ENDÜSTRİYEL HİZMETLER

    Toz Metalurjisi

TOZ METALURJİSİNE GENEL BİR BAKIŞ
RIDVAN YAMANOĞLU
Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
Bir  
malzeme  
üretim  
tekniği  
olarak  
toz  
metalurjisi,  
polimer,  
metal,  
seramik  
veya  
kompozit  
tozlarından  
yola  
çıkarak  
nihai  
ürünün  
elde  
edilmesi  
sürecidir.  
Bu  
süreç
hammadde  
olarak  
kullanılacak  
tozların  
elde  
edilmesi  
ile  
başlar.  
Ardından  
tozlar  
istenen  
şekle  
sahip  
bir  
kalıpta  
şekillendirilir.  
Şekillendirmeyi  
sinterleme  
kademesi  
takip
eder.
Bahsedilen  
bu  
3  
süreç  
nihai  
malzemenin  
özellikleri  
üzerinde  
dolaylı  
ve  
doğrudan  
etkili  
olmaktadır.  
Endüstriyel  
uygulamalar  
açısındna  
toz  
metalurjisi  
özellikle  
metalik
malzemelerin üretimi açısından oldukça fazla önem taşımaktadır.
En  
karmaşık  
ve  
zor  
sürecin  
toz  
üretimi  
olduğu  
söylenebilir.  
Toz  
metallerin  
üretimi  
için  
3  
farklı  
rota  
söz  
konusudur.  
Kimyasal  
teknikler,  
mekanik  
teknikler  
ve  
atomizasyon
tenikleri.  
Yüksek  
saflıkta  
toz  
üretimi  
açısından  
kimyasal  
teknikler  
oldukça  
avantajlıdır.  
Ergitme  
olmaksızın  
kimyasal  
reaksiyonlar  
ile  
toz  
üretimi  
söz  
konusudur.  
Bu  
teknikler
ile   
üretilen   
tozlar   
dentritik,   
süngerimsi   
veya   
düzensiz   
şekilli   
olarak   
tanımlanabilir.   
Toz   
boyutları   
birkaç   
on   
mikrometrenin   
altında   
büyük   
ölçüde   
de   
nanometre
boyutlarındadır.  
Ayrıca  
ergime  
derecesi  
yüksek  
malzemelerin  
(refrakter  
metal  
ve  
seramikler)  
toz  
formunda  
üretimi  
içinde  
kimyasal  
teknikler  
avantaj  
sağlamaktadır.
Mekanik  
yöntemler  
ile  
toz  
üretimi  
daha  
çok  
gevrek  
malzemeler  
için  
tercih  
edilir.  
Mekanik  
etkenler  
basma,  
darbe  
ve  
kayma  
kuvvetleri  
sayesinde  
ince  
partiküllerin  
elde
edilmesi  
sağlanır.  
Uygulanan  
mekanik  
etkenler  
nedeniyle  
elde  
edilen  
partiküller  
karmaşık  
şekilli  
özellikle  
de  
keskin  
köşeli  
formdadırlar.  
Diğer  
yöntemlere  
nazaran  
bazı  
özel
alt  
türleri  
hariç  
nispeten  
daha  
kaba  
partikül  
boyutu  
ortaya  
koyarlar.  
Metal  
tozlarının  
üretimi  
için  
atomizasyon  
teknikleri  
en  
fazla  
tercih  
edilen  
gruptur.  
Ergitilen  
metalin  
bir
nozuldan  
akıtılması  
ve  
sıvı  
veya  
gaz  
formunda  
bir  
ortamla  
etkileşime  
sokularak  
parçalanması  
esasına  
dayanır.  
Fakat  
sıvı  
veya  
gaz  
ortamına  
ihtiyaç  
duyulmadan  
üretim
süreçleri  
ile  
de  
sıvı  
metallerin  
parçalanması  
ve  
toz  
edilmesi  
mümkündür.  
İlerleyen  
zamanda  
bu  
tekniklerden  
de  
bahsedilecektir.  
Sıvının  
üretim  
sürecinde  
aşırı  
ısıtılması,
ince  
bir  
demek  
şeklinde  
serbest  
bir  
düşme  
ile  
akıtılması  
ve  
ardından  
parçalanması  
sürecinde  
sıvı  
metal  
damlacıkları  
ortamın  
soğutucu  
etkisine  
bağlı  
olarak  
aldıkları  
şekil  
ile
katılaşmalarını  
tamamlarlar.  
Katılaşmanınn  
hızı  
tozların  
şeklini  
belirler.  
Şekil  
kavramının  
dışında  
katılaşma  
süreci  
metal  
damlacıklarının  
mikroyapısını  
ve  
dolayısıyla  
tüm
özelliklerini  
belirler.  
Genel  
olarak  
ifade  
edilen  
bu  
yöntemlerin  
alt  
gruplarıda  
söz  
konusudur.  
Gerek  
kimyasal  
teknikler,  
gerek  
mekanik  
teknikler  
gerekse  
de  
atomizasyon
tekniklerinin alt grupları da daha sonraki bölümlerde açıklanacaktır.
Toz  
üretim  
sürecinin  
ardından  
şekillendirme  
süreci  
devreye  
girer.  
Tozlar  
istenen  
şekle  
sahip  
bir  
kalıp  
içerisinde  
sıkıştırılır.  
Malzemenin  
türü,  
üretim  
sürecinin  
ortaya
koyduğu  
boyut,  
şekil  
ve  
safsızlık  
kavramları  
şekillendirme  
üzerinden  
doğrudan  
etkildir.  
Beklendiği  
gibi  
sert  
malzemeler  
(özellikle  
seramikler)  
yüksek  
basınçlar  
gerektirirler.
Ayrıca  
şekillendirme  
sonrası  
verilen  
formun  
kalıptan  
çıkarma,  
fırına  
taşınma  
süreçlerinde  
bozulmaması  
için  
bağlayıcı  
kullanımı  
gerekir.  
Bağlayıcı  
kullanmak  
ham  
dayanımın
sağlanmasından  
oldukça  
etkili  
olsa  
da  
daha  
sonra  
bağlayıcı  
uzaklaştırmada  
yaşanabilecek  
zorluklarla  
karşılaşılabilmektedir.  
Bağlayıcıların  
sinterleme  
sıcaklığına  
gelmeden
yapıdan  
uzakaştırılması  
gerekir.  
Farklı  
toz  
metalurjik  
prosesler  
için  
bağlayıcı  
oranları,  
tipi  
ve  
uzaklaştırılması  
oldukça  
farklı  
olabilmektedir.  
Dolayısıyla  
istenen  
nihai
malzemeden  
beklenen  
özellikler  
doğrultusunda  
seçilecek  
yönteme  
bağlı  
olarak  
çok  
değişik  
süreçler  
söz  
konusu  
olabilmektedir.  
Örneğin,  
yüksek  
yoğunluk  
gereken  
fakat
seri  
üretimin  
gerekli  
olmadığı  
parçalar  
için  
basınç  
destekli  
sinterleme  
yöntemleri  
kullanıldığında  
bağlayıcı  
kullanımına  
gerek  
kalmamaktadır.  
Fakat  
çok  
küçük  
ve  
karmaşık
şeklli   
parçaların   
yüksek   
miktarda   
üretimleri   
için   
seçilecek   
enjeksiyon   
kalıplamada   
ise   
%35   
gibi   
bir   
bağlayıcı   
oranı   
normal   
kabul   
edilebilir.   
Fakat   
geleneksel   
açıdan
bakıldığında  
soğuk  
şekillendirme  
ve  
arından  
sinterleme  
için  
yaygın  
kullanılan  
bağlayıcı  
oranı  
%1  
civarındadır.  
  
Tozların  
şekillendirilmesi  
için  
farklı  
kalıplar  
kullanılmaktadır.
Sertiği  
düşük  
malzemeler  
için  
daha  
düşük  
basınç  
değerlerinde  
yüksek  
yoğunluk  
değerlerine  
ulaşılabilir.  
Fakat  
unutulmaması  
gerekir  
ki,  
mekanik  
bir  
yoğunluktan  
ziyade
metalurjik bir yoğunluk beklenir.
Bu  
metalurjik  
yoğunluk  
artışı  
sinterleme  
sayesinde  
gerçekleşir.  
Uygulanacak  
yönteme  
göre  
değişecek  
bir  
sıcaklıkta  
belirli  
bir  
süre  
beklenmesi  
ile  
partiküllerin  
temas
noktalarında  
öncelikle  
bir  
boyun  
oluşması  
ardından  
bu  
boyunun  
büyüyerek  
tüm  
parçayı  
kaplaması  
ve  
istenen  
ölçüde  
yoğunluğa  
sahip  
malzeme  
edilmesi  
sağlanır.  
  
İstenen
ölçüde  
yoğunluk  
ifadesi  
önemlidir.  
Geleneksel  
döküm  
yönteminde  
dahi  
sıvı  
metalin  
kalıpta  
şekillendirilmesi  
sonrasında  
yapıda  
kalan  
poroziteler  
düşünüldüğünde  
çok
yüksek  
miktarda  
katı  
partikülden  
oluşan  
bir  
sistemde  
gözenek  
bulunması  
oldukça  
normal  
karşılanmalıdır.  
Fakat  
yine  
farklı  
teknikler  
sayesinden  
neredeyse  
tam  
yoğunlukta
ürün elde edilebileceği gibi filtre ve köpük uygulamalarına yönelik çok yüksek miktarda gözenek içeren ürün üreitmi de söz konusu olabilmektedir.  
Sİnterleme  
toz  
metalurjisinin  
son  
kademesi  
olsa  
da  
nihai  
üründen  
beklenen  
yüksek  
performans  
ikincil  
işlemleri  
gerektirebilir.  
Özellikle  
dövme  
diğer  
tekniklerde  
olduğu  
gibi
gerek iç yapı kontrolü gerekse de tam toğunluğa yakın ürün elde amacıyla tercih edilebilmektedir.
Bu yazıda toz metalurji kademeleri genel bir yaklaşımla açıklanmıştır. Her bir kademenin detayı ayrıca burada paylaşılacaktır
Sıcak Pres ile Sinterleme Vakum altında
10-4 mbar vakum altında sinterleme yapılabilmektedir. Grafit kalıplar kullanılmaktadır. Titanyum, Aluminyum, Magnezyum, Nikel, Bakır, Kobalt, ve Demir esaslı tüm malzemelerin tozları yoğunlaştırılmaktadır.
Aşınma Testleri Oda Sıcaklığı ve Yüksek Sıcaklıkta
Cihaz oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda testlere izin vermektedir.
Yoğunluk Ölçümü Arşimed Prensibi ile
Düşük gözenek miktarına sahip malzemelerin yoğunluğunun belirlenmesi için kullanılmaktadır
TÜM TESTLER KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ TOZ METALURJİSİ LABORATUVARLARINDA YAPILMAKTADIR. SÜREÇ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI ÜZERİNDEN İŞLEMEKTEDİR. İLETİŞİM: ryamanoglu@gmail.com ryamanoglu@kocaeli.edu.tr Tel: 0 262 303 3083 Tel: 0 262 303 3060
Genel Bilgiler Rıdvan YAMANOĞLU
Bir      malzeme      üretim      tekniği      olarak      toz metalurjisi,     polimer,     metal,     seramik     veya kompozit      tozlarından      yola      çıkarak      nihai ürünün    elde    edilmesi    sürecidir.    Bu    süreç hammadde    olarak    kullanılacak    tozların    elde edilmesi    ile    başlar.    Ardından    tozlar    istenen şekle       sahip       bir       kalıpta       şekillendirilir. Şekillendirmeyi     sinterleme     kademesi     takip eder. DEVAMINI OKUMAK İÇİN TIKLAYIN…

TOZ METALURJİSİ HAKKINDA YAZILAR

Toz Özellikleri Rıdvan YAMANOĞLU
Toz   metalurjik   işlem   kademeleri   hammadde olarak   tozun   elde   edilmesi   ile   başlar.   1   mm den   küçük   katı   parçaccıklara   partikül   denir.   1 mm    den    büyük    parçacıkların    granül    olarak adlandırılması        daha        doğru        olacaktır. Partiküllerden    oluşan    yığın    tozu    oluşturur. Birçok      durumda      partikül      kavramı      tane kavramı       ile       karıştırılmakta       ve       yanlış kullanılmaktadır.   Seramik   tozlarını   oluşturan her       bir       parçacık       için       tane       kavramı kullanılabilse    de    metallerin    tozları    için    tane kavramını     dikkatli     bir     şekilde     kullanmak gerekir. DEVAMINI OKUMAK İÇİN TIKLAYIN…
Katmanlı imalat teknikleri için metal tozu üretim yöntemleri
RIDVAN YAMANOĞLU ÜMİT GENCAY BAŞCI
Katmanlı veya eklemeli imalat teknikleri için farklı toz üretim yöntemleri bulunmaktadır. Tek bir teknik tüm ihtiyacı karşılayacak nitelikte toz ortaya koyamamaktadır. Bu yazımızda farklı yöntemler incelenmiştir.