom kaplama balkon korkulukları ve paslanmaz çeliğe olan ilavesidir. Doğada kromit olarak bulunur ve bu mineralden eldesi sağlanır.


Krom(III) elementi nefes alma,içme suyu ve bazı gıdalar yoluyla vücuda alınmaktadır. Vücut için gerekli bir elementtir. Fakat fazlalığı kalp sorunlarına yol açabilmektedir. Özellikle krom kaplarda taşınan yiyeceklerin taşıdığı krom miktarı bir hayli artabilmektedir. Ayrıca kontamine olmuş yani kirlenmiş sularda krom fazlalığına neden olabilmektedir.

Kromun Özellikleri Nelerdir?


Sertlik ve Gevreklik

Krom sert ve gevrek bir elementtir. Bu özelliğinden dolayı alaşım elementi olarak kullanıldığında metalin sertliğini ve parlaklığını arttırır. Eklendiği metalin darbelere karşı daha rijit olmasını sağlar. Fakat diğer malzemelerde olduğu gibi kromun da doğru miktarda kullanılması gerekmektedir. Çünkü fazla gevrek bir metal darbe sönümlemesini daha zor karşılayacaktır.

Korozyon Dayanımı

Krom, alüminyumda olduğu gibi yüksek korozyon dayanımı sağlamaktadır. Kromun bu özelliği özellikle paslanmaz çelik ve ev aksesuarlarında kullanımını yaygınlaştırmıştır. Ayrıca yüksek korozyon dayanımı ve parlak bir yüzey istenen yüzeyler için işlevsel bir alaşım elementidir.

Yüksek Erime Sıcaklığı

Erime sıcaklığı yüksek metallerin atomlar arası bağları güçlüdür. Kromun erime sıcaklığı yaklaşık 1900 C'dir. Çeliğe kıyaslama yapıldığında bir hayli yüksektir. Çelik yaklaşık 1500 C'lerde ergimektedir. Bu durum kromun döküm olarak üretilmesini zorlaştırmaktadır. Bu yüzden genellikle toz metalürjisi kullanılmaktadır.

Zehirleyicilik

Krom elementi vücut için gerekli olan elementlerdendir. Fakat fazla krom alımı sağlık sorunlarına neden olabilmektedir. Bu kromun 3 değerlikli olan bileşeni için geçerlidir. Asıl toksit olan krom bileşiği kromun 6 değerlikli bileşenidir. Bu bileşenin teması veya hava yoluyla alınımı deride alerjiye ve diğer farklı sağlık sorunlarına neden olabilmektedir.

Parlaklık

Daha öncede belirttiğimiz gibi krom parlak bir metaldir. Bu durum kromun şık ve sağlam ürünler üretilmesinde önemli bir malzeme olmasını sağlamıştır. Özellikle ıslak hacim aksesuarlarında ve diğer ev aksesuarlarında krom oldukça fazla kullanılmaktadır. Ayrıca diğer metaller ile alaşım elementi olarak kullanılmasıyla daha şık malzemelerin üretilmesini sağlamaktadır.

Share:

Alüminyum Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Alüminyum sünek, hafif ve rengi gümüşe çalan bir elementtir. Doğada bulunan boksit madeninin işlenmesiyle elde edilir. Atom numarası 13'tür ve periyodik tabloda 3.periyot 3A grubunda yer alır. Saf olarak çok fazla kullanım alanı olmasa da alaşım halinde otomotivden havacılığa kadar bir çok sektörde kullanılmaktadır. Saf olarak kullanılamamasının nedeni dayanımının düşük olmasıdır. (50 MPa civarı) . Alaşım elementleriyle beraber dayanımı 10-15 katına kadar çıkabilmektedir. Hafif olduğu için de ağırlığına göre yüksek dayanım sağlayan alüminyum alaşımlar bir çok alanda tercih edilmektedir.



Alüminyumun Özellikleri Nelerdir?


Süneklik

Süneklik, alüminyumun en önemli özelliklerinden biridir. Bu özelliği alüminyumun soğuk, sıcak birçok şekilde üretiminin yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu yöntemler haddeleme, derin çekme ve sıcak-soğuk dövme gibi yöntemlerdir. Ayrıca süneklik özelliğinden dolayı yüksek tokluk istenen alaşımlarda oldukça fazla kullanılır. Süneklik ve tokluk hakkında daha fazla bilgi için süneklik, gevreklik ve tokluk yazımızdan yararlanabilirsiniz. 



Korozyona Dayanım

Korozyona dayanım da alüminyumun en önemli özelliklerindendir. Alüminyum yüzeyinde oluşan oksit tabakası sayesinde korozyona uğramamakta veya geç korozyona uğramaktadır. Bu tabaka malzemenin havayla temasını kesmekte ve oksijenin neden olduğu aşınmayı engellemektedir. Bu yüzden özellikle korozyona direnç istenen alanlarda oldukça yaygın bir kullanımı olmaktadır.

Hafiflik

Hafiflik alüminyumun otomotiv ve havacılık sektöründe kullanılmasının ana nedenlerindendir. Yüksek performans araçları, ağırlığın bir hayli önemli olduğu hava araçları ve roketlerde alüminyum ve alaşımları oldukça fazla kullanılır. Alüminyum bu hafifliğinin yanı sıra alaşım elementlerinin de eklenmesi ile yeterli bir dayanım da sunar. Eğer bu özelliklerine rağmen yeterli dayanımı sağlamasa bu kadar yaygınlaşması beklenemezdi. Alüminyumun yoğunluğu 2.7 gr/cm3 dür. Bu aynı boyuttaki demir madeninden neredeyse 3 kat daha hafif demektir.

Kolay işlenebilirlik

İşlenebilirlik de alüminyumun özelliklerinden biridir. Daha önce değindiğimiz gibi alüminyum sıcak-soğuk birçok yöntemle işlenebilmektedir. En çok bilinen form verme ve işleme şekilleri döküm, pres, haddeleme, derin çekme, soğuk-sıcak dövme vb. dir. Kısa bir araştırma ile birçok alüminyum işleme yöntemine rastlayabilirsiniz. Bu durum farklı ihtiyaçlar için alüminyumun kullanılmasını kolaylaştırmaktadır.

Yaygınlık

Alüminyum gösterdiği avantajlı özelliklerinin yanı sıra doğada oksijen ve silisyumdan sonra en fazla bulunan elementtir. Bu durum üstün özelliklerinin yanı sıra alüminyumun ekonomik olarak da tercih edilmesini sağlamaktadır. Ayrıca alüminyum ve alaşımları ile fiyat/performans ürünlerinin üretilmesini kolaylaştırmaktadır. Ayrıca geri dönüşüm yoluyla büyük bir kısmının yeniden kullanılmasını sağlamaktadır. 

Share:

Takım Çelikleri ve Çeşitleri

Metaller, ahşap malzemeler ve plastikler üretilen makine ve araçlarda en çok kullanılan malzemelerdir. Fakat bu malzemelerin kullanılabilmesi için ilk olarak şekil verilmesi gerekmektedir. Özellikle metal malzemelerin sert ve işlenmeye karşı mukavemetli olması normal bir çelikle gerçekleştirilememektedir. İşte takım çelikleri bu malzemelerin ve metallerin işlenmesinde ve kullanıma uygun hale getirilmesinde kullanılır.


Takım çelikleri soğuk iş takım çelikleri, sıcak iş takım çelikleri ve yüksek hız takım çelikleri olmak üzere üç çeşittir. Bu katagorilere dahil olmayan suda sertleştirilmiş takım çelikleri, şoka dirençli takım çelikleri, düşük karbonlu takım çelikleri, az alaşımlı takım çelikleri gibi takım çeliği çeşitleri de vardır.


Takım Çeliklerinin Çeşitleri


Soğuk İş Takım Çelikleri

Soğuk iş takım çelikleri adından da anlaşılacağı üzere düşük sıcaklıklarda çalışılan takım çelikleridir. 200 C' ye kadar mukavemetlerini korurlar ve iyi performans gösterirler. 200 C'den sonra ise sertliklerinde önemli bir düşüş görülür. Temel alaşım elementleri krom ve vanadyumdur. Yüksek sertlik ve aşınma direnci gösterirler. Bu da üretilecek parçada rahat talaş kaldırılmasını sağlar. Soğuk iş takım çelikleri en çok kullanılan takım çeliklerindendir. Düşük sıcaklıkta oldukça yaygın olarak kullanılırlar.



Sıcak İş Takım Çelikleri

Sıcak iş takım çelikleri 200 C' den yaklaşık 800 C lere kadar olan işlemlerde kullanılmaktadır. İlk mukavemetleri soğuk iş takım çeliklerine göre yüksek olmasa da yüksek sıcaklıklara çıkıldıkça mukavemetlerini koruyabilmektedir. Sıcak iş takım çelikleri genellikle sıcak çekme, sıcak dövme sıcak ekstrüzyon, basınçlı döküm vb. dir. Düşük karbon içeriklerinin yanında düşük miktarlarda alaşım elementleri de içerirler. Bu elementler tungsten, molibden, krom, vanadyum ve kobalttır. İsminden de anlaşılacağı üzere sıcak iş çeliklerinin en yaygın kullanımı yüksek sıcaklıklarda iyi sertlik ve mukavemet göstermesidir.

Yüksek Hız Takım Çelikleri

Yüksek hız takım çelikleri yüksek hızda yapılan metal işleme işlemleri için üretilmiştir. Günlük ihtiyaçlarımız için kullandığımız kesme ve delme araçlarının ekipmanları genellikle bu sınıfa girer. Alaşım elementleri diğer takım çeliklerinde sıkça gördüğümüz tungsten, molibden, kobalt vb. dir. Yüksek hız takım çelikleri 500-600 derecelere kadar performans gösterebilmektedir. Ayrıca ekonomik ve özel kullanımlar için farklı alaşım çeşitleri yüksek hız takım çeliklerinin de kendi içerisinde bazı ayrımlara sebebiyet vermiştir.



Diğer Takım Çelikleri

Yazımızın başında belirttiğimiz gibi sıcak iş çelikleri, soğuk iş çelikleri ve yüksek hız çeliklerinin yanı sıra kullanımı az olan veya özelleşmiş işlerde kullanılan bazı takım çelikleri de vardır. Bunların bazıları şunlardır.

-Suda sertleştirilen takım çeliği
-Şoka dirençli takım çeliği
-Düşük karbonlu takım çeliği
-Az alaşımlı takım çeliği
-Kalıp çeliği

Share:

Metallerde Yorulma Nedir? Nasıl Oluşur? Etkileyen Faktörler Nelerdir?

Metallerde Yorulma Nedir?

Yorulma, bir iş veya aktivite sonucunda yeterli fiziksel ve mental dayanıklılığın sağlanamaması durumudur. İnsanlar yorulduklarında normal zamanda kolayca yapabilecekleri işleri yorulduklarında yapamazlar. Metallerde de yorulma buna benzer şekilde çalışır. Metal yorulması oluştuğunda metaller normal şartlarda dayanabilecekleri gerilme ve yüklemelere dayanamazlar ve kırılmaya uğrarlar.


Metaller mekanik özellikler bakımından bazı dayanım sınırlarına sahiptir. Bu mekanik özellikler çeşitli test yöntemleri ile belirlenebilmektedir. Böylece makine elemanları ve parçalar bu dayanım özellikleri göz önüne alınarak tasarlanır ve üretilir. Yani bir metalin akma dayanımı 500 N/mm2 ise, normal koşullarda bu gerilmeden daha az bir gerilme metalde bozulmaya yol açmaz. Eğer böyle bir kırılma ve bozulma meydana geliyorsa akla getirilmesi gereken en önemli durumlardan biri yorulma olacaktır.



Metallerde Yorulma Nasıl Oluşur?

Metallerde ve makine elemanlarında üretim sırasında veya değişken zorlamalar sebebiyle kusurlar meydana gelebilmektedir. Bu kusurlar çatlak, çizik, pürüz vb. olabilir. Meydana gelen bu çatlak değişken yüklerin devam etmesi sebebiyle, malzeme  içerisine doğru yayılır. Büyüyen bu çatlak, aynı  tahtanın bir kısmının kesildikten sonra daha rahat kırılması gibi, çok daha küçük gerilmeler ile kırılmaya ve bozulmaya uğrar. 



Yorulmaya neden olan bu kusurlar farklı şekillerde meydana gelebilir. Makine elemanında meydana gelen ani zorlamalar veya aşırı yüklemeler bunlardandır. Ayrıca yanlış üretim uygulamaları nedeniyle metallerin iç yapısında meydana gelen süreksizlikler, çatlamalara ve kusurlara neden olabilmektedir. Makine elemanının geometrisi de oluşabilecek gerilme yığılmalarından dolayı çatlaklara neden olabilmekte, bunun sonucunda da yorulma meydana gelebilmektedir.


Metallerde Yorulma ve Wöhler Eğrisi

Wöhler eğrisi August Wöhler tarafından bulunmuştur. Vagonların aksları üzerinde çalışma yapan August Wöhler, elde ettiği gerilme değerleri ile bu eğriyi oluşturmuştur. Dönen bir milde veya değişken yüke maruz kalan bir metalde alt gerilme, üst gerilme gibi farklı gerilmeler meydana gelir. Bu gerilmelerin değerlendirilmesi ile de ortalama gerilme ve gerilme genliği kavramları elde edilir. Wöhler eğrisinde bu kavramlardan gerilme genliği kullanılır. Wöhler eğrisinde farklı gerilme genliğine karşı malzemenin ne kadar çok tekrar sayısına ulaştığı gösterilir. Elde edilen eğride belirli bir gerilme genliğinin altında malzemenin yorulmaya uğramayacağı ve sonsuz çevrim sayısını karşılayabileceği kabul edilir.



Metallerde Yorulmayı Etkileyen Faktörler

Yüzey kalitesi: Metallerde yorulmayı etkileyen en önemli faktörlerden birisi yüzey kalitesidir. Yüzey kalitesi yukarıda değindiğimiz yorulmaya neden olan çatlak çizik ve pürüzlülük gibi konular ile doğrudan ilişkilidir. Metal parçanın yüzey kalitesi ne kadar iyi olursa yorulmaya uğraması o kadar düşük ihtimaldir. Fakat diğer faktörler de işin içinde olduğu için yüzey kalitesi iyi olan bir metal hiç bir zaman yorulmaya uğramaz diyemeyiz.


Parça geometrisi: Parça geometrisi gerilmenin dağılımı için önemli bir kriterdir. Eğer makine elemanında gerilme yığılması oluşturacak perçin, cıvata, delik, sivri kenarlar vb. varsa, parçada bir süre sonra bu kısımlardan çatlak oluşumu görülebilir. Gerilme yığılması için ilgili yazımızdan daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Korozyon: Oksitlenme olarak da bilinen korozyon, malzeme yüzeyinde çok ya da az deformasyona neden olmaktadır. Bu nedenle de ilk maddede bahsettiğimiz yüzey kalitesinin bozulması durumu meydana gelmektedir.

Sıcaklık: Tüm metallerin sıcaklığa toleransı farklıdır. Farklı sıcaklıklarda metaller normalde olduklarından daha düşük dayanım gösterebilmektedir. Bu nedenle aşırı sıcaklık değişimlerinde malzemelerde yorulma başlangıcı meydana gelebilmektedir.

Ani değişimler: Makine elemanının normal olmayan koşullarda ani darbe, aşırı yükleme gibi durumlara maruz kalmasıyla yorulmaya neden olacak deformasyonların başlangıcı meydana gelebilir.   



Metallerde Yorulma için Önleyici Tedbirler

Metallerde yorulmayı engellemek, yorulmaya neden olan faktörlerin engellenmesi ile sağlanır. Bu yüzden yorulmanın önlenmesi için makine elemanının yüzey kalitesi arttırılır. Makine elemanının çalıştığı ortamdaki parçanın dayanımını etkileyecek faktörler ortadan kaldırılır. Ani darbelere ve değişimlerden etkilenmemesi için daha tok bir malzeme kullanılır. Parça geometrisi, mekanizmaya uygun şekilde ve gerilme yığılmalarının en az olacağı şekilde üretilir. Kalite kontrol sistemleri ile üretilen parçalar kontrol edilmeden kullanılmaz. Periyodik bakımlar düzenli olarak yaptırılır.

Tüm bu önleyici tedbirlerin alınması ürünün belirli bir ömrünün olduğu gerçeğini değiştirmez. Bu önlemler ürün ömründe parça kaybı olmadan ve parça kaybından meydana gelebilecek tehlikeler ile karşılaşmadan makine elemanından yararlanmak içindir. Elbette kullanılan malzeme belirli bir çevrim sayısından sonra yenisi ile değiştirilmek zorundadır.  

Share:

Ferrit, Östenit ve Sementit

Saf maddeler gösterdikleri düşük dayanım ve mekanik özellikler dolayısıyla genellikle tek başlarına kullanılmaz. Bu nedenle saf maddelere bazı alaşım malzemeleri eklenir. Bu işlem malzemelerin tek başına gösteremeyecekleri dayanıklılık ve mekanik özelliklerin gösterilmesini sağlar. Bir malzemenin alaşım olarak kabul edilebilmesi için bir alaşım malzemesinin eklenmesi yeterlidir. Fakat istenirse birden fazla alaşım malzemesi eklenerek çok daha farklı metal özellikleri elde edilebilmektedir.

Karbon, nikel, magnezyum gibi birçok alaşım elementleri vardır. Bu alaşım elementlerinin her birinin karakteristik özellikleri vardır ve alaşım oluşturdukları metalin mekanik özelliklerinin geliştirilmesine katkısı vardır. Bu alaşım elementlerinden en çok kullanılanlardan bir tanesi karbon (C) dur. Karbonun metal bileşiklerine katılmasının amacı dayanımı ve sertliği arttırmaktır. Ayrıca karbon kullanıldığı faz itibarı ile farklı özeliklerde sağlayabilmektedir.



Demir karbon bileşikleri farklı sıcaklık ve bileşenlerde farklı fazlarda bulunmaktadır. Faz, homojen özellikler gösteren bir parçadır. Bir sistemde farklı fazlar bir arada bulunabilmektedir. Demir karbon diyagramları bu fazların gösterilmesi için kullanılır. Bu fazlar yazımızın konusu olan ferrit, östenit, sementit ve delta ferrit fazlarıdır. Bu yazımızda bu fazlar hakkında bilgi verip kısaca anlatmaya çalışacağız.




Ferrit

Ferrit oda sıcaklığında içerdiği karbon miktarı nedeniyle neredeyse saf olarak nitelendirilmektedir. İçerdiği maksimum karbon miktarı oda sıcaklığında yaklaşık % 0,009 değerindedir. Çözülebilen maksimum karbon miktarı ise optimum sıcaklıkta % 0,025 değerindedir. Bu sıcaklık ötektoid nokta sıcaklığı olan yaklaşık 727  derecedir. Karbon oranının az olmasından dolayı sertliği düşüktür. Fakat sünek bir malzeme olarak kullanılabilmekte ve işlenebilmektedir. Ferrit hacim merkezli kübik (HMK) yapıdadır.

Ferrit manyetik özellik göstermektedir. Doğada farklı bileşenler şeklinde bulunabilmektedir. Doğal mıknatıs olarak bilinir. Manyetik direnci iyidir. Diğer manyetik malzemelere göre ucuzdur ve herhangi bir zararlı etkisi yoktur. Ekonomik olmasından dolayı bir çok alanda kullanılmaktadır.


Östenit

Östenit yüzey merkezli kübik (YMK) yapıda bulunmaktadır. Manyetik özellik göstermez. Karbon oranı ferrite göre daha yüksektir. Maksimum karbon miktarı 1140 derecede yaklaşık %2 dir. Demir karbon alaşımlarında 900 ile 1400 derece arasındaki sıcaklıklarda östenit yapıya rastlanmaktadır. Sıcaklığın düşmesiyle beraber östenit perlite dönüşmektedir.



Östenit bileşikler paslanmaz çelik olarak kullanılmaktadır. Paslanmaz çelik içeriğinde krom ve nikel alaşım malzemeleri bulunmaktadır. Isıl işleme uygun değildir. Soğuk işlemler ile dayanımında bir miktar artış sağlanabilir. Korozyon dayanımının önemli olduğu otomotiv, mutfak ekipmanları ve pişirme ekipmanları gibi birçok alanda kullanılmaktadır.


Sementit

Sementit intermetalik (metal-metal) bir bileşiktir. Sementit bileşiklerinde % 6,67 ' ye kadar karbon çözünebilir. Yüksek karbon miktarından dolayı sert ve gevrek bir yapıdadır. Demir karbon diyagramının en sağında yer almaktadır. Ortorombik kristal yapıya sahiptir. Diğer fazlar ile karşılaştırıldığında en sert fazdır. Düşük sıcaklıklarda manyetik özellik gösterir. Çok sert ve gevrek bir malzeme olduğu için çeşitli kesim ekipmanlarında kullanılabilir. 

Share:

Elastik ve Plastik Deformasyon (Şekil Değiştirme)

Bütün malzemeler belirli bir yük ve gerilme altında şekil değiştirmeye uğrarlar. Bu ya elastik şekil değiştirme şeklinde ya da plastik şekil değiştirme şeklinde olur. Elastik şekil değiştirmede yük ve gerilme durumu ortadan kaldırıldığında malzeme tekrar eski halini alır. Malzemedeki şekil değişimi geçicidir. Plastik şekil değiştirmede ise yük ve gerilme durumu ortadan kaldırıldığında malzeme eski halini almaz. Malzemedeki şekil değişimi kalıcıdır.


Malzemelerin belirli akma noktaları vardır. Akma noktası malzemelerin elastik deformasyon sınırını göstermektedir. Akma noktasından sonraki gerilmelerde malzeme plastik şekil değişimine uğramaya başlar ve kopma noktasına kadar devam eder. Akma noktasına kadar olan şekil değiştirmeler elastik deformasyon, akma noktasından kopma noktasına kadar olan şekil değiştirmeler ise plastik deformasyon olarak adlandırılır.




Malzemeler mekanik özelliklerine göre sünek, gerek ve tok yapıda olabilmektedir. Bu özellikler malzemelerin şekil değiştirmelerini etkilemektedir. Sünek malzemeler daha çok şekil değişimine uğrarken gevrek malzemeler büyük şekil değişimlerine uğramadan kırılma eğilimi gösterirler. Tok malzemeler ise uygulanan darbe ve yükleri absorbe yetenekleri yüksek malzemelere ait özelliktir. Malzemelerin mekanik özellikleri için daha fazla bilgiye ilgili yazımızdan ulaşabilirsiniz.

>>>Süneklik, Gevreklik ve Tokluk


Elastik deformasyon (şekil değiştirme) durumu çekme, basma ve eğilme gibi çeşitli gerilme durumlarında meydana gelmektedir. Örneğin elimize alüminyum gibi sünek malzemeden yapılmış bir çubuk alalım. Bu çubuğu iki tarafından tutup eğmeye çalıştığımızda çubuğun orta noktasında çekmeden dolayı belirli bir şekil değiştirme meydana gelir. Malzemeyi eğmeyi bıraktığımızda ise çubuk tekrar eski haline döner. Burada malzemenin atomlarında herhangi bir değişiklik olmaz. Elastik şekil değiştirme genellikle düşük yük ve gerilme durumlarında meydana gelir.


Plastik deformasyon (şekil değiştirme) durumu da aynı şekilde çekme, basma ve eğilme gibi çeşitli gerilme durumlarında meydana gelebilmektedir. Plastik deformasyon malzemenin akma sınırından kopma noktasına kadar olan şekil değişimine denir. Malzemelere yeni şekiller vermek için plastik deformasyona ihtiyaç vardır. Haddeleme, tel çekme gibi soğuk şekillendirme yöntemlerinde plastik şekil değiştirme prensipleri kullanılır. Bu tip şekil değiştirmede malzemedeki atomlar yer değiştirir ve malzeme eski haline dönmez. Soğuk şekillendirme yöntemleri için ayrıntılı bilgiye ilgili yazımızdan ulaşabilirsiniz.

>> Soğuk Şekillendirme Nedir? Yöntemleri Nelerdir?


Share:

Plastik Dişli Çarklar Nasıl Üretilir? Nerede Kullanılır?

Teknolojinin gelişmesiyle beraber alternatif mühendislik çözümleri üretmek ve klasik sistemlerin dışına çıkmak önemli hale gelmektedir. Bu nedenle firmalar farklı tasarımlar yaparak pazardaki paylarını yükseltmek ve yeni atılımlar yapmak istemektedir. Bu gelişmelerden biri de mekanik sistemlerde plastik dişli çarkların kullanılması.



Plastik dişli çarklar her zaman daha basit ve düşük yüklemelerde kullanılmaktaydı. Fakat malzeme bilimindeki gelişmeler plastik dişli çarkların öneminin artmasına ve kullanım alanlarının gelişmesini sağladı. Üretiminin kolay olması ve daha ucuz malzemeden üretilmesi plastik dişlilerin kullanımını arttırdı. Peki plastik dişliler nasıl üretilmektedir?


Plastik Dişliler Nasıl Üretilir?


Klasik dişi çarklar talaş kaldırılarak veya döküm yoluyla üretimi yapılmaktadır. Plastik dişli çarkların da üretimi benzer şekillerde yapılmaktadır. Bu yöntemlerden en çok kullanılanları azdırma, fellow ve maag sistemleridir. Ayrıca plastik dişli çarklarda plastik enjeksiyon ile de dişli çark üretimi seri bir şekilde yapılabilmektedir.



Plastik dişli çarkların üretimi metal dişli çarklara göre daha kolay olmaktadır. Çünkü plastikten talaş kaldırmak, metallere göre daha kolaydır. Ayrıca metal işlemesi sırasında meydana gelen kesici takım kırılmaları ve takımların zarar görmesi daha az olmaktadır. Plastik enjeksiyon makineleri ile de hızlı bir şekilde üretimi yapılabilmektedir.

Plastik dişlilerin metal dişlilere göre dayanımı daha azdır. Bunun önüne geçmek amacıyla ham madde içerisine bazı alaşım maddeleri eklenmektedir. Böylece belirli seviyelere kadar plastik dişli çarkların dayanımı arttırılmakta ve yüklemelerin fazla olduğu sistemlerde de kullanılabilmektedir.





Plastik Dişli Çarklar Nerede Kullanılır?


Daha önce de belirttiğimiz gibi plastik dişli çarklar oyuncaklar, saatler ve küçük makineler gibi fazla güç aktarımı gerektirmeyen sistemler için kullanılmaktaydı. Fakat üretim sistemlerinin ve mühendisliğin gelişmesiyle beraber daha dayanıklı ve uzun ömürlü dişli çarklar üretilmeye başladı. Böylece otomotiv sektörü dahil birçok sektörde kullanılmaya başladı.

Plastik dişli çark kullanım alanları;

-Evde kullanılan basit ev aletlerinde
-Buzdolabı ve soğutuculardaki mekanik aksamlarda
-Kağıt parçalama makinelerinde
-Mürekkepli yazıcılarda
-Ağır yükler ile çalışılmayan konveyörlerde
-Paketleme ekipmanlarında
-Endüstriyel otomasyon uygulamalarda
-Gıda sektöründe temizlik ön planda olan uygulamalarda
-Otomotiv sektöründe bazı ekipmanlarda
-Oyuncaklarda


Plastik Dişli Çarkların Avantajları


-Metal dişli çarklara göre daha hafiftir.
-Üretim maliyetleri daha azdır.
-Metal dişli çarklara göre daha temizdir.
-Korozyon sorunu yoktur.
-Çoğu uygulamada yağlama gerektirmez.
-Titreşim ve şok emme özelliği daha iyidir.
-Metal dişli çarklara göre daha sessiz çalışır.




Plastik Dişli Çarkların Dezavantajları


-Aynı boyuttaki bir metal dişli çarka göre yük kapasitesi daha azdır.
-Enjeksiyonla üretilen plastik dişli çarkların toleransı daha kötüdür.
-Metal dişli çarklar plastik dişli çarklara göre daha stabildir.
-Ham madde maliyeti bazı alaşım uygulamalarıyla çok yüksek olabilmektedir.
-Metal şaft ile kullanılması zordur.

Share:

Kılavuz Neden Kırılır?

Kılavuz çekme işlemi, vida yolu açmak için kullanılan bir yöntemdir. Talaşlı imalat uygulamalarında kullanılır. Kılavuz çekme işlemi el ile yapılabileceği gibi, makineler yardımıyla da yapılır. Bu uygulamalar sırasında kılavuzlar bazı nedenlerle kırılabilmektedir. Peki kılavuzlar neden bu kadar kolay kırılıyor?



Kılavuzlar talaş kaldırmak için tasarlandığından dolayı, talaş kaldırılan malzemelerden daha sert, yani gevrek olarak üretilir. Gevrek olan malzemeler ani kırılmalara uğrar. Bu yüzden zorlamaya uğrayan kılavuz, kırılmaya uğrar. Bu durumun oluşmasının sebebi kılavuzun yüksek burulma momentine ve kayma gerilmesine maruz kalmasıdır. Tabi ki kılavuz çekme talimatlarına uyulmaması  da gerilmelerin artmasına neden olmaktadır


Kılavuzun kırılmasının bir diğer nedeni talaş kaldırmak için tasarlanan girintili çıkıntılı yapısıdır. Bu yapı kılavuz çekme işlemi esnasında girinti kısımlarında gerilme yığılmalarına neden olur. Bu yüzden kılavuz daha kolay kırılır. Ayrıca kılavuzun dişlerinin yapısından dolayı girintilerde çentik etkisi meydana gelir. Bu durum kılavuz kırılmasının daha kolay meydana gelmesine sebep olur.

Gerilme yığılmaları ve çentik etkisi hakkında daha fazla bilgi için ilgili konularımıza bakabilirsiniz.

>>  Gerilme Yığılması ve Gerilme Yığılması Faktörü
>>  Çentik Etkisi Nedir?

Kılavuzun yorulmaya uğraması da kırılma sebeplerindendir. Kılavuzun defalarca kullanılmasından dolayı meydana gelen küçük çatlaklar içeriye doğru kateder. Yorulmaya uğrayan malzeme de dayanabileceği gerilmeden daha küçük gerilmeler ile kırılabilir.

Kırılan Kılavuz Nasıl Çıkarılır?


Kırılan kılavuzu çıkarmak için bazı yöntemler uygulanır. Eğer kılavuz çok gömülmeden kırılırsa çıkarma aparatları ile çıkarılabilir. Bu aparatların kullanımı tüm kılavuz kırılmaları için mümkün olmamaktadır. Müdahale edilemeyen derindeki kırıklarda, ekstrüzyon makinesi ile kırılan parçanın parçalanması sağlanabilmektedir. Bu durumdan kaçınmak için kılavuz talimatlara uygun olarak çekilmeli, kılavuz çekme esnasında dikkatli davranılmalıdır.


Share: