Katılaşma Aralığı Nedir ?

Alaşımların kendine özgü katılaşma aralıkları olabilmektedir ve bu yüzden karakteristik bir özellik olarak düşünülmektedir. Belirli bir kalıp malzemesi için katılaşma aralığının artmasının etkisi, donma başlangıcı ve bitişi arasındaki zaman aralığını artırmaktır. Bir kalıbın ısıl özelliklerine baktığımızda, kalıp malzemesinin ısıl iletkenliğinin artması donma başlangıcı ile bitişi arasındaki aralığın azalmasına sebep olmaktadır. Ayrıca katılaşan alaşımın ısıl iletkenliği bu aralıklardan etkilenmektedir. Yüksek ısıl iletkenliğe sahip bir alaşımın etkisi, döküm içindeki ısıl gradyanları azaltmak olarak görülebilir. Böylece donmanın başlangıcı ve bitişi arasındaki aralığı artırmaktır. Kalıp ve döküm arasındaki sıcaklık gradyanlarını azaltan düşük bir katılaşma sıcaklığı, döküm içindeki termal gradyanların azalmasına yardımcı olacaktır ve donmanın başlangıcı ile bitişi arasındaki aralığı artıracaktır.

Kısa ve uzun olmak üzere iki çeşit katılaşma aralığı vardır. Kısa katılaşma aralığına bakıldığında, genel olarak kısa donma aralığı alaşımlarında derin borular gözlemlenir. Besleyiciler; alaşım yapısından, dökme ısısının derecesinden, dökümün kesit kalınlığından ve alaşımın gaz içeriğinden etkilenerek yeniden telafi ettirilmelidir. Bu genellikle ısı ekstraksiyonunun en yüksek olduğu kalıp arayüzünde meydana gelir. Kalıp çeperinin soğutma etkisi, sıvıyı çevreleyen ince bir katı metal zar oluşumuyla sonuçlanır. Bu katı metal kabuktan daha fazla ısı çekilmesiyle sıvı, onun ve katı duvarın üzerinde donmaya başlar. Kısa donma aralığına sahip bir alaşım, bir kum kalıbında soğuduğunda sıvının sıvılaşma sıcaklığına ilk ulaşan kısmı katılaşmaya başlar. Bu nedenle kısa donma aralığı alaşımları, nispeten düşük termal gradyanlarda bile yönlü katılaşmayı teşvik ederek uzun donma aralığı alaşımlarını katılaştırır. Döküm içindeki iç gözeneklilik, paralel katılaşma cephelerinin birleşmesi besleme metalini kestiği zaman katılaşmanın sonuna yakın meydana gelen küçük açık boşluklar şeklini alabilir. Bu genellikle merkez çizgisi büzülmesi olarak adlandırılır. Kısa donma aralığı alaşımlarının sergilediği bir başka büzülme biçimi, yetersiz beslenen termal merkezlerdeki ve izole edilmiş ağır bölümlerdeki açık boşluklardır.

Uzun donma aralığı alaşımlarını incelediğimizde hemen hemen hiç besleme aralığı yoktur diyebiliriz ve normal dökümhane koşullarında yüksek derecede sağlamlık elde etmek neredeyse imkânsızdır. Uzun menzilli alaşımlarda döküm sırasında sıvı metal gönderilmesi ve pompalanması büyük bir öneme sahiptir. Çok uzun donma aralıklarına sahip tunç ve fosfor bronzları gibi bazı bakır bazlı alaşımlarda gözenekliliği beslemenin zorluğu yüksek ısıl iletkenlik, özgül ısı kapasitesi ve gizli ısıyla katılaşma ile artar.

Genel olarak, bir uzun donma aralığı alaşımının katılaşması sırasında üç farklı bölge vardır: dökümün termal merkezinde tamamen sıvı bir bölge, kalıp duvarlarının yanında bir katı metal bölge  ve katılaşma bölgesi. Uzun donma aralığı alaşımlarında ayrıca yönlü katılaşmanın geliştirilmesi zordur. Çünkü kalıp duvarlarında başlangıçta ince bir kabuk oluşabilmesine rağmen katılaşma içeriye doğru kademeli olarak ilerlememektedir. Bunun yerine katılaşma, kalıp duvarlarından sıvı izotermine karşılık gelen bir “çekirdeklenme dalgasının” iç kısmına doğru ilerleyerek başlar. Daha sonra yarı katı yarı sıvı olan izotermine karşılık gelen ikinci bir “donma sonu dalgası” kalıp duvarlarından uzaklaşır ve “çekirdeklenme dalgasını” döküm merkezine doğru takip eder. Böylece donma, çekirdeklenme dalgası onu geçtiğinde dökümdeki her konumda başlar ve donma sonu dalgası ona ulaştığında sona erer.

 

 

Oğuzhan TÜRKYILMAZ

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

 

 

Kaynaklar

  • muhendishane.org, Alaşımların Yapısı.
  • wikipedia.org, Alaşım.
  • studylibtr.com, Metal ve Alaşımlarının Katılaşması.
  • slideplayerbiz.tr, Katılaşma Prosesi (2590465)
0

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir