Silafont-36 - German Pavilion

Silafont-36
Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı
RHEINFELDEN ALLOYS
Silafont ® – Özelliklerinde sonsuz çeşitli
Üretilecek parçalara ve her müşteriye özgü üretim sürecine kati
şekilde uyum sağlayan bir alaşım ailesi. Her döküm yönteminde
kullanılabilirlik, harikulade bir akışkanlık ve özelliklerinin daha iyi
olmasını sağlamak için sodyum ve stronsiyumla modifikasyon
olanağı. İyi kompoze edildiğinde üretimde en yüksek performansı gösteren ve itinayla tanımlanmış şartları yerine getirmesi
beklenen komplex ve ince kesimli parçalar için.
Silafont, su ile karşılaştırılabilir. Su da homojen ve hafiftir, durmaksızın denize doğru akar, her kenar ve köşeye girer, her cismi ve taşı ıslatır. Aynı Silafont gibi ve Silafont’ un kalıptaki boşlukları doldurduğu gibi.
Silafont 36 – Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı
İçerik
Sayfa
Özellikler
4
Özet Olarak Mekanik Özellikler 5
Uygulama Örnekleri
Kimyasal Bileşim
6 – 13
14 – 15
Mekanik Özellikler
16
Magnezyum oranının mekanik özelliklere etkisi 17
Basıldığı ya da döküldüğü gibi (F)
17
Isıl işlemin mekanik özelliklere etkisi
18
Çözeltiye almadan yapılan ısıl işlemler: O ve T5
18
Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler: T4, T6 ve T7
19
Çözeltiye aldıktan sonar hava ile soğutma
20
Mekanik özelliklere bakış
20
Yorulma dayanımı
20
Korozyon
20
Kaynak
21
Sıvama
21
Perçin
21
Aluminyum enjeksiyon dökümde hedef basamakları
22
Külçe sevkiyatı
22
Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler
23
İlk bakışta Silafont-36
Alüminyum enjeksiyon döküm alaşımı olan Silafont-36, Aluminium Rheinfelden
tarafından, standart enjeksiyon döküm alaşımları ile karşılaştırıldığında,
ortalama mukavemet değerlerinde maksimum uzama elde etmek için geliştirilmiştir.
Bu alaşıma ısıl işlem de yapmak mümkündür.
Böylelikle, Silafont-36 ile %15’ in üzerinde uzamaya, ya da 260 MPa civarında akma
mukavemetine ulaşılabilir.
Bu mükemmel mekanik özellikler yanında Silafont-36, enjeksiyon döküm uygulamasında istenilen aşağıdaki özelliklere de sahiptir:
· Çok iyi dökülebilme
· Döküm kalıbına yapışmama
· Mükemmel talaşlı işlem
Otomotiv sektörü uygulamaları başta olmak üzere Silafont-36’ nın başka bazı özellikleri de gittikçe artan bir önem kazanmaktadır:
· Çok iyi korozyon direnci
· Yüksek yorulma mukavemeti
· Alüminyum-profil-döküm konstrüksiyonlarında mükemmel kaynak yapılabilme
· Perçin ve benzer bağlantı uygulamalarına uygunluk
Silafont 36 resimli uygulama örnekleri aşağıdaki sayfalardadır.
Özellikler
Kullanım alanları
Mimari, armatürler, otomobil, ışıklandırma, uçak sanayii, ev aletleri, klima cihazları, otomotiv, gıda
endüstrisi, makina sanayii, gemi yapımı, savunma sanayii, kaynak öngörülen tasarımlar.
Karakteristik özellikler
Çok iyi dökülebilme, basıldığı gibi, yani döküm halinde çok iyi uzama değerleri, ısıl işlemden sonra
maksimum uzama değerleri.
Çok iyi korozyon direnci, iyi parlatma veya polisaj yapılabilme, çok iyi işlenebilme, çok iyi kaynak
yapılabilme.
Alaşım tanımı
Kimyasal: AlSi9MgMn
Nümerik: 43 500
Kimyasal bileşim
[%]
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Sr Diğer toplam
min.
9,5
0,5
0,1
0,030
max.
11,5
0,15
0,03
0,8
0,5
0,07
0,15
0,020
Isıl işlem ve magnezyum oranına göre Rp0,2 akma mukavemeti ve uzama
F: Basıldığı gibi
Mg yüksek
T 6
Çözeltiye almadan ısıl işlem:
T5: K
alıptan alındıktan sonra suyla soğutma
ve suni yaşlandırma
Akma Mukavemeti Rp0,2 [ MPa]
T 5
Mg düşük
Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler:
T 7
T4: Ç
özeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla
F
doğal yaşlanma
T 4
T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma
T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma
Uzama A [%]
0,10
Özet Olarak Mekanik Özellikler
Döküm yöntemi
Isıl işlem durumu
Akma mukavemeti Çekme mukavemeti
Rp0,2 [ N /mm2 ]
Rm [ N /mm2 ]
Kırılma uzaması
A [ % ]
Brinell-Sertlik
HBW
Enjeksiyon döküm
F
120 – 150
250 – 290
5 – 11
75 – 95
Enjeksiyon döküm
T5
155 – 245
275 – 340
4 – 9
80 – 110
Enjeksiyon döküm
T4
95 – 140
210 – 260
15 – 22
60 – 75
Enjeksiyon döküm
T6
210 – 280
290 – 340
7 – 12
90 – 110
Enjeksiyon döküm
T7
120 – 170
200 – 240
15 – 20
60 – 75
Katkı elementlerinin döküme ve mekanik özelliklere etkisi
Si: Ortalama % 10,5’ lik bir oranla çok iyi kalıbı doldurma
Sr: Ötektik yapının incelmesiyle sünekliğin artması
Fe: Çok düşük oranla plaka şeklindeki intermetalik demir fazının
ve dökülebilirlik
Mn: Kalıba yapışma eğilimini azaltma
mekanik özelliklere olan negatif etkisinin en aza indirilmesi
Mg: Oran ayarı ve ısıl işlemle istenilen mekanik özellikleri
Cu: Çok düşük oranla yüksek korozyon direnci
Zn: Çok düşük oranla yüksek korozyon direnci
elde etme
İyi dökülebilirlik
Kalıba
yapışmama
Rp0,2, Rm ve
A tanımı
Modifikasyon/
Süneklik
[%]
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
min.
9,5
0,5
0,1
0,030
max.
11,5
0,15
0,03
0,8
0,5
0,07
0,15
0,020
Büyük
intermetalik
fazlar yok
Yüksek
korozyon
direnci
Sr Diğer toplam
0,10
Yüksek
korozyon
direnci
Fiziksel özellikler
Katılaşma aralığı
Yoğunluk
Elastisite modülü
Doğrusal ısıl genleşme katsayısı Isıl iletkenlik
Elektrik iletkenliği
Yorulma mukavemeti (r = -1) Basıldığı gibi (F)
Birim
Geçerlilik aralığı
590 – 550
°C
2,64
kg/dm3
20 °C
70 – 80
GPa 20 °C
21
1/K ×
10 -6
20 – 200 °C
1,39 – 1,68
W/(K × cm)
20 – 200 °C
21 – 26
m/(Ω × mm2 )
20 °C
89
MPa
106 Devir
Silafont-36
AlSi10Mg(Fe)
AlSi9Cu3(Fe)
Standart döküm alaşımları ile karşılaştırma
Isıl işleme uygunluk
Çok iyi
iyi
az
Sıcak çatlamaya karşı hassasiyet
iyi
iyi
iyi
Yapışmaya yatkınlık
az
az
az
yüksek
orta
az
Birleştirme potansiyeli
Kalıp ömrü
Çekme
% 80
% 80
% 100
% 0,4 – 0,6
% 0,4 – 0,6
% 0,4 – 0,6
Uygulama örnekleri
Integral taşıyıcı / Mercedes-Benz C-Sınıfı
Silafont-36, O: Tavlanmış
920 × 580 × 170 mm, ağırlık: 10,0 kg
Ağır, boyalı ve kaynak yapılmış bir çelik saç konstrüksiyonunun yerini alan bu enjeksiyon döküm parçası başka bazı
fonksiyonların da entegrasyonunu sağlamaktadır. Yüksek
deformasyon özelliği tavlama (O) ile sağlanabilen bu
integral taşıyıcı, yüksek ürün emniyeti nedeniyle vakumlu
kalıpla basılmıştır.
İç C-Sütunu / Mercedes-Benz S-Sınıfı Coupé
Silafont-36, T6 Isıl işlem
1270 × 770 × 150 mm
Duvar kalınlığı 2,5 mm, ağırlık 2,7 kg
Bu döküm parçası Silafont-36 ile basılan en büyük parçalardandır. Buna rağmen oldukça ince cidarlıdır. Enjeksiyon
döküm parçası olarak üretilmesi için ana kriter, saç parçalarla
karşılaştırıldığında, sahip olduğu boyutsal hassasiyet avantajı
olmuştur. Yüksek akma mukavemeti T6 ısıl işlemle elde edilebilmektedir.
Parçadaki delikler, döküm sırasında ergiyik akışını engellememeleri için daha sonra talaşlı işlemle gerçekleştirilmiştir.
Ön plaka, ön tampon / AUDI A2
Silafont-36, T7 ısıl işlem
195 × 145 × 55 mm, ağırlık 0,75 kg
Civata ile bağlanabilen bir döküm
parçası olan ön plaka, ekstrüzyon
profillerle beraber tamponun sabitlenmesini sağlar. Hafif ön çarpışmalarda tüm çarpışma enerjisi bu
parçaya geçer. T7 ısıl işlemle sahip
olduğu yüksek uzama özelliği, parçanın kırılarak kopmasını önler.
Yan kapılar / BMW Z8
Silafont-36, basıldığı gibi
520 × 440 × 170 mm
Duvar kalınlığı 2,5 mm,
ağırlık 1,5 kg
BMW Z8 modelinin karoserisi alüminyumdan imal edilmiştir. İki yan
kapı, Silafont-36 ile basılan döküm
parçaları ve aluminyum saçtan
oluşan diğer parçaların kombinasyonu ile gerçekleştirilmiştir.
%0,24 Mg oranlı Silafont-36, kapı
kenarlarının tam oluşmasına ve
beraber basılan ayaklık vasıtası ile
konstrüksiyondaki diğer parçaların
uyumunu mümkün kılmaktadır.
Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]
Ön çerçeve parçası / BMW 3 Cabrio
Silafont-36, basıldığı gibi
1250 × 350 × 250 mm,ağırlık 4,5 kg
Binek arabasının ön kısmında ve üstte yer alan bu döküm parçası deforme olarak mümkün olduğu kadar çok kinetik enerjiyi absorbe etmek durumundadır. Ayrıca montaj sırasında kabriyo için
gerekli stabiliteye destek verir. Bu da, parçanın alt tarafındaki konstrüksiyon unsurları ve %0,24
Mg içeren Silafont-36 ile sağlanmaktadır.
Direksiyon kolonu ve Konsol
Benz C-Sınıfı
Silafont-36, basıldığı gibi
450 × 70 × 90 mm ve 260 × 210 × 80 mm
ağırlık 0,96 kg ve 0,45 kg
Boyutsal hassasiyeti, bir kaza durumunda kırılmadan deforme
olma özelliği gerektiren kılavuzlama yüzeyleri ve kontak
anahtarı kısmında azami dayanım, %0,24 civarında Mg içeren
Silafont-36 için en vazgeçilmez şartlardır.
AudiSpaceFrame / Audi A8
için düğüm noktaları profilleri
Silafont-36, basıldığı gibi
ve T7 ısıl işlem
A8 modelinin AudiSpaceFrame karoserisi düğüm noktalarındaki
strüktürel elementler yekpare döküm parçalarıyla gerçekleştirilmiştir. Bu parçalarda istenen en az %15 uzamaya, %0,16 Mg içeren
Silafont-36 ile ulaşılabilmektedir. Çok iyi kalite kaynak da parçaların
vakumlu kalıpla basılması suretiyle elde edilebilmektedir.
Döküm parçaları Ekstrüzyon profilleri
Şekil verilmiş saç parçalar
Uygulama örnekleri
Motosiklet oturak gövdesi / Yamaha MT-01
Silafont-36, T5 ısıl işlem
600 × 260 × 120 mm, ağırlık 1,8 kg
Hem ağırlık merkezinden uzakta olması, hem de üzerinde iki kişi taşıması
gereken bu parçanın, eğilip bükülmeme özelliğinin yanında azami derecede
hafif olması gerekmektedir. Ağırlık optimizasyonu sonucu oluşan 2 – 4 mm arası
cidar kalınlığı olan çanak, bu istenenleri ancak %0,3 – 0,35 Mg içeren Silafont36 alaşımı ve T5 ısıl işlem sonucu ulaşılabilen yüksek akma mukavemetiyle
sağlayabilmektedir. Yüksek döküm kalitesine ise kontrollu dökümle (Controlled
Filling die casting) ulaşılabilmektedir.
Motosiklet gövdesi / Yamaha MT-01
Silafont-36, T5 ısıl işlem
870 × 460 × 500 mm, ağırlık 13,6 kg
Dinamik yük altındaki bu parçaların seri üretimi, ergiyiğin kontrollu şekilde doldurulduğu (CF-die casting)
enjeksiyon döküm makinalarında yapılmaktadır.
Döküm için optimize edilmiş kontrüksiyondaki duvar
kalınlıkları ağır yük altındaki motor kısmında 5 mm,
yakıt tankı civarında da 4 mm‘ dir. Ana sistemin her
iki yarısının direksiyon mili civarında civata ile birbirine
bağlanması başka herhangi bir yardımcı montaj
elemanı olmaksızın yapılmaktadır. Burada %0,3 Mg
içeren ve T5 ısıl işlem yapılan Silafont-36 alaşımının
civata mukavemeti işe yaramaktadır.
Motosiklet şanzıman gövdeleri / KTM
Paris – Dakar ralisi
Silafont-36, T5 ısıl işlem
400 × 270 × 80 mm, ağırlık 3,9 kg
400 × 270 × 120 mm, ağırlık 3,8 kg
Güçlü motorlar, güçlü şanzıman gövdeleri gerektiriyor. Bunun için, ana miller arasındaki duvar kalınlıklarını artırmak yerine
parçalar ısıl işleme tabi tutuldu. Demiri az olan Silafont-36, ani güç iletimi çıkışlarına çatlak oluşmadan dayanır.
Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]
Motosiklet gövdesi / Yamaha YZF-R6
Silafont-36, T5 ısıl işlem
830 × 480 × 540 mm, ağırlık 10,4 kg
Dinamik yük altındaki bu parçaların seri üretimi, ergiyiğin kontrollu bir şekilde
doldurulduğu (CF-die casting) enjeksiyon döküm makinalarında yapılmaktadır.
Döküm için optimize edilmiş konstrüksiyondaki duvar kalınlıkları, ağır yük altındaki motor kısmında 6 mm, yakıt tankı civarında da 4 mm dir.
Ana sistemin her iki yarısının birbirine civata ile bağlanması başka herhangi bir
yardımcı montaj elemanı olmaksızın yapılmaktadır. Burada %0,3 Mg içeren ve
T5 ısıl işlem yapılan Silafont-36 alaşımının civata mukavemeti işe yaramaktadır
Motosiklet arka tekerlek çatalı / Yamaha YZF-R6
Silafont-36, T5 ısıl işlem
640 × 310 × 250 mm, ağırlık 7,3 kg
İki Silafont-36 enjeksiyon döküm parçası ve iç taraftaki bir alüminyum saç parçasının
kaynak yoluyla birleştirilmesiyle oluşturulan bu konstrüksiyonun stabilitesi motosiklete
mükemmel sürüş özelliği vermektedir. Yüksek kalitede kaynak yerleri için kontrollu bir
enjeksiyon döküm prosesi yanında iyi kaynak yapılabilen ve çok az intermetalik kirlilik
içeren bir alaşımın kullanılması da zorunludur.
Uygulama örnekleri
Radyatör tutucu / Volvo kamyon
Silafont-36, T5 ısıl işlem
590 × 180 × 110 mm, ağırlık 4,2 kg
Diğer AlSiMg-alaşımlarıyla karşılaştırıldığında, Sr ile
modifiye edilmiş Silafont-36, kalın cidarlı parçalarda
bile yüksek dinamik dayanım göstermektedir.
Vibrasyon sönümleme kolu
Silafont-36, basıldığı gibi
160 × 40 × 25 mm, ağırlık 0,2 kg
Lastik-metal elementleri için kolun her iki ucunda bulunan çanaklar üst kenarlarında sıvanabilme özelliğine
sahiptir. Kapaklı ve çok elemanlı çözümlerin yerini bu
enjeksiyon döküm parçası almıştır.
Ön ve arka aks çanakları / Porsche
Silafont-36, basıldığı gibi
150 × 45 mm, ağırlık 0,61 kg
150 × 40 mm, ağırlık 0,44 kg
%0,24 Mg içeren Silafont-36 alaşımında, yüksek demirli diğer AlSi10Mg
alaşımları ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir dinamik mukavemet
gözlenmektedir. Bir spor arabanın şasi parçası olan bu çanakta, ince cidarla
ağırlık tasarrufu hedeflenmiştir.
Vibrasyon sönümleme gövdesi ve suspansiyon
dayanak yatağı
Silafont-36, basıldığı gibi,
ağırlık 0,2 kg ila 0,4 kg
Gövdeler, sıvama ile kapatılan içerdeki kauçuk-metal
elementleri de içermektedir. %0,16 Mg içeren Silafont36, hem parçanın dış kısmı için gerekli yüksek dinamik
özellikleri vermekte, hem de arazide gerektiğinde deformasyonla fazla yükü azaltmakta veya emmektir. Alaşımın
bu deformasyon özelliği gövde kenarını sıvamak için de
kullanılmaktadır.
10
Direksiyon kolonu emniyet somunu / Mercedes-Benz C-Sınıfı
Silafont-36, döküm durumunda
20 × 12 × 7 mm, ağırlık 9 g
Burada, motorun alt kısmında bulunan parçadan istenen yüksek mekanik ve dinamik şartları ve korozyon
direncini %0,24 Mg içeren Silafont-36 sağlamaktadır.
Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]
Motor taşıyıcı / Mercedes-Benz A-Sınıfı
Silafont-36, basıldığı gibi
270 × 90 × 100 mm, ağırlık 0,7 kg
Motor taşıyıcı / BMW
Silafont-36, basıldığı gibi
270 × 170 × 210 mm, ağırlık 1,5 kg
Motorun alt kısmında bulunan parçadan
istenen yüksek mekanik ve dinamik şartları
ve korozyon direncini %0,24 Mg içeren
Silafont-36 sağlamaktadır.
Magnezyum motor blokları, diğer montaj parçaları ile kontak korozyonu
problemine neden olmaktadır. Bunu önlemek için diğer AlSi enjeksiyon
döküm alaşımlarına göre Silafont-36 daha iyi bir çözüm sunmaktadır.
Komponent tutucu / Honda
Silafont-36, basıldığı gibi
190 × 160 × 90 mm, ağırlık 0,3 kg
3 mm duvar kalınlığı olan bu komponent tutucu, civatalar için
gerekli tüm delikleri ile montaja hazır vaziyette basılmaktadır.
Arka koltuk katlama mekanizması / Mercedes-Benz E-Sınıfı
Silafont-36, basıldığı gibi
125 × 55 × 30 mm, ağırlık 0,2 kg
Motor taşıyıcı / Volkswagen Golf ve Ford Mustang
Silafont-36, basıldığı gibi
200 × 100 × 110 mm, ağırlık 0,9 kg
200 × 110 × 130 mm, ağırlık 1,1 kg
Arka koltuğun katlama mekanizmasındaki parça, arabanın arkasındaki yükü
tutmak zorunda olduğu için kaza anında
yüksek yüke maruz kalmaktadır. Bu
yüksek dinamik yük, Silafont-36 gibi deformasyona müsait sünek bir enjeksiyon
döküm alaşımını zorunlu kılmaktadır.
Yüksek performanslı motorlarda motor taşıyıcılarının da bu yüksek dinamik
koşullara uygun olmaları gerekmesi nedeniyle bu parçalarda çatlaklara dirençli,
az demir ve %0,24 Mg içeren Silafont-36 kullanılmaktadır.
11
Uygulama örnekleri
Sürücü kabin mafsalı / Renault kamyon
Silafont-36, T5 ısıl işlem
560 × 460 × 250 mm, ağırlık 9,5 kg
9,5 kg ağırlığındaki bu ağır enjeksiyon döküm parçası, ısıl işlem
yapılan bir kokil döküm parçasının yerini almıştır. Silafont-36
ile basılan bu mafsal, sürücü kabinini taşımakta ve motorun
açılması durumunda öne katlanan kabini tutmaktadır.
Yağ filtreli ara gövde
Silafont-36, basıldığı gibi
650 × 400 × 155 mm, ağırlık 5,8 kg
Bu konstrüksiyon ilk olarak büyük yüzeyli
ara gövde ile ince cidarlı yağ filtresi gövdesini yekpare döküm parçasında birleştirmiştir. Kalın duvarlı geçiş kısmında yüksek
yağ sızdırmazlığı ile yüksek mekanik ve
dinamik mukavemet koşulları gereklidir.
Volan gövdesi / Frightleiner kamyon
Silafont-36, basıldığı gibi
620 × 550 × 160 mm, ağırlık 14,3 kg
Gövdedeki iki tutucu, dinamik yüke dayanıklı, demiri
az bir alaşımı zorunlu kılmaktadır. %0,2 Mg içeren bu
yekpare ağır parça için Silafont-36 kullanılmıştır.
12
Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]
İntegral motor taşıyıcı / FIAT
Silafont-36, T5 ısıl işlem,
920 × 700 × 80 mm, ağırlık 9,4 kg
Bu parça, orta sınıf binek arabasında hem motorun
ağırlığını, hem de ön tamponu taşımaktadır.
%0,28 Mg oranı, T5 ısıl işlem, 120 MPa akma mukavemeti ve %6 uzama özellikleriyle kaza simulasyonlarını başarıyla tamamlamıştır. Hafif konstrüksiyon tasarım
karakterini arka yüzde açıkça görmek mümkündür.
Ön aks kirişi / PORSCHE CAYMAN
Silafont-36,
910 × 710 × 85 mm, ağırlık 4,8 kg
Cidar kalınlığı 3 – 6 mm
Bu kiriş, ısıl işlem yapılan çok daha ağır bir kokil
döküm AlSiMg alaşımının yerini almıştır.
İnce cidarlı bu hafif konstrüksiyonun üretimi, çözeltiye
almadan yapılan bir ısıl işlemle ekonomik olmaktadır.
Aksi takdirde çarpılma meydana gelmekte ve akabinde yapılan düzeltme operasyonu parçada tekrar
gerilimlerin oluşmasına yol açmaktadır.
Bagaj kapısı taşıyıcı çerçevesi / BMW 5 GRAN TURISMO
Silafont-36,
1130 × 1250 × 390, ağırlık 11,6 kg
Bu parçada taşıma unsuru da ön plandadır.
Bağlantı elemanları, kilit ve kapının açılmasını sağlayan mekanizmayı taşıyan bu çerçeve, bu arabaya özgü olan ve kapıdan
ayrı açılabilen küçük bir kapağın entegrasyonunu da sağlamaktadır. Bu fonksiyon entegrasyonu ve konvansiyonel tasarımdaki
birçok birleştirme operasyonunu elimine etmesi nedeniyle
ekonomik olmaktadır. 3 mm cidar kalınlığı olan bu parçanın ölçü
hassasiyeti, boyamaya uygunluğu ve kazaya dayanıklılığı da
dikkat çekicidir. Yekpare tasarım ayrıca kompleks talaşlı işlemeyi ve eğilip bükülmez hafif bir parçayı mümkün kılmaktadır.
Aşağıda adı geçen müşterilerimize teşekkür ederiz:
Audi, Ingolstadt
BMW-Group, Landshut
DaimlerChrysler, Mettingen
Georg Fischer, Herzogenberg
Honsel, Nürnberg
KTM, Avusturya
Mahle, Stuttgart
Porsche, Stuttgart
Yamaha, Japonya
FIAT, İtalya
13
Kimyasal Bileşim
Si
[%]
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Sr
min.
9,5
0,5
0,1
0,030
max.
11,5
0,15
0,03
0,8
0,5
0,07
0,15
0,020
P
Diğer toplam
0,001
0,10
Tablo 1: Silafont-36, AlSi9MgMn, kimyasal bileşim
Silafont-36, stronsiyum içeren AlSi9MgMn tipi bir enjeksiyon
döküm alaşımı olup %99,8 saflıkta alüminyum kullanılarak elde
· %0,13 – 0,19 Mg: Olası bir kazada ön planda olan parçalar
ve sıvama tekniği için.
edilmektedir. Elementlerdeki dar tolerans aralıkları, değişmeyen,
· %
0,18 – 0,28 Mg: Hem dayanım gerektiren, hem de olası bir
iyi bir döküm kalitesini de beraberinde getirmektedir. Ötektik si-
kazada ön planda olan devamlı titreşim veya yorulma yükü
lisyumun modifikasyonu için stronsiyum ilave edilmektedir (Tablo
1). Çeşitli uygulamalar için Mg oranı daha da daraltılabilmektedir.
Kimyasal bileşimdeki demir, bakır ve çinko gibi elementlerin
limitlerini de daraltmak mümkündür.
altındaki emniyet parçaları için.
· %
0,24 – 0,35 Mg: Çalışma şartlarında yüksek dayanım ve
darbe dayanıklılığı gerektiren parçalar için.
· %
0,28 – 0,35 Mg: Isıl işlemde çözeltiye alma safhasından
sonra hava ile soğutulan parçalar için.
Bu hem dökümhane koşullarına, hem de parçadan istenen özelliklere ve şartlara da bağlıdır. %10,5 civarındaki silisyum oranı,
kalıbı iyi doldurarak çok iyi bir dökülebilirlik özelliği taşımaktadır.
Manganezin etkisi
Literatürden, bir AlSiMg alaşımında Mn oranının %0,2’ den sonra
Silisyum fazının döküm halinde bile parçada ince bir dağılım
uzamayı azalttığı bilinmektedir. Bu nedenle bir enjeksiyon döküm
göstermesini sağlamak için alüminyum-silisyum ötektiği, Sr ilave-
alaşımında manganezin, demirin yerine veya bir demir kombi-
siyle modifiye edilmektedir. Bu, döküm durumunda bile parçada
nasyonu içinde kullanılması tavsiye edilmemektedir. Özelliklerini
yüksek uzama değerlerini mümkün kılmakta ve muhtemel bir ısıl
daha iyi anlamak için %0,04 – %1,2 arasında Mn içeren alaşım-
işlemde silisyumun şekil almasını kolaylaştırmaktadır.
larla deneyler yapılmıştır. Bu deneylerde Fe oranı %0,15’ in altında kalmıştır. Mg oranı, halihazırda en yaygın uygulamadaki oran
Yüksek deformasyon veya şekil verebilme değerleri istenilmesi
olan ortalama %0,19 civarında, ötektik yapının iyi bir modifikas-
nedeniyle Fe oranı, yapı içinde plaka şeklindeki AlFeSi fazlarının
yonu için de Sr oranı 130 ila 170 ppm arasında tutulmuştur.
mümkün mertebe düşük olması için asgari seviyede tutulmuştur.
Bu fazlar, morfolojileri nedeniyle dinamik yük altında veya bir
Deneyler, vakumlu bir 400 T Bühler B enjeksiyon döküm maki-
deformasyon durumunda çatlak veya yırtılmaların çıkış noktaları
nasında yapılmıştır. Deney koşulları: Dört gözlü kalıp, standart
olduğu için düşük mukavemet ve uzama değerlerinin de nede-
makina ayarları, ergiyik sıcaklığı 710 – 720 °C arası, ergiyik yo-
nidirler.
ğunluk indeksi <1% (80 mbar vakum yoğunluk nümunesi), her iki
tarafta da kalıp sıcaklığı 200 °C, kalıp yağı 1:180 oranında, piston
Döküm parçalarındaki yapışma eğilimini azaltma ve mukavemeti
hızı 30 ila 40 m/saniye.
artırmak için Mn yaklaşık %0,65 oranına yükseltilmiştir. Mn,
döküm kalıbına yapışma eğilimini azaltma açısından bakıldığın-
Çekme deneyi için çubuklar, DIN 50 125 Form E normuna uygun
da demirle aynı etkiye sahiptir. Katılaşmadan sonra oluşan ve
olarak 3 mm kesit ve 10 mm uzunluk olarak seçilmiş, çekme
plaka şeklindeki sivri demir çökeltilerine karşılık Mn fazları daha
deneyleri, çubukların kararlı bir durumda olmasını sağlamak için
yuvarlaktır. Özellikle de bu AlSiMg enjeksiyon döküm alaşımında
dökümden iki gün sonra, hem basıldıkları gibi (F) olan çubuklar-
uygun Mg oranı, döküm parçasından istenilen süneklik ve mu-
la, hem de aşağıdaki koşullarda ısıl işlem yapılan T6 çubuklarla
kavemet değerlerine göre ayarlanabilir. Herşeyden evvel de Mg
yapılmıştır: 1 saat için 520 °C’ de çözeltiye alma, su verme ve
oranı, parçaya ısıl işlem yapılması gereken durumlarda önemlidir.
160 °C’ de 6 saat suni yaşlandırma. Ara kontrollarda, deney
Bu optimizasyonlarda Silafont-36 için dört alaşım varyasyonu
kalıbının basit bir konstrüksiyon olmasına rağmen manganezin
ortaya çıkmıştır:
olmadığı durumlarda kalıba yapışma eğiliminin çok fazla olduğu
tesbit edilmiştir.
14
Kalıba yapışma eğilimi manganezi artırdıkça
azalmaktadır ve istenilen sonuca %0,4 üzerinde-
350
ki değerlerde ulaşılabilmektedir.
akma mukavemetleri Mn oranına bağlı olarak
çok az değişmektedir (Grafik 1a). Aynı değişim
T6 durumundaki çubuklar için de söz konusudur
(Grafik 1b). Burada, Mn içermeyen çubuklarda
300
Mukavemet R [MPa]
Basıldığı gibi test edilen çubuklarda çekme ve
Rm
Basıldığı gibi
değişik bir davranış gözlenmektedir. Bu, yukarıda
250
200
100
50
da belirtildiği gibi, şiddetli kalıba yapışma eğilimi-
Rp0,2
Basıldığı gibi
150
Yapışma
eğilimi
0
nin bir sonucu olabilir. Bu parçaların yüzeyinde
0,0
0,2
0,4
görülen çatlakların ve ısıl işlemden kaynaklanan
0,8
1,0
1,2
1,4
Mn oranı [%]
yüzey hatalarının da kötü sonuca neden olmuş
olması mümkündür.
0,6
Grafik 1a: Basıldığı gibi, yani döküm durumunda (F), Mn oranına bağlı olarak mekanik özellikler
Uzama her iki durumda da ayrı bir yön izlemektedir (Grafik 1c). Her iki durumda da manganezsiz
350
uzama şiddetli yapışma eğilimi nedeniyle düşük-
300
Hatta yüksek Mn değerlerinde bile uzama %8’
dir. En yüksek uzama değerleri için optimal Mn
oranı %0,5 – %0,8 arasındadır.
Mukavemet R [MPa]
tür. Basıldığı gibi test edilen çubuklarda uzama
%0,4 Mn oranına kadar devamlı artmaktadır.
Rm
T6 ısıl işlemde
T6 ısıl işlem durumunda uzama başka bir davra-
250
200
100
50
nış sergilemektedir. En yüksek değer, %0,2 Mn
Rp0,2
T6 ısıl işlemde
150
Yapışma
eğilimi
0
oranında tesbit edilmiştir. %0,4 – %1,0 arası Mn
0,0
0,2
0,4
oranlarında uzama %12 – %14 arasındadır. En
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Mn oranı [%]
sabit aralık da %0,5 – %0,8 Mn aralığıdır.
Grafik 1b: T6 ısıl işlem durumunda Mn oranına bağlı olarak mekanik özellikler
Mn oranına bağlı olarak elde edilen değişik
uzama değerleri ısıl işlemle ilişkili olabilir. Isıl işlem
sırasında çözeltiye alma safhasındaki intermetalik
20
Mn fazları küresel bir şekil almaya meyillidirler.
Döküm durumuyla karşılaştırıldığında, sünek bir
uzamayı artırmaktadırlar.
16
Uzama A [%]
yapı içindeki bu küresel parçacıklar muhtemelen
A: T6 ısıl işlemde
12
A: Basıldığı gibi
8
4
Yapışma eğilimi
Uzamanın düşmesi
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Mn oranı [%]
Grafik 1c: Döküm ve T6 ısıl işlem durumlarında Mn oranına bağlı olarak uzama
15
Mekanik Özellikler
Yandaki metalurjik yapı fotoğrafları
(Resim 2, 3 ve 4), 220 × 60 × 4 mm
100 µm
10 µm
Resim 1: Enjeksiyon döküm plakaları
Açık renkli ve kolayca ayırt edilebilen
Resim 2: Silafont-36, AlSi9MgMn, döküm durumundaki yapı
Resim 3: S
ilafont-36, AlSi9MgMn, stronsiyumla
modifikasyon yapılmış, döküm durumundaki yapı
-aluminyum dendritlerinin yanında
aluminyum-silisyum-yapısı hemen hemen
küresel şekildedir. Bunun yanında, ötektiğin içindeki Al12Mn3Si2-fazları da açık gri
fazlar olarak küresel şekildedirler.
Yüksek Mg oranlarında bir de görülmesi
zor olan intermetalik Mg2Si fazı vardır.
Enjeksiyon dökümdeki hızlı soğuma,
istenilen yüksek uzama değerlerini elde
etmek için gerekli ince yapıyı oluşturmada
yeterli olmamıştır. Ancak stronsiyumla
10 µm
yapılan bir modifikasyon sonrasında yeterli
derecede ince bir ötektik yapıyı sağlamak
mümkün olmuştur.
Resim 4: AlSi9MgMn, stronsiyum ile modifikasyon
yapılmamış, döküm durumunda
Resim 4, aynı alaşım tipinden, fakat modifikasyon yapılmayan bir yapıyı göstermektedir. Resim 3’ te ise, modifikasyonla
ötektik silisyumun daha ince oluştuğunu
görmek mümkündür. Böylelikle ulaşılabilen uzama %5’ ten %10’ a çıkmaktadır
Bunu, ısıl işlemle çözeltiye alma durumunda da gözlemek mümkündür. Resim 5
ve 6, 490 °C’ de 3 saat çözeltiye alınmış
6 mm’ lik bir enjeksiyon döküm plakasındaki yapıyı göstermektedir. Silisyum
biraz büyümüştür fakat küresel şekildedir.
Başka deneylerde, ötektik silisyumun şe-
100 µm
10 µm
killeşmesine 350 °C’ de bile ulaşılabildiğini
göstermiştir.
16
Resim 5: Silafont-36, AlSi9MgMn, T4 ısıl işlem
Resim 6: Silafont-36, AlSi9MgMn, T4 ısıl işlem
Magnezyum oranının mekanik özelliklere
etkisi
320
Silafont-36’ nın AlSiMg alaşımları içindeki özelliği,
T 5
sıradışı yüksek uzamasıdır. Grafik 2, döküm durumundaki Silafont-36’ nın uzama ve mukavemet
eğrisini göstermektedir.
Mukavemet R [MPa]
240
Grafik 2’ de ek olarak Silafont-36, T5 (suni
yaşlandırma) ve T7 ısıl işlem durumları (aşırı
yaşlandırma) için uzama ve mukavemet eğrilerini
görmek mümkündür.
F
T 7
160
Basıldığı gibi
T5 ısıl işlem
T7 Isıl işlem
Rp0,2
= 123 MPa
Rp0,2=211 MPa
Rp0,2=148 MPa
da azalmaktadır. Yüksek mukavemet istenildi-
Rm
= 265
Rm =313 MPa
Rm =206 MPa
ğinde Mg oranı limitin yukarı sınırlarında, yani
A
= %11,4
A
A
80
Artan Mg oranıyla mukavemet artmakta, uzama
%0,3 – %0,4 aralığında olmak zorundadır. Yüksek
0
uzama değeri istenildiğinde ve mukavemetin
0
5
=%8,1
10
önemli bir rol oynamadığı durumlarda %0,15 gibi
=%14,2
15
20
Uzama A[%]
düşük bir Mg oranını tercih etmek gerekir.
Grafik 2: Silafont-36, AlSi9MgMn, mukavemet ve uzama eğrileri
Basıldığı ya da döküldüğü gibi (F)
Değişik Mg oranlarındaki mekanik özellikler tablo
2’ de topluca görülebilir. Söz konusu deneyler,
Mg-Oranı Rp0,2
Rm A
Döküm parçası No.
Tablo 3’ teki parametlerle üretilen parçalarla
[%] [MPa]
[MPa]
[%] Tablo 3 ile karşılaştır
yapılmıştır. Artan Mg oranı ile uzama %11,2’
0,15
117
250
11,2
3
den %5,8’ e kadar düşmekte, dayanım da 117’
0,28
121
264
10,2
3
den 146 Mpa’ ya kadar çıkmaktadır. Artan Mg
0,30
133
279
8,1
1
oranı ile çekme dayanımı da 250’ den 286 MPa
0,33
141
261
6,3
2
değerine kadar çıkmaktadır. Böylelikle döküm
0,42
146
286
5,8
1
durumunda bile daha geniş bir mekanik özellikler
aralığına ulaşmak mümkün olmaktadır.
Tablo 2: S
ilafont-36, AlSi9MgMn, alaşımının döküm durumunda Mg oranına bağlı olarak mekanik
özellikleri
%0,5’ in üzerinde bir Mg oranı ile daha yüksek
dayanım elde edilememektedir, çünkü fazla Mg,
No.
Döküm parçası
Enjeksiyon
Nümunelerin
Mg2Si fazı olarak çökelmekte ve dayanıma katkı
döküm makinası
kalınlığı
sağlamamaktadır.
1
Test plakası
4 300 kN
4,0 mm
2
Silindir başlığı kapağı
16 000 kN
3,8 mm
3
Arka uzun taşıyıcı
7 500 kN
2,5 mm
Tablo 3: Mekanik özelliklerin tesbit edilmesi sırasında yapılan deneylerin ayrıntıları
17
Mekanik Özellikler
Isıl işlemin mekanik özelliklere etkisi
Yaşlandırma
Yaşlandırma Rp0,2
Rm
A
Silafont-36’ nın mekanik özelliklerini Mg oranı dışında ısıl işlemle
sıcaklığı de etkilemek mümkündür.
[°C]
[hr]
[MPa]
[MPa]
[%]
170
1,0
157
291
7,1
170
2,0
169
292
5,0
Isıl işlemde birbirinden tamamen ayrı iki yöntem söz konusudur:
Çözeltiye alarak ve çözeltiye almadan.
Silafont-36 ile çözeltiye almadan aşağıdaki ısıl işlemler yapılabilir:
· O: Düşük sıcaklıkta tavlama
· T5: Kalıptan çıktıktan sonra su verme ve suni yaşlandırma
Aşağıdaki ısıl işlemlerde ötektikteki silisyumun şekillendirilmesi
süresi
170
3,0
185
302
6,0
170
4,0
188
305
8,5
170
5,0
197
309
7,1
170
6,0
195
309
8,5
170
8,0
201
313
8,9
200
0,5
211
316
8,4
200
1,0
212
314
7,9
çözeltiye alma ile sağlanabilir:
Tablo 4: T5 ısıl işlem durumu ve %0,30 Mg oranında mekanik özellikler
Döküm parçası No.1 (Test plakası)
· T4: Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla doğal yaşlanma
Yaşlandırma
· T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma
sıcaklığı · T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma
[°C]
[hr]
170
170
«O» ısıl işlem
Yaşlandırma Rp0,2
süresi
Rm
A
[MPa]
[MPa]
[%]
3,0
193
290
4,5
4,0
199
295
4,8
170
6,0
206
300
5,0
200
0,5
193
290
5,7
Bu ısıl işlem ile deformasyon tehlikesi olmadan döküm parçasının
200
1,0
200
297
5,6
mukavemeti veya uzaması artırılabilir. İki durum sözkonusudur:
220
0,5
199
293
5,8
250
0,5
180
268
3,5
Çözeltiye almadan yapılan ısıl işlemler:
· O (I): Düşük sıcaklıkta tavlama
(320 °C / 30 – 60 dakika).
· O (II): Yüksek sıcaklıkta tavlama (380 °C / 30 – 60 dakika).
Tablo 5: T
5 ısıl işlem durumu ve %0,33 Mg oranında mekanik özellikler
Döküm parçası No.2 (Test plakası)
Bu ısıl işlem, çabuk katılaşan enjeksiyon döküm yapısındaki geri-
limi giderir ve uzamayı artırır. Uzamayla gelen bu şekil verilebilme
özelliği, yüksek Mg oranlarında bile perçini ve sıvamayı mümkün
[hr]
[MPa]
[MPa]
[%]
kılar. 3 mm’ ye kadar olan nümunelerde %0,2 Mg oranı ve O(II)
1
207
307
6,9
ısıl işlemle %6 – %12 uzama ve 140 – 160 MPa mukavemet de-
10
233
324
6,6
ğerlerine ulaşılabilir. Aynı nümunelerde O(II) ısıl işlemle 100-130
72
232
324
6,8
MPa mukavemet ve %12 – %16 uzama elde edilebilir.
T5 ısıl işlem
Yaşlandırmadan önce Rp0,2
dinlendirme süresi
Rm
A
Tablo 6: T
5 ısıl işlem durumu ve yaşlandırma öncesi değişik dinlendirme
sürelerinde mekanik özellikler özellikler. Yaşlandırma: 200 °C, 1 saatin
üzerinde. Mg oranı: %0,32
Döküm parçası No. 1 (Test plakası)
Bu basit ısıl işlemle döküm parçasının deformasyonu tehlikesi
söz konusu olmadan akma mukavemeti artırılabilir.
Enjeksiyon döküm parçası kalıptan çıkarıldıktan sonra hemen
suya daldırılıp soğutulur ve ondan sonra da suni yaşlandırmaya
Suda soğutarak parçanın deformasyonu ve daha sonra da bu
tabi tutulur. Suni yaşlandırmanın etkisi için parçanın kalıptan
deformasyonu düzeltme riski, çözeltiye almanın söz konusu
alınıp suya daldırıldığı andaki sıcaklığı önemlidir. Bu sıcaklık ne
olduğu bir ısıl işleme göre çok daha azdır.
kadar fazla olursa (mesela 400 °C) suni sertleştirme potansiyeli
de o kadar fazladır. Akma mukavemetini daha da artırmak için
190 °C’ de 120 dakika suni yaşlandırmaya sokmadan parçaları
10 saatten fazla dinlendirmek gerekir.
18
T5 ısıl işlem yapılmış Silafont-36’ nın mekanik özellikleri, değişik
Mg-Oranı Rp0,2
Mg oranları ve değişik parçalar için Tablo 4 ve 5’ te gösterilmiştir.
[%] [MPa]
T5 ısıl işlem ile mukavemet döküm durumuna göre 100 MPa
0,15
94
artırılabilir. İlginç olan, uzamanın azalmayıp %5 – %9 arası kalma-
0,20
sıdır.
Çözeltiye alarak yapılan ısıl işlemler:
Enjeksiyon döküm parçalarına, kokil döküm parçaları ile karşılaştırıldığında ince taneli katılaşmaları nedeniyle, çözeltiye alarak
Rm
A
Döküm Parçası No.
[MPa]
[%]
Tablo 2 ile karşılaştır
206
20,6
3
107
223
20,4
3
0,25
119
229
17,3
3
0,28
121
242
16,7
3
0,42
141
259
15,0
1
Tablo 7: M
g oranına bağlı olarak T4 ısıl işlemde Silafont-36, AlSi9MgMn‘ nin
mekanik özellikleri
480 – 490 °C’ de ve kısa zamanda başarıyla ısıl işlem yapılabilir.
Silafont-36’ da 520 – 535 °C’ ye kadar çıkılabilir.
320
20
R m
280
Burada ulaşılan silisyum ve diğer intermetalik fazların şekillenmesi, Mg oranına göre dayanımın %15 veya daha fazla artmasına
neden olur.
Döküm durumuna göre akma dayanımı 94‘ ten 141 MPa’ ya
Mukavemet [MPa]
mekanik özellikler görülmektedir.
16
R p0,2
240
200
A
160
12
10
8
Kırılma uzaması A [%]
Tablo 7’ de çözeltiye alma ( 490 °C/3 hr) ve soğutmadan sonraki
kadar çıkar. Çekme dayanımı, 206 – 259 MPa ile döküm durumundakinden biraz düşüktür.
T4 ısıl işlem:
120
0
1
2
3
4
5
6
7
0
8
Yaşlandırma süresi [hr]
Tabii yaşlandırma, tüm ısıl işlem çeşitleri içinde döküm parçalarında en yüksek uzamayı sağlar. Parçalar önce çözeltiye alınır, su
verilir ve 6 günden fazla oda sıcaklığında yaşlanır. Çözeltiye alma
Grafik 3: 0
,3 Mg içeren Silafont-36, AlSi9MgMn alaşımının yaşlandırma süresinin
fonksiyonu olarak mekanik özellikleri.
(490 °C’ de 3 saat çözeltiye alma, su verme ve 170 °C ’ de yaşlandırma)
490 °C’ de 3 saattir. Bu sırada katı solüsyon içinde çözülebilen
elementler bu yapının içine nüfuz eder. Aynı zamanda ötektik
silisyum küresel bir şekil alarak mümkün olan en yüksek uzama
sağlanır. Ondan sonraki su verme ile çözülen elementlerin
gerekir. Su vermeden sonra 170 °C’ de 5 – 7 saat yapılan suni
ayrışması önlenerek katı solüsyon matrisi içinde kalması sağlanır.
yaşlandırma ile en yüksek mukavemete ulaşılabilir. Bu esnada
Bunların tabii yaşlanma sırasında mukavemete katkısı azdır.
uzama, parçanın basıldığı durumundaki değerlere kadar düşer.
Bu amaç için %0,25’ ten daha az Mg içeren bir Silafont-36’ nın
T6 ısıl işlem:
kullanılmaması gerekir. Sertleşme potansiyelinden tam faydala-
T6, çözeltiye alma (490 °C/ 180 dakika), su verme ve suni
nabilmek için döküm parçasındaki Mg oranının %0,3’ ten fazla
yaşlandırmayı içeren komple bir ısıl işlemdir. Çözeltiye almadaki
olması daha doğrudur.
yüksek sıcaklık nedeniyle parça içinde ve yüzeye yakın gaz kabarcıklarının genleşmesi nedeniyle porosite gibi yüzey hatalarının
Grafik 3, %0,3 Mg oranında yaşlandırma zamanına bağlı olarak
oluşması riski vardır. Su verme sırasında parçalarda meydana
mekanik özellikleri göstermektedir. 240 MPa’ lık akma mukave-
gelen istenmeyen çarpılmayı önlemek için de önlem alınması
meti ile 310 MPa’ lık çekme mukavemeti en yüksek değerlerdir.
Bu durumda bile uzama %7,1 gibi iyi bir değerdir.
Yüksek Mg değerlerinin söz konusu olduğu deneyler, mukavemetin 280 MPa’ nın üzerine çıkarılabildiğini göstermiştir ve bu
durumda bile uzama
19
Mekanik Özellikler
T7 ısıl işlem
de görüldüğü gibi yorulma mukavemeti deney koşullarında 89
Komple ısıl işlem olan T6 ile karşılaştırıldığında, döküm parçaları
MPa’ ya ulaşmaktadır. Bu da mukavemetin yaklaşık %66’ sına
daha uzun bir suni yaşlandırma süresine veya daha yüksek bir
eşdeğerdir.
suni yaşlandırma sıcaklıklığına (235 °C/90 dakika) tabi tutulduğunda T7 dediğimiz aşırı yaşlandırma yapılmış olur. Amaç, ısıl
Korozyon
kararlığı olan bir doku ve T4 ısıl işleme göre yüksek mukavemet
Korozyon davranışı bir alüminyum-silisyum primer alaşımın-
değerlerinde çok iyi bir uzama elde etmektir. %0,20 Mg içeren
kiyle karşılaştırılabilir. Silafont-36 korozyona dirençlidir ve stres
Silafont-36, en yüksek uzama değerleri verir.
korozyonu çatlamasına karşı da bir eğilim göstermemektedir.
Uygulama fotoğraflarından da görüldüğü gibi taşıtların karoseri
Grafik 3’ te artan yaşlandırma süresi ile uzamanın tekrar arttığı
ve şasilerinde kullanılmaktadır.
görülmektedir.
Çözeltiye aldıktan sonra hava ile soğutma
Alüminyum parçalardaki çarpılmayı minimize etmek için çözeltiye aldıktan sonra su verme yerine hava ile soğutma yapılabilir.
Mg yüksek
Sadece %0,3 Mg oranıyla ve daha sonra 170 °C’ de 2 saat suni
T 6
yaşlandırma ile 120 MPa akma mukavemetine ulaşılabilir. Bu
değer, ulaşılabilen akma mukavemetinden 30%’ dan daha fazla
T 5
Mekanik özelliklere bakış
Grafik 4’ te, çeşitli ısıl işlem türlerinden sonra elde edilebilen
mekanik özelliklerin genel bir görüntüsü verilmektedir. Burada
Mg oranının istenilen özelliğe göre ayarlanması gerekir. Yüksek
uzama değerleri, düşük akma mukavemeti değerleri demektir,
ya da tam tersi söz konusudur.
Akma Mukavemeti Rp0,2 [ MPa]
düşüktür.
Mg düşük
T 7
F
T 4
F: Basıldığı gibi ya da döküm durumunda
Çözeltiye almadan ısıl işlem:
T5: Parça kalıptan çıktıktan sonra soğutma ve suni
Uzama A [%]
Grafik 4: Çeşitli ısıl işlem durumları ve Mg oranlarına bağlı olarak Silafont-36,
AlSi9MgMn alaşımının Rp0,2 mukavemeti ve kırılma uzaması
yaşlandırma
200
180
T4: Çözeltiye alma, su verme ve 6 günden fazla doğal
160
yaşlanma
T6: Çözeltiye alma, su verme ve suni yaşlandırma
T7: Çözeltiye alma, su verme ve aşırı yaşlandırma
Mukavemet [MPa]
Çözeltiye alarak ısıl ilem:
140
120
80
60
40
Grafik 5’ te, 4 mm kalınlığında ve basıldığı gibi test edilen
20
ma dayanımı görülmektedir. Deneyler, bir yüksek frekans puls
%95
%50
%5
100
Yorulma dayanımı
enjeksiyon döküm plakalarındaki Wöhler eğrisine göre yorul-
Dayanım oranı r = -1
4 mm duvar kalınlığı, Frekans 117 Hz
%5, %50, %95 kırılma olasılıkları
0
0
105
106
107
108
Yük sayısı [n]
jeneratörü ile yaklaşık 117 Hz frekansta yapılmıştır: Gerilim oranı:
r = -1. Buradaki geometrideki form faktörü: Kt = 1,2. Grafik 5’ te
20
Grafik 5: D
öküm durumundaki Silafont-36, AlSi9MgMn alaşımının Wöhler eğrisi
Kaynak
Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları, hem MIG, hem WIG, hem de lazer kaynak yöntemlerine
çok uygundur.
AlMgSi0,5 tipi ekstrüzyon alaşımlarıyla kaynak yapıldığında AlSi5 veya AlSi12 kaynak malzemesi
tercih edilir.
Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları ve ekstrüzyon alaşımları ile yapılan kaynak yerleri, dökümün dış kenarlarında az porozite varsa ve ısıl işlemin yapılması halinde parçanın dış yüzeyindeki
oksit tabakası alınmışsa titreşim yüklerine çok iyi dayanır.
Haliyle gaz abzorpsiyonu ve oksit kirliliğini mümkün olduğu kadar önleyen bir enjeksiyon döküm
üretim yöntemi de gereklidir. Grafik 6, kaynak yerinde, yani ısıya maruz kalan bölgedeki mekanik
özellikleri göstermektedir. Bu bölgedeki mukavemet değerleri uzama değerlerine karşılık oldukça
az etkilenmiştir.
Sıvama
%0,16 içeren Silafont-36, özellikle bir birleştirme tekniği olan sıvama için çok uygundur. Tasarımda
enjeksiyon döküm parçası ile çelik veya plastik parça sıvaması öngörülebilir. Bu, sabitleyen, veya
yük ileten bir tasarım olabilir (Resim 7).
Basınçlı döküm parçasının sıvama kenarında en az %8 uzama gereklidir. Bu bölgede parçanın
döküm kalitesinin de çok iyi olması zorunludur. Döküm kalıbı tasarımı bu bölgede çok iyi bir metal
akışı öngörmelidir.
Perçin
Kaynakla birleştirme tekniğine göre daha ekonomik olan perçin yöntemi hem ince, hem de kalın
duvarlı enjeksiyon döküm parçalarında kullanılabilir. Bu birleştirme tekniğinde de enjeksiyon döküm parçasında %10 civarında bir uzama değeri gereklidir. Perçin döküm parçasındadır; sadece
diğer montaj parçaları ondan ayrılabilir. Birleştirme için oldukça sık görülen bir yol da yapıştırma ve
perçin kombinasyonudur.
250
A
Isı etkileşim bölgesi
Duvar kalınlığı 3 mm
2 mm saç
100
Silafont-36 T7 ısıl işlem
Rp0,2
0
14
12
150
AlMgSi0,5
Mukavemet R [MPa]
Rm
10
8
6
Kırılma uzaması A [%]
16
200
50
18
Resim 7: Silafont-36, AlSi9MgMn,
vibrasyon sönümleme
gövdesi, sıvama ile bağlantı
4
2
0
Grafik 6: Isı etkileşim bölgesindeki mukavemet değerleri, AlSi12-katkı malzemesiyle MIG-kaynak
21
Aluminyum Enjeksiyon Dökümde Hedef Basamakları
Perçin
Sıvama
Kaynak
Kuru piston yağlayıcıları
Kalıp ayırıcının en aza indirilmesi
Modern kalıp yağları
Kontrollu ergiyik taşınması
Birinci faz az türbülanslı
Ergiyik temizliği
Vakum < 50 hPa
Vakum
Çil blok ile hava tahliyesi
Hava ceplerinin etkili şekilde yerleştirilmesi (Simulasyon)
Gerekli enjeksiyon döküm üretim adımları
AlSi9Cu3 ( Fe )
ve diğerleri
AlSi12 ( Fe )
ve diğerleri
Magsimal-59
AlSi10Mg ( Fe )
Silafont-36
T5 Mg > 0,3 %
Silafont-36
Castasil-37
AlSi9
Silafont-36
Magsimal-59
Castasil-37
AlSi9
Magsimal-59
Castasil-37
Silafont-36
Castasil-37
Magsimal-59
Silafont-36
Castasil-37
Uygun enjeksiyon döküm alaşımları
Resim 8: Gerekli alaşımlar ve üretim prosesi aşamalarıyla enjeksiyon dökümün 8 hedef basamağı
Külçe sevkiyatı
Yeni „RHEINFELDEN Üretim Sistemi“ devreye girdikten sonra bütün alaşımlarımız
RHEINFELDEN-Külçeleri şeklinde sevkedilmeye başlanmıştır. Bu külçe şekli
uzun yıllardan sonra HSG-külçelerinin yerini almış ve onların sahip olduğu avantajları
muhafaza etmiştir.
Kimyasal bileşim: Sevkiyat belgeleri şarjın ortalaması alınmış kimyasal analizini
de içermektedir.
Sevkiyata hazır 13 sıralı külçe balyası
Balyaların işaretlenmesi: Her külçe balyasında alaşımın marka adını veya
alaşım tanımını, dahili malzeme numarasını ve balya ağırlığını içeren
bir etiket vardır. İstek üzerine balyanın renkli kodlaması da
mümkündür. Şarj numarası yılın son iki rakamından
ve bir üretim numarasından oluşmaktadır. Etikete
ayrıca makina ile okunabilecek barkod
kodlaması da basılabilir.
Külçelerin tek tek numaralanması
Rheinfelden-Külçesi
22
Kalıp ayırıcı
Hafif ve ince
Ölçü
Yüksek
akma
dayanımı
Yüksek
dinamik yük
Ergiyik
amakları
Hava
s
Hedef Ba
Çözeltiye
alma
Silafont ®- 36 [ AlSi9MgMn ]
Silafont-36 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler
1 Külçelerin ergitilmesi
Magnezyum yanması, gaz alımı ve ergiyik oksidasyonunun az olması için yüksek
performanslı bir ocakta mümkün olduğu kadar çabuk; önceden ısıtılmış külçelerin ve geri
dönüşüm malzemesinin azar azar ilavesi; aksi takdirde alaşım elementlerinin homojen bir
dağılım göstermemesi ve oksit oluşumu. Geri dönüşüm malzemesi ilavesi %5o’ ye kadar
olabilir.
2 Tuzla muamele
Ergitmede gerekli değil.
3 Magnezyum yanması
Her ergitmede normal olarak %0,03 yanma. Mg oranının tolerans dışında
olması halinde Mg ön alaşımı veya saf Mg ilavesi.
4 Stronsiyum yanması
Normal olarak her ergitmede 30 ila 50 ppm; ergiyikteki stronsiyum oranının 80 ppm altına
düşmesi durumunda AlSr5 veya AlSr10 halinde ilave. Yeni bir ocakta ergitilmesi veya daha
önce içinde stromsiyumla modifiye edilmiş bir alaşım ergitilmeyen ocakta stronsiyum oranı
çok düşer. Bu durumda stronsiyum ocağa nüfuz eder ve doyma ilk ergitme sonunda olur.
5 Curuf alma
Ergitmeden sonra gerekli.
6 Sıcaklık
Ergitmeden sonra en çok 780° C (Sıcaklığın devamlı kontrolu!).
7 Gaz alma ve ergiyiğin Taban blokları olan nakliye potasında veya enjeksiyon döküm makinasındaki ocakta; etkili
temizlenmesi
bir temizleme hızlı çalışan bir rotorla 6 ila 10 dakika arası ve 7 – 10 l/dakika Argon veya azot
vererek. Çok ince delikli rotor başlığında daha uzun gaz alma ve temizleme süresi gerekli
(Ergiyiğin soğuması!). Azot açığa çıkaran gaz alma tabletlerinin bu iş için uygunluğu ve etkisi
daha azdır.
8 Curuf alma
Ergitmeden sonra gerekli. Curuftaki metal oranı, gaz almadan sonra ergitme tuzları ilavesiyle
azaltılabilir.
9 Döküm sıcaklığı
Döküm parçasının geometrisi ve duvar kalınlığına ve metal akış yoluna, ayrıca
ocaktaki metal akış kanalı uzunluğu ve muhtemelen kovan ısıtmasına da bağlı olarak
kabaca 680 – 710° C arası.
10 Kalıp sıcaklığı
Döküm parçasına göre 200 – 250° C arası.
11 T5 ısıl işlemle
Döküm parçasının kalıptan alınmasından hemen sonra mümkün olan en yüksek sıcaklıkta
sertleştirme
suda soğutulması (Ondan sonra 15’ teki gibi suni yaşlandırma).
12 Çözeltiye alma
480 – 490° C arası / 2 – 3 saat.
Özel döküm parçaları için 400° C / 0,5 saat.
13 Çözeltiye aldıktan Hiç geciktirmeden 10 ila 40° C arası suda; havada soğutulması halinde çok daha az bir
sonra soğutma
akma dayanımı elde edilir.
14 Yaşlandırmadan önce
Sadece deformasyona uğramış parçaları düzeltmek için; normal olarak en çok 12 saat.
dinlendirme süresi
15 Tam sertleştirme T6
16 Aşırı yaşlandırma T7
155 – 170° C arası / 2 – 3 saat.
190 – 230° C arası / 2 – 3 saat.
Burada verilen çözeltiye alma ve yaşlandırma süreleri fırının ısınmasından sonraki sürelerdir.
23
Tel. + 49 . 76 23 . 93-490
Fax + 49 . 76 23 . 93-546
alloys @ rheinfelden-alloys.eu
www.rheinfelden-alloys.eu
GRUPPE DREI® 1010
Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG
Ein Unternehmen der Aluminium Rheinfelden Group
Verkauf und Kundenberatung
Friedrichstraße 80
D-79618 Rheinfelden