3. yapılarda alüminyum kullanımıkisi.deu.edu.tr/burak.felekoglu/03.alum.pdfolmayan elemanların...
TRANSCRIPT
1
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum
kullanımı3.1. Alüminyum Metalürjisi
3.1.2. Alüminyum üretimi3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
2
* Periyodik tablonun IIIA grubundadır.
*
Alüminyum
(veya aluminyum, Simgesi Al). Saf Al gümüş
renkte hafif ve sünek
bir metaldir. Manyetik özelliği yoktur.
Kimyasal yapı
Atom ağırlığı: 27Atom numarası: 13Özgül ağırlığı: katı
halde 2,7 g/cm3,
sıvı
halde (700 ºC) 2,37 g/cm3’ tür.Ergime sıcaklığı: 660 ºCKaynama sıcaklığı: 2500 ºC
* Eski Yunanlılar
ve Romalılar, alüminyumun tuzlarını, boyaların renklerini sabitleştirmede ve kan durdurucu olarak kullanmışlardır. Günümüz tıbbında hala kan durdurucu ve damar büzücü
olarak kullanılmaktadır.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
3
* Endüstrinin pek çok kolunda milyonlarca farklı
ürünün yapımında kullanılmakta olup dünya ekonomisi içinde çok önemli bir yeri vardır. En önemli demir dışı
metaldir.
Alüminyumdan üretilmiş
taşıyıcı
bileşenler uzay ve havacılık sanayii
için vazgeçilmezdir.
* Hafiflik ve yüksek dayanım özellikleri gerektiren taşımacılık ve inşaat sektörlerinde kullanılır.
Kullanım alanları
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
4
Dünyada her yıl üretilen alüminyum ve alaşımlarının %27'si
inşaat sektöründe kullanılmaktadır. Taşıyıcı
olmayan elemanların yanında (kapı, pencere, cephe
kaplaması…) taşıyıcı
elemanlarda da (köprü
tabliyelerinde, geniş
açıklıklı
çatı kaplamalarında, panellerde ve kabuk yapılarda) kullanılmaktadır.
Alüminyum alaşımlarından yerinde beton dökümü
için
kalıp
olarak da yararlanılmaktadır.
Ayrıca alüminyumun göreceli olarak düşük elastisite
modülü; FRP (lif takviyeli polimer) CFRP (karbon takviyeli polimer) malzemelerle kompozit
elemanlar üretilerek
giderilebilmektedir.
Kullanım alanları
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Günümüzde alüminyum, çelikten sonra en çok kullanılan metal
haline gelmiştir.
Alüminyum ve alaşımları, kurşun, kalay ve çinko gibi tüm demir dışı
metallerin toplam kullanımından daha çok miktarda kullanılmaktadır.
5
Alüminyumu metal olarak değerli yapan özellikleri;
- hafifliği (~çelik/3),
- mukavemeti (alaşıma bağlı),
- darbe dayanıklılığı
- dış
etkilere dayanıklılığı,
- şekil verilebilirliği
- elektrik-ısı
iletkenliği
-geri dönüşüm özelliği,
1958
Alüminyum alaşımından üretilen ilk ve tek otoyol köprüsü (Urbandale, Iowa). Çeliğe alternatif olabileceği
düşünülmüştü. Ancak 1960'larda çeliğin üretimindeki hızlı artış
ve alüminyuma kıyasla düşük çelik maliyeti
alüminyum otoyol köprülerinin sonu olmuştur.
Avantajları, dezavantajları
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
6
Köprü
döşemelerinde yüksek rölatif dayanım/ağırlık oranı
nedeniyle hareketli köprülerde tercih edilebilmektedir. Ayrıca hızlı
montaj avantajı
vardır.
Ekstrüzyon profilleri
Avantajları, dezavantajları
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
7
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
En uygun rijitlik
(şekil değiştirme sınılandırması) ve dayanım (gerilme sınırlandırması) için yapı
elemanlarının mukavemet hesaplarından elde edilen sonuçlar yandaki tabloda görülmektedir.
Bu tablodaki formüller yardımıyla alüminyum metalinin mekanik özelliklerini diğer malzemelerle kıyaslamalı
şekilde inceleyebiliriz.
Böylece alüminyumun İnşaat mühendisliğinde kullanım alanlarını
da yorumlamak mümkün olacaktır.
8
-
En uygun rjitlik
hedeflendiğinde kolonlar için çelik ve alüminyum ön sırada yer almaktadır.
-
Aslında en uygun rijitlik
CTP ve alüminyum malzeme için elde edilmektedir. İnşaat Müh. uygulamalarında betonarme ve çelik tercih edilirken (maliyet ön planda, yangın, sünme…), uçaklarda alüminyum daha avantajlı
olmaktadır.
-
Büyük döşeme plaklarında ise CTP diğer iki malzemeye göre optimal rijitlik
açısından daha uygun görülmektedir. Ancak maliyet ve diğer bazı
teknik problemler nedeniyle CTP
kullanımı
yeni yeni gelişmektedir.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
En uygun spesifik rjitlik
[elastisite
modülü
(E)/yoğunluk ()] hedeflendiğinde çelik, alüminyum ve cam takviyeli polimer (CTP) için yapılan hesaplamalar:
9
* Alüminyum'a şekil vermek için döküm, dövme, haddeleme, presleme, ekstrüzyon, çekme gibi tüm metodlar
uygulanabilir. Kalınlığı
1/100 mm.den daha ince olan folyo (süt
ve meyve suyu kutularında koruyucu tabaka) veya tel (elektrik kablolarında çekirdek taşıyıcı) haline getirilebilir.
Yoğunluk ve işlenebilirlik
* Saf alüminyum yumuşak bir metaldir.
* Çekme dayanımı
yaklaşık 49 MPa
iken alaşımlandırıldığında ve çeşitli alaşımlandırma, ısıl-mekanik işlemlerle bu değer 700 MPa'a
kadar çıkartılabilir (uçaklarda taşıyıcı
sistem). Normal yapı
çeliğinden daya yüksek dayanımlar elde etmek mümkündür.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
* Yoğunluğu, çeliğin veya bakırın yaklaşık üçte biri kadardır.
10
Oksidasyona
karşı
üstün direnci ile tanınır. Bu direncin temelinde pasivasyon
özelliği yatar.
Mat gri rengi, havaya maruz kaldığında üzerinde oluşan ince oksit tabakasından ileri gelir.
Çok üstün korozyon özelliklerine sahip olması, üzerinde oluşan oksit tabakasının koruyucu olmasındandır.
Dış
etkilere dayanıklılığı
Alüminyum, hava şartlarına, yiyecek maddelerine ve günlük yaşamda kullanılan pek çok sıvı
ve gazlara karşı
dayanıklıdır.
Alüminyum'un yansıtma kabiliyeti yüksektir. Gümüşi beyaz renginin bu özelliğe olan katkısı
ile beraber gerek iç
gerekse dış
mimarî
için cazibeli bir görünüme sahiptir.
Alüminyumun bu güzel görünümü, anodik
oksidasyon
(eloksal), lâke maddeleri vs. gibi uygulamalar ile uzun müddet korunabilir. Hatta, birçok uygulamada tabii oksit tabakası
bile yeterli olur.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
11
* Alüminyum belli yük seviyesine kadar elastik bir malzemedir. Ani darbelere karşı dayanıklıdır. Ayrıca, darbe dayanıklılığı
düşük sıcaklıklarda azalmaz. (Çeliklerin, düşük
sıcaklıklarda ani darbelere karşı
mukavemeti azalır.). Bu nedenle soğuk depolarda kullanılmaktadır.
Darbe dayanımı
ve sıcaklıkla değişimi
Alüminyum soğuk hava depoları, rafları (veya paslanmaz çelik)
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Al soğutma plakları
12
Alüminyum ısı
ve elektriği bakır kadar iyi iletir. Ancak kısa elektrik kablolarında daha çok bakır tercih edilir. Çünkü
bakırında çekme dayanımı
alüminyumdan daha
iyi olduğundan kablo içinde kopma olasılığı
daha azdır. Uzun elektrik iletim hatlarında ise enerji kaybını
en aza
indirmek için çekirdekte alüminyum etrafta ise diğer taşıyıcı
iletkenler kullanılmaktadır.
Isı
ve elektrik iletimi
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Alüminyum, 66 kV’a
kadar olan güç
kablolarında 16 mm2
kesit alanı
üzerindeki kablolar halinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Özel bağlantı
ve kutuplama teknikleri yüzünden alüminyum, evlerdeki tesisat için normal koşullarda kullanılmamaktadır.
PE izoleli Alüminyum İletkenli Askı
Telli Enerji
Kabloları
13
Alüminyum alaşım malzemelerin erime sıcaklığı
600- 660°C'dir. Bu sıcaklık aşılmadan önce de alüminyum
hızla akma dayanımını
kaybeder. 600oC'de eriyen alüminyum yanmaz. Tekrar soğuma olunca katılaşır.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Duman, gaz çıkarmaz sadece erir.
Yangına dayanıklılık
14
* Doğada boksit cevheri halinde bulunur.
Hammaddesi
Friedrich
Wöhler'in, alüminyumu, 1827'de, susuz alüminyumklorürü
potasyum ile karıştırarak ayrıştıran ilk kişidir (Wöhler'in
metodu)
.
Amerikalı
Charles Martin Hall
1886'da, alüminyumun elektrolitik bir işlemle eldesine
ilişkin bir patent başvurusunda bulunmuş, aynı
yıl, Hall'un
bu
buluşundan tamamen habersiz olmak üzere Fransız Paul Héroult
da aynı
tekniği Avrupa'da
geliştirmiştir.
Hall-Heroult
yöntemi, günümüzde alüminyumun cevherinden eldesinde
bütün dünyada kullanılan temel yöntemdir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
Yöntemin endüstriyel boyutta kullanımı zor ve çok yüksek maliyetli
15
3.1.2. Alüminyum üretimi
En genç
metal olarak bilinen alüminyum yeryüzünde oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan elementtir. Yüzyıllardır bilinen alüminyum ancak 1886 yılında elektroliz yoluyla bileşenlerinden ayrıştırılarak endüstriyel ihtiyaçları
karşılaması
için
üretilebilmiştir.
Fransada
elektroliz fırınlarıAlüminyumun elektroliz ile eldesi
16
ABD'deki
Washington Anıtının zirvesinin yapımında alüminyum kullanılması kararlaştırılmış
ve o tarihte alüminyumun yaklaşık 30 gramının maliyeti bu projede
çalışan bir işçinin günlük ücretinin iki katına eşdeğer olmuştur.
Adolf Hitler'in yönetime gelişinden hemen sonraki yıllarda Almanya, alüminyum üretiminde dünya lideri olmuştur. Ancak 1942'de, ABD'de yeni hidroelektrik santral projelerinin devreye alınması, ABD'ye Nazi Almanya'sının baş
edemeyeceği bir üstünlük
vermiştir. Bu üstünlük, dört yıl içinde 60 bin savaş
uçağı
yapmaya yetecek kadar alüminyum üretimi şeklinde ortaya çıkmıştır
3.1.2. Alüminyum üretimi
Önceleri elektrik kabloları
ve ev dekorasyon ürünlerinde kullanılmaya başlayan alüminyum metaline, 1939-1945 dönemindeki savaş
ortamında uçak sanayiinden
yoğun talep
gelmiştir. 1960‘larda
alüminyum sac ve levhalar inşaat sanayiinde
kullanım alanı
bulurken, 1970 ve 1980‘lerde
ise,
özellikle ABD‘de kutulama piyasası
alüminyuma büyük talep yaratmıştır. Yaşanan petrol krizleri sonrasında, daha hafif otomobillerin üretiminin yaygınlaşmasıyla, otomotiv sektöründe alüminyum hızla bakır, çelik ve dökme demirin yerini almaya başlamıştır.
17
Doğada bulunuşu
Alüminyum yeryüzünde oksijen ve silisten sonra en bol bulunan maddelerden biridir. Silisyumdan sonra yeryüzünde en bol bulunan metaldir. Yerkabuğunda bol miktarda (%7,5 -
8,1) bulunmasına rağmen serbest halde çok nadir bulunur ve bu nedenle bir
zamanlar altından bile daha kıymetli görülmüştür. Alüminyumun ticari olarak üretiminin tarihi 100 yıldan biraz fazladır.
Alüminyum reaktif bir metal olup boksit cevherinden elde edilir. Aşağıda önemli boksit cevherlerinin özellikleri görülmektedir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
18
Alüminyum metali başlıca gibsitik
ve böhmitik
boksit cevherlerinden
üretilir. Diyaspor ve böhmit
aynı
kimyasal formüle sahip olmalarına karşın şebeke yapıları
farklı
minerallerdir. Diyaspor, böhmit
kadar Al üretimine uygun değildir. Korund
ise aşındırıcı olarak kullanılmaktadır.
Diğer yandan boksit içeren malzemeler saf olmayıp, bir miktar silis, demir oksitli mineraller ve kil mineralleri içerebilen karışımlar şeklindedir. Boksit açık renkli toprağımsı
görünümlüdür. Ancak, demir içeriği nedeniyle rengi, genellikle kırmızımsı-kahverengi tonlardadır. Demir Mineralleri: demiroksitler
(hematit, Fe2
O3
) veya demir hidroksitler
(limonit, götit, hidrogötit) boksitlerde çok yaygındır. Gibsitik
(Hidrarjilitli) boksit türlerinde
demir daha boldur.
3.1.2. Alüminyum üretimi
Avustralya boksit cevher sahası %40-50 Al2
O3
içeren boksit cevheri
19
Boksit rezevervlerinin
dağılımı
Başta inşaat sektöründe olmak üzere, kimya, gıda, ulaştırma, elektrik-elektronik, makine ve imalat sektörleri gibi çok geniş
alanlarda kullanılır. Ayrıca, yüksek tenörlü
boksitlerden
elde edilen alümina, refrakter
malzeme üretiminde kullanılmaktadır. Aşağıda kullanım alanlarına göre tenör
değerleri belirtilmiştir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
20
Alüminyum ilk keşfedildiği yıllarda (1827) cevherinden ayrıştırılması
çok zor olan bir metal idi. Alüminyum rafine edilmesi en zor metallerden biridir. Bunun nedeni,
çok hızlı
oksitlenmesi, oluşan bu oksit tabakasının çok kararlı
oluşu ve demirdeki pasın aksine yüzeyden sıyrılmayışıdır.
Karbonla doğrudan redüksiyonu, alüminyum oksitin ergime sıcaklığı
yaklaşık 2000°C olduğundan
ekonomik olmaktan uzaktır. Dolayısıyla, alüminyum sonraki slaytlarda inceleyeceğimiz elektroliz
yöntemiyle elde edilir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
21
Karbon, çok yüksek sıcaklıklarda bile alüminyum oksitten, oksijen koparacak kadar reaktif değildir. Bu nedenle alüminyum metali elektroliz yöntemleri kullanılarak elde edilmektedir.
Enerji yoğun bu yöntem de yüksek maliyetlidir ancak günümüzde başka alternatifi yoktur. Elektroliz öncesinde saf alüminyum oksite
ihtiyaç
duyulmaktadır. Cevherden
alüminyum oksit üretmek alüminyum üretiminin ilk aşamasını
oluşturmaktadır.
Alüminyum cevherinde bulunan demir oksit, silika vb. safsızlıkların giderilmesi için 3 yöntem bulunmaktadır. Günümüzde en çok Bayer
yöntemi tercih edilmektedir:
(a) Hall
yöntemi(b) Bayer
yöntemi
(c) Serpeck
yöntemi
3.1.2. Alüminyum üretimi
22
Boksit cevherleri öğütülüp konsantre sodyum hidroksit (güçlü
bir alkali) ile karıştırılarak bulamaç
haline getirilir. Bu aşamada alüminyum oksit çözünür ve sodyum alüminat
şeklinde bir sulu çözelti oluşturur. Bulamaç
dinlendirme havuzlarında bekletilir. Bekleme sırasında sodyum hidroksitle çözülmeyen katı
parçacıklar ve kum çökelir. Bulamacın üst
kısmında bulunan saf sodyum alüminat
pompalar yardımıyla toplanıp bir sonraki aşamaya gönderilir. Havuzda kalan çözeltiye de kırmızı
çamur (red
mud)
adı
verilir.
Kırmızı
çamur ağır metaller de içeren yüksek alkalili bir atık malzemedir.
Na3
Al(OH)6Sodyum alüminat
Kırmızı
çamur
3.1.2. Alüminyum üretimi
23Boksit refinasyonu
yapılan kırmızı
çamur barajında göçük
3.1.2. Alüminyum üretimi
24
3.1.2. Alüminyum üretimi
25
3.1.2. Alüminyum üretimi
26
Sodyum alüminat
çözeltisi bileşiğin ayrışmasını
sağlayacak şekilde ısıtılır. Saf alüminyum hidroksit çökelir. Bu sırada sodyum hidroksit yan ürün olarak çıkar ve tekrar cevher bulamacının döküldüğü
havuzda kullanılır. Elde edilen ürün döner fırında
pişirilerek saf alümina elde edilir.
Na3
Al(OH)6
(sulu çözelti) --ısı--> Al(OH)3
(sulu çözelti) + 3 NaOH(sulu çözelti)Al(OH)3
(sulu çözelti) --ısı--> Al2
O3
(katı) + H2
O (buhar)
Alüminyum cevheri (boksit)
Alüminyum oksit (alümina)
Bayer
yöntemi ile saf alümina eldesi
3.1.2. Alüminyum üretimi
27
Vietnam
Jameika
Madenden gelen boksit Kırıcı
Çökeltme -
dinlendirme havuzu
Filtreleme
Boksit atığı
çökelti
Çökeltme tankı
Döner fırın
Alüminaİkinci aşamada alüminyum oksitten (alümina), elektroliz yöntemiyle alüminyum metali elde edilir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
28
Saf alüminanın elektroliz yöntemiyle redüklenmesi
Saf alüminanın elektrolizinde 2 problem vardır:
(i) Saf alüminanın elektrik iletkenliği düşüktür. (ii) Alüminanın oksit kaybedebilmesi için gerekli sıcaklık 2000oC iken, buharlaşma sıcaklığı
1800oC'dir. Bu nedenle metal oksidinden ayrışmadan buharlaşmaktadır.
Yukarıda sıralanan problemlerin çözümüne yönelik yapılan çalışmalarda %20-60-20 oranlarında alümina, kriyolit
(Na3
AlF6
) ve florospar
(CaF2
) içeren bir karışımın elektroliz için gerekli füzyon sıcaklığını
900-970oC'ye indirdiği belirlenmiştir. Aynı
zamanda karışımın elektrik iletkenliğinin de iyi seviyede olduğu görülmüştür.
1886 yılında geliştirilen elektroliz yöntemi
Amerikalı
kimyacı
Charles Martin Hall
(1864–1914) ve Fransız metalürjist
Paul Louis Toussaint
Héroult
(1863–1914).
çözüm
3.1.2. Alüminyum üretimi
29
Fransadaki
ilk alüminyum üretim tesisleri
Fransadaki
alüminyum müzesi
3.1.2. Alüminyum üretimi
30
Fransadaki
alüminyum müzesi
3.1.2. Alüminyum üretimi
31
Hall-Heroult
Yöntemi
Kriyolit
içinde çözülmüş alüminyum oksitin
elektrolizi için oluşturulan hücre
Alüminyum oksit
Erimiş
elektrolit çözelti (kriyolit
içinde çözülmüş
alüminyum oksit (970oC)
Karbon anot grafit
çubuklar (+ve)
Karbon blok
Alüminyum oksit (Al2
O3
) iyonik bağlı
bir bileşiktir. Kriyolit
içinde eritildiğinde Al+3
ve O-2
iyonları
elektrik iletebilmektedir.
Ateş
tuğlası
5 cm boşluk
Alüminyum oksit kabuk
Kabuk kırıcı
Tabanda erimiş
alüminyum metali
(-ve)
3.1.2. Alüminyum üretimi
32
Elektroliz içi karbon kaplı
çelik bir havuzda gerçekleştirilmektedir. Her iki elektrot
da karbondan
yapılmıştır. Kaplanan karbon katot(-)dur. Anot (+) ise eritilmiş
karışıma
daldırılmış
karbon çubuklardır. Cevher bir kez ergimiş
hale geldikten sonra iyonlar serbestçe hareket etmeye başlarlar. Akım verildiğinde anot ve katot da şu reaksiyonlar meydana gelir:
Katot tarafında: Alüminyum iyonları
elektron alarak demir atomuna dönüşür.
(elektron alma: redüksiyon)
Alüminyum metali (-) katot tarafında
Oksijen gazı
(+) anot tarafında
Kriyolit
içerisinde redüklenen
alüminyum daha ağır olduğundan tabana çöker.
Anot tarafında:Oksit iyonları
elektron kaybederek oksijen gazına (O2
) dönüşür(elektron verme: oksidasyon)
3.1.2. Alüminyum üretimi
33
Döküm alüminyum metali
Hücrenin tabanına çöken alüminyum metali ya ingot kalıplara dökülür. %99.7 saf Al sürekli üretim
sistemlerinde, yarı
mamul veya tam mamül
üretimi için sürekli üretim hattına iletilir.
Alüminyum oksit (alümina)
Elektroliz
Katot tarafında:
3.1.2. Alüminyum üretimi
34
Anot tarafında:
karbon
+ oksijen
karbon dioksit C(katı) +
O2
(gaz)
CO2
(gaz)
Oksijen karbon çubuğu yakarak karbondioksit gazı
oluşmasına neden olur. Zaman içinde grafit çubuklar tükeneceğinden, elektrolizde uygulanan akıma bağlı
olarak, hücrelerin 5-10 yılda bir tümüyle yenilenmesi gerekir.
Zemindeki karbonda ise kütle kaybı
olmaz.
3.1.2. Alüminyum üretimi
35
Alüminyumun elektroliz ile eldesinde
çok fazla elektrik enerjisi tüketilir. Bu nedenle çelikten daha pahalı
bir malzemedir. Alternatif yöntemler gerek ekonomik gerekse
ekolojik olarak uygulanabilirlikten uzaktırlar.
Dünya genelinde, ortalama spesifik enerji tüketimi, kg Al başına yaklaşık 15±0.5 kilowatt saat
dir
(52-56 MJ/kg). Modern tesislerde bu rakam yaklaşık 12.8 kW·h/kg (46.1 MJ/kg)
civarındadır. Redüksiyon hattının taşıdığı
elektrik akımı, eski teknolojilerde 100-200 kA iken bu değer, modern tesislerde 350 kA'e
kadar çıkmış
olup 500 kA'lik
hücrelerde
deneme çalışmaları
yapılmaktadır.
Elektroliz hücresi
3.1.2. Alüminyum üretimi
36
Alüminyum elektroliz fırınları
(Yatırım maliyeti 900 milyon dolar) Pavlodar, Kazakistan
3.1.2. Alüminyum üretimi
37
Birincil alüminyum üretiminde maliyeti oluşturan en önemli kalemler; Hammadde (alümina, anot pasta, kriyolit, alüminyum flörür
v.b.), enerji ve işçiliktir. Bunlardan en
önemlisi elektrik enerjisi olup, maliyetin yaklaşık %40’ını
oluşturmaktadır. Geriye kalan %60’ın; yaklaşık %30’unu malzeme-hammadde giderleri, yaklaşık %30 diğer giderleri ise personel giderleri oluşturur.
Alüminyum üretim maliyetinin en büyük kalemi elektrik enerjisi olduğundan alüminyum üreticisi işletmeler, Güney Afrika, Yeni Zelanda'nın Güney Adası, Avustralya, Çin, Orta Doğu, Rusya, İzlanda, Kanada'da Quebec
gibi elektrik enerjisinin bol ve ucuz olduğu
bölgelere yakın olmak eğilimindedirler.
Çin
alüminyum üretiminde dünya lideridir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
İkincil alüminyum, hurdadan elde edilen alüminyum olup, günümüzde ikincil alüminyum üretiminde, birincil alüminyum üretiminde harcanan enerjinin ancak ~ % 5’i kadardır.
38
Geri dönüşüm tesislerine diğer ambalaj atıkları
ile birlikte getirilen kirli ve üzeri boyalı
veya kaplı
kullanılmış
alüminyum
yürüyüş
bandına konur. Konveyör boyunca alüminyum bazı büyük magnetlerden
geçirilir. Bu şekilde çelik veya diğer
metaller ayrıştırılır. Diğer malzemelerden ayrıştırılan alüminyum kutular ve malzemeler ezilir ve balyalama makinesi ile balyalanır. Balyalanmış
alüminyum, üretim
tesisine gönderilir. Balyalamanın temel nedeni taşıma maliyetini en aza düşürmektir
Kullanılmış
Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
3.1.2. Alüminyum üretimi
39
Kullanılmış
Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
Alüminyumun hurdalardan
geri kazanımı, günümüz alüminyum endüstrisinin önemli bir bileşeni haline gelmiştir. Geri kazanım
işlemi, metalin basitçe tekrar ergitilmesi esasına dayanır, ki bu yöntem metalin cevherinden üretimine nazaran çok daha
ekonomiktir.
Alüminyum rafinasyonu
çok yüksek miktarlarda elektrik enerjisi gerektirir, buna karşılık geri kazanım işlemi, üretiminde kullanılan enerjinin
%5'ini harcar. Geri kazanım işlemi 1900'lü
yılların başlarından beri uygulanmakta olup yeni değildir. 1960'lı
yılların sonlarına kadar düşük profilli bir faaliyet olarak devam eden geri kazanım olgusu, bu tarihte içecek kutularının alüminyumdan
yapılmaya başlanması
ile gündeme daha yoğun şekilde gelmiştir. Diğer geri döndürülen alüminyum kaynakları
arasında otomobil parçaları, pencere ve kapılar, konteynerler
sayılabilir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
40
Alüminyum daha sonra üzerinde bulunan tüm boyaların, nemin ve kirliliklerin giderilmesi için sıcak fırına konur. Fırında alüminyum üzerindeki boyalar ve kaplamalar giderilinceye kadar ısıtılır. Daha sonra külçe haline getirmek için döner fırına iletilir ve 700°C ye kadar ısıtılır. Katı
alüminyumun tam olarak erimesi için
karıştırılır. Oluşan gazlar güçlü
fanlarla ortamdan giderilir. Erimiş
hale gelen
alüminyum hücrenin tabanında toplanır ve buradan alınarak kalıplara dökülür. Çeşitli işlemlerden sonra tekrar alüminyum kutu veya diğer alüminyum malzeme üretiminde kullanılır.
Kullanılmış
Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
Alüminyum atığı
ve kırpıntısından alüminyum üretimi
3.1.2. Alüminyum üretimi
41
Erime işleminden sonra alüminyum geniş
kaplara dökülür. Sıvı
alüminyumun içine az miktarda başka metaller ilave edilerek alüminyum alaşımları
elde edilebilir. Dökülen
külçelerin ağırlığı
yaklaşık olarak 27.200 kg dır.
3.1.2. Alüminyum üretimi
42
Soğuyan külçeler kalın dilim halinde getirilir. Dilimler rulo haline dönüştürülür. Rulolardan alüminyum levhalar elde edilir. Yeni ürünler elde etmek için baskılanır ve şekillendirilir. Ekstrüzyon
yöntemleri ile çubuk ve profil ürün eldesi
de mümkündür.
Alüminyum külçenin levha, plaka veya folyo haline getirilişi
3.1.2. Alüminyum üretimi
43
Aşamaları
özetleyecek olursak:
1. Boksit cevherinin temini, taşınması, öğütülmesi
2. Bayer
yöntemi ile boksitten alüminyum oksit rafinasyonu
3. Alüminyum oksitden
elektroliz yöntem ile alüminyum metalinin eldesi
4. Metalin ingot
kalıplara dökümü
ve işlenmesi
4 ton boksit
1 ton alüminyum
metali
3.1.2. Alüminyum üretimi
44
Dünya Alüminyum Üretimi
Birincil alüminyum üretiminde 2010 yılı
itibariyle Kanada ve ABD ile temsil edilen Kuzey Amerika ile Doğu ve Orta Avrupa ön plana çıkmıştır.
Alüminyum tüketiminde birincil yani işlenmemiş
alüminyum ilk sırayı
almakta, onu hurdadan elde edilen ikincil alüminyum ve alüminyum boru, çubuk ve profilerden
vs.
oluşan ekstrüzyon
ürünleri tüketimi takip etmektedir.
Alüminyum üretiminde alüminyum boru, çubuk ve profilerden
vs. oluşan ekstrüzyon ürünleri, alüminyum sac, levha şerit gibi yassı
ürünler ve hurdadan elde edilen ikincil
alüminyum ürünleri üretimdeki başlıca ürünlerdir.
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
45
Dünya Alüminyum Üretimi
Alüminyum hafif bir metal olma özelliği ile uçak ve uzay araçları
dahil bütün taşıt araçlarında ve inşaat sektöründe; iletkenlik özelliği ile elektrik-elektronik araçların yapımında (elektrik kablosu, elektrik nakil hatları
v.b.) tercih edilmektedir. Alüminyumun
parlak ve şık görüntüsünden yararlanılarak dekoratif amaçlı
süs ve ev eşyaları yapımında kullanılmaktadır. Yüksek dayanıklılık/ağırlık rasyosu
sayesinde cephe
kaplamalarında tercih edilir. Özellikle ulaştırma, inşaat ve ambalaj sektörlerinde olmak üzere, yeni teknolojilerin de etkisiyle kullanımı
sürekli artan alüminyum, 21. yüzyılın
metali
olarak görülmektedir.
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
46
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
47
Türkiye alüminyum sektörü
-
birincil alüminyum üreten kuruluş
(Seydişehir, Konya)
-
üretilen veya ithal edilen külçe döküm ve işleme ingotunu, dökme, biçimlendirme, haddeleme, çekme ve dövme işlemlerine tabi tutarak mal üreten kuruluşlar
-
hurda alüminyum ve/veya külçeleri çeşitli yöntemler ile alaşımlandırarak, uç
ürünlere kadar işleyen kuruluşlar
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
48
Seydişehir Eti Alüminyum A.Ş.
Yıllık 400 bin ton alüminyum hidroksit, 235 bin ton alümina, 60 bin ton ham alüminyum ve 70 bin ton özel alaşımlı
alüminyum üretilmektedir.
Zonguldak ve Toroslarda
zengin boksit yatakları
Türkiye'de cevherden birincil alüminyum üretimi yapan tek işletmedir.
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
49
Dünya Alüminyum Ticareti
Dünya Alüminyum ve Alüminyumdan Eşya İthalatçıları
(Bin $)
Dünya genelinde alüminyum ithalatçıları
arasında ABD, Almanya ve Çin ilk üç
ülke olarak sıralanmakta olup, Türkiye 19. sıradaki ithalatçı
konumundadır. Dünya ithalatında Türkiye’nin payı
%1,4’tür.Başlıca alüminyum ihracatçıları
arasında ise, ilk üç
ülke yine aynı
olup, sıralama Almanya, Çin ve ABD şeklindedir. Türkiye ise 23. sıradaki ihracatçı
konumundadır. Dünya ihracatında Türkiye’nin payı
%1,3’tür.
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
50
Türkiye’nin Alüminyum Ticareti
Alüminyum ithalatı
yaptığımız ülkeler içerisinde Rusya Federasyonu, Tacikistan ve Norveç
ilk üç
sırayı
almaktadır. İşlenmemiş
alüminyum (Gtip-
7601), alüminyum sac, levha ve şeritler (Gtip-7606) anılan kalem ithalatımızda ilk sıralarda yer alan kalemlerdir
Alüminyum İhracatı
Yaptığımız Ülkeler
Alüminyum ihracatı
yaptığımız ülkeler içerisinde Almanya, İtalya ve Irak ilk üç
sırayı
almaktadır. Alüminyumdan
çubuklar ve profiller (Gtip-
7604), alüminyum sac, levha ve şeritler (Gtip-7606) anılan kalem ihracatımızda ilk sıralarda yer alan kalemlerdir
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
51
Yıllar İtibariyle Türkiye’nin Kişi Başına Alüminyum Tüketimi (kg)
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
52
Türkiye'de alüminyum mamül
üreten firma örneği
110 M$ yatırım
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
53
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikasında üretilen rolu-levha-dolu profil türleri
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
54
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
55
Teknik Alüminyum Avcılar Fabrikası
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
56
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
57
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
58
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede
alüminyum üretimi -
tüketimi
59
Alüminyum yarı-ürün ve ürünlerin sınıflandırılması
Ülkemizde daha çok alüminyum üretim ve teknolojisine dayanılarak düzenlenmiş sınıflandırmalar bulunmaktadır:
A) Döküm Ürünleri(Hammadde=Birincil ve İkincil alüminyum):a) Döküm İngotu
: Alaşımlı
Külçe, Alaşımsız Külçe, Elektrik iletken (ECG)b) İşleme İngotu:-Yuvarlak ve Köşeli İngot: Ekstrüzyon
ürünlerinin üretiminde kullanılır.-Yassı
İngot
: Hadde mamulleri üretiminde kullanılır.c) Sürekli Döküm Levha (Filmaşin) ve çubuk.d) Granüle Alüminyum.d) Toz Alüminyum.B) Yarı
Mamul Ürünleri1. Ekstrüzyon
Ürünleri:a) Çeşitli Profiller.b) Alüminyum Teller.2. Hadde Ürünleri:a) Sıcak Hadde (Levha Rulo): 6 mm. ve daha üst kalınlıkta.b) Soğuk Hadde (Levha, Rulo, Şerit, Disk): 0,2 mm-6 mm.c) Folyo: 7-200 mikron.3. İletkenler –
Kablolar, teller, havai hatlarC) Parça Döküm Ürünleri:a) Kum Döküm Ürünleri.b) Kokil
Döküm Ürünleri.c) Basınçlı
Döküm Ürünleri.D) Son (uç) Ürüna) Mimari uygulama (Kapı
pencere doğramaları, Cephe kaplama v.s.)b) Ambalaj
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
60
76 Alüminyum ve Alüminyumdan Eşya-7601 İşlenmemiş
Alüminyum▪
7601.10.00.00.00 Alaşımsız Alüminyum▪
7601.20 Alüminyum Alaşımları-7602 Alüminyum Döküntü
ve Hurdaları-7603 Alüminyum tozları
ve ince pullar-7604 Alüminyumdan çubuklar ve profiller-7605 Alüminyum teller-7606 Alüminyumdan saclar, levhalar, şeritler (kalınlığı
0,2 mm’yi
geçenler)-7607 Alüminyumdan yapraklar ve şeritler (baskılı
veya baskısız, kağıt, karton, plastik maddeler veya benzerlerinden bir mesnet üzerine tespit edilmiş
olsun olmasın) (mesnedi hariç
kalınlığı
0,2 mm yi
geçmeyenler)-7608 Alüminyumdan ince ve kalın borular-7609 Alüminyum boru bağlantı
parçaları
(rakorlar, dirsekler, manşonlar ve benzerleri)-7610 Alüminyum inşaat ve inşaat aksamı
(köprüler, köprü
aksamı, kuleler, pilonlar, ayaklar,sütunlar, inşaat iskeleleri, çatılar, kapılar, pencereler ve bunların çerçeveleri, pervazlar ve kapı
eşikleri, korkuluklar, parmaklıklar gibi) (9406 pozisyonundaki prefabrik inşaatlar hariç); inşaatta kullanılmak üzere hazırlanmış
alüminyum saclar, çubuklar, profiller, borular vb.)-7611 Her türlü
madde için (sıkıştırılmış
veya sıvılaştırılmış
gaz hariç) hacmi 300 litreyi geçen ve mekanik veya termik tertibatı
bulunmayan alüminyum depolar, sarnıçlar, küvler
ve benzeri kaplar (ısıyı
izole edici veya iç
yüzeyleri kaplanmış
olsun olmasın)-7612 Her tür madde için (sıkıştırılmış
veya sıvılaştırılmış
gaz hariç) hacmi 300 litreyi geçmeyen ve mekanik veya termik tertibatı
bulunmayan alüminyum depolar, fıçılar, variller, bidonlar ve benzeri kaplar (tüp şeklinde sert veya esnek kaplar dahil) (ısıyı
izole edici veya iç
yüzeyleri kaplanmış
olsun olmasın)-7613 Sıkıştırılmış
veya sıvılaştırılmış
gaz için alüminyum-7614 Alüminyum tellerden ince ve kalın halatlar, kablolar, örme halatlar ve benzerleri(elektrik için izole edilmemiş
olanlar)-7615 Alüminyumdan sofra, mutfak ve diğer ev işlerinde kullanılan eşya ile sağlığı
koruyucu eşya ve bunların aksamı; alüminyumdan süngerler, temizlik veya parlatma işlerinde kullanılan eşya, eldivenler ve benzerleri-7616 Alüminyumdan diğer eşya
GTIP (Gümrük tarife numarası) sınıflandırılması3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
61
Ekstrüzyon
Ürünleri Kullanım Alanlarına Göre Dağılımı
Hadde Ürünleri (rulo, folyo) Kullanım Alanlarına Göre Dağılımı
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
1
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum
kullanımı3.2. Alüminyum Alaşımları
ve Ekstrüzyon
Profilleri
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi3.2.3. Alüminyum profillerin korunması
2
Ana metali alüminyum olan alaşımlara “Alüminyum Alaşımları”
denir.
Bunlara hafif alaşımlar
da denir.
Alüminyum alaşımları
bakır, çinko, silisyum, mağnezyum, manganez,demir, nikel, titan vb. elementleri ilave edilerek oluşturulur.
- hafif olmaları, - ısı
ve elektirik
iletkenlikleri,
- ısıl işlemlere çoğunlukla elverişli olmaları- bazı
kimyasal etkilere karşı
dayanıklı
olmaları
-
alaşımları
döküme elverişlidir. Aynı
zamanda, dövme,çekme ve haddeleme ile biçimlendirilen alüminyum alaşımları
da hazırlanmaktadır.
-
Korozyona dayanıklı
ve zehirlenme tehlikesi yaratmadıklarından ilaç
sanayinde ve
gıdamaddelerinde
koruma maddesi olarak kullanılmaktadır.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
3
Aluminyum
Alaşımlarının (AA) Kimyasal Yapısına Göre Sınıflandırılması
İlave edilen metallere göre sınıflandırma yapılır. Bir alaşım 4 rakamdan oluşan notasyon ile tanımlanır. Birinci rakam, alüminyum ilâve edilen esas metali gösterir. A.B.D
normlarına göre ;
AA1XXX
: Alaşımsız aluminyum2XXX
: Bakır'lı
aluminyum
alaşımı
3XXX
: Manganezli aluminyum
alaşımı4XXX
: Silisyum'lu aluminyum
alaşımı
5XXX
: Magnezyum'lu alüminyum alaşımı6XXX
: Silisyum ve magnezyum'lu alüminyum alaşımı
7XXX
: Çinko'lu alüminyum alaşımı8XXX
:
Demir ve Silisyum'lu alüminyum alaşımı
9XXX
:
Yeni bulunan alaşımlar (Örnek: Lityum'lu alaşımlar)
Tüm Dünya'da, mimari amaç
için üretilen profiller, genellikle 6XXX alaşımlarından, ekstrüzyon
yöntemi ile üretilir ve görünümlerinin bozulmaması, yıllarca korunması
için
anodik
oksidasyon
(eloksal) ile renkli veya renksiz olarak kaplanırlar. Bu alaşımlar arasında da en yaygın kullanılanlar, birbirlerine son derece yakın kimyasal bileşime sfiziksel
özelliklere sahip olan 6063, 6060 veya AlMgSi0,5 (Eski TS adı) alaşımlarıdır.
Eski TS standardında farklı
bir kodlama sistemi varken AB ile uygunluk için bu kodlamaya Türkiyede'de
geçilmiştir.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
4
Ø
Çinko Dökülebilirliği arttırır.
Ø Bakır Alüminyuma; sertlik, dayanım, dökülebilme özelliği ve işlenebilme kolaylıkları
sağlar. Bakır % 33 oranında alüminyumla ötektik
bileşim verir.
Ø
Silisyum
Alümiyumun
içinde çok az erir (%1-1.5). Silisyum %12 oranında alüminyumla ötektik
bileşim yapar ve ergime sıcaklığı
577oC’ye düşer. Kristalleri inceltir. Mekanik özellikleri
ve sıcak dayanımı
yükselir, akıcılığı
artar. Silisyum miktarı
artınca işlenmeye karşı
sertlik
meydana gelir.
Ø
Manganez
Alüminyum içinde çok az (%0.3) erir. Ergime derecesini yükseltir, Dökülebilirliği arttırmak için demir ile birlikte kullanılır. Alaşımların tokluk ve süneklik
özelliklerini arttırır.
Ø
Magnezyum % 33 oranında alüminyumla ötektik
bileşim verir. Özgül ağırlığı
az olduğu için girdiği alaşımın özgül ağırlığını
düşürür. % 6’dan fazla Mg içeren alaşımlarda çökelme sertleşmesi oluşur.
Ø Demir İğneli doku biçiminde kristallenir. İğneli doku kristallerin oluşması
tehlikeli olur. Mekanik dayanımları
azaltır.
Ø
Nikel Korozyon dayanımını
iyileştirir, parçalara kalıcı
parlaklık verir.
Ø
Titanyum Bor ile birlikte alüminyum alaşımlarında tane inceltici olarak kullanılır.
Aluminyum
Alaşımlarında kullanılan elementlerin etkileri
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
5
Aluminyum
Alaşımlarının Isıl İşlem Durumuna Göre Sınıflandırılması
Alüminyum yarımamul
veya mamuller üretildikten sonra belirli fiziksel özelliklere sahip olmaları
için bazı
işlemlerden geçirilirler. Genel olarak alüminyum alaşımları
iki gruba
ayrılırlar :
1-
Isıl İşlem uygulanabilir alaşımlar2-
Isıl İşlem uygulanamayan alaşımlar
Her iki grup için, tatbik edilen işlemleri tanımlamak amacı
ile kullanılan notasyonlar mevcuttur.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
6
Alüminyum alaşımları
için temper
(ısıl işlem/kondisyon) göstergeleri
Döküm veya biçimlendirilmek suretiyle elde edilen, Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının ısıl işlem durumları, ilave edilen bir veya birkaç
harf ile
tanımlanır.
Esasen 4 tür ısıl işlem göstergesi kullanılmaktadır.
(F): fabrikasyondan sonraki hali, (ısıl işlem yok)
(O): tavlama yapıldığını, (belli bir sıcaklığa kadar tekrar ısıtılıp bekletilmesi)
(H): rekristallizasyon
sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda yapılan plastik şekillendirme (sonucunda sertlik ve mukavemet artar)
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
7
Solüsyona alma ısıl işlemi:
Alüminyum alaşımı
bünyesindeki alaşım elemanlarını
katı çözeltiye almak için malzemenin 520oC veya üzerinde belirli bir süre tutulup ani olarak
soğutulmasıdır. Bazı
alüminyum alaşımlarında (örneğin 6060/6063/AlMgSi0.5) ekstrüzyon
gibi sıcak bir prosesten sonra malzemenin hava ya da su ile ani soğutulması,
solüsyona alma ısıl işlemi sonucunu otomatik olarak verir.
(W): solüsyona alma ısıl işlemlnden
sonraki kalıcı
olmayan yapıyı
göstermekle beraber, şayet zamanı
verilmiş
ise o takdirde belirli bir ısıl işlem ifade edilmiş
olmaktadır.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
8
T1 :
Sıcak işlemden sonra soğutulur ve doğal yaşlanma ile kararlı
duruma getirilir.T2 : Sıcak işlemden sonra soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve doğal yaşlanma ile kararlı
duruma getirilir. T3 :
Solüsyona alma ısıl işlemi uygulanır, soğuk işlemden geçirilir, ve doğal yaşlanma ile kararlı
duruma getirilirT4:
Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, doğal yaşlanma ile kararlı
duruma getirilir.T5:
Sıcak işlemden sonra soğutulur ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)T6:
Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)T7:
Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay aşırı
yaşlanma yapılır.(Termik ısıl işlemi)T8:
Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, soğuk işlemden geçirilir, ve yapay yaşlanma yapılır (Termik ısıl işlemi)T9: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, yapay yaşlanma yapılır (termik ısıl işlemi) ve soğuk işlemden geçirilir.T10:
Sıcak işlemden soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve yapay olarak yaşlandırılır (Termik ısıl işlemi).
Ayrıca, (T) ısıl işlem yapıldığını
gösterir, alt gruplar vardır:
Doğal yaşlandırma: Alüminyum alaşımının oda sıcaklığuında
bekletilmesiyle, katı
çözelti içindeki alaşım elemanlarının katı
çözeltiden ayrılıp çökelerek "çökelme sertleşmesi"
mekanizması
ile malzemenin sertliğinin artması.
Yapay yaşlandırma: Doğal yaşlandırma ile elde edilemeyecek kadar yüksek sertlik değerlerinin bir ısıl işlem fırınında belirli sıcaklık ve sürede yapılması. (Örnek: 6060/6063/AlMgsi0.5 alaşımı
için 180oC sıcaklıkta 5 saat ).
Termik: Alüminyumun "yapay yaşlandırma ısıl işlemi"ne
Türkiye ekstrüzyon
sektöründe verilen ad.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
9
Yapay yaşlandırma örneği:
2xxx serisinden Al.0.38Cu alaşımının 240oC'de 2 saat bekletilmesi sonucu CuAl2
bileşiklerinin çökelmesi (siyah renkli kısımlar)
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
10
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
1xxx serisi yumuşak alüminyum (ısıl işlem görmüş)
11
3XXX serisi:
Al–Mn
veya Al–Mn–Mg alaşımlarıdır. Orta dayanımlı
ve düktil
alaşımlardır (110MPa),
katılaşma sırasında Mn
ve Mg atomlarının çözeltiye dağılması
dayanımı
ve sertliği arttırır. Isıl
işlemlerde en uygun iç
yapı
elde edilir.
Ancak sertliğin aşırı
artması
kırılganlık yaratacağından Mn
miktarı
%1.25 ile
sınırlandırılmıştır (İri Al6
Mn kristali oluşup kırılganlık meydana gelmesin). Alüminyum içecek kutularında
kullanılır. Örnek alaşım: Al–0.7Mn–
0.5Mg (oranlar ağırlıkça %'dir).
1XXX serisi:
Tavlanmış
durumda akma dayanımı
10 MPa
olup, elektrik iletim kablolarında ve folyo
üretiminde kullanılır.
Alüminyum folyo üretmek için, alüminyum külçe, sıcak olarak açılır ve 2 ila 4 mm kalınlığa kadar indirilir. Daha sonra soğuk açma işlemi ile 5 ila 400 µm kalınlığa kadar açılır
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
12
5XXX:
Magnezyumlu alaşımlardır. Mg oranı
%3-4'ü
geçmemelidir. Aksi taktirde Mg5
Al8
bileşiği oluşup kırılganlığa neden olabilir. Çekme dayanımı
çeşitli haddeleme, soğuk çekme tekniklerinin kullanımı
ile 40-160MPa aralığında değişmektedir. Ancak tavlama
yapılmazsa mikroyapının
oda sıcaklığında stabil kalamadığı, zamanla yumuşama ve dayanım kaybı
olduğu belirlenmiştir.
Bu nedenle mekanik işleme sonrasında mutlaka tavlama ile alaşım stabilize edilmelidir. Magnezyumlu alaşımlar kara ve deniz taşıtlarında
tercih edilmektedir.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
13
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Magnezyum (Mg) ve Silisyum (Si) karma alaşımlarıdır. Bu elementlerin ve içindeki diğer safsızlıkların (Fe, Cu, Mn, Zn, gibi) belirli sınırlar içinde farklı
değerlerde olmaları,
alaşımların kullanılma yerine göre farklı
özelliklerde profil üretimini sağlarlar.
Demir (Fe) miktarı
%0,20 veya daha düşük olan 6XXX serisi alaşımlarda, profil polisaj yapıldığında parlak yüzey
elde edilir. Fe
miktarının bu değerden yüksek olması
durumunda, profilin rengi grileşmeye başlar, parlaklık donuklaşır.
Mat yüzey elde edilmesi için de Fe
miktarı
en az 0.18 % olmalıdır. Fe
miktarı yükseldikçe o ölçüde rahat ve güzel görünümlü
mat yüzey elde edilir. Fe
miktarının
%0.30'dan fazla olması
ise eloksal
sonrasında donuk bir görünüme neden olacağı
gibi, ekstrüzyon
işlemini de zorlaştırır.
6xxx serisi
alüminyum alaşımlarının (İnşaat ve taşımacılık sektöründe kullanılan seri) genel özellikleri
Alüminyumun korunması
bölümünde inceleyeceğimiz bir tür yüzey koruma
yöntemi
14
Mg ve Si miktarlarının, profilin yapay yaşlandırma ısıl işlemi (termik) sonrası
sertliğinde büyük önemi vardır. Ancak, ısıl işlem sonrası
maksimum sertlik temini için bu
elementlerin üst sınırlarda olması
ise, üretimin düşük hız ile yapılmasını
gerektirir. Çünkü
kullanılan alüminyum kütük (billet) de aynı
oranda serttir.
Sonuç
olarak, profillerin kullanılma yerine göre, mümkün olduğu ölçüde amaca uygun alaşım ile üretim yapılması
faydalıdır. Profilin bir özelliğinin iyi olması
istenirken, diğer bir
özelliğinden fedakârlık edilmesi gerekmektedir
6xxx serisi
alüminyum alaşımlarının (İnşaat ve taşımacılık sektöründe kullanılan seri) genel özellikleri
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
6XXX serisi (AlMgSi) alaşımları
içinde mimari -
inşaat sektöründe ekstrüzyon
profili üretiminde kullanılırlar. 6060 ve 6063 (EN ve yeni TS notasyonunda) ve AlMgSi0.5 (DIN
ve eski TS notasyonunda) alaşımları
en sık kullanılanlardır. Bunların kimyasal bileşimleri genelde aynı
olup, alt ve üst limitlerde farklılıklar gösterirler.
AA 6005, 6005A ve 6082
alüminyum alaşımları
mekanik özelliklerin daha yüksek değerlerde istendiği mühendislik uygulamaları
için tercih edilir.
15
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Bazı
alüminyum alaşımlarının mekanik özellikleri ve kullanım alanları
16
Alüminyumun haddeleme ve sonrasında ısıl işlem (tavlama) etkileri ile tane yapısında ve mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikleri gösteren şematik çizim
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
17
Alüminyum Ekstrüzyon
Profil:
Belli bir kesite sahip olan, (bu kesitin şekli düz veya amaca uygun değişik şekilde olabilir) ve kesit/boy oranı
küçük olan, başka bir
deyişle, boyu eninden çok daha fazla olan şekillendirilmiş
malzemeler "profil" olarak tanımlanır.
Profil üretimi için birçok metal gibi alüminyum da haddeleme (çekme) veya ekstrüzyon
metodu
ile işlenir.
Ancak, karmaşık şekilli profiller için en çok kullanılan metod
"ekstrüzyon"dur.
Ekstrüzyon
ile üretilen aluminyum
profillerin kullanma sahaları
:
-
Nakliye araçları
(otomobil, gemi, tren, metro, uçak ve uzay araçları), -
Mimari uygulamalar ve inşaat sektörü
(binaların cephe
kaplama sistemleri (fasad), pencereler, kapılar, çeşitli konstrüksiyonlar, -
Elektrik endüstrisi,
-
Makina
ve ekipman imali, -
Kimya ve gıda endüstrisinde,
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
18
Alüminyum profillerin ekstrüzyon
yöntemi
ile üretimi
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
Alüminyum profillerin ekstrüzyon
yöntemi ile üretimi için 3 esas gerekir.
a-
Alüminyum Kütük (billet, biyet)b-
Ekstrüzyon
Pres
c-
Ekstrüzon
Kalıbı
Genel olarak, ekstrüzyon, alüminyum biyetin, presin sağladığı
büyük kuvvet ile, kalıp içerisinden geçirilerek, kalıbın şekline sahip olan profilin elde edilmesi; olarak tanımlanabilir. Alüminyum ekstrüzyonu
sıcak olarak yapılır; biyetler
420-470ºC ısıtılır,
kalıplar 450ºC ısıtılmış
olmalıdır ve pres'ten çıkan profilin sıcaklığı
500ºC'nin
üzerindedir.
19
Ekstrüzyon, aynı
zamanda, bir kesit düşürme işlemidir. Alüminyum biyetin
kesiti, alüminyum profilin kesitine dönüştürülmektedir. Bu nedenle, kullanılan biyetin
kesiti,
üretilecek profil kesitine yüzey ölçümü
olarak ne kadar yakın ise, işlem o kadar kolay olur.
Ekstrüzyon
presinden çıkan profil, soğutulur, soğuk germe işlemi yapılır ve istenen boyda kesilir. Daha sonra çeşitli ısıl işlemler
(sipariş
özelliğine göre) tatbik edilir (Bu
notasyonlardan
T işaretli olanlar kullanılır).
Alüminyum profil için sertlik ölçme pensesi
ile sertlik kontrolü
yapılarak ısıl işlemin uygun sonuç
verip vermediği kontrol edilir.
Alüminyum profillerin ekstrüzyon
yöntemi
ile üretimi
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
20
Webster
Sertlik Olcme
Penseleri üç
değişik tiptedir:Model B:
Alüminyum ve aluminyum
alaşımlarında
kullanılır.
Model B-75:
Pirinç
(Sarı) ve Çelik için
kullanılır.
Model BB-75:
Bakır sertliği ölçümünde kullanılır.
Sertlik ölçmek metallerin kalite kontrolü
ve sınıflandırması
için yaygın olarak kullanılan bir
metottur.
Kalite kontrol ve pratik şekilde ürün sınıflandırma için Webster
sertlik olçme
penselerimiz son derece
kullanışlıdır.
Et kalınlığı
25.4 mm'ye
kada
olan plaklarda ölçüm yapılabilir. Yumuşak malzemelerde doğru sertlik ölçme değeri için numune 0,60 mm den daha ince olmamalıdır.
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
21
Alüminyum profilin sıcak halde presten çıktıktan sonra yüzeyinin zarar görmemesi ve eloksal
sonrasında siyah/gri soğuma lekelerinin görülmemesi için ekstrüzyon
pres
konveyörlerinde ahşap malzeme veya grafit yerine özel ısıya dayanıklı
tekstil ürünleri kullanılması
tavsiye edilir.
Hangi ölçüdeki profillerin, şekil ve ölçü
toleranslarına sahip olacağı
çeşitli standartlarda belirtilmiştir. Standartlarda gösterilen ölçülerin dışında üretim yapmak, müşteri ile üretici arasındaki anlaşmaya bağlıdır. Ancak, standartlardan çok daha dar toleranslar ile profil üretmenin maliyetinin her zaman normalden çok daha fazla olduğu unutulmamalıdır.
