Dökme demirde farklı aşılama yöntemleri
Aşılama, dökme demir üretiminde yer alan en önemli adımlardan bir tanesi. Bir döküm parçanın tüm üretim sürecini düşünün: Şarj ve kalıp hazırlığı bir tarafta, ardından ergitmeyle başlayan döküm süreci ve parçanın temizlenip işlenmesine kadar uzanan oldukça uzun bir süreç. Yoğun emek isteyen bu süreç, bir avuç tozu sıvının içine attığınız ve sadece birkaç saniye süren bir aşama neticesinde harika sonuçlara dönüşebileceği gibi, parçanın fireye ayrılmasıyla da sonuçlanabiliyor. Aşılama dışarıdan basit gibi görünse de, dökülen parçanın özellikleri üzerinde önemli etkiye sahip bir işlem.
Kütüphanemizi bu önemli konuda daha da zenginleştirmek için, bu yazıda aşılama konusuna geri dönüp, farklı aşılama yöntemleri hakkında bilgi vereceğiz.
Ön koşullandırıcı
Öncelikle hatırlatalım: Ön koşullandırıcılar hakkında ayrıntılı bilgi isteyen okuyucularımız, Dökümhane Akademi’de yayımlanan bu makaleden bilgi alabilirler. Ön koşullandırıcı kullanarak yapmak istediğimiz şey, dökümcülerin kullandığı tabirle, ocaktaki metalin canlı kalmasını sağlamak. Kısaca hatırlatmakta fayda olabilir: Ocakta bir sıvı alaşım hazırladığımız zaman, bu eriyik içerisinde çok ufak boyutta, çözünmemiş grafit parçacıkları olduğunu görüyoruz. Bu parçacıklar, ocaktaki sıvının çekirdeklenme potansiyelinin yüksek kalması açısından büyük önem taşıyor. Eğer sıvı metali ocakta uzun süre tutar, ya da gereğinden fazla ısıtırsak, o zaman bu ufak partiküllerin çözündüğünü ve neticesinde sıvının çekirdeklenme potansiyelini kaybettiğini görebiliyoruz.
Bu tür durumlarda, ocaktaki sıvının çekirdeklenme potansiyelini yüksek tutmak amacıyla, ön koşullandırıcılardan faydalanabiliyoruz. Fakat bu ön koşullandırıcıları dikkatli kullanmamız gerekiyor: Eğer ocağın ihtiyacı olmadığı durumlarda bile, ezberden bu takviyeyi kullanmaya kalkarsak, tıpkı gereğinden fazla aşılamanın yarattığı etkiye benzer şekilde çekinti oluşumunun teşvik edildiğini görebiliyoruz. Ön koşullandırıcıların genel olarak, aşılama performansı konusunda tutarsızlıklar yaşayan dökümhaneler için fayda sağladığını görüyoruz. Ocaktaki sıvının bekleme süresinin ya da sıcaklığının çok değişken olabildiği durumlarda, sıvının durumunu belli bir standart seviyede tutmak ve aşılamadan tutarlı tepkiler alabilmek için ön koşullandırıcılar fayda sağlayabiliyor.
Potada aşılama
Potada aşılama, dökümhanelerde oldukça yaygın bir şekilde kullanılan bir aşılama yöntemi. Genellikle küresel grafitli dökme demir üretiminde, Mg tretmanından hemen sonra gerçekleştirilen bu işlemde, potadaki metalin miktarına göre 0,6 mm ile 6 mm arasında değişen tane boylarında aşı kullanılabiliyor. Bu yöntemde aşı sıvı içine direkt elle verilebileceği gibi, aşağıda anlatıldığı şekilde, özlü tel içinde de verilebiliyor.
Tel aşılama
Mg işleminde kullanılan tel verme yöntemi, aşılama amacıyla da kullanılabiliyor. Tıpkı tel tretman işleminde olduğu gibi, bobin şeklinde temin edilen ve Mg yerine aşı malzemesi içeren bir özlü teli sıvı içine vererek aşılama yapabiliyoruz. Tabii tıpkı Mg işleminde olduğu gibi, aşılamanın telle yapılabilmesi için yine teli kontrollü bir şekilde sıvı içine verebilen makinalardan yardım almamız gerekiyor. Tel aşılama yöntemi de potada gerçekleştirildiği için, bu yöntemi de yukarıda bahsettiğimiz potada aşılamanın farklı bir yolu olarak değerlendirebiliriz.
Akışa aşılama
Yine dökümhanelerde yaygın şekilde kullanılan bu yöntemde, adından da anlaşılabileceği üzere, sıvı metal kalıba döküldüğü sırada aşıyı akan metalin üzerine döküyoruz. Bu yöntemde aşı elle, ya da özellikle otomatik döküm hatlarında otomatik sistemler yardımıyla uygulanabiliyor.
Bu şekilde verilen aşının etkin hale gelebilmesi için oldukça hızlı çözünmesi gerekiyor: O nedenle bu uygulamada 0,2 ila 0,7 mm aralığındaki ince partiküllerin, maksimum %0,10 – %0,15 oranında verilmesi tavsiye ediliyor. Kalıba döküm aşamasında uygulanması nedeniyle, bu yöntem özellikle etkisini çabuk kaybeden aşılar için pratik bir uygulama fırsatı sunuyor.
Kalıp içi aşılama
Adı üzerinde, bu yöntemde aşı kalıbın içine yerleştiriliyor. Aşılayıcının katılaşma başlamadan hemen önce, artık mümkün olabilecek son evrede sıvıyla temas haline gelmesi nedeniyle, aşılamanın etkisinin sönmesi gibi sorunları bu yöntemde görmüyoruz. Kalıba dolan metalin etkisiyle anında çözünmesi istenen bu aşılayıcının sürüklenmesini engellemek için, blok yapısında kullanılması tavsiye ediliyor.
Aşılamada dikkat edilmesi gereken birkaç nokta
Aşılamanın işleyişi hakkında kısa bir hatırlatma yapalım: Aşılamada ilk olarak aşılayıcıda bulunan Ba, Al, Ca ve benzeri elementlerin oksitlendiklerini görüyoruz. Ardından bu oksit inklüzyonlarının üzerini MnS gibi çeşitli sülfit ve silikat fazları kaplayarak, grafitin çekirdeklenmesi için uygun bir yüzey yaratıyorlar. Grafit parçacıkları, işte bu yüzeylerin üzerinde çekirdekleniyorlar. İşleyişin bu şekilde olması nedeniyle, piyasada bulunan FeSi bazlı aşı malzemelerini incelediğimizde maksimum %5’e varan seviyelerde Ca, Sr, Al, Ba, Ce, Mn ve Zr gibi çeşitli elementler içerdiklerini görüyoruz.
Tabii bu işleyişin bir diğer gereksinimi olarak, sıvı içerisinde mutlaka belli bir miktar kükürt ve oksijen de olması gerekiyor. O nedenle örneğin gri dökme demir için her ne kadar %0,03 kükürt (S) değeri teknik literatürde bir alt sınır olarak verilse de, %0,05’den daha düşük oranda kükürt içeren gri dökme demir alaşımlarında da aşının verimli bir şekilde çalışmadığını ve A-tipi grafit elde etmenin çok zorlaştığını görüyoruz. Bu durum özellikle pik demir kullanmadan, sadece düşük kükürt içeren çelik hurda ve karbon vericilerle alaşım ayarı yapmak isteyen dökümhanelerde ciddi bir problem olabiliyor. O nedenle aşıdan verim alamayan dökümhanelerin direkt aşıyı değiştirme yoluna gitmek yerine, mutlaka öncelikle özelikle kükürt seviyesini kontrol etmeleri tavsiye ediliyor.
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.)
