TÜRKDÖKÜM 67 - TURKCAST 67 (Nisan - Mayıs - Haziran)

MAKALE
İZOLE METAL
AKIŞIYLA ÇELİK
DÖKÜMLERİN
DÖKÜLMESİNDEKİ
GELİŞMELER
78
Yazarlar: David Hrabina, Foseco / Petr Filip,
UNEX
Sıvı metal yüzeyi atmosfere maruz kaldığında metal
yüzeyinde hızlı bir şekilde ince oksit filmleri oluşur.
Oluşan bu filmler, sıvı metali daha fazla oksidasyondan
veya gaz zenginleştirmesinden korur. Bununla
birlikte, bu oluşan yüzey filmleri kırılgan hale gelir,
yırtılır ve sonra sıvı metal içerisine sürüklenir. Çoğu
oksit filminin ergime sıcaklıkları sıvı metal ergime sıcaklığından
çok daha yüksektir, bu yüzden oluştuktan
sonra katı kalırlar. Bu filmler, sıvı metalden daha
düşük bir yoğunluğa sahip oldukları için yüzdürme
kuvveti ile yüzerler, ancak bu işlem küçük boyutlarından
dolayı son derece yavaştır. (neredeyse hiç hacmi
olmayan birkaç nanometre) Klasik sıvı metal döküm
prosesi içinde oluşan bifilmlerin yüzmeye vakti yoktur.
Döküm işlemi sırasında çözünürler ve kümelenirler.
Bu bifilmler yüksek yüzey aktivitesine sahiptir ve
katılaşma ilerledikçe daha büyük metalik olmayan
kümelenmeler oluşur. Dökümhaneler, döküm sıcaklığını
artırarak, gaz kabarcıklarını yükseltir ve buna
bağlı safsızlıklar yüzer, ancak artan döküm sıcaklığı,
döküm kalitesi ve döküm yüzey görünümü için uygun
değildir.
DÖKÜM TASARIMINDA YENİ TREND-
LER, OPTİMİZASYON VE KALİTE GE-
REKSİNİMİ
Tasarımcılar, stres analizini simüle etmek ve döküm
ağırlığını ve tasarımını optimize etmek için gelişmiş
yazılımlar kullanırlar. Amaçları, maksimum döküm
performansı elde etmek için kritik bölgelere odaklanarak
özellikleri iyileştirmektir. Bu eğilim, döküm
alıcılarının artan kalite talebini geleneksel teknolojik
sınırları zorlayarak sürekli olarak karşılamaktadır. Çek
Dökümhanesi UNEX, dünyaca ünlü madencilik ve
dünya taşımacılık sektöründe liderler için “yüksek
kalitede” döküm üretmektedir. Kritik döküm bölgeleri
her zaman Manyetik Parçacık Muayene (MPI),
x-ray ve ultrasonik yöntemlerle incelenmektetir. En
son kalite gereklilikleri, karbon çeliğindeki karmaşık
dökümler ve birkaç tona kadar olan yüksek mukavemetli
düşük alaşımlı çelikler için yeni zorluklar sağlar.
MPI ile açığa çıkan “kılcal çatlaklar” (Şekil 1a ve 1b),
döküm işlemlerinde ısıl işlem ve menevişleme sonrası
tespit edilen 2 mm uzunluğunda sınırlıdır. Bu, tüm
kusurlar tamir edilinceye kadar tekrarlanan kapsamlı
hata giderme ve kaynak işlemleri gibi birkaç döngü
gerektirebilir; bunlar uygulandıkça diğer hatalar belirginleştirmektedir.
Bu işlemler maliyeti arttırır ve üretim
kapasitesini önemli ölçüde azaltır. Parça üzerinde
yapılan analizlerde, kapsamlı metalografik ve Taramalı
Elektron Mikroskobu (SEM) MPI incelemesinde
“kılcal çatlaklar” adı verilen doğrusal hatalar tespit
edildi. Bu kusurların kökeninin bifilm ile ilgili olduğu
bulundu. Müşteriler, üretim onayını almak için iç hata
onarımı yapılmadan kabul edilmek üzere üretimde
birbirini takip eden 5 dökümde seviye I x-ray analizi
istemektedir.
BİFİLM OLUŞUM PRENSİBİ
Ergimiş düşük alaşımlı ve karbon çeliğin yüzey gerilimi,
oda sıcaklığındaki suyun yüzey geriliminden
yaklaşık 20-25 kat daha fazladır ve kimyasal bileşim,
sıcaklık dahil olmak üzere vb. birçok parametreden
etkilenir. Bununla birlikte, ergimiş düşük alaşımlı ve
karbon çeliğin viskozitesi, oda sıcaklığındaki suyun
viskozitesi ile neredeyse aynıdır.
Bu benzerlik nedeniyle, sıvı metalin akış davranışını
simüle etmek için dünya genelinde su modellemesi
kullanılmaktadır. Sıvı metal içine havanın girme
prensibi ve bifilm oluşumu, sıvı metal yüzey gerilimi
ve akış hızından etkilenir. Sıvı metal yüzeyi, dökme
kabındaki metal içeren bir oksit filmi ile kaplanır. Her
iki oksit filmin menisküsünden gelen hava metale
hapsolur ve Şekil 2a’da gösterildiği gibi bifilmler oluşur.
Su modellemesi bu süreci detaylı olarak göstermektedir.
(Şekil 2b) [1].
Şekil 1a: Düşük alaşımlı çelik döküm yüzeyinde
kılcal çatlaklar
TÜRKDÖKÜM NİSAN-MAYIS-HAZİRAN'23