Alüminyum profillerin ekstrüzyon
yöntemi
ile üretimi
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
22
Avrupa ülkeleri ulusal standartlarının yerine Avrupa standartlarını
(EN) kullanmaya başlamışlardır. Ülkemizde de bu standartlar tercüme edilerek TS EN standardı
olarak
isimlendirilmekte ve kullanılmaktadır. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri ile ilgili ülkemizde en çok kullanılan standartlar aşağıda verilmiştir.
TS 5247 EN 12020-1: Alüminyum ve alüminyum alaşımları-
EN AW-6060 ve EN AW- 6063 alaşımlarından ekstrüzyonla
imal edilmiş
hassas profiller -
Bölüm 1
TS 5246 EN 12020-2: Alüminyum ve alüminyum alaşımları-
EN AW-6060 ve EN AW- 6063 alaşımlarından ekstrüzyonla
imal edilmiş
hassas profiller -
Bölüm 2
TS EN 755-1: Alüminyum ve alüminyum alaşımları, ekstrüzyonla
imal edilmiş
tellik çubuk/ çubuk, boru ve profiller –
Bölüm 1: Teknik muayene ve teslim şartları
TS EN 755-2, TS EN 755-3, TS EN 755-4, TS EN 755-5, TS EN 755-6, TS EN 755- 7,TS EN 755-8, TS EN 755-9
TS 4922: Metalik malzemelerin yüzey işlemi, alüminyum ve biçimlenebilir alüminyum alaşımlarının anodik
oksidasyonu
(eloksal), teknik özellikleri
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon
profilleri
23
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Alüminyum profillerin anodik
oksidasyonu
(Eloksal)
Alüminyum metali yüzeyinde oluşan doğal oksit tabakası
en fazla 1-2 mikron kalınlığında olup korozyona metali karşı
korumak için yeterlidir. Ancak yüzeydeki bu tabaka çok ince
olduğ
için kolayca çizilmekte veya aşınmaktadır. Yeniden oluşmasına rağmen metal yüzeyinde renk ve doku farklılıklarına yol açacağından bu tabakanın kalınlaştırılmasında yarar vardır.
Mimari amaçla üretilen alüminyum profillerin güzel görünümlü
olması
ve bunu koruması tercih edilir. Koruyucu tabakanın "anodik
oksidasyon" (anodizing, anodic
oxidation) veya
Almanca kökenli
"eloksal" (eloxal) tekniği ile kalınlaştırılması
mümkündür.
Eloksal
24
Eloksal
alüminyum ürünlere uygulanan en önemli yüzey işlemidir. Eloksal
tabakası
çok sert ve böylece aşınmaya karşı
dayanıklı
yüzey kalınlaştığından, çizilmeye karşı
direnç
sağlanır Ayrıca dış
etkenlerden koruma da daha yüksek seviyeye çıkar. Dekoratif görünümün iyileştirilmesi veya örneğin elektronik malzemelerde oksitlenmeye sebebiyet vermemesi eloksal
kaplamanın mutlak gerekliliğinin göstergelerinden bazılarıdır.
ELOKSALLI LEVHA ÇEŞİTLERİ
DOĞAL ELOKSALLI LEVHALAR (NATUREL)
STS YÜZEYLİ
ELOKSALLI LEVHALAR (SATİNE ELOKSALLI -
mat)
PARLAK ELOKSALLI LEVHALAR (REFLEKTİN -
REFLEKTÖR -
AYNALI -
parlak)
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
25
Anodik
oksidasyon
yapılması
elektrolitik bir işlemdir ve birçok metodu vardır. Prensipte, alüminyum profiller, asitli bir elektrolit içine anot olarak daldırılırlar. Anot ile katot arasına belli bir gerilim (doğru akım) uygulanır. Elektrolit çözünmeye uğrar ve profilin yüzeyinde bir oksit tabakası
oluşur. Bu tabaka cam gibi saydam ve serttir. Alüminyumu aşınmadan
ve korozyondan korur.
Mevcut olan birçok anodik
oksidasyon
metodu içinde, en yaygın olarak kullanılan "Sülfürik Asitli Doğru Akım Metodu" dur.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
26
Profillere Anodik
Oksidasyon
Öncesi Yapılan İşlemler :
Anodik
oksit tabakası
saydam olduğundan, profil yüzeyini gösterir. Yüzeyin mat veya parlak olması
isteniyor ise anodik
oksidasyon
öncesi bu işlemler yapılmalıdır.
1. Parlatma (Polisaj) İşlemi: Profillerin yüzeyinin parlatılması
için özel bezlerden imal edilen fırçalar yüzeye özel cilası
(kimyasal polisaj) ile tatbik edilerek parlatma yapılır.
Eğer yüzeyde aşırı
çizgi var ise, parlatma fırçaları
bunları
temizleyemediğinden, parlatma öncesinde özel sisal
fırça veya bant zımpara işlemi ile çizgiler giderilir, sonra
parlatma yapılır.
2. Zımparalama İşlemi (Keçeleme): Zımparalama işleminin iki amacı
olabilir: a) Parlatma öncesi, yüzeyde olan çizgileri gidermek b) Değişik tip zımparalar kullanılarak, yüzeye özel desenli çizgiler yerleştirmek.
3. Satinaj
İşlemi:
Satinaj
işlemi; mat görünümü, fiziksel metod
ile vermek için, yüzeyi özellikle çok sayıda çizgi ile donatmakta kullanılır. Paslanmaz çelik telli daire fırçalar
ile
yapıldığı
gibi, Scotchbrush
olarak tanınan özel daire fırçalar ile de tatbik edilebilir. (Her iki tip fırçanın makinası
ayrıdır.) Kullanılan fırçaların özelliklerine göre yüzey görünümü
değişik olabilir.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
27
Alüminyum profil polisaj parlatma makinesi
Çift kafalı
polisaj makinesi
Polisaj uygulanmış
profil
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Parlatma (Polisaj)
Parlak alümnyum
28
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Matlaştırma (Satinaj)
Satine
alüminyum örnekleri
29
Anodik
Oksidasyon
İşlemi:
Profiller, anodik
oksidasyon
elektrolitine daldırılıp cereyan verilmeden önce bir dizi kimyasal işlemlerden geçirilirler. Bu işlemler:
a) Yağ
alma:
Profillerin yüzey temizliğini temin içindir.b) Kostikleme:
Yağ
alma işleminde temizlenemeyen pislik ve yağların temizlenmesi ve
gereğinde yüzeye matlık vermek için uygulanır.c) Nötralizasyon:
Kostik işleminde oluşan reaksiyon çamurunu temizler.
d) Anodik
Oksidasyon
(Eloksal):
Koruyucu oksit tabakası
yüzeye kaplanır. Oksit tabakası
mikroporoz
yapılıdır. Oksit tabakasının da uzun ömürlü
olmasını
temin etmek
için "tespit işlemi" yapılır.e) Tespit İşlemi (Sealing):
Profiller, pH
değeri ayarlanmış
kaynar su banyosunda veya
özel bir kimyasal bileşim içeren özel bir emprenye
banyosunda belirli bir bekletilir. Bu şekilde eloksal
tabakasının gözenekleri kapanır ve gerek fiziksel gerekse de kimyasal
etkilere karşı
dayanıklılığı
artar.
Yukarıda özetlenen tüm işlemler arasında, profiller yıkanarak, işlemin kaliteli olması
ve kimyasalların birbirlerine karışmaması
temin edilir.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
30
Endüstriyel Eloksal: Bu yüzey görünümü
için, eloksal
öncesi hiçbir mekanik (fiziksel) işlem yapılmaz. Profil, doğrudan eloksal
tesisine gelir, sadece kostik banyosunda belirli
süre tutularak bir matlık temin edilir. Elde edilen bu matlık, çoğunlukla yüzey çizgilerini yok etmekte yeterlidir. Maliyeti düşük olduğundan çoğu zaman tercih edilen yüzey tipidir.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
31
Alüminyum profillerin renklendirilmesi
Alüminyum'un gümüşi beyaz renginin yanısıra, çeşitli renklerde hazırlanmış
profiller mimari ve dekorasyon sahalarında kullanılmaktadır.
Genel olarak renklendirme birbirine alternatif olan iki metod
ile yapılır.
a) Boyamab) Eloksallı
aliminyum
için renklendirme
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
32
a) Boyama :
Boyama işlemi, ağaç, demir-çelik ve diğer malzemelere yapılan boyama gibidir. Ancak, alüminyum profillere ön kaplama işlemi yapılır ve sonra "toz boyama" (powder
coating)
(lâke) metodlarından
birisi ile istenen renklerde boyanır.
Son yıllarda bu konuda olan bir yenilik ise, alüminyum üzerine ahşap görünümlü
desen uygulamasıdır. Alüminyum üzerine ahşap desen uygulaması
için, alüminyum profil önce
uygulanacak desenin baz rengine uygun bir tozboya ile boyandıktan sonra, söz konusu ahşap desen baskılı
özel bir plastik film ya da kağıt ile kaplanarak, vakumlu sıcak
ortamda transfer baskı
(transfer printing) ile film/kağıt yüzeyindeki ahşap desenin boyalı alüminyum yüzeyine transfer edilmesi mümkündür.
Ahşap görünümlü
alüminyum levha
Reynobond®
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
33Ahşap görünümlü
alüminyum profil (şemsiye)
a) Boyama :
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
34
Elektrostatik toz boyama konusunda henüz bir Türk standardı
bulunmamaktadır.
Alüminyum profil üreticileri, profil boya kalitelerini
belgelemek için uluslararası
kabul gören kalite
belgelerini kullanırlar “Qualicoat”.
Alüminyum dış
cephelerde polyester toz boya (PPC) veya Polivinil
difluoride
(PVDF) bazlı
boyalar ile
kaplanabilir.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama
35
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama
36
b) Eloksallı
Aluminyum
Renklendirilmesi :
Eloksallı
aluminyumun
renklendirilmesi, en yaygın olan yöntemdir. Çünkü, eloksal tabakası, bugün için bilinen tüm alüminyum koruma metodları
içinde en iyi, en dayanıklı
olanıdır.
Alüminyum profillerin eloksal
ile renklendirilmesi de birbirine alternatif olan iki yöntem ile yapılabilir :
Tek-etaplı
renklendirmeİki-etaplı
renklendirme
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
37
1. Tek-Etaplı
Renklendirme :
Bu yöntem, Entegral Anodik
Renklendirme (Integral
Colour
Anodizing) olarak tanınır. Eloksal
banyosu aynı
zamanda renklendirme banyosu işini görür. Bu banyonun elektroliti, normal eloksal
banyosuna göre değişiktir ve ayrıca çok daha yüksek voltajda çalıştırıldığından daha çok enerji sarfeder. Ayrıca, elde edilebilen renk profilin alaşımına bağlı
olduğundan kısıtlı
şartlar altında
çalışılır. Tüm bu nedenler üreticiler iki-etaplı renklendirme yöntemine geçiş
yapmaktadırlar.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
38
2. İki-Etaplı
Renklendirme :
Anodik
oksidasyon
ve renklendirme için iki ayrı
banyo kullanılır. Profilin önce anodik oksidasyon
yapılması
şarttır. Daha sonra profil yıkanır ve renklendirme banyosuna
girerek, istenen renk tatbik edilir. Bu yöntemle renklendirme ikiye ayrılır :
a) Daldırma ile Boyama :
Renklendirme banyosu (Boyama Banyosu), çeşitli firmaların pazarladığı
özel bileşimli boyanın sulu bir çözeltisidir. Bu yöntem ile boyamada, renk verici pigmentler, eloksal
tabakasının gözenekleri arasına emilir ve tabakanın üstünden bir miktar altına kadar tabakaya nüfuz ederler.
Boya banyosundan çıkan profile, yıkandıktan sonra tespit işlemi uygulanır.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
39
b)
Elektrolitik Renklendirme :
Bu yöntemde, renklendirme banyosu, bazı
metal tuzlarının sulu bir çözeltisidir ve elektroliz yolu ile renklendirme yapıldığından elektrotları
bulunur. Profil banyoya konur
ve profil ile elektrotlar arasından alternatif akım geçirilir. Çözelti içindeki metal iyonları harekete geçerek, eloksal
tabakasına nüfuz ederler. Bu yöntemde, absorpsiyon
yerine
elektriksel güç
kullanıldığından, renk verici pigmentler, tabakanın en derin sınırına, profil yüzeyi ile eloksal
tabakası
ara sınırına kadar inerler. Böylece, elektrolitik yöntem ile elde
edilen renkler, daldırma yöntemi ile elde edilen renklere oranla, fiziksel ve kimyasal etkilere karşı
çok daha dayanıklıdır.
Elektrolitik renklendirme için, çok sayıda ticari kimyasal mevcuttur. Bunlardan en eskisi Alcan
Aluminium
lisansı
ile yapılan ANOLOK yöntemidir. ANOLOK 54X prosesinde
Kobalt (Co) metalinin tuzunun kullanılır. Burada, renk verici pigment Co
elementidir ve gerek laboratuvar, gerek ise endüstriyel uygulamaların gösterdiği netice, Kobalt ile elde edilen renklerin, diğer metal tuzları
(kalay-bakır, nikel vs.) ile elde edilen renklere göre
her bakımdan daha uzun ömürlü
ve daha iyi kaliteli olduğudur.
Bununla birlikte, Co
prosesinin başlangıçta lisanslı
bir proses olması
ve Co
fiyatlarının stabil olmaması
yüzünden, Kalay (Sn) bileşiklerini kullanan yöntemler, dünyada en
yaygın kullanılan yöntem olmuşlardır.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
40
Beyaz ve altın rengi eloksal kaplı
alüminyum radyatörler
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
41
Profillerin zarar görmemesi için yüzeyleri koruyucu film tabakası
ile kaplı
olmalıdır. Profiller bakır, çinko gibi farklı
malzemelerle aynı
rafta depolanmamalıdır (temas
korozyonu).
Kaliteli bir alüminyum doğrama oluşturmanın ilk koşulu, TS normlarına uygun profil seçimi ile başlarr. Profil satın alırken, profillerin TS normlarına uygun olup olmadığı, gerekli kalite belgelerinin bulunup bulunmadığı
araştırılmalıdır.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Standart ProfillerLamalar Eş
Kenar Lamalar
Köşebentler Dikdörtgen Kutu Profilleri Kare Kutu Profiller Borular Çubuklar U-Profiller T-Profilleri
42
1. Alüminyum Profillerin Doğramaya Hazırlanması
a) Alüminyum Profilleri Kesme
kesme, delme, birleştirme, oluk açma, parça çıkarma, kertme vb üretim yöntem ve teknikleri
Alüminyum Profilleri Elle Kesme: Alüminyum profiller karmaşık şekilli profiller olmaları
nedeniyle
el testereleri ile kesmeye uygun değildir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Makinede Kesme: Yüksek devirli kesim alüminyum için önerilmez, sürtünmeden kaynaklı ısınma ve alüminyumun iyi bir iletken olması
profilde
deformasyonlara neden olur. Bunun yanı
sıra yüksek devirde kesim, çapak oluşumuna da neden olur. ~2800 dev/dak
devirle çalışan ve testere
çapları
200–500 mm arasında değişen kesim makineleri tercih edilir.
Yüksek devirli testere ile çapak oluşumu
43
Tek kafa kesim makineleri, ~2800 dev/dak
devirle dönen 350–500 mm çapındaki testere ile kesim yapabilen, seri üretime uygun makinelerdir. Farklı
kafa yatma
açıları
ile kullanımı
pratik ve ölçü
hassasiyetleri yüksektir. Otomatik, yarı
otomatik veya elle kullanılabilen türleri vardır. Makine üzerinde bulunan profil sabitleyici çeneler yardımıyla iş
parçaları
sabitlenerek kesim yapılır.
Çift kafa kesim makineleri, çift eksenli veya üç
eksenli hareket edebilen kesme kafalarıyla profillerin her iki ucundan istenen boyda ve açıda kesim yapabilir. ~2800 dev/dak
devirle dönen 400–500 mm çapındaki testereler yardımıyla kesme boyu 6 metreye kadar çıkabilir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Çift Kafa Kesim MakineleriTek Kafa Kesim Makineleri
Portatif Kesim Makineleri
Montaj sırasında ve küçük çaptaki imalatlarda ~2800 dev/dak
devirle dönen 200–300 mm çapındaki testere kullanılır. Kesim kafası
sağa ve sola 45°
açı
ile dönebilir.
44
Kilit, su tahliye kanalı, kapı
kolu, pencere kolu, menteşe gibi gerekli elemanların doğramaya takılabilmesi için profillerin delinmesi, kanal açılması
veya kertilmesi gibi
parça çıkarma yöntemlerini kapsar
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
b) Alüminyum Profillerden Parça Çıkarma
b-1) Profil Delme Makineleri
Yüksek hız çeliğinden (HSS) üretilmiş
matkaplar kullanılır. Matkapların dönüş
hızı
~2500 dev/dak
civarındadır. Doğramaların montajı
sırasında delik delinmesi gerektiğinde, el breyzi
gibi aletlerle de delme
işlemi gerçekleştirilebilir.
45
b-2)
Kopya Freze Makineleri
Alüminyum doğramalarda kullanılan kapı
kolu, kilit, pencere kolu, su tahliye kanalı
vb işlemler için gerekli boşlukların açılmasında kullanılan makinelere kopya freze makineleri adı
verilir. Bu makinelerin çalışma esası
kesici bıçağın mastar üzerine açılmış şekilleri
kılavuz ile takip etmesidir.
Kopya freze makineleri ~2800–10000 dev/dak
dönme hızıyla çalışır
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
46
c-1) Köşe Birleştirme Presi
Alüminyum doğrama kapı, pencere vb
imalatlarda köşe oluşturmak için kesilen profilleri, köşe bağlantı
takozları
ile
birleştirmek için kullanılan preslerdir.
c) Alüminyum Profilleri Birleştirme
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Profillere baskı
uygulayan baskı
tırnakları, pnömatik
sistem yardımıyla hareket
etmektedir. Baskı
tırnakları
ile profillere uygulanan kuvvet, profilin bir kısmını
yırtarak köşe takozunda bulunan uygun çentiklere oturmasını
sağlayıp sağlam bir
birleşimi gerçekleştirir.
47
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
c-1) Köşe Birleştirme Presi
48
Alüminyum doğramalarda özellikle T birleşimlerde kullanılması gerekli olan makinedir. Profilin kesit özelliklerine göre hazırlanmış bıçaklar ~2800–7000 dev/dak
hızla dönerek istenilen ölçülerde
kertmeyi gerçekleştirirler.
Ucu kertilmiş
profil
c-2) Profil Kertme (çentikleme) Makinesi
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Kertme bıçağı
49
Alüminyum profil kesitlerinin karmaşık şekillere sahip olması, profillerin birbirlerine
alıştırılmasında özel işlem gerektirmektedir.
Özellikle T türü
birleşimler, profillerin
kesitlerine uygun şekilde alıştırılabilmeleri için profillerden parça çıkartılmasını
gerektirir.
Alüminyum Profillerin Kertilerek Birleşime Hazırlanması
Alüminyum doğrama T birleştirmelerinde, profil kesitine uygun olarak
seçilecek kesici bıçaklar,
kertme makinelerinde kullanılarak profil uçları kertilir. Sabit
şekilde profil kertme makinesine
bağlanan profili, uygun hızda dönen kesici bıçakların
kertmesiyle, uygun kanallar açılarak
diğer profile alıştırılması
sağlanır.
c-2) Profil Kertme (çentikleme) Makinesi
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
50
d) Alüminyum Profillerden Parça Çıkarma Yöntemleri
d-1) Su Tahliye Kanallarının AçılmasıAlüminyum doğramalarda kasa ve kanat arasında ses ve ısı
yalıtımı
sağlamak amacıyla
konulmuş
EPDM fitiller bulunmaktadır. Bu fitiller, dışarıdan gelecek su ve havanın içeri girmemesi için 2 veya 3 yerden kasa ve kanattaki yuvalarına takılır. Fitillerin arasında hava dolaşımı
olamayacağından iç
ve dış
hava koşullarının farklı
olduğu zamanlarda
rutubetten dolayı
yoğuşma
oluşur. Kasa ve kanat arasındaki yoğuşma
nedeniyle su damlacıkları
kasada birikerek ıslanmaya neden olur. Su tahliye kanalları, birikebilecek
suyu dışarı
bu delikler yardımıyla atar ve aynı
zamanda hava dolaşımını
sağlayarak rutubetin oluşmamasına ve kurumasına yardımcı
olur.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
51
Alüminyum profillere su tahliye kanalları
kopya freze makinelerinde açılabileceği gibi, profil kesitine uygun kesme kalıpları
ile preslerde de açılabilir. Açılan kanallara PVC su
tahliye kapakları
takılarak işlem tamamlanır.
d-1) Su Tahliye Kanallarının Açılması
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
52
EPDM fitillerin avantajları
- Güneş
ışınlarına karşı
dayanıklıdır.- Fiziksel etkenlere karşı
mukavemetlidir.
-
Gerdirme, burkulma ve sıkıştırma gibi nedenlerden dolayı
kalıcı
deformasyona
uğramaz.-
Sürtünmelerden dolayı
meydana gelen
aşınmalara karşı
dayanıklıdır.- Isı
altında yaşlanmaya karşı
dayanıklıdır.
-
İstenilen renk ve kesitte üretimi mümkündür.
EPDM (ethylene
propylene
diene
monomer
-
M tipi) elastomerik
özellikte bir sentetik kauçuktur. Piyasada PVC fitiller de mevcuttur.
M tipinde monomer metilendir
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
53
Kasa Takoz EPDM Fitili
Kasa ile kanat arası
boşluktan hava, su, rüzgar, ses ve toz girişini önlemek amacıyla
Kanat profilinin kasa profiline bastığı
noktalarda kullanılmaktadır. Seçilen sistem profilinin tasarımına göre, fitil tek veya iki noktadan kasa profiline basabilir
Kanat kulak EPDM Fitili
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
54
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Yalıtım Bandı
(Pestil Fitil)
Alüminyum doğrama pencerelerin, metal kör kasaya montajında kullanılan EPDM veya PVC fitillere yalıtım bandı
adı
verilmektedir. Metal kör kasanın doğramaya temas eden
noktalarında, iki farklı
malzemenin birbirine temasından dolayı
korozif
bir etki yaratmaktadır ve bu temasın giderilmesi gerekmektedir. Yalıtım bandı
kullanılmasının
diğer bir nedeni ise, ısı
yalıtımlı
alüminyum profillere
temas eden metal kör kasanın, ısı köprüsü
oluşturarak ısı
yalıtımını
engellemesidir.
İç dış
cam EPDM Fitili
55
d-2) Alüminyum Profillere Menteşe Yuvası
Açılması
Alüminyum kapı, pencere gibi doğramalara açılıp kapanabilmeleri için menteşe takılması gerekir. Menteşeler, doğrama yapılacak profil serisine göre farklılık gösterirler.
Alüminyum profillerin üzerinde bulunan tırnaklara takılan menteşeler ve profil üzerine delik ya da yarık açılarak takılan menteşeler olmak üzere menteşeleri iki guruba ayırmakmümkündür.
Profil tırnaklarına takılan menteşeler vidalanarak yerine tespit edilir.
Profil üzerine takılacak menteşe türünde delikler, matkapla veya kopya freze makinelerinde açılabilir. Menteşe türü
kanal açmayı
gerektirdiğinde bu
işlem yine kopya freze makinelerinde gerçekleştirilir.
Kanal açılarak menteşe takılmış
alüminyum profil kesiti
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
56
Yuvalı
Menteşe MekanizmalarıEksantrik Menteşe Mekanizmaları
Yaprak Menteşe Mekanizmaları Pivot Menteşe Mekanizmaları
Menteşe Mekanizmaları
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
57
d-3) Alüminyum Profillere İspanyolet Kol Yuvası
Açılması
Alüminyum kapı, pencere vb doğramalarda, açma ve kapamayı sağlayan mekanizmalar kullanılmaktadır. Bu mekanizmalardan
biri olan ispanyolet kolların doğramaya bağlanabilmesi için profil üzerine kolun ölçülerine uygun kanal açılması
gerekir.
Profil yüzeyine açılacak bu kanallar kopya freze makinelerinde açılabilir.
İspanyolet kol kanalı
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
58
e) Alüminyum Doğramalarda Kullanılan Bağlantı
Elemanları
e-1) Vidalı
Bağlantılar
Alüminyum doğrama imalatında kullanılacak vidalar TS 79, 80 ve 432’ye uygun, korozyona karşı
mukavemetli olmalıdır. Kullanılacak yerin özelliklerine göre seçilecek
vida boyu, tipi ve çapının doğru olarak belirlenmesi gerekir.
e-2) Perçinli Bağlantılar
Alüminyum profillerin birleştirilmesinde perçinli birleştirme kullanılacak ise perçinlerin uygun çapta seçilmiş, alüminyum perçin olmaları
gerekir.
Pop perçin pensi
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
59
e-3) Köşe Bağlantı
Takozu
Köşe bağlantı
takozlarının profil ile aynı
malzemeden üretilmiş
olması
gerekir (temas korozyonu riskine karşı). Uygulamada 45 derece açı
ile kesilmiş
iki profil arasına
konulan köşe takozu, preslenerek sökülemeyen türden birleşme sağlanır. Birleşme bölgesinin sızdırmaz olması
için profillerin temas noktalarına ve köşe takozuna epoksi
veya silikon türevi malzemeler uygulanır. Polimer köşe takozları
da kullanılabilir.
e) Alüminyum Doğramalarda Kullanılan Bağlantı
Elemanları
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
PVC köşe takozları
60
e-4) Köşe Gönye
Alüminyum doğramaların köşe birleşimlerinde, 90°
açıda profillerin gönyeye gelmesini ve doğramaların sarkmalara karşı
daha dayanıklı
olmalarını
sağlayan kılavuz
gönyelerdir. Çavuş
gönye veya onbaşı
gönye olarak da adlandırılmaktadır.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
61
e-5) Çektirme U Profil (zıvana)
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Çektirme U profilleri veya yaygın ismiyle zıvanalar, alüminyum doğramaların T birleşimlerini sağlamak amacıyla kullanılan bağlama elemanıdır. Alüminyum doğramaların T birleşimleri, profilin kesit ölçülerine uygun zıvana seçimi ile yapılmaktadır.
T birleşim bağlantı
parçaları
(zıvana)
62
T Birleştirilmesi
Profil ile zıvananın birleşimi vidalama yöntemi ile yapılmaktadır. Birleştirilecek profillerin kesit özelliklerine göre birbirlerine alıştırılması
gerekir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Gerdirme takozu veya zıvana seçimi, birleşimi yapılacak profilin kesitine ve
doğramanın göstereceği mukavemetler doğrultusunda yapılmaktadır. Birleşimi yapılacak
profil
zıvanası
veya gerdirme takozu seçimi, profil üreticisi firmanın yayınladığı kataloglarda
yer alan bilgiler doğrultusunda olmalıdır. Profil üreticileri, doğramaların
oluşturulmasında
kullanılacak yardımcı
elemanların neler olacağını
ve ne şekilde kullanılacağını
bu
kataloglarda yayınlamaktadırlar.
63
Yukarıdaki resmi incelediğinizde, alüminyum profillere zıvana ve gerdirme takozlarının
uygulama biçimlerini görebilirsiniz. Resimler incelendiğinde,
profillerden
birinin kertilerek diğer profile alıştırıldığı
da görülecektir.
Zıvana bağlantılarında kullanılan
vida veya perçinlerin seçiminde, korozyona karşı dirençli malzemelerden üretilenler tercih
edilmelidir.
Çektirme U Profil Seçim
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
64
Alüminyum Profilleri Birleştirme Yöntemleri
1. Köşe (L) birleştirme2. T birleştirme 3. Alın alına birleştirme
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
65
1. Alüminyum Pencere Kasa Profilleri
Alüminyum doğrama pencerelerin taşıyıcı
profili olarak adlandırılan kasa profilleri, gerekli mukavemetleri karşılayacak ve fonksiyonlarını
yerine getirecek kesit kalınlığında
seçilmelidir. Bu profiller vidalamaya maruz kalacaklarından, en az 2 mm kesit kalınlığında olmaları
gerekir. Pencere kasa profilleri, kullanılacak yerin özelliğine göre,
normal veya ısı
yalıtımlı
sistem serilerden seçilebilir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
66
Alüminyum doğrama cam çıtası
profilleri; kasa, kanat veya orta kayıt profillerinde bulunan tırnaklara takılması
suretiyle, camın doğramaya sabitlenmesinde kullanılır.
3. Alüminyum Pencere Cam Çıtası
Profilleri
2. Alüminyum Pencere Kanat Profilleri
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
67
Açılış
türlerine göre pencere çeşitleri
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
68
Alüminyum ve galvanize çelik vasistas makasları
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
69
Pencere ve kapılar oluşturulmasında kullanılan malzemenin türüne göre doğramalar isimlendirilmektedir.
Pencere biçimleri, iklim koşullarına, kültüre, imalat tekniklerindeki gelişime ve kullanılan malzemelere göre farklılıklar gösterir
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Günümüzde pencere yapımında kullanılabilen belli başlı
dört cins malzeme sayılabilir. Bunlar demir, ahşap, PVC ve alüminyumdur. Pencere profilleri birbiri ile karşılaştırılırken aşağıdaki özellikleri dikkate alınmalıdır:
1-
Profilin özgül ağırlığı
(hafif detay malzemeleri binaya gelecek ölü
yük açısından
daha avantajlıdır.)
70
2-
Profilin ısı
geçirgenliği (profilin yapıldığı
malzemenin termik iletkenlik katsayısına, profilin geometrisine, kutucuk ve fitil yerleşimine bağlıdır. Düşük termik iletkenlik katsayısına sahip ve çok sayıda bağımsız göz içeren profiller daha avantajlıdır)
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
71
3-
Profil malzemesinin termal genleşme katsayısı
düşük olmalıdır. (Gece ile gündüz arasında ve mevsimler arası
sıcaklık farklılıklarının fazla olduğu bölgelerde ise PVC
doğramalarda büyük şekil değişimleri nedeniyle eğrilmeler, çarpılmalar olabilir. Bu şekil değiştirmeler dikkate alınarak tasarım yapılmalıdır.
4-
Profil malzemesinin su emme potansiyeli (zamana ve koşullara bağlı
değişimi) (Ahşap bu konuda en çok koruma ve bakım gerektiren malzemedir.) Çok yağış
alan ve nemli
bölgelerde, ahşap doğramalar korunamadığı
takdirde tamiri mümkün olmayan zararlar görürler.
5-
Profil malzemesinin UV dayanıklılığı
(polimer kökenli doğramalar UV koruyucular ile formülize
edilmelidir.)
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
72
6-
Profil malzemesinin yangın dayanıklılığı
ve yanma sırasında gaz çıkarma riski (PVC doğramalar bu konuda en hassastır). Alüminyum profillerin yangın sırasındaki performansları
test edilerek sınıflandırılır.
Hollanda -
Yapı
ve Binalarda Yangın Araştırma Merkez Laboratuvarında
(TNO Building and
Construction
Research
Centre
for
Fire Research) Yangına dayanıklılık testlerinden
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
73Profiller arasındaki ısı
yalıtım contalarıyla (fitil) izolasyon sağlanır.
Alüminyum doğrama pencerelerin ısı geçirgenliğinin fazla olması
nedeniyle
çok kutucuklu
yalıtımlı
profiller tercih edilmelidir.
Isı
yalıtımsız ve yalıtımlı
profiller
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
74
Alüminyum ara boşluk çıtası, cam plaklar arasındaki genişliğin belirlenmesinde ve içindeki nem emici maddeler ile camın buğulanmasını
önlemektedir. İki cam arasındaki
genişlik, ısı
geçirgenliğinin belirlenmesinde rol oynayan etkendir
Nem emici (desikant) silika jeli
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
75
Isı
Yalıtımlı
Alüminyum Pencere Sistemi Örneği
Test edilen özellikler
Isı
geçirim katsayısı_pencere Uw
:1,65 W/m²K
ISO 10077-2
Isı
geçirim katsayısı_profil Uf :1-1,7 W/m²K
ISO 10077-2
Hava geçirgenliği Class
4
EN 1026, EN 12207
Su geçirimsizliği 9A
EN 1027, EN 12208
Rüzgara karşı
dayanımı
C3
EN 12210, EN 12211
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
-
EN 1026 ve EN 12207'ye göre hava geçirimi. -
EN 14351-1 ve EN 14609'a göre kanat kavrama mekanizmasının mukavemeti.
-
EN ISO 10077-1'e göre ısı
izolasyonu. -
EN 14351-1'e göre ses izolasyonu.
-
EN 1027 ve EN 12208'e göre su izolasyonu
76
Rüzgara karşı
dayanımı
testleri
EN 12210, EN 12211
Çerçeveye sırayla iki yönden statik 2000 Pa
basınç
gerilmesi uygulayarak (rüzgar yükü) standartta önceden belirlenen noktalardaki şekil değiştirmeler ölçülmektedir. Şekil değiştirmelerin büyüklüğüne göre sınıflandırma yapılmaktadır (A, B, C, 1-2-3-4-5).
Dinamik yöntemde ise 50 kez tekrarlı
±1000 Pa
yükleme yapılıp kalıcı
şekil değişimi kontrol
edilmektedir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
77
Basınç
gerilmesi 2000 Pa
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
78
Alüminyum pencerelerde kullanılan ısı
yalıtımlı
camlarında, cam kalınlıklarının ve ara boşluklarının belirlenmesinde, cam yüzey alanına ve rüzgar yüklerine göre farklılıklar oluşmaktadır. Aşağıda verilen tabloda, normal rüzgar yükü
altında ideal cam
kalınlıklarının belirlenmesinin ne şekilde olduğu gösterilmiştir. Daha büyük yüzey alanlı camların bu konfigürasyonda kullanılması
halinde camın kırılma riski ortaya
çıkacaktır.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
1
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum
kullanımı3.3. Alüminyum Plaka ve Kaplama Sistemleri
3.3.2. Alüminyum asma tavan3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
3.3.4. Alüminyum sandwiç
çatı
kaplamaları, panel elemanlar3.3.3. Alüminyum cephe giydirmeleri
3.3.5. Alüminyum hava kanalları3.3.6. Alüminyum beton kalıpları3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
2
İlk olarak eski Yunan evlerinde mermer plakalarden
üretilmiş
panjurlar; hava dolaşımını, korunmayı
ve ışık girişini sağlamak amacıyla kullanılmış
daha sonraları
ahşap
kullanımıyla birlikte plakaları
hareket ettirilebilen panjurlar üretilmiştir.
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
3
Konut, işyeri, mağaza vb. diğer yapıların ayrılmaz bir parçası
haline gelen panjur ve storlar, gelişen teknolojinin getirdiği yenilikler sayesinde geçmişteki kullanım alanlarına yenilerini eklemekte, panjur ve stor sistemleri konusunda çok geniş
ürün ve uygulama
alternatifleri kullanıcılara sunulmaktadır.
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Alüminyum storAlüminyum panjur
4
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Panjur:
Alüminyum kullanılarak üretimi gerçek- leştirilmiş, açılır kapanır dar ve yatay
plakalardan oluşan, pencere, kapı
veya buna benzer yerlere takılan kapatma düzeneğine alüminyum panjur adı
verilmektedir. Panjur
üretimi alüminyumun dışında, plastik veya ahşap da kullanılarak da gerçekleştirilmektedir.
5
Stor:
Ahşap, metal, kumaş
vb. malzemeler kullanılarak yapılmış, bir kanal içinde hareket eden ve bir mekanizma ile açılıp kapanan perdeler olarak tanımlanmaktadır.
Stor üretiminde alüminyum profiller sıkça kullanılır.
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Poliüretan dolgulu ve ekstrüzyon
lamel profili olmak üzere iki yöntemle üretilmektedir.
6
Temel olarak alüminyum storlar, sarma mekanizmasının çalışma şekline göre sınıflandırılmaktadır. Buna göre;� Alüminyum mekanik stor sistemleri� Alüminyum redüktörlü
stor sistemleri
� Alüminyum elektromotorlu stor sistemleri
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Redüktör
bir dönme hareketinin devir- tork
oranını
dişliler yardımıyla değiştiren
dişli sistemidir. Redüktörlü
motorlar düşük voltajlarda çalışır.
7
Günümüz mimarisinde inşa edilen yapılarda; ısıtma, havalandırma, aydınlatma, akustik, yangın detektörleri, kameralar vb. ünitelerin kullanımını
gerektirmektedir. Bu
ünitelerin kullanımı
ile tavanda estetik olarak istenmeyen bir görüntü
kirliliği oluşturacaktır. Bu ve buna benzer ünitelerin estetik açıdan sorun oluşturması
halinde,
normal tavanın daha alt seviyesinde ve istenmeyen görüntüleri kapatacak yeni bir tavan oluşturulması
gerekir. Normal tavana asılarak oluşturulan tavana asma tavan
adı
verilmektedir. Mimari yapılarda ve sanayi tesislerinde asma tavan kullanılmasını gerektiren durumlar aşağıda sıralanmıştır:
3.3.2. Alüminyum asma tavan
1. Mimari açıdan ortama estetik bir görünüm kazandırmak,2. Tavanı
çok yüksek olan yerlerde, tavan yüksekliğini düşürmek,
3. Ses düzeninin önemli olduğu yerlerde, akustik düzenleme,4. Aydınlatmanın estetik ve dengeli bir şekilde düzenlenmesi,5. Isı
ve ses yalıtımı
sağlamak,
6. Isıtma, havalandırma, yangın söndürme, elektrik, su vb. tesisatların boru, kanal ve kablolarını
gizlemek,
7. Tavanda bulunması
gerekli havalandırma mazgalı, aydınlatma armatürü, yangın fıskiyesi, kamera vb. aksesuarların estetik bir şekilde tavana bağlanması,
8
- hafif, mukavemetli ve rijit
olması, zamanla deforme olmaması, - rutubetten, titreşimden, sıcaktan, soğuktan, güneşten etkilenmemesi, - kolay temizlenebilmesi, - yangına ve korozyona karşı
dirençli olması,
-
gereğinde sökülebilmesi
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Asma tavan malzemesinden beklenenler:
Alüminyum asma tavanlar, üretim şekillerine göre üç
ana grupta incelenmektedir;1-
Alüminyum asma panel tavanlar
2-
Alüminyum asma kaset tavanlar3-
Özel üretim alüminyum asma tavanlar
9
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Paneller en az 0,5 mm kalınlıkta sert alüminyum alaşımı
levhalardan silindirle bükme yöntemi ile şekillendirilerek üretilmektedir. En sık kullanılan panel ölçüleri, 85, 100, 125, 200 mm genişliğinde ve en fazla 6 metre uzunluğunda üretilmektedir. Üretici firmalar proje ve sistemleri dahilinde bu ölçülerin üzerindeki ve altındaki ölçülerde de üretim yapmaktadırlar. Panel yüzeyleri elektrostatik toz boyama yöntemi ile istenilen renkte boyanarak, tercihe göre düz, süslemeli veya gofrajlı
(kabartma baskı) olarak yüzey
işlemine tabi tutulabilir. Alüminyum asma panelleri, dar ve geniş
derzli olarak veya kuyruklu olarak üretimi yapılarak montajları
gerçekleştirilmektedir.
1- Alüminyum asma panel tavanlar
Tekli lamel değil, plaklar halinde tabakalar
10
Gofrajlı
alüminyum levha yüzeyiDüz alüminyum levha yüzeyi
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Alüminyum asma panel tavanlar, iç
ve dış
mekânlar da kullanıma uygundur ancak dış
mekânlar da kullanıldığında
daha kalın malzeme kullanılması
ve özel montaj uygulamalarını
gerektirmektedir. Isı
ve ses yalıtımının
istendiği asma tavanlarda, paneller üstüne yalıtım malzemeleri konularak
montajları
gerçekleştirilmektedir
1- Alüminyum asma panel tavanlar
11
2- Alüminyum asma kaset tavanlar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Alüminyum asma kaset tavan sisteminde, kasetler en az 0,5 mm kalınlıkta sert alüminyum alaşımlı
levhalardan kalıp preslerinde şekillendirilerek alüminyum kaset
üretimi yapılmaktadır. En sık kullanılan kaset ölçüleri, 300x300, 300x600, 600x600, 600x1200 mm’dir. Kaset yüzeyleri elektrostatik toz boyama yöntemi ile istenilen renkte boyanarak, düz, perfore veya gofrajlı
olarak yüzey işlemine tabi tutulabilir. Alüminyum
asma kasetleri, taşıyıcı
sistemin görünür veya görünmez olması
şekline bağlı
olarak üretimleri yapılarak montajları
yapılmaktadır. İç
mekanlar için uygundur.
12
2- Alüminyum asma kaset tavanlar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Kaset ölçüsüne uygun aydınlatma armatürleri, ses sistemleri vb. üretilerek estetik görünüm iyileştirilebilir. Kasetler kolaylıkla çıkarılabileceğinden tavan arkasına ulaşım kolaylığı
sağlamaktadır. Arkasına kumaş
veya ısı
yalıtım malzemesi kaplanarak ısı
ve
ses yalıtımı
yapılabilir.
13
Lamel alüminyum asma tavanlar
3- Özel üretim alüminyum asma tavanlar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Perfore bordürlüalüminyum asma tavanlar
Perfore alüminyum asma tavanlar
14
Petek alüminyum asma tavanlar
3- Özel üretim alüminyum asma tavanlar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
15
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Asma tavan elemanları:
1-
Taşıyıcı
profiller2-
Tavan taşıma askısı
3-
Orta kayıt profilleri4-
Kenar profilleri
5-
Aksesuar üniteler
16
1-Taşıyıcı
profiller:
Üzerinde; panel, kaset, orta kayıt profili, aydınlatma armatürü
vb. takılmasını
sağlayan tırnaklar mevcuttur, ayrıca taşıma askısının takılacağı
özel
deliklerde bulunmaktadır. Korozyona karşı
dirençli olan galvanizli çelikten üretilmektedir.Taşıyıcı
profiller, üzerlerinde bulunan bir takım kanal ve delikler
yardımıyla, bir yangın sırasında genleşme sağlayarak tavanın çökmesini engelleyecek şekilde tasarımlanmaktadır.
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Kaset ve panel asma tavanlarda kullanılan taşıyıcı
profiller
17
Alüminyum Asma Tavan Taşıma Askısı
3.3.2. Alüminyum asma tavan
2-Tavan Taşıma Askısı: taşıyıcı
profillerin normal tavana bağlanmasında kullanılan elemanlara taşıma askısı
adı
verilmektedir. Paslanmaz çelik veya galvanizli çelikten
üretilir.
Taşıyıcı
askı
takımı; normal tavana tutturulan dübele vidalanacak kısım, kelebek çelik yay, taşıyıcı
çubuk ve
taşıyıcı
profile tutunmaya yarayan tırnaklardan oluşmaktadır.
Üretimi yapılacak asma tavanın, normal tavana olan aralık ölçüsünün ayarlanmasında ve bağlanmasında taşıyıcı
çubuklar kullanılmaktadır ve bu
çubukların en az 4 mm çapında galvanize çelikten üretilmesi gerekmektedir.
Kelebek çelik yay; taşıyıcı
çubukla, taşıyıcı
profile bağlanan tırnak arasında tutunmayı ve kot ayarı
yapılmayı
sağlayan bir düzenekten oluşmaktadır. Kelebek yay sağlam bir
yapıda olmalı
ve yük uygulandığında kaymamalıdır. Taşıyıcı
askı
takımı
bütün olarak en az 60 kg çekme kuvvetine dayanıklı
olmalıdır.
18
Asma tavan montajı
sırasında, taşıma askısı
en fazla 125 cm ara ile normal tavana bağlanmalıdır. Askı
takımı
seçiminde üretici firmanın önerdiği veya sisteme uygun kaliteli
olarak üretilmiş
askı
takımları
tercih edilmelidir. Yanlış
veya hatalı
kullanılan askı
takımı sonucunda tavanda çökmeler veya istenilmeyen dalgalanmalar oluşabilir.
3.3.2. Alüminyum asma tavan
3-
Orta kayıt profilleri: Alüminyum asma kaset tavan sisteminde kullanılan orta kayıt profilleri, alüminyum kasetlerin ölçülerine uygun olarak yerleştirilmesinde kullanılan ve taşıyıcı
profillere bağlanan
yardımcı
profillerdir. Günümüzde üretimi yapılan alüminyum asma kaset tavanlar için üretilmiş
taşıyıcı
profillerinin belirli
mesafelerde açılmış
kanallarına, orta kayıt profillerinin uç
kısmında bulunan klipslerin
takılmasıyla kilitlenme gerçekleştirilmek- tedir.
19
4-
Kenar profilleri: Alüminyum asma tavanlarda montaj işçiliği tamamlandığında, duvar kenarlarında kalan kısımların estetik olarak iyi bir görüntü
vermemesinden dolayı, bu
kısımların gizlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle asma tavanın yapıldığı
kot ölçüsünde kenarların kapatılması
için alüminyum malzemeden üretilmiş
kenar profilleri
kullanılmalıdır. Kenar profilleri en fazla 60 cm aralıklarla duvara terazisinde dübelle montaj yapılmalıdır.
3.3.2. Alüminyum asma tavan
20
5-
Aksesuar üniteleri: Alüminyum asma tavanlarda; aydınlatma, ses, yangın detektörü, kamera, havalandırma vb. ünitelerin kullanılması
durumunda, üretici firmanın sistem
detayları
göz önüne alınmalı
ve buna göre imalat ve montaj yapılmalıdır. Kullanılacak ünitelerin bağlantı
için özel aparatları
var ise bunlarda dikkate alınmalıdır. Takılacak
ünitelerden elektrikle ilgili olanlarının gerekli yalıtımı
yapılmış
olmalıdır.
3.3.2. Alüminyum asma tavan
21
OTURMALI (Lay-on ) SİSTEM
SARKMALI ( Lay-in ) SİSTEM GİZLİ
TAŞIYICI ( Clip-in )
SİSTEM
Taşıyıcı
profillere alüminyum
plakaların serbest olar
ak oturtulması
suretiyle oluşturulur.
Yaklaşık olarak 11,50 mm.
sarkarak ygulandığından,fuga-
derz etkisi paneller arasında tavanda şık bir derinlik etkisi sağlar,hareketlilik yaratır. Montajı
hızlı
olup tavan üstüne müdahale çok kolaydır
Taşıyıcı
sistemlere tırnaklı
alüminyum panellerin sıkıştırılması
ile üretilir. Paneller arasında derz boşluğu yoktur. Plakalar birbirine neredeyse bitişik düzendedir. Özellikle hijyen gerektiren mekanlar için öncelikli önerilen uygulama biçimidir.Örn: hastane, ameliyathane, mutfak, laboratuar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
22
GİZLİ
TAŞIYICI ( Clip-in ) SİSTEMOTURMALI (Lay-on ) SİSTEM
3.3.2. Alüminyum asma tavan
23
1-
Alüminyum panel veya kasetlerin istiflenmesi, nakliyesi sırasında dikkat edilmeli, malzemelerin zarar görmesinden kaçınılmalıdır, gerektiğinde ambalaj yapılarak istiflenmeli ve nakliyesi yapılmalıdır.2-
Taşıma askıları
mutlak suretle sistemin önerdiği türden olmalıdır. Bağ
teli, halat, delikli
lama vb. malzemelerle kesinlikle montaj yapılmamalıdır.3-
Taşıma askıları
normal tavana en fazla 125 cm aralıkla dübelle bağlanmalıdır. İlk
konulan askı
duvardan en fazla 60 cm mesafede olmalıdır.4-
Kenar profilleri, kot ölçüsünde en fazla 60 cm aralıkla dübelle duvara sabitlenmelidir.
5-
Alüminyum asma tavanın montajından önce, tavanda kullanılacak su, elektrik vb. tesisatların ölçüye uygun şekilde yapılmış
olması
kontrol edilmelidir.
Alüminyum Asma Tavan İmalatında Dikkat Edilmesi Gerekenler
3.3.2. Alüminyum asma tavan
24
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Günümüz cephe tasarımları; prestij, estetik, fonksiyonellik, konfor ve özellikle enerjinin korunmasına yönelik olarak yapıyı
tümüyle saran, giydiren bir anlayış
ortaya
çıkarmaktadır. Bu anlayış
doğrultusunda yapı
cephesini tümüyle saran, giydiren ve alüminyum doğrama cephe profilleri kullanılarak oluşturulan konstrüksiyona, alüminyum giydirme cephe
adı
verilmektedir.
25
Alüminyum giydirme cephe Alcoa
Building, Pittsburgh, Pennsylvania
Alüminyum çerçevenin taşıdığı
cam kaplama
cephe sistemi
Bina çerçeve sistemine asılmış
duvarlar yapıyı
dış
etkilerden bir kabuk gibi korumak için tasarlanır. Rüzgar yükleri en kritik tasarım parametresidir. Panel sistemin yükü
çerçevelere aktarması
beklenir.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
26
Alüminyum giydirme cepheler, projesinde belirtilen açıklıklarda ve her katın döşeme betonuna alüminyum veya galvanizli çelikten üretilmiş
ankarjlara
bağlanan taşıyıcı
düşey profiller
ile bunlar arasına istenilen yüksekliklerde cam takabilmek ve bunları taşımak için düşey taşıyıcı
profillere özel bağlantı
elemanları
ile bağlanan yatay kayıt
profillerinden
oluşmaktadır.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
27
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Alüminyum Giydirme Cephe Çeşitleri:
1. Kapaklı
giydirme cephe sistemleri2. Silikon (cam cephe) cephe sistemleri
Giydirme cephelerde kullanılacak alüminyum profillerin AA 6063 (AlMgSi0.5) alaşımında olması
gerekmektedir
Uygulama yöntemine göre hafif asma giydirme cephe sistemleri:
a. Çubuk cephe giydirme sistemib. Panel (Modüler) cephe giydirme sistemic. Yarı
panel (Modüler) cephe giydirme sistemi
Ülkemizde en çok tercih edilen ve uygulanan sistem çubuk sistem
olmaktadır.
28
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
1. Kapaklı
Giydirme Cephe Sistemleri
Kapaklı
sistemin uygulama kolaylığı
ve maliyetinin ucuz olması, yaygın olarak kullanılmasını
sağlamaktadır.
Kapaklı
alüminyum giydirme cephesi uygulanacak yapılardan alınan ölçülere göre hazırlanacak imalat projesine uygun olarak düşey taşıyıcı
ve yatay taşıyıcı
profillerin gerekli
kesim, delik, kanal vb. işlemleri tamamlanır. Giydirme yapılacak yapının kat döşemelerine, alından bağlanan ayarlı
ankrajlara
düşey taşıyıcı
alüminyum profiller
asılır. Giydirilecek cepheye sırayla asılan düşey taşıyıcılar arasına yatay taşıyıcı
profiller bağlanarak, giydirme cepheyi
oluşturacak ızgara sistemi hazırlanmış
olur.
Sistem; kaplama elemanlarının taşıyıcı
konstrüksiyon olan metal ızgara üzerine sabitlenmesini sağlayan baskı
profili ve
buradaki tespit elemanlarını
gizleyen kapak profilinden oluşmaktadır.
29
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
alından bağlanan ayarlı
ankrajlar
Ankraj
boltu
30Yarıklı
ara boşluk sabit
Pimli yandan montaj sadece tutucu
Pimli ara boşluk ayarlı
L tipi ve Z tipi ankrajlar
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
31
Kapaklı
sistemde alüminyum profillerin dış
cephede kendini açıkça göstermesi yeni arayışlar doğurmuş, bunun sonucu olarak da strüktürel silikon sistemi geliştirilmiştir.
Izgara sistemine cam ve bağlantı
malzemelerinin montajından sonra camı
tutan baskı
kapakları
düşey ve yatay profillere vidalanarak bağlanır ve kapatma kapakları
takılarak uygulama tamam-
lanır.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
1. Kapaklı
Giydirme Cephe Sistemleri
Giydirme cephe sistemi üzerinde açılır pencere kanadı
olması
istendiğinde, oluşturulan ızgara sistemi arasına, sistem serisine uygun doğrama profilleri kullanılarak pencere imalatı
gerçekleştirilebilir. Kapaklı
giydirme sistemi, atölye ortamında modüller halinde
üretilerek yapıya montaj edilebilme özelliğine de sahiptir.
Giydirme cephe sisteminin gerekli ısı
yalıtımları
ve sızdırmazlığın sağlaması
için, cephe sistemine uygun
EPDM veya silikon esaslı
fitillerin kullanımını
da gerektirmektedir.
32
Strüktürel silikon cepheler; kesintisiz ve istenmeyen elemanlardan arındırılmış
büyük cephe yaklaşımına karşılık olarak geliştirilmiş
sistemlerdir. Camın taşıyıcı
panellere
direkt yapıştırılarak, taşıyıcı
amaçlı
elemanlardan arındırılması
mantığı
ile oluşturulmuştur. Bu yapışmayı
sağlayan malzeme özel bir silikon olduğu için, bu sistem
“silikon cephe”
ve camlar arasında bütünlük sağladığı
için de “cam cama cephe”
olarak adlandırılmaktadır.
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Silikon veya cam cephe giydirme sistemleri, cephede sürekli cam görüntüsünün olması istenildiğinde kullanılan giydirme cephe uygulamasıdır. Bu sistem, kapaklı
giydirme
cephe sistemindekine benzer ızgara sisteminin oluşturulması
ve ızgara aralıklarına alüminyum çerçevelere yapıştırılmış
cam kasetlerin takılması
ile gerçekleştirilmektedir.
33
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Silikon giydirme cephe sisteminin uygulanacağı
yapıdan alınan ölçülere göre hazırlanacak imalat projesine uygun olarak düşey taşıyıcı
ve yatay taşıyıcı
profillerin
gerekli kesim, delik, kanal vb. işlemleri tamamlanır. Giydirme yapılacak yapının kat döşemelerine, ayarlı
ankrajlara
düşey taşıyıcı
alüminyum profiller asılır. Düşey taşıyıcılar
arasına yatay taşıyıcı
profiller bağlanarak, giydirme cepheyi oluşturacak ızgara sistemi hazırlanmış
olur.
Yatay ve dikey kayıt elemanlarının betonarme sisteme montajı
34
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Alüminyum kaset profilleri ile oluşturulan kasetlere, bonding
adı
verilen sistemle camların yapıştırılması
ile cepheye takılacak kasetler oluşturulmaktadır. Camları
taşıyan
kasetlerin dıştan tespit parçalarıyla taşıyıcı
profillere vidalanarak veya bina içinden sürülerek birbirine geçen kilit sistemi ile taşıyıcı
profil sistemine bağlanır.
Kasetlerin taşıyıcı
sisteme takılması
35
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Silikon cephe imalatında dikkat edilmesi gereken en önemli ayrıntı, cam yapıştırma işlemidir. Camlar kaset profillerine özel yapıştırıcı
silikon ile; tozsuz, kuru, normal ısıda
ve kapalı
ortamlarda yapıştırılmalıdır. Yapıştırılacak yüzeyler her türlü
toz, kir, boya, yağ vb. unsurlardan arındırılmış
olmalıdır, yapıştırma işleminden sonra kasetler bir hafta
süresince normal oda ısısında kurutulmalıdır.
Kapaklı
cephe kaplamaSilikon cephe kaplama
Silikon cephe kaplama
36
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
37
Çubuk sistem uygulamasında kullanılan çeşitli şekil ve boyutlardaki tespit elemanları (ankrajlar); döşeme üstlerinde, betonarme parapetlerde veya döşemelerin cepheye
bakan yüzlerinde bulunmaktadır. Tespit elemanlarının sistem içinde kullanılacağı bölgeler önceden belirlenmektedir. Kagir parapetli binalarda sistemin montajı
için
parapette bırakılacak ön ankrajlar, sistemin statik emniyeti açısından çok önemli olmaktadır. Çünkü
sonradan dübeller ile yapılacak tespitler, tespitin yapıldığı
noktadaki
betonarmenin kalitesinden tam emin olunamayacağı
için sorun yaratabilecektir. Hafif asma giydirme cephenin binaya daha sağlıklı
şekilde monte edilebilmesi için;
kullanılacak galvaniz kaplama ya da paslanmaz çelik tespit elemanlarının parapet ve kiriş
yüzeylerine yerleştirilmesi beton döküm işleminden önce gerçekleştirilirse daha
sağlıklı
sonuç
alınmaktadır.
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
38
Ancak Türkiye’de yapılan uygulamaların neredeyse tamamında tespit elemanları sonradan yerleştirilmektedir. Dikey yöndeki ankraj
aralıkları
da taşıyıcı
sistem kesitinin
tespitinde önemli bir etkendir. Ankraj
montajı
dübelle veya kaynakla yapılmaktadır. Dübelli montaj yapılacağı
zaman, tespit elemanının bağlanacağı
beton kütlenin kalitesi
ve yüzey durumu dikkate alınmalı, buna uygun çap ve boyda dübel seçilmesi gerekmektedir.
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
39
Çubuk (stick) sistem uygulamalarında, hazırlanan alt taşıyıcı
konstrüksiyon üzerine cam, metal, kompozit
ya da taş
panellerden
oluşan cephe panelleri yerleştirilmektedir
(soldaki resim). Cam panellerin yerleştirilmesi sırasında kullanılan elastik fitiller, konstrüksiyonda oluşan deformasyonların cama iletilmemesini sağlayan elemanlar olmaktadırlar. Bazı
uygulamalarda, bina dış
köşelerinde yeterli yalıtımın
sağlanabilmesi için, bina yüksekliğince devam eden membran
elemanlar da kullanılmaktadır (sağdaki resim).
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Çubuk sistem uygulaması
40
Cephe panellerinin tespit elemanlarına montajı
tamamlandıktan sonra iç
mekanda parapet bölgesindeki panellere yalıtım uygulaması
yapılmakta ve yalıtım örtüsü
yangın
tutucu sac levhalarla kapatılmaktadır.
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Yangın bariyeri uygulaması
41
Çubuk (stick) sistem; belirli aks aralıklarında yerleştirilen dikey kayıt elemanlarının arasına, yatay kayıtların monte edilmesi ile oluşturulan sistemdir. Cephe panellerinin içten veya dıştan takılması
mümkündür. Diğer sistemlere oranla maliyetinin düşük
olması
dolayısıyla, Türkiye’de en çok uygulanan sistem olmaktadır.
Ancak yatay ve düşey hareketlere karşı
uyumu zayıf, büyük yüzeylerdeki montaj riski de oldukça yüksektir. Bu nedenle çok iyi detaylandırılması
ve iyi bir işçilikle monte edilmesi
gerekmektedir. Kat sayısı
20’nin üzerinde olan yapılar için tavsiye edilmeyen bir sistemdir. Çubuk sistem dışında son yıllarda ülkemizde yarı
panel ve panel sistem
uygulamaları
da yapılmaktadır.
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
42
Yarı
panel sistem; kat ölçeğinde, yatay şeritler halinde hazırlanmış
panellerden oluşan sistemdir. Paneller fabrikada imal edilmekte ve şantiyeye taşınmaktadır. Camlar ise panellere şantiyede monte edilmektedir.
b. Yarı
Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Türkiye’deki ilk uygulaması
Sabancı Center’da
olmuştur. Ülkemiz 1. derece
deprem kuşağı
üzerinde olduğundan, deprem anında binadaki yatay ve düşey hareketler oldukça belirgin olmaktadır. Bu açıdan yarı
panel sistem, özellikle yüksek
binalarda uygulanan giydirme cephe sistemleri için, yatay hareketlere karşı
doğru
ve ekonomik bir çözüm olmaktadır. Bu sistemle paneller, bina hareketlerine uyum sağlayabilmektedir.
43
b. Yarı
Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Sabancı
Center
44
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Genellikle yüksek yapılarda tercih edilen cephe sistemidir, bu sistemde kullanılacak modüller bina akslarına göre üretilmektedir. Atölye ortamında üretilen modüllerin üzerine cam, fitil, mekanizma vb. her türlü
elemanı
bağlanarak tamamen bitmiş
taşınabilir sistem haline getirilir.
Modüller, cephesi giydirilecek yapı
üzerindeki taşıyıcı
düşey profillere, vinç
yardımı
ile kaldırılarak, özel ekipmanlarla yerine montajları
yapılmaktadır. Bu şekilde tüm modüller
üst üste ve yan yana sıralanarak cephe oluşturulmaktadır.
45
Panel sistem; giydirme cephe sistemini oluşturan doğrama elemanlarının, taşınabilir bir aks ve bir kat yüksekliğinde hazırlanması
ile oluşturulan sistemdir. Paneller uygulama
sırasında hiçbir işleme maruz kalmadan, özel ekipmanlarla yapıya monte edilmektedirler. Yatay ve düşey bina hareketlerine tam olarak uyum sağlayabilen bir sistem olan panel sistemle, hızlı
bir montaj imkanı
elde edilmektedir.
Son yıllarda az da olsa Türkiye’de de uygulanmaya başlanmış
olan bir sistemdir. Panel sistem sayesinde imalat ve uygulama aşamasında zamandan tasarruf sağlanabilmektedir. Ülkemizde ilk defa İstanbul Levent’te inşa edilen İş
Bankası
kompleksinde (3 gökdelen) uygulanmıştır.
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
46
Panel Cephe Uygulamasının Avantajları
•
Çok daha kısa montaj süresi
•
Modüller atölye ortamında hazırlandığı
için daha kaliteli imalat
• Soğuk iklimlerde, zor şantiye şartlarında daha kısa sürede çalışma imkanı
•
Yüksek ve büyük bina cephelerinin kısa sürede tamamlanması
ve çalışma kolaylığı sağlanması
•
İçerisinde yaşanılan veya çalışılan mekanların cepheleri yenilenirken imalat süresinin kısalığı
nedeniyle iç
mekanın daha kısa sürede çalışır hale getirilebilmesi
•
Yüksek binalarda bina salınımlarına
bağlı
teloransların
bu uygulama sayesinde verilebilmesi.
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
47
Transparan Dış
Cephe Fittingsler
(Cam Tutucular)
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
48
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Standartlar ve Deneysel Kontrol Yöntemleri
Giydirme cephe sistemlerinin yüksek ve büyük yüzeyli binalarda uygulanması; olası hataların büyük maliyetlerle ifade edilmesi anlamına gelmektedir. Bu nedenle, imalat ve
uygulamadan önceki deneysel çalışmalar çok önemli ve gerekli olmaktadır. Giydirme cephe sistem seçiminde dikkate alınması
gereken kriterlerin başında standartlara
uygunluk gelmektedir. Türkiye’de henüz giydirme cephe sistemlerine yönelik belirgin standartlar yürürlükte olmamakla birlikte, ASTM, BS ve DIN normlarında, giydirme cephelere yönelik çeşitli standartlar mevcuttur. Ülkemizdeki büyük firmalar, bu standartlar doğrultusunda sistem üretimini gerçekleştirmektedirler.
Amerikan ASTM (American
Society
for
Testing
and
Materials) Standartları’nda, giydirmecephelerde uygulanması
gereken deney yöntemleri; ASTM E283-91: Hava İnfiltrasyon
Deneyi, ASTM E330-90: Strüktürel Dayanım ve Rüzgar Dayanımı
Deneyi, ASTM E331- 86: Su Geçirimsizlik Deneyi ve AAMA 501.1-83 Dinamik Su Basınç
Deneyi olmaktadır.
Yapı
elemanları
ve malzemelerinin yangına karşı
dayanımını
içeren ASTM E119 standardı, son dönemlerde giydirme cephelere de uyarlanmıştır ve günümüzde yangın dayanım testi bu standarda göre yapılmaktadır. Amerika’da 1986 yılında kurulan, The
Cladding
Technology
Centre
of Taywood
laboratuarlarında, her tür giydirme cephe sistemi testi yapılmaktadır.
49
Türkiye’nin tek giydirme cephe deney merkezi, Çuhadaroğlu
Alüminyum Sanayi ve Ticaret A.Ş. bünyesinde kurulmuş
olan KAPEDAM “Araştırma ve Geliştirme”
merkezidir.
KAPEDAM deney laboratuarlarında, her bina için özel olarak yaratılan sistemlere,
yukarıda belirtilen uluslararası
standartlarda istenilen her türlü
test uygulanabilmektedir
Giydirme cephe sisteminin uygulanacağı
bir binada, uygulama öncesi yapılacak olan deneyler; rüzgar yükü, ölü
ve hareketli yükler, çarpma yükü, bina hareketleri, hava
geçirgenlik, su geçirimsizlik, ısı
geçirgenlik direnci (U değeri), kondensasyon, ses geçirimi, yangın dayanımı
gibi özelliklere karşı
alınacak önlemlerin bilinmesi açısından
önem taşımaktadır.
Ayrıca; özellikle camların kimyasal yapıştırma yoluyla taşıtıldığı
strüktürel silikon cephe sistemlerinde; yapıştırma teknikleri, yüzey yapışma testleri ve bunların denetlenmesi son derece önemli olmaktadır.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Standartlar ve Deneysel Kontrol Yöntemleri
50
c) Çatı
aksesuarları: Dayanıklılık, dizayn esnekliği, kolay şekillenebilirlik ve korozyon direnci. Alüminyumdan yapılan saçak altı, sıva dibi ve mahya gibi çatı
aksesuarları
(Alaşım ve kondüsyon: 3003/3105-H24/H26)
Alüminyum trapez ve ondüle çatı
kaplama elemanları
a) Trapez ve ondüle: Eloksal
koruması
ile uzun süre sertliğini korur, çizilmeye ve hava koşullarına direnç
sağlanır. Garajlarda, yalıtım gerekmeyen basit çatı kaplama işlerinde (Alaşım ve kondüsyon:3003/3105- H18)
b) Yağmur oluğu: Kötü
hava koşullarına, çiziklere, korozyona, buzlanmanın vereceği zarara karşı
direnç,
renklerde solmama. Diğer yağmur oluklarına göre daha hafif ve sağlam. Biçim alma özelliği sayesinde çok
çeşitli şekil ve stillerde üretebilme. Montaj kolaylığı.(Alaşım ve kondüsyon: 1050/3003/3105-
H14/H24/H26)
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
51
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Tek kat trapezler, ısı
izolasyonu ihtiyacı
olmayan çatılar ve cephelerde
kullanılabilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
52
Yine tek kat trapezlerin kullanıldığı
bir diğer alan da teras çatı
uygulamalarıdır. Bu tür uygulamalarda çatının üst kısmında membranlı
su izolasyonu yapılmaktadır. Membran
altında rijit
ısı
izolasyon malzemeleri kullanılmakta ve en altta da tek kat trapezler bulunmaktadır.
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Bazı
teras çatılarda sandviç
panel doğrudan uygulanmaktadır.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
53
Daha çok estetik görünüme önem verilen tonoz çatı
uygulamalarında da tek kat trapezler kullanılmaktadır. Projeye değerlerine uygun olarak, tek kat trapezler bükülmekte ve tonoz kaplamasına uygun hale gelmektedir.
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Trapez Levhalar farklı
iklim koşullarından etkilenmeden uzun yıllar dayanıklılığını
koruyan, Alüminyum veya galvaniz sacdan, boyalı
veya boyasız olarak, kullanım yerine, amacına ve farklı
aşık aralıklarına göre değişik kalınlık ve formlarda üretilebilir.
Fonksiyonel tasarımları
sayesinde yalıtımsız veya çeşitli yalıtım malzemeleri ile birlikte kullanılabilir. Radius
(eğrisel) form verilebilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
54
Sandviç
paneller:
Endüstriyel Tesisler, Alışveriş
Merkezleri, Spor Kompleksleri, Sağlık ve Sanat Merkezleri gibi mekanlarda çatı
ve cephe kaplama malzemesi
olarak
kullanılmaktadır.
Hazırlanan proje doğrultusunda
çatı
konstrüksiyonu tamamlanır. İstenilen boyda hazırlanan
sandviç
paneller çatı
konstrüksiyonuna monte edilir. Sandviç
panel,
uygulaması
kolay, hızlı, ekonomik bir çatı
kaplama sistemidir. Büyük metrajlı
çatılar kısa zamanda kapatılabilmektedir. Fazla detayı
olmayan düz çatılarda tercih edilmektedir.
Alüminyum sandviç
paneller
- Sıva, boya gibi kaplamalara gerek kalmaksızın, yüksek su ve ısı
yalıtımı
- Yük taşıma kapasitesi / ağırlık performansı-
Korozyon direnci.
Alüminyum sandviç
paneller için alaşım olarak 3003/3105-H26 kullanılabilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
55
Sandviç
panel; ortasında;-
poliüretan,
-
eps
(genleştirilmiş
polistiren), - taş
yünü
- cam yünü
gibi ısı
yalıtım amaçlı
dolgu malzemesi ile her iki yüzünde metal trapez levha (alüminyum levha veya boyalı
galvaniz saç) olan çatı, cephe ve soğuk oda
malzemesidir.
Dolgu tipine göre; çatı, cephe ve soğuk oda sistemlerinde kullanılır.
Mimar ve mühendislerin bir yapıyı
tasarlarken dikkate aldığı; ısı
yalıtımı, hava geçirimsizliği, hijyen, terleme, güvenlik, estetik
gibi ihtiyaçları
karşılayacak uygun
panel seçimi için sandviç
panel türlerinin tanınması
gerekir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
56
Fabrikasyon olarak üretilen sandviç
paneller, dış
levhalar ve iç
dolgu malzemesi hazır bir sistem olarak monte edilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
57
Poliüretan
köpüğün
elde edilmesi, poliol
sistem ile uygun izosiyanatın
belli oranlarda karışımı
ve bu karışımın bir kabartıcı
gaz yardımıyla genleşmesinden oluşur.
Kabartıcılar ya poliol
sistemin içerisine önceden katılır yada uygulama sırasında sisteme enjekte edilerek karıştırılır. Kabartma maddesi arttırıldıkça genleşme oranı
artar ve
oluşan köpüğün yoğunluğu azalır. Poliüretanın kullanım yerine ve cinsine bağlı
olarak hacimlerinin 100 katına kadar genleştirilmesi mümkündür.
Poliol
Sistem + İzosiyanat
+ Kabartıcı
=>Reaksiyon =>Poliüretan Köpük + Isı
Poliol
sistem ve polimerik
izosiyanat
hammaddelerinin karıştırılmasıı
ve şişirici gaz (N- pentan yada 141 –B) yardımıyla genleşerek sert bir köpük haline gelmesiyle oluşur.Sert
köpük aynı
zamanda Sandwich panel
üretiminde kullanılmaktadır.Oluşan köpük hücrelerinin %90-95 si kapalı
olduğu ve rijid
bir yapı
verdikleri için bu köpüklere
sert köpükler denir. İyi bir ısı
izolasyonu tutucusudur.Bu izolasyon Sandwich panel üretimi ve kullanımı
için önemli bir değerdir. Bundan dolayı
rijid
sistemler ısı
yalıtımı
amacıyla kullanılır.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
58
Poliüretanlar temel olarak iki farklı
polyol
tipinden üretilir. Bu temel malzeme özelliklerine bağlı
olarakta
farklılık gösterirler. Polyester polyol
bazlı
poliüretanlar, polyeter
bazlı
poliüretan köpüklerden farklı
avantajlara sahiptir.
Daha iyi solvent
ve yağ
dayanımı
Daha iyi UV dayanımı
Daha iyi adhezyon
dayanımı
Yüksek ısı
dayanımı
Yüksek gerilme dayanımı
Poliüretan köpükle doldurulmuş alüminyum sandviç
panel
Homojen köpük yoğunluğuna dikkat
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
59
Poliüretan; sertlik, esneklik, yüzey dokusu v.s. gibi özellikleri birbirinden çok farklı yüzlerce çeşidi bulunan geniş
bir ailenin
genel adıdır. İstenilen form ve boyutlarda pratik
olarak üretilebilmesi çok geniş
bir uygulama alanı
bulmasını
sağlamıştır
1. Sert Köpük
Poliüretan (Rigid
Foam): Isı
yalıtımı
malzemesi. Döküm
veya püskürtme tekniği ile uygulanır.
(30-100 kg/m3).
2. Sünger Köpük
Poliüretanlar (Flexible
Foam): Koltuk, mobilya vs. üretiminde kullanılır. (30-60 kg/m3).
3. Yarı
Sert Poliüretanlar (Semi-Rigid
Foam): Darbe ve enerji absorbe
etme özelliği. (Otomobillerin komple ön panelleri, kask, teknelerin dış
kaplamaları). (100-300 kg/m3)
4. Elastomer
poliüretan (Elastomer
Foam): Çok sert ve büyük darbeleri alabilen malzemelerdir. (Araba tamponu). (Yoğunluğu 800 kg/m3
‘ün üzerindedir.)
5. Tam Elastomer
Poliüretanlar ( Casting
Elastomer
Foam): Aşınmaya ve darbelere çok dayanıklı
malzemelerdir. (Aşınabilecek makine parçaları, tekerlek ve silindirler).
Sanayi tesislerinde zemin kaplamaları, dayanıklı
mobilya parçaları, tenis kortu, atletizm pisti vs.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
60
6. Sert Kabuklu Poliüretanlar (Rigid
Integral
Skin Foam): Yüksek derecede sert, dayanıklı
ve hafif olan malzemelerdir. (Masa, Pencere Profilleri, makine parçaları,
kaynak ekipmanları). 300-700 kg/m3
7. Esnek Kabuklu Poliüretanlar (Flexible
Integral
Skin Foam): El ile temasta esneye bilen fakat dayanıklı
malzemelerdir. Direksiyon simidi, sandalye kol yeri). 300-600 kg/m3.
8. Tam Kabuklu Poliüretanlar (Integral
Skin Foam): Esnek ve dayanıklı
malzemeler. (ayakkabı, ayakkabı
tabanı). 400-550 kg/m3
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
61
EPS köpük
Alüminyum paneller arasına EPS (genleştirilmiş polistiren)
yalıtım dolgusu (mineral yün)
yerleştirilebilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
62
Alüminyum paneller arasına taş
yünü
yalıtım dolgusu (mineral yün) yerleştirilebilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
63
Alüminyum paneller arasına cam yünü
yalıtım dolgusu (mineral yün) yerleştirilebilir.
Cam yünü
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
64
Alüminyum paneller arasında mineral yün kullanılması
durumunda yangın
performansı.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
65
Sandviç
panel dolgu malzemelerinin termik iletkenlik katsayılarının
ahşapla karşılaştırılması
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
66
Buhar bariyerleri
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
Yoğuşmanın
dolgu elemanında hasara yol açmaması
için nem (buhar) bariyeri uygulamaları
67
Kompozit panelPlastik çekirdeğin her iki yanına füzyon tekniği ile yapışmış, ön işlemli ve boyalı iki alüminyum tabakadan oluşan bu paneller iç
ve dış mimari uygulamalarda tercih edilmektedir.Özellikleri:
Yangına, korozyona ve iklim koşullarına karşı dayanıklılık. Üstün ses yalıtımı. Hafif ve sert yapı.
Kolay şekillendirebilme. Özgün mimari dizayn esnekliği.
Kullanım alanları:Ön cephenin yeniden modellenmesi ve tasarımı, dış cephe giydirme, çatı kontrüksiyon kaplamaları, kanopi kaplamaları,
balkon ve tünel giydirme, kapı ve sürgülü paneller, oda bölmeleri ve kurumsal kimlik uygulamaları.
Alaşım ve kondüsyon:3105/3003-H24/H26
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
68
benzin istasyonlarında pompaları, otel girişleri ve kamusal yapılarda (havaalanı
vb.) kullanıcıları
dış
hava şartlarından koruyan mimari elemandır.
Uzay kafes veya çelik konstruksiyondur. Kaplama cinsine göre ışık geçirebilir.
Kanopi
(canopy, saçak)
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç
paneller
69
Menfez, anemostad, difüzör
v.b gibi her türlü
hava dağıtım ve toplama elemanlarıyla birlikte kullanılabilir.
Son derece yüksek esneme, bükülme ve sıkıştırılabilme özelliğine sahiptir.
Montajı, taşınması
ve stoklaması
kolay ve pratiktir.
Herhangi bir yangın esnasında zehirli gaz çıkaracak zararlı
madde içermez.
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Ses ve ısı
yalıtımlı
alüminyum flexible
hava kanallarıYüksek dayanımlı
helezon çelik tel ile takviyeli,
laminasyonlu
mikro perfore alüminyum folyolardan imal edilmiş, üzeri cam yünü
takviyeli hava kanallarıdır
Yalıtım malzemesinin üzerine alüminyum laminasyonlu
bir dış
ceket yani nem bariyeri giydirilmiştir.
Düşük ve orta basınçta çalışan, klima, havalandırma, egzoz ve benzeri hava aktarım sistemlerinde ana makinalarda
oluşan gürültünün hava akışı
ile taşınımını
engeller.
Bununla beraber ısı
yalıtımı
özelliğiyle ısı
kaybı ve/veya kazancını
engeller, yoğuşmayı
önler.
70
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Menfezler
Dağıtıcı
Menfez: Alüminyum profilden imal edilen dağıtıcı
menfezler üfleme kanallarda
kullanılır. Aerodinamik yapıya sahip kanatlar ayarlanır, damperli veya dampersiz tipleri mevcuttur.
Toplayıcı
Menfez: Alüminyum profilden imal edilen toplayıcı
menfezler, emiş
kanallarında kullanılır. Kanat ayarlı, damperli veya dampersiz tipleri mevcuttur.
Transfer Menfezi: Kapı, duvar, cam v.s. hava sirkülasyonunun olması
gereken mekanlarda
kullanılır.
Daha farklı
malzemelerle üretilen menfezler de mevcuttur.
71
Gemici anemostad: Alüminyum veya DKP sacdan imal edilir. Tuvalet vb. küçük mahallerin havalandırması
için kullanılır.
Standart olarak vidalıdır. Klipsli ve kör kasalı
olarak da imal edilirler.
İstenilen renkte eloksal
veya elektrostatik toz boya ile boyanabilir.
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Anemostad: Havalandırma sistemlerinde besleme havasının etkili bir biçimde tavana paralel olarak yayılmasını
sağlayan hava
çıkış
elemanlarıdır.
Üfleme ve emiş
amaçlı
olarak genellikle ofislerde, mağazalarda, okullarda, hastanelerde, otellerde kullanılmaktadır.
72
Difüzör: Türbülans etkisi
ile giren havanın sıcaklık farkının azalmasını
ve hava hızının
çok yönlü
dağıtılmasını
sağlar.
Havalandırma kanallarından ofis, toplantı
odası, dükkan gibi ortamlara sıcak veya soğuk şartlandırılmış
havanın dağıtılması
veya bu
ortamlardan kirli havanın emilmesi için kullanılırlar.
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Lineer (Slot) Difüzör: Havalandırma sistemlerinde, özellikle basık tavanlarda hava dağıtıcı
veya hava toplayıcı
olarak kullanılırlar.
Üflenen havanın düşey ya da
tavana paralel yönde üflenmesini sağlayan yönlendirici
kanatlara sahiptir.
Swirl
Difüzör: 6 metre yüksekliğe kadar olan mekanlarda
kullanılırlar. Difüzör
üzerindeki hava akış
ağızlarından havanın dönerek
yayılması
ile,
taze hava ve mahal havasının karışması
çok hızlı
bir şekilde
gerçekleşir.
Tavan çok yüksekse
73
Jet nozul
difüzör Swirl
difüzör
Lineer (Slot) Difüzör
(duvarda da olabilir)
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
74
Alüminyum Panelli Döşeme Kalıp Sistemi
3.3.6. Alüminyum beton kalıpları
vince gereksinim duymadan, insan gücüyle rahatlıkla taşınabilen
SKYDECK
75
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Karayolu köprülerinde köprü
tabliyesi (bridge
deck) en önemli bileşendir. Geleneksel olarak köprü
tabliyeleri betonarme, çelik veya ahşap malzemeden yapılmaktadır. Son
yıllarda alüminyum alaşımları
ve lif takviyeli kompozitler
de köprü
tabliyesi üretiminde alternatif yaklaşımlar olarak piyasaya sunulmaktadır.
Geleneksel olarak köprü
tabliyelerinde yaşanan korozyon ve betonun çeşitli dış
etkilerle bozulması
problemleri, servis ömründen daha kısa sürede bakım ve onarım maliyetleri
getirebilmektedir.
Çok üstün özelliklere sahip (yüksek çekme dayanımı
ve tokluk) alüminyum alaşımlarının geliştirilmesi alüminyum alaşımı
kompozitlerin
köprü
tabliyelerinde kullanılmasını
sağlamaktadır.
Alüminyum alaşımlarının korozyon dayanıklılığı
ve hafifliği de tabiliye üretiminde avantaj sağlar.
76
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Eski betonarme veya çelik köprülerin yıpranan tabliyelerini daha hafif tabliyelerle değiştirmek (redecking) için alüminyum alaşımları
ideal malzemelerdir. Böylece ağır
tabliye hafifleyecek hem de mevcut tabliyenin onarımı
ve güçlendirilmesi için yapılacak maliyetler ortadan kalkacaktır.
Değişim hafif malzemeler kullanıldığı
için hızlı
bir şekilde yapılabilir.
Tabliyenin hafiflemesi köprü
kirişleri ve kolonlarında yapılacak güçlendirme maliyetlerini de azaltacaktır.
77
Alüminyum alaşımları
köprülerde 80 yıldır kullanılmaktadır. İlk alüminyum köprü
tabliyesi 1933 yılında Pittsburg'da
Smithfield
Street
Köprüsünde çelik ve ahşap karma kompozit
bir köprü
tabliyesi sökülerek yerine monte edilmiştir. Köprünün yük taşıma kapasitesinin arttırılması
amacıyla bu değişiklik yapılmıştır. O zamandan beri yüzlerce köprü
tabliyesinde alüminyum alaşımları
kullanılmaktadır.
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1818: ahşap, 1835: yanıyor.1835: tel kablolu asma köprü1900'lerde çelik ahşap taş
karma
1933: Alüminyum alaşım döşeme 1967: daha iyi bir alüminyum alaşımı
ile değiştirilmesi1993: çelik döşeme ile değiştiriliyor (ekonomik nedenlerle)
Tabliye değiştirme uygulaması
78
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tabliye değiştirme uygulaması
79
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1946'da ABD'de ve 1950'de Kanada'da demiryolu ve otoyol köprülerinde alüminyum tüm köprü
elemanlarında kullanımı
ile ilgili denemeler alüminyum üreten firmalar
tarafından yapılmıştır. Bu köprülerden Kanada'daki Arvida
köprüsü
(Saguenay
nehri üzerinde) günümüzde de cevher taşıyan kamyonlara hizmet vermektedir.
Tabliye, kirişler, kemer ve dikmelerin tümü
alüminyum
alaşımından üretilmiştir.
Tümü
alüminyum malzemeden olan Kanada'daki Arvida
köprüsü
Aluminum
Company of Canada
(Alcan)
88 metre açıklık
Tüm bileşenleri alüminyum köprü
80
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1950*60'lı
yıllarda ABD'de karayolu altyapısını
geliştirme çalışmalarında alüminyum köprü
tabliyeleri sıkça kullanılmıştır.
1958'de ABD'nin Iowa eyaletinde Des
Moines
yakınlarındaki 86. Sokak ile I-80'i bağlayan İki şeritli ve dört açıklıklı
köprüde alüminyum alaşım kirişler
kullanılmıştır.
Dünyanın ilk alüminyum kaynaklı+bulonlu
birleşimli köprü
uygulamasıdır. Alaşım 5083- H113 ve kaynak dolgu metali 5183'tür. Döşemede ise beton tercih edilmiştir. 1993'e
kadar servis veren köprü
otoyolda yapılan düzenleme ile güzergah dışı
kalmıştır.
Bu köprünün kiriş
elemanları
sökülerek yapılan testlerde, kiriş
malzemesinin
yaklaşık 40 yıllık sürede çekme dayanımı
ve yorulma dayanımı
açılarından önemli bir kayba uğramadığı
tespit edilmiştir.
Historic
American
Engineering
Record
Alüminyum köprü
kirişleri
81
Al alaşım profil kirişler
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
82
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Kaynaklı
ve bulonlu
birleşimler
83
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
En büyüğü
1960'larda uçak tasarımcıları
tarafından kullanılan Fairchild
veya Unistress
yöntemleri ile alüminyum alaşım üçgen kutu köprü
kirişleri üretilmiştir.
Sykesville
Bypass Köprüsü
Maryland eyaletinde Patapsco
Nehri üzerindeki yol için 100 metre açıklık geçilmek üzere 1963'te açılmıştır. Köprü
2 adet betonarme ayağa oturmaktadır.
(a) Alüminyum ve çelik bağlantı
elemanları
arasında meydana gelen temas korozyonu (b) Kutu profillerden suyun drene edilmesi ile ilgili sorunlar nedeniyle kirişlerde oluşan galvani
korozyonu ve pitting
korozyonu
nedenleri ile 2004'te kirişler çelikle değiştirilmiştir.
84
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Yeni köprünün inşaatı
sırasında eski köprü
kullanılmaya devam edilmiştir. Tarihi önemi nedeniyle sökülmemiştir.
85
Sykesville
Bypass eski köprü
Sykesville
Bypass yeni köprü
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
86
1990'ların ortasında Corbin
asma köprüsünün (Huntington, Pensilvanya) çelik tabliyesi aşırı
korozyon nedeniyle alüminyum alaşım tabliye ile değiştirilmiştir. Yoğun korozyon
nedeniyle taşıma kapasitesi 7 tona düşen tabliye alüminyum alaşım (6063-T6) ile değiştirildiğinde ölü
yük azaldığı
için taşıma kapasitesi 22 tona çıkmıştır. Tabliyede
ekstrüzyon
I profilleri ve için boşluklu profiller kullanılmıştır.
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
87
İsveçte
eski köprü
tabliyeleri yerine içi boş
ekstrüzyon
alüminyum alaşımları
20 yıldır kullanılmaktadır. Bu sürede sadece Stockholm çevresinde 30'dan fazla köprüde tabliyeler alüminyum kompozit
tabliye ile değiştirilmiştir. Aşağıda 6063 alaşımı
ile
üretilem
T5 ve T6 ekstrüzyon
profillerin enkesitleri
görülmektedir.
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Ortotropik
köprü
tabliyeleri:
Anizotropik
(yönlere göre farklı
davranan yapı
sistemi)
88
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Ortotropik
köprü
tabliyelerinin kompozit
köprünün diğer elemanları
ile bağlantıları
89
1995 yılında Norveç
Forsmo'da
inşaa
edilen hem kirişi (girder) hem de tabliyesi (deck) alüminyum alaşımından oluşan köprünün şantiyeye taşınması, vinçle kaldırılıp montajı
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
90
Köprü
tabliye sistemleri ile ilgili deneysel çalışma;
ekstrüzyon
yöntemli ile üretilen profiller
kullanılarak, çok boşluklu üçgensel yapılı
bir tarzda üretilmektedir.
Eurocode
9 standardının öngördüğü
güvenlik limitleri dikkate alınarak oluşturulan çeşitli sistemler bulunmaktadır.
Ekstrüzyon
yöntemi ile üretilen üçgen formlu elemanların kaynakla (MIG) birleştirilmesi sonucu oluşan köprü
tabliyesi
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
91
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tabliyede kullanılan alüminyum alaşımının mekanik özellikleri ile kaynaklama yapılan bölgenin (ısıl işlemden etkilenen kısım) mekanik özellikleri aşağıdaki tabloda görülmektedir. Kaynaklanan bölgede bir miktar akma ve çekme dayanımı
kaybı
meydana gelmiştir.
MIG kaynağında dolgu metali olarak AW 5356 alaşımı
kullanılmıştır.
92
Deneysel çalışmaları
2.10 m genişlikte ve 3.2 m uzunluktaki plakada 16 adet üçgen ekstrüzyon
birbirine kaynaklanarak gerçekleştirilmiştir.
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Çeşitli yükleme konfigürasyonları
30 ton (2*15) yüklemede tüm konfigürasyonlar arasında ölçülen maksimum sehim 3.16 mm
93
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Aşırı
yüklemeler de (1. ve 2. yüklemelerde 56 ve 90 tona kadar çıkılmış) yapılarak hasarın nerelerde meydana geldiği incelenmiştir. Genel
olarak eğilme gerilmesinin lokalize olduğu noktalarda kaynak atması
şeklinde göçme olduğu
tespit edilmiştir.
Bu deneyler statik olup, döşemenin yorulma performansı
da incelenmektedir.
94
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Monolitik
ekstrüzyon
profillerin oluşturulması
95
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum köprü
tabliyelerinin rijitliğini
arttırmak için bir değer yol da plakaya dik yönde parçalar kaynatılarak rijitlik
arttırmaktır. Ancak bu durumda kayna ısısından etkilenen
bölge artmakta tabliyenin taşıma gücü
azalmaktadır. Kaynağın yarattığı ısıl hasarın dikkate alınmadığı
ve alındığı
numerik
analizlerin sonucunda taşıma gücü
farklılıkları
tespit edilmiştir.
96
Analizde 70 GPA elastik modül ve 260 MPa
akma dayanımına sahip alüminyum alaşımı kullanılmıştır. Ancak kaynaktan etkilene bölgelerde akma dayanımı
150 MPa
seviyelerine düşmektedir.
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
97
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Bu farklılık modellere aşağıda görüldüğü
gibi yansıtılmaktadır. Kırmızı
kısımlar dayanımı düşük ikinci bir malzeme olarak tanımlanmıştır.
Kaynak noktası
98
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Kaynak etkisi de sisteme yansıtıldığında plakanın performansının düştüğü
tespit edilmiştir.
99
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum ile karbon lif takviyeli polimerlerin (CFRP) birlikte kullanımı
ile hibrit
köprü tabliyeleri üretimi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu kompozitlerde
alüminyum
alaşımın eğilme rijitliğini
arttırmak mümkündür.
100
3.3.7. Köprü
tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum köprü
tabliyeleri aşınma etkisine karşı
dayanıklılık için çeşitli kalınlıklarda kum
epoksi
karışımı
bir tabaka ile kaplanabilirler.
Kaymayı
engelleyici profil şekillendirmesi yapılabilir.
Köprü
tabliyelerinde yüzey pürüzlülüğü
ve kaydırmazlık
101
Alüminyum kubbeler 50-60 metre çaplı
olabilir. Yerinde monolitik
olarak kaldırılıp monte
edilebilir. Petrol ve kimyasal depolama tanklarında sıkça kullanılır.
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
Tayvan Tuz ve kimyasal depolama tankları
102
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
Kubbelerde alüminyum malzemesinin çelik ve ahşaba üstünlükleri:
-
Yüksek spesifik dayanım (dayanım/ağırlık oranı)
-
Yüksek korozyon direnci
- Çok farklı
formlar verilerek istenen kesitin kolayca üretilebilmesi (plakalı
yapıda, kolay kaynaklanabilir ve dökülebilir bir metal)
-
Kubbe inşa edilirken tek işçi tarafından kolayca taşınıp monte edilebilecek parçalar halinde üretilebilir.
103
164x30.8 m çaplı
kuzey kutbunda laboratuvar
ve ölçüm istasyonu olarak
kullanılan kubbe yapısı320x30.8 m çaplı
kireçtaşı
depolama
kubbesi, Mojave, Kaliforniya
150x30.8 m çaplı
Crystogon®
kubbesi içinde Botanik bahçesi bulunmaktadır. Yoğun korozif
ortam (sıcak ve yüksek nem), Des
Moines, Iowa
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı