Dökme demir ergitmesinde ön koşullandırıcı kullanımı

Aşılamadan farklı olarak, bazı dökümhanelerde sıvı metalin çekirdeklenme potansiyelini kaybetmemek için ön koşullandırıcı adı verilen bir takviye kullanıldığını görüyoruz. Bu yazıda ön koşullandırıcının ne olduğu ve ne amaçla kullanılması gerektiği üzerinde duracağız.

Ocaktaki sıvı içinde bulunan çözünmemiş grafit parçacıkları

Ön koşullandırıcının nasıl bir etki ortaya çıkarttığını anlayabilmek için, öncelikle ocakta bekleyen sıvı dökme demire dair bazı temel noktaları kavramış olmamız gerekiyor. Ocakta yeni erimiş durumda bulunan sıvı dökme demir, her ne kadar gözümüze tamamen sıvı fazdaymış gibi görünse de, aslında içinde 1 mikrondan daha küçük boyutta grafit parçacıkları barındırıyor. Bir sıvı içinde çözünmeden kalan ve sıvı içinde asılı kalmışçasına sıvıyla birlikte hareket eden bu ufak parçacıklara, kimyada koloit, ya da asıntı (İngilizce: colloid) adını veriyoruz.

Sıvı içinde hâlihazırda çözünmemiş çok ufak grafit parçacıklarının bulunması, ister istemez bu sıvı metal kalıba dökülüp katılaşmaya başladığında, grafitin ayrışmasını ve gri yapı oluşmasını kolaylaştırıyor. Fakat bu minik grafit parçacıkları sıvı içinde çözünmeden uzun süre kalamıyor: Eğer sıvı metal ocakta uzun bir süre beklemişse, ya da sıvı sıcaklığı bir nedenden yüksek değerlere çıkartılmışsa, o zaman bu parçacıkların tamamen çözündüğünü gözlemliyoruz. Bu parçacıkların çözünmesi sonucunda bir anlamda çekirdeklenme potansiyelini iyice kaybeden sıvı metali tekrar canlandırmak için, ön koşullandırıcı adını verdiğimiz bu takviyeden faydalanıyoruz.

Ön koşullandırıcı nedir?

Ön koşullandırıcı, en basit tarifiyle, grafit ayrışmasını kolaylaştırmak için, ocaktaki sıvı dökme demire eklediğimiz bir takviye malzemesi. Aşı malzemelerinden farklı olarak ön koşullandırıcılar, ocakta bulunan sıvı metaldeki grafit parçacıklarını stabilize etmek ve böylece grafit ayrışmasını kolaylaştırmak amacıyla kullanılıyorlar.

Geleneksel olarak ön koşullandırıcı olarak dökümhanelerde ferrosilis ya da silisyumkarbür gibi malzemelerin kullanıldığını biliyoruz. Özellikle sililsyum karbür, kuvvetli bir grafit yapıcı element olan silisyuma ek olarak ocağa karbon da verdiği için, sıvı metalin canlı kalmasını sağlayabiliyor. Tabii kullanılan bu takviye malzemelerinin etkisinin de belli bir süre sonra geçtiğini belirtmemiz gerekiyor.

Bu geleneksel malzemelerin dışında, yüksek oksitlenme potansiyeline sahip Al ve Zr gibi elementler içeren ve yine yüksek silisyum içeriğine sahip olan farklı ön koşullandırıcılar kullanıldığını da görebiliyoruz. Al ve Zr gibi elementler sıvı içine girdiklerinde çabucak oksitlenip kararlı oksit inklüzyonları oluşmasını sağlayabiliyorlar. Bu oksit inklüzyonları da grafitin ayrışmasını kolaylaştırarak, ocakta bekleyen sıvı metalin uzun bir süre canlı kalmasını sağlayabiliyor.

Ön koşullandırıcı ne zaman kullanılmalı?

Ön koşullandırıcı kullanımı, özellikle dökümden döküme aşı performansına dair tutarsızlıklar yaşayan dökümhanelere fayda sağlıyor. Ocaktaki sıvı metalin bekleme süresinin ya da bekleme sıcaklığının çok değişken olduğu durumlarda, yukarıda bahsi geçen sıvı içindeki ufak grafit parçacıklarının miktarı da değişeceği için, bu farklı sıvıların aşılamaya verdikleri tepkiler de değişkenlik gösterebiliyor. Dolayısıyla siz hep aynı miktarda aşı kullansanız bile, sıvı metalin durumu değişkenlik gösterdiği için, elde ettiğiniz sonuçlarda da tutarsızlık görebiliyorsunuz. Bu nedenle ön koşullandırıcı kullanımı, aşılama öncesinde sıvı metali benzer bir duruma getirmek ve sıvının aşılamaya verdiği tepkiyi kontrol altına almak adına, aşılamaya bağlı sorunlar yaşayan dökümhaneler için pratik bir çözüm yolu olabiliyor.

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.)