30 Aralık 2009 Çarşamba

TOZ METALURJİSİ ÜRÜNLERİNİN ÖZELLİKLERİ

TOZ METALURJİSİ ÜRÜNLERİNİN ÖZELLİKLERİ

Sinter ürünlerinin özellikleri partiküllerin şekli, boyutu, kompozisyonu, yağlayıcı tipi, pres basıncı, sinterleme sıcaklığı ve süresi, bitirme işlemleri ve benzeri gibi çok sayıda değişkene bağlı olduğundan özellikler hakkında genel bilgi vermek güçtür. Ürünlerin yoğunlukları geniş bir aralıkta değişirken, çekme mukavemetleri 70 MPa ila 1250 MPa arasındadır. Bazı hallerde çekme mukavemetini 1250 MPa nın üzerine çıkarmak mümkündür. Sinter ürünlerin büyük bir kısmının çekme mukavemeti 275-350 MPa arasındadır. Genellikle mekanik özelliklerin çoğunluğu yoğunluğa büyük bir bağımlılık göstermektedir; tokluk, süneklilik ve sürünme direncinin bağımlılığı mukavemet ve sertlikten daha yüksektir.Düşük mukavemetli metallerden imal edilen sinter ürünlerin mekanik özellikleri dövme ürünlerinkine eşdeğerdir. Yüksek mukavemetli toz eldesi için ilave edilen alaşım elementi oranı kritik bir oranın ötesinde arttırılmaya devam edilirse, eşdeğer dövme ürünlerine göre özelliklerinde dikkate değer oranlarda azalma meydana gelir. Daha yüksek yoğunluklu parçaların imali için yüksek kapasiteli presler veya sıcak izostatik presleme yöntemi kullanılır. Böylece elde edilen toz ürünlerin özellikleri dövme ürünlerinin özelliklerine yaklaşır. %100 yoğunluğa ulaşılması ve çok ince tane boyutunun sağlanması halinde ise toz parçaların özellikleri dövme ürünlerinin üzerine çıkar.

Fiziksel özelliklerde porozite tarafından etkilenir. Korozyon direnci artan porozite oranı ile birlikte azalır. Elektrik, ısıl ve mağnetik özelliklerde yoğunlukla birlikte değişir. Öte yandan porozite ses ve titreşim söndürme özelliğini arttırmaktadır. Bu nedenle toz metalürjisi ürünlerinin önemli bir kısmı porozitenin sağladığı avantajları kullanmak üzere dizayn edilmiştir.

6.1 TOZ METALURJİSİ ÜRÜNLERİNİN DİZAYNI

Toz metalürjisinin ana amacı özel mühendislik uygulamaları için kaliteli ve ekonomik bir şekilde parça üretimini sağlamaktır. Başarıya ulaşmada ilk adım dizayn kademesidir. Bunu malzeme seçimi ve uygun fabrikasyon takip etmektedir. Toz metalürjisi parçaların dizaynında dikkate alınması gereken bazı ana kurallar aşağıda özetlenmiştir:

1-) Parça şekli preslemeden sonra kalıptan çıkarmaya uygun olmalıdır.

2-) Parça şekli tozun ince duvarlar ve keskin köşeler gibi küçük boşlukların doldurulmasını gerektirmemelidir.

3-) Parça şekli dayanıklı kalıp imaline müsait olmalıdır.

4-) Parça şekli presleme ile elde edilebilecek kesit kalınlığı değerlerine uygun olmalıdır.

5-) Parçaların değişik kesit kalınlıkları arasındaki fark mümkün olduğunca az olmalıdır.

6-) Bazı şekillerdeki parçaların toz metalürjisi dışındaki yöntemlerle üretilmesi maliyet ve uygulama açısından mümkün olmadığından bu avantajı kullanabilecek şekilde dizayn yapılmalıdır.

7-) Parça ve kalıp dizaynı esnasında atölyedeki teçhizatların teknik özellikleri dikkate alınmalıdır. Presleme alanı pres kapasitesi ile uyumlu olmalıdır ve kalınlık sayıları kullanılabilir pres hareketleri sayısına eşdeğer olmalıdır.

8-) Ürünlerin boyutsal toleransları dikkate alınmalıdır. Istampa ekseni veya presleme yönüne paralel olan boyutlara (ıstampanın hareket yönü) göre radyal yöne paralel boyutlarda daha yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirliğin elde edildiği gözlenmiştir. Bu olgu dizayn esnasında mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır.

9-) Sinterleme esnasındaki büzülme gibi preslemeden sonra boyutlarda meydana gelecek değişimler kalıp dizaynı esnasında dikkate alınmalıdır.

Mukavemetin bütün parça boyunca homojen olması için yoğunluğunda homojen olması gerektir. Bu sebeple parçalar üniform kesitli ve kesit boyutlarına göre kalınlık değerleri küçük olacak şekilde dizayn edilmelidir. Dizayn, eksenleri presleme yönüne dik delikleri içermemelidir. Delik çaplarının basamaklı olarak değişiminden, yandan girişli deliklerden, oyuklar ve parça altında radyal boşluklardan kaçınılmalıdır. Kesitlerde ani değişimler istenmez. Doğrusal çizgi formuna yakın dalgalı şekiller kolaylıkla kalıplanabilir. Alt ve üst kalıp ıstampaları arasındaki birleşme düzlemi silindirik veya düzlemsel olmalıdır. Bu düzlem hiçbir şekilde küresel olmamalıdır.

6.2 TOZ METALÜRJİSİ ÜRÜNLERİ

Toz metalürjisi ile imal edilen ürünler beş grupta sınıflandırılabilir:

1-Yatak, filtre, basınç veya sıvı regülatörü gibi gözenekli ve geçirgen ürünler ;

Toz ürünlerinin büyük bir kısmını bakır veya demir alaşımlarından yapılan yağ emdirilmiş yataklar teşkil etmektedir. Bu yataklar yağlamaya ve kullanım esnasında bakıma ihtiyaç duymadıklarından otomotiv endüstrisinde ve ev aletlerinde yaygınca kullanılmaktadır. Sinter filtreleri hemen her boyutta gözeneğe sahip şekilde üretilebililer ve en küçük gözenek çapı 0,0025 mm’ dir.

2-Diğer proseslerle üretilmeleri halinde aşırı miktarda talaşlı işleme gereksinim duyulan girift parçalar;

Küçük boyutlu dişlilerin büyük bir kısmı toz metalürjisiyle üretilmektedir. Toz prosesleri ile elde edilen boyutsal hassasiyet ve yüzey bitirme kalitesi çoğu zaman ilave bir işlemi gerektirmez ve bazı özel hallerde sadece çok küçük oranlarda yüzey işleme yeterlidir. Kam ve küçük manivela kolları gibi diğer girift parçalar da toz yöntemiyle oldukça ekonomik bir şekilde üretilebilmektedir.

3-Talaşlı işlemi güç veya yüksek ergime noktalı malzemelerden yapılan parçalar ;

Toz metalürjisi modern anlamda ilk kez tungsten lamba flamaları ve tungsten karbür kesici takımların imalinde kullanılmıştır.

4-İki veya daha fazla metalin kombine özelliklerinin istendiği parçalar ;

Bileşenlerin özelliklerini parçalara kazandırabilme kabiliyetinden dolayı toz metalürjisi özel kullanım alanı olan veya bazı amaçlar için dizayn edilen parçaların üretiminde yaygınca kullanılmaktadır. Motor veya jeneratör parçaları bu amaçla bakır ve grafitten imal edilmektedir. Bakır elektrik iletkeni görevini görürken grafit yağlama işlevini yerine getirir. Benzer şekilde yataklar, grafit-demir, grafit-bakır veya grafit-bakır-kalay alaşımı gibi ikili malzeme gruplarından yapılmaktadır. Yumuşak metal, sert metal matrisi içerisinde dağıtılır. Elektrik anahtarı kontaklarında çoğunlukla bakır veya gümüş; tungsten, nikel veya molibden elementlerinden biriyle birleştirilir. Bakır veya gümüş yüksek iletkenlik sağlarken, yüksek ergime sıcaklıklı malzeme ark esnasında ve devrenin kapalı olduğu süre boyunca ergimeye karşı direnç sağlar.

5-Toz metalürjisi proseslerinin diğer proseslere göre üstün özellik sağladığı ürünler ;

%100 yoğunluğa ulaşmak amacıyla geliştirilen proseslerle imal edilen mamullerin özellikleri alternatif yöntemlerle üretilen ürünlerin özelliklerini aşmıştır. Uçak sanayi gibi kritik döneme sahip alanlarda ilave maliyetler özelliklerin geliştirilmesi ile haklı görülebilir. Toz metalürjisi mağnetlerin üretiminde önemli bir avantaj sağlar ; sinterleme öncesinde partiküllerin dizilmesi mağnetik bir alanda yapılarak toz mağnetlerde daha yüksek bir fluks yoğunluğuna ulaşabilir.

6.3 TOZ METALÜRJİSİ ÜRÜNLERİNİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

Diğer imal usullerinde olduğu gibi toz metalürjisinin de belirli avantaj ve dezavantajları vardır. Toz yönteminin ekonomik bir şekilde ve başarıyla uygulanabilmesi için avantaj ve dezavantajların başlangıçta değerlendirilmesi gerekmektedir.

6.3.1 Avantajları:

1) Talaşlı işlem gereksiniminin azaltılması veya tamamen elimine edilmesi:

Toz yöntemiyle elde edilen boyutsal hassasiyet ve yüzey bitirme kalitesi çoğu ürün veya uygulama alanı için yeterli olduğundan ilave talaşlı işleme gerek yoktur. İstisnai şekilde boyutsal hassasiyet ve yüzey kalitesinin talebi halinde ürünler basma ve boyutlandırma gibi sekonder operasyonlara tabi tutulabilirler.

2) Yüksek üretim hızları :

Toz prosesindeki bütün adımlar basittir ve otomatizasyona uygundur. İş gücü gereksinimi düşüktür, ürün homojenliği ve aynı kalitede tekrar üretilebilirlik oranı diğer yöntemlere göre daha yüksektir.

3) Karmaşık (girift) şekillerin üretimi :

Yukarıda sözü edilen sınırlar dahilinde dişli çark ve kam mili gibi oldukça girift parçalar imal edilebilir. Ekonomik olarak talaşlı işlem ve dökümle şekillendirilemeyen parçalar toz yöntemiyle üretilebilirler.

4) Çok geniş bir kompozisyon aralığı :

Kompozisyon açısından oldukça yüksek saflığa sahip parçalar üretilebilir. Metal ve seramikler gibi birbiri içinde çözünmeyen ve farklı karakterdeki malzemeler de bir araya getirilebilir. Katı eriyik veya çözünürlük sınırları aşılarak aşırı doymuş katı çözelti alaşımları veya yüksek alaşımlı malzemelerde elde edilebilir. Düşük ve yüksek alaşımlı veya birbiri içinde çözünmeyen partiküllerden meydana gelen kompozit malzemelerden üretilen parçaların makroskobik ölçekte (bir iki partikül boyutu mesafelerde) kompozisyonal homojenitesi diğer yöntemlerle üretilenlerden daha yüksektir.

5) Özelliklerin geniş bir aralıkta değişimi :

Toz metalürjisiyle üretilen parçaların yoğunluğu ve dolayısıyla içerdikleri gözenek oranı geniş bir aralıkta değişir. Çok yüksek oranda gözenek içeren filtreler gibi fonksiyonel amaçlı parçaların üretimi yanı sıra konstrüksiyon amaçlı yüksek mukavemetli parçalarda üretilebilir. Toz ürünlerin titreşim söndürme özellikleri yüksektir. Poröz yapılar döküm işleminde yağlayıcıların daha etkin ve istisnai bir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır. Sürekli dökümde kalıp başlıkları içerisine yerleştirilen toz plakalar gözenekli oldukları için yağlayıcılar bu gözeneklerden sürekli olarak kalıp-ingot ara yüzeyine sevk edilebilir. Böylece yapışmaya mani olunarak hem ingotların yüzeylerin kalitesi arttırılır ve hem de çalışanlar için son derece tehlikeli olan sıvı metal akıntılarının oluşumu (kanama) önlenir. Modern sıcak başlık kalıplarının imalatında bu plakaların kullanılmalarının diğer bir nedeni ise plakaların kalıp duvarı boyunca ısı transferini (primer soğuma) önleyerek kalıp içinde primer soğuma ile gerçekleşen katılaşmanın ortadan kaldırılmasıdır. Böylece kalıp içindeki katılaşma kalıp altı su spreyinin etkisiyle gerçekleştirilir ve ingot dökümlerdeki birbirinden farklı karakterdeki yapısal zonların teşekkülü önlenir. Magnetik, aşınma ve diğer özellikler özel bir uygulama alanının gereksinimlerini karşılayacak şekilde kontrollü olarak dizayn edilebilir (kontrollü fabrikasyonla ürünlere istenilen özellikler kazandırılabilir).

6) Hurda miktarının azaltılması veya eliminasyonu :

Toz metalürjisi bilinen imal usulleri içerisinde malzeme kaybına sebep olmayan tek yöntemdir. Döküm, talaşlı işlem ve pres forming operasyonlarında hurda miktarı başlangıçtaki malzeme miktarının yarısına (%50) ulaşmaktadır. Hurda oranı özellikle pahalı malzemelerin şekillendirilmelerinde daha da önem kazanmaktadır. Toz metalürjisi ile bazen toplam maliyeti arttırmadan daha pahalı malzemeler kullanarak parça imalatı gerçekleştirilebilir.

6.3.2 Dezavantajları:

1) Düşük mekanik özellikler :

Çoğu kez toz metalürjisi parçalarının mekanik özellikleri döküm ve dövme ile üretilenlerin özelliklerinden daha düşüktür. Yüksek gerilmelerin söz konusu olduğu uygulama alanlarında bu parçalar kullanılamaz. Bununla birlikte ilave masrafların göze alınması halinde ürünlerin mukavemet değerleri farklı malzeme, alternatif yöntem veya ikincil proses teknikleri kullanımıyla yükseltilebilir.

2) Nispeten yüksek kalıp maliyeti :

Toz prosesinde yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve şiddetli aşınma söz konusu olduğu için kalıplar pahalı malzemelerden ve büyük kütleler halinde yapılmaktadır. Bu nedenle toz metalürjisi ile üretilecek parça sayısı en az 10.000 adet olmalıdır.

3) Yüksek malzeme maliyeti :

Birim ağırlık esasına göre toz malzemeler dövme ve döküm malzemelerden daha pahalıdır. Ancak hurda şeklinde malzeme kaybının olmayışı ve talaşlı işlemin eliminasyonu yüksek malzeme maliyetini dengelemektedir. Toz metalürjisi daha çok birim parça başına malzeme maliyetinin yüksek olmadığı küçük parçaların imalatında kullanılır.

4) Dizayn sınırlamaları :

Toz metalürjisi prosesi bazı şekillerdeki parçaların üretimi için uygun değildir. Parçalar kalıptan kolay çıkarılabilecek şekillerde olmalıdır. Kalınlık : çap oranı sınırlıdır. İnce kesitlerin eldesi güç olup parça boyutu pres kapasitelerinin belirlediği sınırları içinde olmalıdır.

5) Parça kesiti boyunca özelliklerin değişim göstermesi :

Yoğunluğun parça içinde bir noktadan diğer bir noktaya değişimi özelliklerin de değişimine neden olmaktadır. Bunun ana nedeni parçaların tasarımı yapılırken dizayn kriterlerine riayet edilmemesidir. Üniform olmayan şekillerin toz metalürjisi ile üretilmesi halinde bu tip problemlerle karşılaşılabilir.

Bölüm 7. MAYSAN A.Ş. tanıtımı

Türkiye’deki otomotiv endüstrisinin darbe absorbe edicileri ihtiyacını karşılamak üzere yan sanayi olarak 1971 de kurulmuştur. MAYSAN A.Ş. 1971’den beri darbe absorbe edicilerin üretimini yapan ve bunu Türkiye’de toz metalürjisi ile yapmakta olan 4 şirketten birisidir. MAYSAN A.Ş. sürekli kalitesini ve niceliğini arttırmak için yatırım yapar. Bununla beraber müşterilerine daha iyi servis ve otomotiv endüstrisinin ihtiyaçlarını daha iyi karşılamaktadır. Darbe absorbe edicilerinin ana parçaları piston rodu, piston silindiri ve piston gömleğidir. Piston, ana valf ve yatak malzemeleri alt gruplarla güçlendirilir. Alt grup elemanları çok kompleks geometriye ve kusursuz toleransa sahiptir. Toz metalürjisi, ürünü çok özellikli ve çok mükemmel toleranslı olmasını mümkün kılar. Bazı gerekli ürünlerin ithalatı pahalıya mal olmaktadır. Bunun için diğer kardeş şirket olan MAYDA A.Ş. 1979’da kurulmuştur. Bu şirket sadece MAYSAN ürünlerini desteklemektedir. MAYSAN A.Ş. toz metal ürünlerini kendisi karşılayarak bütün ürünler üzerindeki maliyeti düşürmüştür. Ayrıca bundan başka toz metalürjisi ile uğraşan farklı ürünlerde gelişmiş diğer şirketlerden teklif alır.

Ürünler:

- Dişliler, bilezikler, burçlar, diğer bilyeli yataklar ve özel parça imalatı siparişleri;

- Elektrikli cihazlar için kendi kendini yağlayıcı burçlar;

- Kamlar, bilyeli yatak parçaları, kilitlerde kullanmak için kompleks geometrili özel parçalar;

- Piston rot kılavuzu, pistonlar, darbe absorbe edici imalatında kullanılan ana valf malzemeleri;

İşlem prosesi:

Kullanılan tozlar:Burada kullanılan tozlar İtalya`dan ithal edilmektedir. Tozların bileşiminde %0,8 C, %1-2 Cu, %0,075-0,8 Zn, bazılarında Ni ve Mo, geri kalanı Fe`dir. Tozların çapları 0,25-0,40 mikron arasındadır. Tozlar ithal edildiğinden herhangi bir ön işleme gerek duyulmaz.

Kullanılan presler:Fabrika da 1 tanesi CNC kontrollü olmak üzere 8 adet pres bulunmaktadır. Bu presler 10-100 ton arasında bir basınç uygulayabilirler. Presler eksantrik hidrolik olarak çalışırlar. Preslerin çalışma prensibi tozu alttan ve üstten sıkıştırma ilkesine göre çalışırlar.

Kullanılan fırınlar: Burada 1 adet fırın bulunmaktadır. Bu fırın atmosfer kontrollü olarak çalışır. Parçalara bu fırında 1120º civarında bir sıcaklık uygulanır.

Parça imalatı:MAYSAN A.Ş. fabrikasında yapılan işlemler çok basit ve çok kısa sürmektedir. İtalya`dan hazır gelen tozlar preslerde sıkıştırılır. Bu işlem çok hızlı olmaktadır ve çıkan parçalar hemen fırına gönderilerek 1120°de sinterlenirler. Sinterleme işleminden sonra parça hazır haldedir. Başka hiçbir işlem uygulanmadan kullanılabilirler.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder