Alüminyum Gaz Giderme Süreçleri

DÖKÜMHANELERDE GAZ ALMA PROSESİ – GAZLILIK ÖLÇÜM SİSTEMLERİ

Alüminyum Döküm Gaz Giderme ve Ölçüm Sistemleri

Alüminyum döküm yapılan fabrikalarda, dökülmüş alüminyumun en önemli kalite kriterlerinden birisi, gözeneklilik ve metalin büzülme miktarıdır. Bu kriterleri kontrol altına almak için de eriyik alüminyum içeresindeki hidrojen miktarı en aza indirilmelidir. Burada bahsedilen döküm gaz giderme işlemi, eriyik hidrojen miktarının azaltılması için yapılmaktadır.

Gaz giderme işlemi tamamlandıktan sonra, yapılan işlemin başarılı olup olmadığını anlayabilmek için de hidrojen ölçümü yapılması gerekmektedir. Bu makalemizde bu iki konuyu açıklamaya çalışıp NORMTECH olarak sunduğumuz çözümleri sizlerle paylaşmaktayız.

Döküm makinaları ile ilgili daha fazla bilgi almak için bizimle iletişime geçin Innomatec’in websitesini ziyaret edebilirsiniz.

Normtech Döküm Gaz Giderme Makinası

Döküm Gaz Alma ve Ölçüm Kılavuzu

Alüminyum Döküm Gaz Giderme ve Ölçüm Yöntemleri

Eriyik alüminyum son derece reaktiftir, bu nedenle nemli hava veya ıslak ekipmanlar ile temas ettiğinde su ayrışır ve eriyik içindeki hidrojeni serbest bırakır. Bu çözünmüş gazın aşırı miktarları, nihai alüminyum dökümün mekanik özellikleri üzerinde oldukça zararlı bir etkiye sahiptir. Döküm yapan herkesin iyi bildiği gibi, çözünmüş gaz, gözeneklilik ve büzülme dağılımı ve miktarı üzerinde baskın bir etkiye sahiptir. Döküm işlemi sonrası, alüminyum hurdasını en aza indirmek için çözünmüş hidrojen seviyesi kontrol edilmelidir. Alüminyumdaki gazı kontrol etmek için metal dökümcülerin iki şeyi başarması gerekmektedir:

Döküm Gaz Giderme Nedir?

Erimiş alüminyumun gazını giderme yeteneği genellikle, tipik olarak bir döner gaz giderme ünitesi tarafından eriyik içine verilen bir tahliye gazı kullanılarak gerçekleştirilir. Tahliye gazı, genellikle Azot veya Argon, kabarcıkları eriyiğe verildiğinde, yüzeye doğru yüzerken hidrojeni toplarlar. Bu durumda istenen şey, hidrojenle doymuş gaz kabarcıklarının eriyikten ayrılması ve hidrojen seviyelerini düşürmesidir. Bu durumda proses verimliliği termodinamik açıdan %100’dür. Ancak eriyikteki hidrojen gaz içeriği düştükçe, kabarcıkların içerisindeki hidrojenin denge basıncı da düşer, bu nedenle kalan hidrojeni çıkarmak için gereken tahliye gazının miktarı da artırılmalıdır.

Hidrojen gazı giderme oranı, 760 °C üzerindeki saf alüminyum için Şekil 1’de gösterilmektedir. Örneğin 200’lük bir gaz giderme oranı, bir litre hidrojeni çıkarmak için 200 litre soy gaz gerekeceği anlamına gelir. Bu durum nedeniyle de gaz giderme işlemi sırasında hidrojen seviyesini belli bir değerin altına düşürme ihtimali sınırlanmaktadır.

Eriyik içerisindeki Hidrojen çözünürlüğü ayrıca sıcaklıkla eksponansiyel olarak artmaktadır, yani 110 °C’lik bir artış, çözünürlüğü iki katına çıkarmaktadır. Diğer tüm koşullar eşit olduğunda, daha yüksek bir alüminyum eriyiği sıcaklığı, gerekli gaz giderme süresini artıracaktır.

Döküm Gaz Giderme Hidrojen Oranı ve Hidrojen Tahliyesi
Şekil: Hidrojen tahliyesi için tahliye gazı hidrojen oranı
AluminyumAlasiminin Gazlılık Üzerine Etkisi
Tablo: – Alaşım Düzeltme Faktörleri
Aluminyum Gazlılık Kesiti
Grafik : Helyum Brikim (Accumulation) Kaçak Testi

Aluminyum Gaz Alma Proses Parametreleri

Aluminyum Alaşımlarının Gaz Alma Prosesine Etkisi

Hidrojen çözünürlüğü üzerinde etkiye sahip diğer bir faktör de alaşım içerisindeki elementlerdir. Alaşım elementlerinin etkisi, alaşım düzeltme faktöründeki değişiklikler ile karakterize edilir ve bazı yaygın döküm alaşımları Tablo 1’de gösterilmektedir. Daha büyük alaşım düzeltme faktörü değerine sahip alaşımların gazdan arındırılması daha zordur, bu nedenle örneğin alüminyum 535’in gazdan arındırılması saf alüminyumdan dört kat daha uzun sürer. Neyse ki, bu faktörler kontrol edilebilmektedir ve alüminyum döküm sırasında aşırı gözenekliliği ortadan kaldırmak için gereken gaz içeriği ve süreç çoğu durumda çok zorlanmadan elde edilebilmektedir.

Pratik Gazdan Arındırma Prosedürleri

Gaz giderme genellikle metal döküm tesisinin üç alanından birinde gerçekleştirilir:

  1. Ergitme ve bekletme fırınları arasında metal taşımak için kullanılan transfer potasında
  2. Pota fırınlarında, genellikle erimiş alüminyumun dökümünden hemen önce
  3. Sıralı bir sistemde, metal bir oluk vasıtasıyla bekletme fırınlarına taşındığında

Döküm Gaz Alma Proses Adımları

Döner kafalı gaz giderme ünitesi sıvı metalin içine tamamen indirildiğinde, gaz giderme işlemi başlamaktadır. En iyi şaft konumu, sıvı metalde dairesel dönüşüyle girdap oluşumunu önlemeye yardımcı olmak için pota veya potanın merkez hattının biraz altında veya üstündedir. Merkez çizgisinden 5-6 cm’lik bir ofset mesafesi genellikle yeterlidir.

Bunun yanı sıra, gaz giderme işlemi sırasında dalgakıran plakası denilen ekipmanın kullanılması da oldukça faydalıdır. Bu dalgakıran plakası, aluminyum madeninin girdap oluşumunu azaltmaktadır.

Şaft ucu uygun farklı konumlarda farklı hızlarda çalışabilmelidir. Şaft eriyik içerisine girerken yavaşça dönerken, eriyik içerisinde farklı zamanlarda farklı hızlarda dönebilir olmalıdır. Soy gaz akışı da her daim açık olmalı ve gaz akış hızı ve şaft hızı reçeteden otomatik olarak ayarlandıkları değerlerde çalışmalıdır. Aksi taktirde makinenin gaz hatlarının içine eriyik alüminyum riski bulunmaktadır. Gaz akışı, sıvı metalin yüzeyinde yüzerken gaz kabarcıkları görünene kadar arttırılmalıdır. Gaz akışı arttıkça, kabarcıkların boyutu da artmalıdır.

Bunun yanı sıra bazı durumlarda, azot/hidrojen karışımı olarak bilinen bir gaz tipi de sisteme gönderilebilmektedir. Bu durumda eriyik içerisindeki hidrojen gazı daha da düşük değerlere indirilebilmektedir.

İstenen sonuç, nispeten sakin bir yüzey korunurken küçük kabarcıkların iyi bir şekilde dağılmasıdır. Akış hızı ve şaft dönüş hızının optimal bir kombinasyonu bulunduğunda, gelecekteki kullanım için parametreleri reçeteye girilmelidir. Ayrıca, sıcaklıklar çok yüksek olmadıkça veya gereken gaz miktarı düşük olmadıkça, normalde dört ila sekiz dakika arasında bir yere düşen toplam gaz giderme süresi de yeterli olabilmektedir.

Dökümhanelerde Aluminyum Gazlılık Ölçümü

Hidrojen Gazlılık Ölçümü

Gaz analizinin iki ana yöntemi vardır, örnekleme tekniği ve yerinde ölçüm tekniği. Örnekleme teknikleri ayrıca iki sınıfa ayrılabilir. İlkinde, katılaşma gerçekleşmeden önce sıvı bir numune alınır ve doğrudan ölçüm cihazına verilir. İkincisinde, özel olarak tasarlanmış bir kalıba sıvı numunesi dökülür ve katı numune analiz edilir.

Örnekleme tekniği yönteminde katı bir numuneyi inceleme prosedürü olan İndirgenmiş Basınç Testi, yaygın olarak kullanılan ve etkili bir araçtır. Prosedürü uygulaması kolaydır ve ekipmanları basit, sağlam ve ucuzdur. Ayrıca sonuçlar genellikle döküm kalitesini doğru şekilde göstermektedir. Ancak katılaşma sırasında basınç kontrol edilmelidir.

İndirgenmiş Basınç Testi sırasında, ya gaz içeriğinin kalitatif veya yarı kantitatif bir ölçüsünü elde etmek için kesilir ve parlatılır ya da numune yoğunluğu, numune ağırlığı kuru olarak ölçülüp numunenin suda hacmi belirlenerek hesaplanması sonucu ortaya çıkar. Numunede büzülme olmadığı sürece, yoğunluğun ölçülmesi yöntemi, kesilen yüzeyin görsel olarak incelenmesiyle ilgili operatöre bağlılığı ortadan kaldırdığı için genelde tercih edilen yöntemdir.

Aluminyum Gazlılık Ölçüm Cihazı
Grafik: Aluminyum Gazlılık Ölçüm Şeması

İş Ortaklarımız

Promess Press-fit ekipmanları
Endüstriyel Kamera Uygulamaları
Innomatec Sızdırmazlık Test Ekipmanları

Bizimle İletişime Geçin

14 + 5 =