Çelik döküm parçalarda kalıntı (inklüzyon) kaynakları

Bu yazıda çelik dökümcülerin ilgisini çekeceğini düşündüğümüz bir konuyu ele alıyoruz: Döküm parçalarda gördüğümüz kalıntıların (inklüzyon) kökeni. Bu kalıntı parçacıklar, aslında çelik dökümcülerin en çok başını ağrıtan problemlerden bir tanesi: İşleme açısından problem yaratıyor olmaları bir yana, işleme sonrasında parça yüzeyinde gözenekler bırakarak, zor da olsa işlemeyi başardığınız parçanın fireye ayrılmasına neden olabiliyorlar.

Bu kalıntı parçacıkların tam olarak nereden geldiği konusu da ayrı bir soru işareti: Dökümcülerle yaptığınız sohbetlerde, bu kalıntıların sıvı içine giren kalıp kumu, cüruf kalıntısı ya da refrakter parçacıkları olduğuna yönelik genel bir kanı olduğunu görebilirsiniz. Fakat teknik literatüre baktığımızda, bu genel kanıyı doğrulayacak bilimsel çalışmaların pek de istenen düzeyde olmadığını görüyoruz.

Bu durum Amerikan Çelik Dökümcüleri Derneği’nin de (SFSA) dikkatini çekmiş olacak ki, çelik döküm parçalarda görülen bu kalıntı parçacıkların kökeni hakkında bir çalışma yapma ihtiyacı duymuşlar. Yaptıkları bu çalışmanın sonuçlarını da, aşağıda kaynağını verdiğimiz çalışma üzerinde sunmuşlar. Bu çalışmanın sonuçları hakkında ilginizi çekeceğini düşündüğümüz sonuçları kısaca paylaşacağız, fakat daha ayrıntılı bilgi isteyen okurlarımız, aşağıda bağlantısı verilen yayından faydalanabilirler.

Kalıntıların kökeni

İlk olarak, bu çalışmanın sağlam bilimsel dayanaklar üzerine kurulu olduğunu söylememiz lazım: Çünkü bu kalıntı parçacıkların nereden geldiği, döküm parçanın sadece kimyasal analizine bakılarak anlaşılamıyor. Bunun temel nedeni, gördüğümü bu kalıntıların az çok benzer bir kimyasal kompozisyona sahip olması. Bu inklüzyonların birçoğunda bir miktar silika, alümina, mangan ve demir oksit bileşiklerinin bulunduğunu görüyoruz. O nedenle bu bileşiklerin varlığı, bize kalıntıların nereden gelmiş olabileceği konusunda pek bir ipucu vermiyor.

Bu nedenle bu çalışma kapsamında dökülen düşük alaşımlı çelik parçalar öncelikle radyografi ile inceleniyor. Ardından kalıntı parçacıklar kimyasal yöntemlerle çelik matris içinden çıkartılıp, elektron mikroskobu altında inceleniyor. Bu şekilde elde edilen parçacıkların biçimsel özelliklerine bakılarak, kalıntıların nereden geldiği hakkında kısmen fikir sahibi olmak mümkün olabiliyor. Çünkü refrakter ve kum kökenli kalıntılar nispeten daha yavaş çözündükleri için, görüntülerine bakılarak bu kalıntıların kökenini anlamamız mümkün olabiliyor. Kimyasal analiz için elektron dağılımlı X-ışını analizi (EDAX) kullanılıyor. Sadece cüruf kalıntıları içinde eser miktarda bulunan bazı elementler bu analiz yöntemi sayesinde tespit edilebildiği için, cüruf kökenli kalıntıların da bu sayede ayrıştırılması mümkün olabiliyor.

Yukarıdaki grafik üzerinde de görülebileceği gibi, bu çalışmanın sonuçları oldukça ilginç bir noktaya işaret ediyor. 500’ün üzerinde kalıntı parçacık üzerinde yapılan analizler sonucunda, bu kalıntıların temel nedeninin, %83 gibi yüksek bir oranla, reoksidasyon olduğu ortaya çıkıyor. Bu sonuç elbette ki kalıp malzemesinin önemsiz olduğu şeklinde yorumlanmamalı: %14 gibi nispeten düşük bir oranda da olsa, kalıp kaynaklı kalıntıların da parça içinde yer aldığını görüyoruz.

Burada enteresan bir noktaya daha dikkat çekmemiz lazım: Çalışmanın yazarları, kum kalıntıları etrafında sıklıkla reoksidasyon kaynaklı kalıntıların bulunduğu belirtiyorlar. Bu bulguya dayanarak, kum kalıntılarının parça içine girmesinin, reoksidasyon kaynaklı kalıntılara bağlı olduğunu (spekülatif de olsa) iddia ediyorlar. Diğer bir deyişle, kalıp kaynaklı kalıntıların, reoksidasyon nedeniyle aslında olması gerekenden daha yüksek değerlere çıkabildiğini belirtiyorlar.

Reoksidasyon kalıntıları

Bu noktada kısa bir parantez açıp reoksidasyon kalıntıları hakkında kısa bir bilgi vermemiz faydalı olabilir. Reoksidasyon kalıntısı ifadesiyle kastedilen, döküm sürecinin herhangi bir aşamasında sıvı metalin hava ile teması sonucunda oluşan kalıntı parçacıklar. Yani bu kalıntılar hem ergitme, hem pota işlemleri, hem de sıvı metalin kalıba dökümü sırasında oluşuyor olabilir. O nedenle döküm sürecinde sıvı metalin havayla temasını her aşamada minimize etmek, bu kalıntıların miktarının azaltılmasında önemli bir rol oynuyor.

Kaynaklar ve ek bilgiler

İçerik hazırlığında kullanılan tüm kaynakların listesi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.

Yazan: Dr. Arda Çetin. (Dökümhane Akademi ekibi hakkında ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.)