primer alüminyum enjeksiyon döküm alaşımı rheinfelden … · otomotiv sektörü uygulamaları...

Silafont-36Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı

RHEINFELDEN ALLOYS

Silafont ® – Özelliklerinde sonsuz çeşitli

Üretilecek parçalara ve her müşteriye özgü üretim sürecine kati

şekilde uyum sağlayan bir alaşım ailesi. Her döküm yönteminde

kullanılabilirlik, harikulade bir akışkanlık ve özelliklerinin daha iyi

olmasını sağlamak için sodyum ve stronsiyumla modifikasyon

olanağı. İyi kompoze edildiğinde üretimde en yüksek perfor-

mansı gösteren ve itinayla tanımlanmış şartları yerine getirmesi

beklenen komplex ve ince kesimli parçalar için.

Silafont, su ile karşılaştırılabilir. Su da homojen ve hafiftir, dur-

maksızın denize doğru akar, her kenar ve köşeye girer, her cis-

mi ve taşı ıslatır. Aynı Silafont gibi ve Silafont’ un kalıptaki boş-

lukları doldurduğu gibi.

Silafont 36 – Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı

İçerik Sayfa

Özellikler 4

Özet Olarak Mekanik Özellikler 5

Uygulama Örnekleri 6 – 13

Kimyasal Bileşim 14 – 15

Mekanik Özellikler 16

Magnezyum oranının mekanik özelliklere etkisi 17

Basıldığı ya da döküldüğü gibi (F) 17

Isıl işlemin mekanik özelliklere etkisi 18

Çözeltiye almadan yapılan ısıl işlemler: O ve T5 18

Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler: T4, T6 ve T7 19

Çözeltiye aldıktan sonar hava ile soğutma 20

Mekanik özelliklere bakış 20

Yorulma dayanımı 20

Korozyon 20

Kaynak 21

Sıvama 21

Perçin 21

Aluminyum enjeksiyon dökümde hedef basamakları 22

Külçe sevkiyatı 22

Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler 23

İlk bakışta Silafont-36

Alüminyum enjeksiyon döküm alaşımı olan Silafont-36, Aluminium Rheinfelden

tarafından, standart enjeksiyon döküm alaşımları ile karşılaştırıldığında,

ortalama mukavemet değerlerinde maksimum uzama elde etmek için geliştirilmiştir.

Bu alaşıma ısıl işlem de yapmak mümkündür.

Böylelikle, Silafont-36 ile %15’ in üzerinde uzamaya, ya da 260 MPa civarında akma

mukavemetine ulaşılabilir.

Bu mükemmel mekanik özellikler yanında Silafont-36, enjeksiyon döküm uygulama-

sında istenilen aşağıdaki özelliklere de sahiptir:

· Çok iyi dökülebilme

· Döküm kalıbına yapışmama

· Mükemmel talaşlı işlem

Otomotiv sektörü uygulamaları başta olmak üzere Silafont-36’ nın başka bazı özellik-

leri de gittikçe artan bir önem kazanmaktadır:

· Çok iyi korozyon direnci

· Yüksek yorulma mukavemeti

· Alüminyum-profil-döküm konstrüksiyonlarında mükemmel kaynak yapılabilme

· Perçin ve benzer bağlantı uygulamalarına uygunluk

Silafont 36 resimli uygulama örnekleri aşağıdaki sayfalardadır.

[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Sr Diğertoplam

min. 9,5 0,5 0,1 0,030

max. 11,5 0,15 0,0 0,8 0,5 0,07 0,15 0,020 0,10

F: Basıldığı gibi

Çözeltiye almadan ısıl işlem:

T5: Kalıptan alındıktan sonra suyla soğutma

ve suni yaşlandırma

Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler:

T4: Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla

doğal yaşlanma

T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma

T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma

Uzama A [%]

Akm

a M

ukav

emet

i Rp

0,2

[ MP

a] Mg düşük

T 5

FT 7

T 4

Mg yüksek T 6

Özellikler

Kullanım alanları

Mimari, armatürler, otomobil, ışıklandırma, uçak sanayii, ev aletleri, klima cihazları, otomotiv, gıda

endüstrisi, makina sanayii, gemi yapımı, savunma sanayii, kaynak öngörülen tasarımlar.

Karakteristik özellikler

Çok iyi dökülebilme, basıldığı gibi, yani döküm halinde çok iyi uzama değerleri, ısıl işlemden sonra

maksimum uzama değerleri.

Çok iyi korozyon direnci, iyi parlatma veya polisaj yapılabilme, çok iyi işlenebilme, çok iyi kaynak

yapılabilme.

Alaşım tanımı

Kimyasal: AlSi9MgMn

Nümerik: 43 500

Kimyasal bileşim

Isıl işlem ve magnezyum oranına göre Rp0,2 akma mukavemeti ve uzama

Döküm yöntemi Isıl işlem Akma mukavemeti Çekme mukavemeti Kırılma uzaması Brinell-Sertlik durumu Rp0,2[N/mm2] Rm[N/mm2] A[%] HBW

Enjeksiyon döküm F 120 – 150 250 – 290 5 – 11 75 – 95

Enjeksiyon döküm T5 155 – 245 275 – 340 4 – 9 80 – 110




[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Sr Diğertoplam

min. 9,5 0,5 0,1 0,030

max. 11,5 0,15 0,0 0,8 0,5 0,07 0,15 0,020 0,10

Silafont-36 AlSi10Mg(Fe) AlSi9Cu3(Fe)

Isılişlemeuygunluk Çokiyi iyi az

Sıcakçatlamayakarşıhassasiyet iyi iyi iyi

Yapışmayayatkınlık az az az

Birleştirmepotansiyeli yüksek orta az

Kalıpömrü %80 %80 %100

Çekme %0,–0,6 %0,–0,6 %0,–0,6

Birim Geçerlilik aralığı

Katılaşmaaralığı 590–550 °C

Yoğunluk 2,6 kg/dm 20°C

Elastisitemodülü 70–80 GPa 20°C

Doğrusalısılgenleşmekatsayısı 21 1/K×10-6 20–200°C

Isıliletkenlik 1,9–1,68 W/(K×cm) 20–200°C

Elektrikiletkenliği 21–26 m/(Ω×mm2) 20°C

Yorulmamukavemeti(r=-1)Basıldığıgibi(F) 89 MPa 106Devir

Özet Olarak Mekanik Özellikler

Katkı elementlerinin döküme ve mekanik özelliklere etkisi

Si: Ortalama % 10,5’ lik bir oranla çok iyi kalıbı doldurma

ve dökülebilirlik

Mn: Kalıba yapışma eğilimini azaltma

Mg: Oran ayarı ve ısıl işlemle istenilen mekanik özellikleri

elde etme

Fiziksel özellikler

Standart döküm alaşımları ile karşılaştırma

Sr: Ötektik yapının incelmesiyle sünekliğin artması

Fe: Çok düşük oranla plaka şeklindeki intermetalik demir fazının

mekanik özelliklere olan negatif etkisinin en aza indirilmesi

Cu: Çok düşük oranla yüksek korozyon direnci

Zn: Çok düşük oranla yüksek korozyon direnci

İyi dökülebilirlik Kalıba yapışmama

Rp0,2, Rm ve A tanımı

Modifikasyon/ Süneklik

Büyük intermetalik fazlar yok

Yüksek korozyon direnci

Yüksek korozyon direnci

5

Uygulama örnekleri

6

Integral taşıyıcı / Mercedes-Benz C-Sınıfı Silafont-36, O: Tavlanmış920 × 580 × 170 mm, ağırlık: 10,0 kg

Ağır, boyalı ve kaynak yapılmış bir çelik saç konstrüksiyo-nunun yerini alan bu enjeksiyon döküm parçası başka bazı fonksiyonların da entegrasyonunu sağlamaktadır. Yüksek deformasyon özelliği tavlama (O) ile sağlanabilen bu integral taşıyıcı, yüksek ürün emniyeti nedeniyle vakumlu kalıpla basılmıştır.

İç C-Sütunu / Mercedes-Benz S-Sınıfı CoupéSilafont-36, T6 Isıl işlem1270 × 770 × 150 mm Duvar kalınlığı 2,5 mm, ağırlık 2,7 kg

Bu döküm parçası Silafont-36 ile basılan en büyük parça-lardandır. Buna rağmen oldukça ince cidarlıdır. Enjeksiyon döküm parçası olarak üretilmesi için ana kriter, saç parçalarla karşılaştırıldığında, sahip olduğu boyutsal hassasiyet avantajı olmuştur. Yüksek akma mukavemeti T6 ısıl işlemle elde edile-bilmektedir.Parçadaki delikler, döküm sırasında ergiyik akışını engelleme-meleri için daha sonra talaşlı işlemle gerçekleştirilmiştir.

Ön plaka, ön tampon / AUDI A2Silafont-36, T7 ısıl işlem195 × 145 × 55 mm, ağırlık 0,75 kg

Civata ile bağlanabilen bir döküm parçası olan ön plaka, ekstrüzyon profillerle beraber tamponun sabit-lenmesini sağlar. Hafif ön çarpış-malarda tüm çarpışma enerjisi bu parçaya geçer. T7 ısıl işlemle sahip olduğu yüksek uzama özelliği, par-çanın kırılarak kopmasını önler.

Yan kapılar / BMW Z8Silafont-36, basıldığı gibi520 × 440 × 170 mm Duvar kalınlığı 2,5 mm,ağırlık 1,5 kg

BMW Z8 modelinin karoserisi alü-minyumdan imal edilmiştir. İki yan kapı, Silafont-36 ile basılan döküm parçaları ve aluminyum saçtan oluşan diğer parçaların kombi-nasyonu ile gerçekleştirilmiştir. %0,24 Mg oranlı Silafont-36, kapı kenarlarının tam oluşmasına ve beraber basılan ayaklık vasıtası ile konstrüksiyondaki diğer parçaların uyumunu mümkün kılmaktadır.

Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]

7

Ön çerçeve parçası / BMW 3 CabrioSilafont-36, basıldığı gibi1250 × 350 × 250 mm,ağırlık 4,5 kg

Binek arabasının ön kısmında ve üstte yer alan bu döküm parçası deforme olarak mümkün oldu-ğu kadar çok kinetik enerjiyi absorbe etmek durumundadır. Ayrıca montaj sırasında kabriyo için gerekli stabiliteye destek verir. Bu da, parçanın alt tarafındaki konstrüksiyon unsurları ve %0,24 Mg içeren Silafont-36 ile sağlanmaktadır.

Direksiyon kolonu ve KonsolBenz C-SınıfıSilafont-36, basıldığı gibi450 × 70 × 90 mm ve 260 × 210 × 80 mmağırlık 0,96 kg ve 0,45 kg

Boyutsal hassasiyeti, bir kaza durumunda kırılmadan deforme olma özelliği gerektiren kılavuzlama yüzeyleri ve kontak anahtarı kısmında azami dayanım, %0,24 civarında Mg içeren Silafont-36 için en vazgeçilmez şartlardır.

AudiSpaceFrame / Audi A8için düğüm noktaları profilleri Silafont-36, basıldığı gibive T7 ısıl işlem

A8 modelinin AudiSpaceFrame karoserisi düğüm noktalarındaki strüktürel elementler yekpare döküm parçalarıyla gerçekleştirilmiş-tir. Bu parçalarda istenen en az %15 uzamaya, %0,16 Mg içeren Silafont-36 ile ulaşılabilmektedir. Çok iyi kalite kaynak da parçaların vakumlu kalıpla basılması suretiyle elde edilebilmektedir.

Döküm parçaları

Ekstrüzyon profilleri

Şekil verilmiş saç parçalar

Uygulama örnekleri

8

Motosiklet gövdesi / Yamaha MT-01Silafont-36, T5 ısıl işlem870 × 460 × 500 mm, ağırlık 13,6 kg

Dinamik yük altındaki bu parçaların seri üretimi, ergi-yiğin kontrollu şekilde doldurulduğu (CF-die casting) enjeksiyon döküm makinalarında yapılmaktadır. Döküm için optimize edilmiş kontrüksiyondaki duvar kalınlıkları ağır yük altındaki motor kısmında 5 mm, yakıt tankı civarında da 4 mm‘ dir. Ana sistemin her iki yarısının direksiyon mili civarında civata ile birbirine bağlanması başka herhangi bir yardımcı montaj elemanı olmaksızın yapılmaktadır. Burada %0,3 Mg içeren ve T5 ısıl işlem yapılan Silafont-36 alaşımının civata mukavemeti işe yaramaktadır.

Motosiklet şanzıman gövdeleri / KTMParis – Dakar ralisiSilafont-36, T5 ısıl işlem400 × 270 × 80 mm, ağırlık 3,9 kg400 × 270 × 120 mm, ağırlık 3,8 kg

Güçlü motorlar, güçlü şanzıman gövdeleri gerektiriyor. Bunun için, ana miller arasındaki duvar kalınlıklarını artırmak yerine parçalar ısıl işleme tabi tutuldu. Demiri az olan Silafont-36, ani güç iletimi çıkışlarına çatlak oluşmadan dayanır.

Motosiklet oturak gövdesi / Yamaha MT-01Silafont-36, T5 ısıl işlem600 × 260 × 120 mm, ağırlık 1,8 kg

Hem ağırlık merkezinden uzakta olması, hem de üzerinde iki kişi taşıması gereken bu parçanın, eğilip bükülmeme özelliğinin yanında azami derecede hafif olması gerekmektedir. Ağırlık optimizasyonu sonucu oluşan 2 – 4 mm arası cidar kalınlığı olan çanak, bu istenenleri ancak %0,3 – 0,35 Mg içeren Silafont-36 alaşımı ve T5 ısıl işlem sonucu ulaşılabilen yüksek akma mukavemetiyle sağlayabilmektedir. Yüksek döküm kalitesine ise kontrollu dökümle (Controlled Filling die casting) ulaşılabilmektedir.


9

Motosiklet gövdesi / Yamaha YZF-R6Silafont-36, T5 ısıl işlem830 × 480 × 540 mm, ağırlık 10,4 kg

Dinamik yük altındaki bu parçaların seri üretimi, ergiyiğin kontrollu bir şekilde doldurulduğu (CF-die casting) enjeksiyon döküm makinalarında yapılmaktadır. Döküm için optimize edilmiş konstrüksiyondaki duvar kalınlıkları, ağır yük altın-daki motor kısmında 6 mm, yakıt tankı civarında da 4 mm dir.Ana sistemin her iki yarısının birbirine civata ile bağlanması başka herhangi bir yardımcı montaj elemanı olmaksızın yapılmaktadır. Burada %0,3 Mg içeren ve T5 ısıl işlem yapılan Silafont-36 alaşımının civata mukavemeti işe yaramaktadır

Motosiklet arka tekerlek çatalı / Yamaha YZF-R6Silafont-36, T5 ısıl işlem640 × 310 × 250 mm, ağırlık 7,3 kg

İki Silafont-36 enjeksiyon döküm parçası ve iç taraftaki bir alüminyum saç parçasının kaynak yoluyla birleştirilmesiyle oluşturulan bu konstrüksiyonun stabilitesi motosiklete mükemmel sürüş özelliği vermektedir. Yüksek kalitede kaynak yerleri için kontrollu bir enjeksiyon döküm prosesi yanında iyi kaynak yapılabilen ve çok az intermetalik kirlilik içeren bir alaşımın kullanılması da zorunludur.

Uygulama örnekleri

10

Direksiyon kolonu emniyet somunu / Mercedes-Benz C-SınıfıSilafont-36, döküm durumunda20 × 12 × 7 mm, ağırlık 9 g

Burada, motorun alt kısmında bulunan parçadan iste-nen yüksek mekanik ve dinamik şartları ve korozyon direncini %0,24 Mg içeren Silafont-36 sağlamaktadır.

Vibrasyon sönümleme gövdesi ve suspansiyon dayanak yatağıSilafont-36, basıldığı gibi,ağırlık 0,2 kg ila 0,4 kg

Gövdeler, sıvama ile kapatılan içerdeki kauçuk-metal elementleri de içermektedir. %0,16 Mg içeren Silafont-36, hem parçanın dış kısmı için gerekli yüksek dinamik özellikleri vermekte, hem de arazide gerektiğinde defor-masyonla fazla yükü azaltmakta veya emmektir. Alaşımın bu deformasyon özelliği gövde kenarını sıvamak için de kullanılmaktadır.

Ön ve arka aks çanakları / PorscheSilafont-36, basıldığı gibi150 × 45 mm, ağırlık 0,61 kg150 × 40 mm, ağırlık 0,44 kg

%0,24 Mg içeren Silafont-36 alaşımında, yüksek demirli diğer AlSi10Mg alaşımları ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir dinamik mukavemet gözlenmektedir. Bir spor arabanın şasi parçası olan bu çanakta, ince cidarla ağırlık tasarrufu hedeflenmiştir.

Vibrasyon sönümleme koluSilafont-36, basıldığı gibi160 × 40 × 25 mm, ağırlık 0,2 kg

Lastik-metal elementleri için kolun her iki ucunda bu-lunan çanaklar üst kenarlarında sıvanabilme özelliğine sahiptir. Kapaklı ve çok elemanlı çözümlerin yerini bu enjeksiyon döküm parçası almıştır.

Radyatör tutucu / Volvo kamyonSilafont-36, T5 ısıl işlem590 × 180 × 110 mm, ağırlık 4,2 kg

Diğer AlSiMg-alaşımlarıyla karşılaştırıldığında, Sr ile modifiye edilmiş Silafont-36, kalın cidarlı parçalarda bile yüksek dinamik dayanım göstermektedir.


11

Motor taşıyıcı / BMWSilafont-36, basıldığı gibi270 × 170 × 210 mm, ağırlık 1,5 kg

Magnezyum motor blokları, diğer montaj parçaları ile kontak korozyonu problemine neden olmaktadır. Bunu önlemek için diğer AlSi enjeksiyon döküm alaşımlarına göre Silafont-36 daha iyi bir çözüm sunmaktadır.

Motor taşıyıcı / Mercedes-Benz A-SınıfıSilafont-36, basıldığı gibi270 × 90 × 100 mm, ağırlık 0,7 kg

Motorun alt kısmında bulunan parçadan istenen yüksek mekanik ve dinamik şartları ve korozyon direncini %0,24 Mg içeren Silafont-36 sağlamaktadır.

Motor taşıyıcı / Volkswagen Golf ve Ford MustangSilafont-36, basıldığı gibi200 × 100 × 110 mm, ağırlık 0,9 kg200 × 110 × 130 mm, ağırlık 1,1 kg

Yüksek performanslı motorlarda motor taşıyıcılarının da bu yüksek dinamik koşullara uygun olmaları gerekmesi nedeniyle bu parçalarda çatlaklara dirençli, az demir ve %0,24 Mg içeren Silafont-36 kullanılmaktadır.

Komponent tutucu / HondaSilafont-36, basıldığı gibi190 × 160 × 90 mm, ağırlık 0,3 kg

3 mm duvar kalınlığı olan bu komponent tutucu, civatalar için gerekli tüm delikleri ile montaja hazır vaziyette basılmaktadır.

Arka koltuk katlama mekanizması / Mercedes-Benz E-SınıfıSilafont-36, basıldığı gibi125 × 55 × 30 mm, ağırlık 0,2 kg

Arka koltuğun katlama mekanizmasın-daki parça, arabanın arkasındaki yükü tutmak zorunda olduğu için kaza anında yüksek yüke maruz kalmaktadır. Bu yüksek dinamik yük, Silafont-36 gibi de-formasyona müsait sünek bir enjeksiyon döküm alaşımını zorunlu kılmaktadır.

Uygulama örnekleri

12

Yağ filtreli ara gövdeSilafont-36, basıldığı gibi650 × 400 × 155 mm, ağırlık 5,8 kg

Bu konstrüksiyon ilk olarak büyük yüzeyli ara gövde ile ince cidarlı yağ filtresi gövde-sini yekpare döküm parçasında birleştir-miştir. Kalın duvarlı geçiş kısmında yüksek yağ sızdırmazlığı ile yüksek mekanik ve dinamik mukavemet koşulları gereklidir.

Volan gövdesi / Frightleiner kamyonSilafont-36, basıldığı gibi 620 × 550 × 160 mm, ağırlık 14,3 kg

Gövdedeki iki tutucu, dinamik yüke dayanıklı, demiri az bir alaşımı zorunlu kılmaktadır. %0,2 Mg içeren bu yekpare ağır parça için Silafont-36 kullanılmıştır.

Sürücü kabin mafsalı / Renault kamyonSilafont-36, T5 ısıl işlem560 × 460 × 250 mm, ağırlık 9,5 kg

9,5 kg ağırlığındaki bu ağır enjeksiyon döküm parçası, ısıl işlem yapılan bir kokil döküm parçasının yerini almıştır. Silafont-36 ile basılan bu mafsal, sürücü kabinini taşımakta ve motorun açılması durumunda öne katlanan kabini tutmaktadır.


1

İntegral motor taşıyıcı / FIATSilafont-36, T5 ısıl işlem,920 × 700 × 80 mm, ağırlık 9,4 kg

Bu parça, orta sınıf binek arabasında hem motorun ağırlığını, hem de ön tamponu taşımaktadır.%0,28 Mg oranı, T5 ısıl işlem, 120 MPa akma muka-vemeti ve %6 uzama özellikleriyle kaza simulasyonları-nı başarıyla tamamlamıştır. Hafif konstrüksiyon tasarım karakterini arka yüzde açıkça görmek mümkündür.

Ön aks kirişi / PORSCHE CAYMANSilafont-36,910 × 710 × 85 mm, ağırlık 4,8 kgCidar kalınlığı 3 – 6 mm

Bu kiriş, ısıl işlem yapılan çok daha ağır bir kokil döküm AlSiMg alaşımının yerini almıştır.İnce cidarlı bu hafif konstrüksiyonun üretimi, çözeltiye almadan yapılan bir ısıl işlemle ekonomik olmaktadır. Aksi takdirde çarpılma meydana gelmekte ve aka-binde yapılan düzeltme operasyonu parçada tekrar gerilimlerin oluşmasına yol açmaktadır.

Bagaj kapısı taşıyıcı çerçevesi / BMW 5 GRAN TURISMOSilafont-36,1130 × 1250 × 390, ağırlık 11,6 kg

Bu parçada taşıma unsuru da ön plandadır. Bağlantı elemanları, kilit ve kapının açılmasını sağlayan meka-nizmayı taşıyan bu çerçeve, bu arabaya özgü olan ve kapıdan ayrı açılabilen küçük bir kapağın entegrasyonunu da sağlamak-tadır. Bu fonksiyon entegrasyonu ve konvansiyonel tasarımdaki birçok birleştirme operasyonunu elimine etmesi nedeniyle ekonomik olmaktadır. 3 mm cidar kalınlığı olan bu parçanın ölçü hassasiyeti, boyamaya uygunluğu ve kazaya dayanıklılığı da dikkat çekicidir. Yekpare tasarım ayrıca kompleks talaşlı işleme-yi ve eğilip bükülmez hafif bir parçayı mümkün kılmaktadır.

Aşağıda adı geçen müşterilerimize teşekkür ederiz:

Audi, Ingolstadt BMW-Group, Landshut DaimlerChrysler, Mettingen Georg Fischer, Herzogenberg Honsel, Nürnberg

KTM, Avusturya Mahle, Stuttgart Porsche, Stuttgart Yamaha, JaponyaFIAT, İtalya

[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Sr P Diğertoplam

min. 9,5 0,5 0,1 0,030

max. 11,5 0,15 0,0 0,8 0,5 0,07 0,15 0,020 0,001 0,10

Kimyasal Bileşim

Silafont-36, stronsiyum içeren AlSi9MgMn tipi bir enjeksiyon

döküm alaşımı olup %99,8 saflıkta alüminyum kullanılarak elde

edilmektedir. Elementlerdeki dar tolerans aralıkları, değişmeyen,

iyi bir döküm kalitesini de beraberinde getirmektedir. Ötektik si-

lisyumun modifikasyonu için stronsiyum ilave edilmektedir (Tablo

1). Çeşitli uygulamalar için Mg oranı daha da daraltılabilmektedir.

Kimyasal bileşimdeki demir, bakır ve çinko gibi elementlerin

limitlerini de daraltmak mümkündür.

Bu hem dökümhane koşullarına, hem de parçadan istenen özel-

liklere ve şartlara da bağlıdır. %10,5 civarındaki silisyum oranı,

kalıbı iyi doldurarak çok iyi bir dökülebilirlik özelliği taşımaktadır.

Silisyum fazının döküm halinde bile parçada ince bir dağılım

göstermesini sağlamak için alüminyum-silisyum ötektiği, Sr ilave-

siyle modifiye edilmektedir. Bu, döküm durumunda bile parçada

yüksek uzama değerlerini mümkün kılmakta ve muhtemel bir ısıl

işlemde silisyumun şekil almasını kolaylaştırmaktadır.

Yüksek deformasyon veya şekil verebilme değerleri istenilmesi

nedeniyle Fe oranı, yapı içinde plaka şeklindeki AlFeSi fazlarının

mümkün mertebe düşük olması için asgari seviyede tutulmuştur.

Bu fazlar, morfolojileri nedeniyle dinamik yük altında veya bir

deformasyon durumunda çatlak veya yırtılmaların çıkış noktaları

olduğu için düşük mukavemet ve uzama değerlerinin de nede-

nidirler.

Döküm parçalarındaki yapışma eğilimini azaltma ve mukavemeti

artırmak için Mn yaklaşık %0,65 oranına yükseltilmiştir. Mn,

döküm kalıbına yapışma eğilimini azaltma açısından bakıldığın-

da demirle aynı etkiye sahiptir. Katılaşmadan sonra oluşan ve

plaka şeklindeki sivri demir çökeltilerine karşılık Mn fazları daha

yuvarlaktır. Özellikle de bu AlSiMg enjeksiyon döküm alaşımında

uygun Mg oranı, döküm parçasından istenilen süneklik ve mu-

kavemet değerlerine göre ayarlanabilir. Herşeyden evvel de Mg

oranı, parçaya ısıl işlem yapılması gereken durumlarda önemlidir.

Bu optimizasyonlarda Silafont-36 için dört alaşım varyasyonu

ortaya çıkmıştır:

· %0,13 – 0,19 Mg: Olası bir kazada ön planda olan parçalar

ve sıvama tekniği için.

· %0,18 – 0,28 Mg: Hem dayanım gerektiren, hem de olası bir

kazada ön planda olan devamlı titreşim veya yorulma yükü

altındaki emniyet parçaları için.

· %0,24 – 0,35 Mg: Çalışma şartlarında yüksek dayanım ve

darbe dayanıklılığı gerektiren parçalar için.

· %0,28 – 0,35 Mg: Isıl işlemde çözeltiye alma safhasından

sonra hava ile soğutulan parçalar için.

Manganezin etkisi

Literatürden, bir AlSiMg alaşımında Mn oranının %0,2’ den sonra

uzamayı azalttığı bilinmektedir. Bu nedenle bir enjeksiyon döküm

alaşımında manganezin, demirin yerine veya bir demir kombi-

nasyonu içinde kullanılması tavsiye edilmemektedir. Özelliklerini

daha iyi anlamak için %0,04 – %1,2 arasında Mn içeren alaşım-

larla deneyler yapılmıştır. Bu deneylerde Fe oranı %0,15’ in altın-

da kalmıştır. Mg oranı, halihazırda en yaygın uygulamadaki oran

olan ortalama %0,19 civarında, ötektik yapının iyi bir modifikas-

yonu için de Sr oranı 130 ila 170 ppm arasında tutulmuştur.

Deneyler, vakumlu bir 400 T Bühler B enjeksiyon döküm maki-

nasında yapılmıştır. Deney koşulları: Dört gözlü kalıp, standart

makina ayarları, ergiyik sıcaklığı 710 – 720 °C arası, ergiyik yo-

ğunluk indeksi <1% (80 mbar vakum yoğunluk nümunesi), her iki

tarafta da kalıp sıcaklığı 200 °C, kalıp yağı 1:180 oranında, piston

hızı 30 ila 40 m/saniye.

Çekme deneyi için çubuklar, DIN 50 125 Form E normuna uygun

olarak 3 mm kesit ve 10 mm uzunluk olarak seçilmiş, çekme

deneyleri, çubukların kararlı bir durumda olmasını sağlamak için

dökümden iki gün sonra, hem basıldıkları gibi (F) olan çubuklar-

la, hem de aşağıdaki koşullarda ısıl işlem yapılan T6 çubuklarla

yapılmıştır: 1 saat için 520 °C’ de çözeltiye alma, su verme ve

160 °C’ de 6 saat suni yaşlandırma. Ara kontrollarda, deney

kalıbının basit bir konstrüksiyon olmasına rağmen manganezin

olmadığı durumlarda kalıba yapışma eğiliminin çok fazla olduğu

tesbit edilmiştir.

Tablo 1: Silafont-36, AlSi9MgMn, kimyasal bileşim

1

0,0 0,2 0, 0,6 0,8 1,0 1,2 1,

50

00

250

200

150

100

50

0

Yapışmaeğilimi

RmBasıldığıgibi

Rp0,2Basıldığıgibi

Mnoranı[%]

Muk

avem

etR

[MP

a]

Grafik 1a: Basıldığı gibi, yani döküm durumunda (F), Mn oranına bağlı olarak mekanik özellikler

0,0 0,2 0, 0,6 0,8 1,0 1,2 1,

50

00

250

200

150

100

50

0

Yapışmaeğilimi

RmT6ısılişlemde

Rp0,2T6ısılişlemde

Mnoranı[%]

Muk

avem

etR

[MP

a]

Grafik 1b: T6 ısıl işlem durumunda Mn oranına bağlı olarak mekanik özellikler

0,0 0,2 0, 0,6 0,8 1,0 1,2 1,

20

16

12

8

0

Yapışmaeğilimi

A:T6ısılişlemde

Mnoranı[%]

Uza

ma

A[%

]

Grafik 1c: Döküm ve T6 ısıl işlem durumlarında Mn oranına bağlı olarak uzama

A:Basıldığıgibi

Uzamanındüşmesi

Kalıba yapışma eğilimi manganezi artırdıkça

azalmaktadır ve istenilen sonuca %0,4 üzerinde-

ki değerlerde ulaşılabilmektedir.

Basıldığı gibi test edilen çubuklarda çekme ve

akma mukavemetleri Mn oranına bağlı olarak

çok az değişmektedir (Grafik 1a). Aynı değişim

T6 durumundaki çubuklar için de söz konusudur

(Grafik 1b). Burada, Mn içermeyen çubuklarda

değişik bir davranış gözlenmektedir. Bu, yukarıda

da belirtildiği gibi, şiddetli kalıba yapışma eğilimi-

nin bir sonucu olabilir. Bu parçaların yüzeyinde

görülen çatlakların ve ısıl işlemden kaynaklanan

yüzey hatalarının da kötü sonuca neden olmuş

olması mümkündür.

Uzama her iki durumda da ayrı bir yön izlemekte-

dir (Grafik 1c). Her iki durumda da manganezsiz

uzama şiddetli yapışma eğilimi nedeniyle düşük-

tür. Basıldığı gibi test edilen çubuklarda uzama

%0,4 Mn oranına kadar devamlı artmaktadır.

Hatta yüksek Mn değerlerinde bile uzama %8’

dir. En yüksek uzama değerleri için optimal Mn

oranı %0,5 – %0,8 arasındadır.

T6 ısıl işlem durumunda uzama başka bir davra-

nış sergilemektedir. En yüksek değer, %0,2 Mn

oranında tesbit edilmiştir. %0,4 – %1,0 arası Mn

oranlarında uzama %12 – %14 arasındadır. En

sabit aralık da %0,5 – %0,8 Mn aralığıdır.

Mn oranına bağlı olarak elde edilen değişik

uzama değerleri ısıl işlemle ilişkili olabilir. Isıl işlem

sırasında çözeltiye alma safhasındaki intermetalik

Mn fazları küresel bir şekil almaya meyillidirler.

Döküm durumuyla karşılaştırıldığında, sünek bir

yapı içindeki bu küresel parçacıklar muhtemelen

uzamayı artırmaktadırlar.

15

Mekanik Özellikler

Yandaki metalurjik yapı fotoğrafları

(Resim 2, 3 ve 4), 220 × 60 × 4 mm

Açık renkli ve kolayca ayırt edilebilen

-aluminyum dendritlerinin yanında

aluminyum-silisyum-yapısı hemen hemen

küresel şekildedir. Bunun yanında, ötekti-

ğin içindeki Al12Mn3Si2-fazları da açık gri

fazlar olarak küresel şekildedirler.

Yüksek Mg oranlarında bir de görülmesi

zor olan intermetalik Mg2Si fazı vardır.

Enjeksiyon dökümdeki hızlı soğuma,

istenilen yüksek uzama değerlerini elde

etmek için gerekli ince yapıyı oluşturmada

yeterli olmamıştır. Ancak stronsiyumla

yapılan bir modifikasyon sonrasında yeterli

derecede ince bir ötektik yapıyı sağlamak

mümkün olmuştur.

Resim 4, aynı alaşım tipinden, fakat mo-

difikasyon yapılmayan bir yapıyı göster-

mektedir. Resim 3’ te ise, modifikasyonla

ötektik silisyumun daha ince oluştuğunu

görmek mümkündür. Böylelikle ulaşılabi-

len uzama %5’ ten %10’ a çıkmaktadır

Bunu, ısıl işlemle çözeltiye alma durumun-

da da gözlemek mümkündür. Resim 5

ve 6, 490 °C’ de 3 saat çözeltiye alınmış

6 mm’ lik bir enjeksiyon döküm plaka-

sındaki yapıyı göstermektedir. Silisyum

biraz büyümüştür fakat küresel şekildedir.

Başka deneylerde, ötektik silisyumun şe-

killeşmesine 350 °C’ de bile ulaşılabildiğini

göstermiştir.

Resim 1: Enjeksiyon döküm plakaları

Resim 2: Silafont-36, AlSi9MgMn, döküm durumun-daki yapı

Resim 3: Silafont-36, AlSi9MgMn, stronsiyumla modifikasyon yapılmış, döküm durumun-daki yapı

Resim 4: AlSi9MgMn, stronsiyum ile modifikasyon yapılmamış, döküm durumunda

Resim 5: Silafont-36, AlSi9MgMn, T4 ısıl işlem Resim 6: Silafont-36, AlSi9MgMn, T4 ısıl işlem

100 µm

100 µm 10 µm

10 µm

10 µm

16

Mg-Oranı Rp0,2 Rm A Döküm parçası No.

[%] [MPa] [MPa] [%] Tabloilekarşılaştır

0,15 117 250 11,2

0,28 121 26 10,2

0,0 1 279 8,1 1

0, 11 261 6, 2

0,2 16 286 5,8 1

No. Döküm parçası Enjeksiyon Nümunelerin

döküm makinası kalınlığı

1 Testplakası 00kN ,0mm

2 Silindirbaşlığıkapağı 16000kN ,8mm

Arkauzuntaşıyıcı 7500kN 2,5mm

20

20

160

80

00 5 10 15 20

UzamaA[%]

Muk

avem

etR

[MP

a]Basıldığı gibi T5 ısıl işlem T7 Isıl işlemRp0,2 = 123 MPa Rp0,2 = 211 MPa Rp0,2 = 148 MPa

Rm = 265 Rm = 313 MPa Rm = 206 MPa

A = %11,4 A = %8,1 A = %14,2

T 5

F

T 7

Grafik 2: Silafont-36, AlSi9MgMn, mukavemet ve uzama eğrileri

Tablo 2: Silafont-36, AlSi9MgMn, alaşımının döküm durumunda Mg oranına bağlı olarak mekanik özellikleri

Tablo 3: Mekanik özelliklerin tesbit edilmesi sırasında yapılan deneylerin ayrıntıları

Magnezyum oranının mekanik özelliklere

etkisi

Silafont-36’ nın AlSiMg alaşımları içindeki özelliği,

sıradışı yüksek uzamasıdır. Grafik 2, döküm du-

rumundaki Silafont-36’ nın uzama ve mukavemet

eğrisini göstermektedir.

Grafik 2’ de ek olarak Silafont-36, T5 (suni

yaşlandırma) ve T7 ısıl işlem durumları (aşırı

yaşlandırma) için uzama ve mukavemet eğrilerini

görmek mümkündür.

Artan Mg oranıyla mukavemet artmakta, uzama

da azalmaktadır. Yüksek mukavemet istenildi-

ğinde Mg oranı limitin yukarı sınırlarında, yani

%0,3 – %0,4 aralığında olmak zorundadır. Yüksek

uzama değeri istenildiğinde ve mukavemetin

önemli bir rol oynamadığı durumlarda %0,15 gibi

düşük bir Mg oranını tercih etmek gerekir.

Basıldığı ya da döküldüğü gibi (F)

Değişik Mg oranlarındaki mekanik özellikler tablo

2’ de topluca görülebilir. Söz konusu deneyler,

Tablo 3’ teki parametlerle üretilen parçalarla

yapılmıştır. Artan Mg oranı ile uzama %11,2’

den %5,8’ e kadar düşmekte, dayanım da 117’

den 146 Mpa’ ya kadar çıkmaktadır. Artan Mg

oranı ile çekme dayanımı da 250’ den 286 MPa

değerine kadar çıkmaktadır. Böylelikle döküm

durumunda bile daha geniş bir mekanik özellikler

aralığına ulaşmak mümkün olmaktadır.

%0,5’ in üzerinde bir Mg oranı ile daha yüksek

dayanım elde edilememektedir, çünkü fazla Mg,

Mg2Si fazı olarak çökelmekte ve dayanıma katkı

sağlamamaktadır.

17

Tablo 4: T5 ısıl işlem durumu ve %0,30 Mg oranında mekanik özellikler Döküm parçası No.1 (Test plakası)

Yaşlandırma Yaşlandırma Rp0,2 Rm A

sıcaklığı süresi

[°C] [hr] [MPa] [MPa] [%]

170 1,0 157 291 7,1

170 2,0 169 292 5,0

170 ,0 185 02 6,0

170 ,0 188 05 8,5

170 5,0 197 09 7,1

170 6,0 195 09 8,5

170 8,0 201 1 8,9

200 0,5 211 16 8,

200 1,0 212 1 7,9

Tablo 5: T5 ısıl işlem durumu ve %0,33 Mg oranında mekanik özellikler Döküm parçası No.2 (Test plakası)

Yaşlandırma Yaşlandırma Rp0,2 Rm A

sıcaklığı süresi

[°C] [hr] [MPa] [MPa] [%]

170 ,0 19 290 ,5

170 ,0 199 295 ,8

170 6,0 206 00 5,0

200 0,5 19 290 5,7

200 1,0 200 297 5,6

220 0,5 199 29 5,8

250 0,5 180 268 ,5

Tablo 6: T5 ısıl işlem durumu ve yaşlandırma öncesi değişik dinlendirme sürelerinde mekanik özellikler özellikler. Yaşlandırma: 200 °C, 1 saatin üzerinde. Mg oranı: %0,32 Döküm parçası No. 1 (Test plakası)

Yaşlandırmadan önce Rp0,2 Rm A

dinlendirme süresi

[hr] [MPa] [MPa] [%]

1 207 07 6,9

10 2 2 6,6

72 22 2 6,8

Mekanik Özellikler

Isıl işlemin mekanik özelliklere etkisi

Silafont-36’ nın mekanik özelliklerini Mg oranı dışında ısıl işlemle

de etkilemek mümkündür.

Isıl işlemde birbirinden tamamen ayrı iki yöntem söz konusudur:

Çözeltiye alarak ve çözeltiye almadan.

Silafont-36 ile çözeltiye almadan aşağıdaki ısıl işlemler yapılabilir:

· O: Düşük sıcaklıkta tavlama

· T5: Kalıptan çıktıktan sonra su verme ve suni yaşlandırma

Aşağıdaki ısıl işlemlerde ötektikteki silisyumun şekillendirilmesi

çözeltiye alma ile sağlanabilir:

· T4: Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla doğal yaşlanma

· T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma

· T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma

Çözeltiye almadan yapılan ısıl işlemler:

«O» ısıl işlem

Bu ısıl işlem ile deformasyon tehlikesi olmadan döküm parçasının

mukavemeti veya uzaması artırılabilir. İki durum sözkonusudur:

· O (I): Düşük sıcaklıkta tavlama (320 °C / 30 – 60 dakika).

· O (II): Yüksek sıcaklıkta tavlama (380 °C / 30 – 60 dakika).

Bu ısıl işlem, çabuk katılaşan enjeksiyon döküm yapısındaki geri-

limi giderir ve uzamayı artırır. Uzamayla gelen bu şekil verilebilme

özelliği, yüksek Mg oranlarında bile perçini ve sıvamayı mümkün

kılar. 3 mm’ ye kadar olan nümunelerde %0,2 Mg oranı ve O(II)

ısıl işlemle %6 – %12 uzama ve 140 – 160 MPa mukavemet de-

ğerlerine ulaşılabilir. Aynı nümunelerde O(II) ısıl işlemle 100-130

MPa mukavemet ve %12 – %16 uzama elde edilebilir.

T5 ısıl işlem

Bu basit ısıl işlemle döküm parçasının deformasyonu tehlikesi

söz konusu olmadan akma mukavemeti artırılabilir.

Suda soğutarak parçanın deformasyonu ve daha sonra da bu

deformasyonu düzeltme riski, çözeltiye almanın söz konusu

olduğu bir ısıl işleme göre çok daha azdır.

Enjeksiyon döküm parçası kalıptan çıkarıldıktan sonra hemen

suya daldırılıp soğutulur ve ondan sonra da suni yaşlandırmaya

tabi tutulur. Suni yaşlandırmanın etkisi için parçanın kalıptan

alınıp suya daldırıldığı andaki sıcaklığı önemlidir. Bu sıcaklık ne

kadar fazla olursa (mesela 400 °C) suni sertleştirme potansiyeli

de o kadar fazladır. Akma mukavemetini daha da artırmak için

190 °C’ de 120 dakika suni yaşlandırmaya sokmadan parçaları

10 saatten fazla dinlendirmek gerekir.

18

Tablo 7: Mg oranına bağlı olarak T4 ısıl işlemde Silafont-36, AlSi9MgMn‘ nin mekanik özellikleri

Mg-Oranı Rp0,2 Rm A Döküm Parçası No.

[%] [MPa] [MPa] [%] Tablo2ilekarşılaştır

0,15 9 206 20,6

0,20 107 22 20,

0,25 119 229 17,

0,28 121 22 16,7

0,2 11 259 15,0 1

Grafik 3: 0,3 Mg içeren Silafont-36, AlSi9MgMn alaşımının yaşlandırma süresinin fonksiyonu olarak mekanik özellikleri. (490 °C’ de 3 saat çözeltiye alma, su verme ve 170 °C ’ de yaşlandırma)

20

280

20

200

160

1200 1 2 5 6 7 8

Muk

avem

et[M

Pa]

Kırı

lma

uzam

asıA

[%]

20

16

12

10

8

0

Yaşlandırmasüresi[hr]

R m

R p0,2

A

T5 ısıl işlem yapılmış Silafont-36’ nın mekanik özellikleri, değişik

Mg oranları ve değişik parçalar için Tablo 4 ve 5’ te gösterilmiştir.

T5 ısıl işlem ile mukavemet döküm durumuna göre 100 MPa

artırılabilir. İlginç olan, uzamanın azalmayıp %5 – %9 arası kalma-

sıdır.

Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler:

Enjeksiyon döküm parçalarına, kokil döküm parçaları ile karşı-

laştırıldığında ince taneli katılaşmaları nedeniyle, çözeltiye alarak

480 – 490 °C’ de ve kısa zamanda başarıyla ısıl işlem yapılabilir.

Silafont-36’ da 520 – 535 °C’ ye kadar çıkılabilir.

Tablo 7’ de çözeltiye alma ( 490 °C/3 hr) ve soğutmadan sonraki

mekanik özellikler görülmektedir.

Burada ulaşılan silisyum ve diğer intermetalik fazların şekillenme-

si, Mg oranına göre dayanımın %15 veya daha fazla artmasına

neden olur.

Döküm durumuna göre akma dayanımı 94‘ ten 141 MPa’ ya

kadar çıkar. Çekme dayanımı, 206 – 259 MPa ile döküm duru-

mundakinden biraz düşüktür.

T4 ısıl işlem:

Tabii yaşlandırma, tüm ısıl işlem çeşitleri içinde döküm parçala-

rında en yüksek uzamayı sağlar. Parçalar önce çözeltiye alınır, su

verilir ve 6 günden fazla oda sıcaklığında yaşlanır. Çözeltiye alma

490 °C’ de 3 saattir. Bu sırada katı solüsyon içinde çözülebilen

elementler bu yapının içine nüfuz eder. Aynı zamanda ötektik

silisyum küresel bir şekil alarak mümkün olan en yüksek uzama

sağlanır. Ondan sonraki su verme ile çözülen elementlerin

ayrışması önlenerek katı solüsyon matrisi içinde kalması sağlanır.

Bunların tabii yaşlanma sırasında mukavemete katkısı azdır.

T6 ısıl işlem:

T6, çözeltiye alma (490 °C/ 180 dakika), su verme ve suni

yaşlandırmayı içeren komple bir ısıl işlemdir. Çözeltiye almadaki

yüksek sıcaklık nedeniyle parça içinde ve yüzeye yakın gaz ka-

barcıklarının genleşmesi nedeniyle porosite gibi yüzey hatalarının

oluşması riski vardır. Su verme sırasında parçalarda meydana

gelen istenmeyen çarpılmayı önlemek için de önlem alınması

gerekir. Su vermeden sonra 170 °C’ de 5 – 7 saat yapılan suni

yaşlandırma ile en yüksek mukavemete ulaşılabilir. Bu esnada

uzama, parçanın basıldığı durumundaki değerlere kadar düşer.

Bu amaç için %0,25’ ten daha az Mg içeren bir Silafont-36’ nın

kullanılmaması gerekir. Sertleşme potansiyelinden tam faydala-

nabilmek için döküm parçasındaki Mg oranının %0,3’ ten fazla

olması daha doğrudur.

Grafik 3, %0,3 Mg oranında yaşlandırma zamanına bağlı olarak

mekanik özellikleri göstermektedir. 240 MPa’ lık akma mukave-

meti ile 310 MPa’ lık çekme mukavemeti en yüksek değerlerdir.

Bu durumda bile uzama %7,1 gibi iyi bir değerdir.

Yüksek Mg değerlerinin söz konusu olduğu deneyler, mukave-

metin 280 MPa’ nın üzerine çıkarılabildiğini göstermiştir ve bu

durumda bile uzama

19

Grafik 4: Çeşitli ısıl işlem durumları ve Mg oranlarına bağlı olarak Silafont-36, AlSi9MgMn alaşımının Rp0,2 mukavemeti ve kırılma uzaması

Muk

avem

et[M

Pa]

200

180

160

10

120

100

80

60

0

20

0

Yüksayısı[n]0 105 106 107 108

%95%50%5

Dayanım oranı r = -14 mm duvar kalınlığı, Frekans 117 Hz%5, %50, %95 kırılma olasılıkları

Grafik 5: Döküm durumundaki Silafont-36, AlSi9MgMn alaşımının Wöhler eğrisi

Akm

a M

ukav

emet

i Rp

0,2

[ MP

a]

Uzama A [%]

Mg düşük

T 5

FT 7

T 4

Mg yüksek T 6

Mekanik Özellikler

T7 ısıl işlem

Komple ısıl işlem olan T6 ile karşılaştırıldığında, döküm parçaları

daha uzun bir suni yaşlandırma süresine veya daha yüksek bir

suni yaşlandırma sıcaklıklığına (235 °C/90 dakika) tabi tutuldu-

ğunda T7 dediğimiz aşırı yaşlandırma yapılmış olur. Amaç, ısıl

kararlığı olan bir doku ve T4 ısıl işleme göre yüksek mukavemet

değerlerinde çok iyi bir uzama elde etmektir. %0,20 Mg içeren

Silafont-36, en yüksek uzama değerleri verir.

Grafik 3’ te artan yaşlandırma süresi ile uzamanın tekrar arttığı

görülmektedir.

Çözeltiye aldıktan sonra hava ile soğutma

Alüminyum parçalardaki çarpılmayı minimize etmek için çözel-

tiye aldıktan sonra su verme yerine hava ile soğutma yapılabilir.

Sadece %0,3 Mg oranıyla ve daha sonra 170 °C’ de 2 saat suni

yaşlandırma ile 120 MPa akma mukavemetine ulaşılabilir. Bu

değer, ulaşılabilen akma mukavemetinden 30%’ dan daha fazla

düşüktür.

Mekanik özelliklere bakış

Grafik 4’ te, çeşitli ısıl işlem türlerinden sonra elde edilebilen

mekanik özelliklerin genel bir görüntüsü verilmektedir. Burada

Mg oranının istenilen özelliğe göre ayarlanması gerekir. Yüksek

uzama değerleri, düşük akma mukavemeti değerleri demektir,

ya da tam tersi söz konusudur.

Yorulma dayanımı

Grafik 5’ te, 4 mm kalınlığında ve basıldığı gibi test edilen

enjeksiyon döküm plakalarındaki Wöhler eğrisine göre yorul-

ma dayanımı görülmektedir. Deneyler, bir yüksek frekans puls

jeneratörü ile yaklaşık 117 Hz frekansta yapılmıştır: Gerilim oranı:

r = -1. Buradaki geometrideki form faktörü: Kt = 1,2. Grafik 5’ te

F: Basıldığı gibi ya da döküm durumunda

Çözeltiye almadan ısıl işlem:

T5: Parça kalıptan çıktıktan sonra soğutma ve suni

yaşlandırma

Çözeltiye alarak ısıl ilem:

T4: Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla doğal

yaşlanma

T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma

T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma

de görüldüğü gibi yorulma mukavemeti deney koşullarında 89

MPa’ ya ulaşmaktadır. Bu da mukavemetin yaklaşık %66’ sına

eşdeğerdir.

Korozyon

Korozyon davranışı bir alüminyum-silisyum primer alaşımın-

kiyle karşılaştırılabilir. Silafont-36 korozyona dirençlidir ve stres

korozyonu çatlamasına karşı da bir eğilim göstermemektedir.

Uygulama fotoğraflarından da görüldüğü gibi taşıtların karoseri

ve şasilerinde kullanılmaktadır.

20

250

200

150

100

50

0

18

16

1

12

10

8

6

2

0

A

Rm

Rp0,2

Kırı

lma

uzam

asıA

[%]

Muk

avem

etR

[MP

a]

Sila

font

-36

T7

ısıl

işle

m

Duv

ar k

alın

lığı 3

mm

AlM

gS

i0,5

2 m

m s

aç

Isı etkileşim bölgesi

Grafik 6: Isı etkileşim bölgesindeki mukavemet değerleri, AlSi12-katkı malzemesiyle MIG-kaynak

Kaynak

Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları, hem MIG, hem WIG, hem de lazer kaynak yöntemlerine

çok uygundur.

AlMgSi0,5 tipi ekstrüzyon alaşımlarıyla kaynak yapıldığında AlSi5 veya AlSi12 kaynak malzemesi

tercih edilir.

Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları ve ekstrüzyon alaşımları ile yapılan kaynak yerleri, dökü-

mün dış kenarlarında az porozite varsa ve ısıl işlemin yapılması halinde parçanın dış yüzeyindeki

oksit tabakası alınmışsa titreşim yüklerine çok iyi dayanır.

Haliyle gaz abzorpsiyonu ve oksit kirliliğini mümkün olduğu kadar önleyen bir enjeksiyon döküm

üretim yöntemi de gereklidir. Grafik 6, kaynak yerinde, yani ısıya maruz kalan bölgedeki mekanik

özellikleri göstermektedir. Bu bölgedeki mukavemet değerleri uzama değerlerine karşılık oldukça

az etkilenmiştir.

Sıvama

%0,16 içeren Silafont-36, özellikle bir birleştirme tekniği olan sıvama için çok uygundur. Tasarımda

enjeksiyon döküm parçası ile çelik veya plastik parça sıvaması öngörülebilir. Bu, sabitleyen, veya

yük ileten bir tasarım olabilir (Resim 7).

Basınçlı döküm parçasının sıvama kenarında en az %8 uzama gereklidir. Bu bölgede parçanın

döküm kalitesinin de çok iyi olması zorunludur. Döküm kalıbı tasarımı bu bölgede çok iyi bir metal

akışı öngörmelidir.

Perçin

Kaynakla birleştirme tekniğine göre daha ekonomik olan perçin yöntemi hem ince, hem de kalın

duvarlı enjeksiyon döküm parçalarında kullanılabilir. Bu birleştirme tekniğinde de enjeksiyon dö-

küm parçasında %10 civarında bir uzama değeri gereklidir. Perçin döküm parçasındadır; sadece

diğer montaj parçaları ondan ayrılabilir. Birleştirme için oldukça sık görülen bir yol da yapıştırma ve

perçin kombinasyonudur.

21

Resim 7: Silafont-36, AlSi9MgMn, vibrasyon sönümleme gövdesi, sıvama ile bağlantı

Resim 8: Gerekli alaşımlar ve üretim prosesi aşamalarıyla enjeksiyon dökümün 8 hedef basamağı

Magsimal-59 AlSi10Mg ( Fe ) Silafont-36 T5 Mg > 0,3 %

Ölçü

Hafif ve ince

Yüksek akma dayanımı

Sıvama

Perçin

Yüksek dinamik yük

Kaynak

Çözeltiye alma

AlSi9Cu3 ( Fe ) ve diğerleri

AlSi12 ( Fe ) ve diğerleri

Silafont-36 Castasil-37 AlSi9

Silafont-36 Magsimal-59 Castasil-37 AlSi9

Magsimal-59 Castasil-37

Silafont-36 Castasil-37 Magsimal-59

Silafont-36 Castasil-37

Uygun enjeksiyon döküm alaşımları

Kuru piston yağlayıcıları Kalıp ayırıcının en aza indirilmesi Modern kalıp yağları

Kal

ıp a

yırı

cı

Kontrollu ergiyik taşınması Birinci faz az türbülanslı Ergiyik temizliği

Vakum < 50 hPa Vakum Çil blok ile hava tahliyesi Hava ceplerinin etkili şekilde yerleştirilmesi (Simulasyon)

Hedef Basamakları

Erg

iyik

Hav

a

Gerekli enjeksiyon döküm üretim adımları

Aluminyum Enjeksiyon Dökümde Hedef Basamakları

Külçe sevkiyatı

Yeni „RHEINFELDEN Üretim Sistemi“ devreye girdikten sonra bütün alaşımlarımız

RHEINFELDEN-Külçeleri şeklinde sevkedilmeye başlanmıştır. Bu külçe şekli

uzun yıllardan sonra HSG-külçelerinin yerini almış ve onların sahip olduğu avantajları

muhafaza etmiştir.

Kimyasalbileşim: Sevkiyat belgeleri şarjın ortalaması alınmış kimyasal analizini

de içermektedir.

Balyalarınişaretlenmesi: Her külçe balyasında alaşımın marka adını veya

alaşım tanımını, dahili malzeme numarasını ve balya ağırlığını içeren

bir etiket vardır. İstek üzerine balyanın renkli kodlaması da

mümkündür. Şarj numarası yılın son iki rakamından

ve bir üretim numarasından oluşmaktadır. Etikete

ayrıca makina ile okunabilecek barkod

kodlaması da basılabilir.

Sevkiyata hazır 13 sıralı külçe balyası

Külçelerin tek tek numaralanması

Rheinfelden-Külçesi

22

1 Külçelerinergitilmesi

2 Tuzlamuamele

Magnezyumyanması

Stronsiyumyanması

5 Curufalma

6Sıcaklık

7 Gazalmaveergiyiğin

temizlenmesi

8 Curufalma

9 Dökümsıcaklığı

10 Kalıpsıcaklığı

11 T5ısılişlemle

sertleştirme

12 Çözeltiyealma

1 Çözeltiyealdıktan

sonrasoğutma

1 Yaşlandırmadanönce

dinlendirmesüresi

15 TamsertleştirmeT6

16 AşırıyaşlandırmaT7

Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler

Magnezyum yanması, gaz alımı ve ergiyik oksidasyonunun az olması için yüksek

performanslı bir ocakta mümkün olduğu kadar çabuk; önceden ısıtılmış külçelerin ve geri

dönüşüm malzemesinin azar azar ilavesi; aksi takdirde alaşım elementlerinin homojen bir

dağılım göstermemesi ve oksit oluşumu. Geri dönüşüm malzemesi ilavesi %5o’ ye kadar

olabilir.

Ergitmede gerekli değil.

Her ergitmede normal olarak %0,03 yanma. Mg oranının tolerans dışında

olması halinde Mg ön alaşımı veya saf Mg ilavesi.

Normal olarak her ergitmede 30 ila 50 ppm; ergiyikteki stronsiyum oranının 80 ppm altına

düşmesi durumunda AlSr5 veya AlSr10 halinde ilave. Yeni bir ocakta ergitilmesi veya daha

önce içinde stromsiyumla modifiye edilmiş bir alaşım ergitilmeyen ocakta stronsiyum oranı

çok düşer. Bu durumda stronsiyum ocağa nüfuz eder ve doyma ilk ergitme sonunda olur.

Ergitmeden sonra gerekli.

Ergitmeden sonra en çok 780° C (Sıcaklığın devamlı kontrolu!).

Taban blokları olan nakliye potasında veya enjeksiyon döküm makinasındaki ocakta; etkili

bir temizleme hızlı çalışan bir rotorla 6 ila 10 dakika arası ve 7 – 10 l/dakika Argon veya azot

vererek. Çok ince delikli rotor başlığında daha uzun gaz alma ve temizleme süresi gerekli

(Ergiyiğin soğuması!). Azot açığa çıkaran gaz alma tabletlerinin bu iş için uygunluğu ve etkisi

daha azdır.

Ergitmeden sonra gerekli. Curuftaki metal oranı, gaz almadan sonra ergitme tuzları ilavesiyle

azaltılabilir.

Döküm parçasının geometrisi ve duvar kalınlığına ve metal akış yoluna, ayrıca

ocaktaki metal akış kanalı uzunluğu ve muhtemelen kovan ısıtmasına da bağlı olarak

kabaca 680 – 710° C arası.

Döküm parçasına göre 200 – 250° C arası.

Döküm parçasının kalıptan alınmasından hemen sonra mümkün olan en yüksek sıcaklıkta

suda soğutulması (Ondan sonra 15’ teki gibi suni yaşlandırma).

480 – 490° C arası / 2 – 3 saat.

Özel döküm parçaları için 400° C / 0,5 saat.

Hiç geciktirmeden 10 ila 40° C arası suda; havada soğutulması halinde çok daha az bir

akma dayanımı elde edilir.

Sadece deformasyona uğramış parçaları düzeltmek için; normal olarak en çok 12 saat.

155 – 170° C arası / 2 – 3 saat.

190 – 230° C arası / 2 – 3 saat.

Burada verilen çözeltiye alma ve yaşlandırma süreleri fırının ısınmasından sonraki sürelerdir.

2

RHEINFELDEN ALLOYS GmbH & Co. KG Türkiye Temsilciliği A member of the Aluminium Rheinfelden Group IPS-VISION Sales and Customer Support Friedrichstrasse 80 D-79618 Rheinfelden Turhan Topaçoğulları

Tel. +49.7623.93-490 Tel: +49-(0)7623-62 144 Fax +49.7623.93-546 Cep: +49-176-60 80 81 80

[email protected] [email protected] www.rheinfelden-alloy.eu www.ips-vision.com.tr

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

http://www.rheinfelden-alloy.eu/

http://www.ips-vision.com.tr/

primer alüminyum enjeksiyon döküm alaşımı rheinfelden … · otomotiv sektörü uygulamaları...

Documents