Kapat

UÇAK MALZEMELERİ

ŞEKİL VE RESİMLERİ GÖREMİYORSANIZ www.megep.meb.gov.tr ADRESİNDEN İLGİLİ MODÜLÜ AÇARAK İNCELEYEBİLİRSİNİZ.

 1. MALZEME TANIMI VE ÇEŞİTLERİ
􀂾 Malzeme tanımı
Bir amacı gerçekleştirmek için kullanılan her madde malzeme adını alır. Malzemeler
kendilerinden bir şeyler oluşturulan veya yapılan maddelerdir. Medeniyetin başlangıcından
beri malzemeler enerji ile birlikte insanın yaşama standardını yükseltmek için kullanılmıştır.
Malzemeler bütün çevremizdedir. Yaygın olarak rastlanan bazı malzemelere örnek olarak
ağacı, kayayı, tuğlayı, çeliği, plastiği, camı, lastiği, alüminyumu, bakırı ve kâğıdı sayabiliriz.
Aslında etrafımıza dikkatli baktığımızda çok daha fazla malzeme türünün olduğunu görürüz.
Sürekli araştırma ve geliştirmelerin sonucunda yeni malzemeler bulunmakta, çevremizde yer
almaktadır.
Malzemenin önemi yaşamın her alanı için geçerlidir. Ancak biz ilerdeki çalışma
yaşamınıza hazırlanmanızı sağlayabilmek için endüstrideki önemi üzerinde duracağız.
Endüstri: Ham maddeleri işlenmiş duruma getirmek için uygulanan eylemlerin ve bu
eylemleri uygulamak için kullanılan ve araçların tümüne verilen addır. Ham madde ve bunun
işlenmesi için kullanılan araçları malzeme olarak düşünecek olursak endüstrideki eylemlerin
yerine getirilmesi için malzemenin gerekli olduğu sonucuna varırız.
􀂾 Malzeme çeşitleri
Malzemelerin yaşamın her yerinde karşımıza çıktığını kabul etmemiz gerekmektedir.
Buna yaşamın kaynağı sayılabilecek doğa da dahildir. Zaten malzemenin ilk hali doğadadır.
Bundan dolayı malzemeyi çeşitlerine ayırırken doğada bulunan malzemelerden başlayarak
sınıflandırma yapmalıyız.
Doğada malzeme iki ana grup içinde sınıflandırılır; bunlar madensel ve madensel
olmayan malzemeler olarak ayrılır.
1.1. Madensel Malzemeler
Yer kabuğunun çeşitli bölgelerinde bazı iç ve dış doğal etkenler nedeniyle, toplanan,
ekonomik yönden değer taşıyan mineral bileşimine maden adı verilir. Bu özellikleri taşıyan
her şey madensel malzeme olarak adlandırılır. Endüstride kullandığımız tüm metaller
madensel malzeme grubuna girer. Çünkü herşeyden önce metallerin yapımında kullanılan
filizler yer kabuğundan alınır. Bu filizler yer kabuğunun iç ve dış etkileri sonucu oluşmuştur.
Diğer yandan metallerin madensel malzeme grubuna girmesinde en önemli etken; belirgin
özellikleri olmasıdır. Bunlara metalik özellikler demekteyiz. Resim 1.1’de doğal elementlerden gümüş görülmektedir.
Metalik özellikler deyince aklımıza şunlar gelmelidir:
• Biçimlendirilebilirler
• Isı ve elektriği iyi iletirler
• Kristal yapıya sahiptirler
• Işığı geçirmeyip yansıtırlar
• Oda sıcaklığında katı haldedir
• Her metalin kendine özgü rengi vardır.
Resim1.1: Doğal elementlerden gümüş
Her metalin kendine özgü bir rengi vardır. Yukarıdaki resim1.2 de bakır, gümüş ve
altın görülmektedir.
Metalik özellikleri taşıyan her malzeme metaldir. Metaller içerisinde belki de en çok
kullanılanlardan biri, demir alaşımlı olanlardır. Bundan ötürü madensel malzemeler, demirli
ve demirsiz olarak iki ana grup içerisinde ele alınır.
1.1.1. Demirli Malzemeler
Madensel malzemelerin çoğu, tabiatta saf olarak bulunmaz. Tabiatta bulundukları
şekline filiz adı verilir. Bu filizler başka metal filizleriyle birliktedir. Metal filizlerini bu
şekilde kullanamayız. Çeşitli aşamalardan geçirilerek, üretimde ihtiyaçlara cevap verecek
niteliklere dönüştürülmesi sonucunda kullanılırlar. Endüstrinin sonsuz ihtiyaçlarına cevap
verecek malzemeler geliştirme gereksinimi, metallerin tek başına kullanılmalarını
sınırlamaktadır.
Tüm bunlardan ötürü bir ya da birden fazla metalin bir arada bulunduğu yeni
metallerin ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bunlara genel olarak alaşım adı verilir. Bir alaşımı
meydana getiren metallerden biri, diğerlerine oranla daha fazladır.Bu fazla olan metal ana
metal olarak düşünülmelidir.Demirli malzemeler olarak ele alınan gruptakilerin iç yapısında
ana metal olarak demir bulunmaktadır. Demirli malzemelere çeliği örnek verebiliriz. Resim
1.3 de rulo haline getirilmiş çelik silindirler görülmektedir. Çeliğin bir çok alt grubu vardır.
Örneğin; bunlardan biri olan paslanmaz çeliğin sadece 120 çeşidinin olduğunu düşünürsek
madensel malzemelerden demirli olanlarının neden tek başına büyük bir gruba sahip
olduğunu kolayca kavramış olursunuz.
Resim1.3: Çelik silindirler
Demirli malzeme üretiminde kullanılan, ham demirdir. Ham demir, çeşitli işlemlerden
geçirilerek çelik ve dökme demir üretilir. Dolayısıyla çelik ve dökme demir, demirli
malzemelerin çeşitlerini oluşturur.
1.1.2. Demirsiz Malzemeler
Metalik özelliklere sahip olup madensel malzeme grubu içine giren, ancak demir
olmayan tüm metaller, demirsiz malzeme olarak adlandırılır. Demirsiz malzemelerin içinde
dikkate değer demir yoktur .Demirsiz madensel malzemeler oldukça fazladır.
􀂾 Demirsiz madensel malzemeler şunlardır:
Kurşun Kalay
Altın Manganez
Platin Magnezyum
Bakır Kobalt
Nikel Vanadyum
Krom Gümüş
Volfram Alüminyum
Resim1.4 : Uçak montaj hattı
Uçak yapımında kullanılan malzemelerin bir çoğunu demirsiz madensel malzemeler
oluşturur.Bunlardan en çok kullanılanı da alüminyum alaşımlarıdır.İleriki konularda
uçaklarda demirsiz madensel malzemeler konusu işlenecektir.Resim1.4 de uçak montaj hattı
görülmektedir.
1.2. Madensel Olmayan Malzemeler
Madensel malzemelerin dışındaki tüm malzemeler madensel olmayan malzemeler
grubuna girer.Genel olarak metalik özellik taşımayan tüm malzemeler madensel olmayan
malzemelerdir.Madensel olmayan malzemeleri organik ve inorganik olarak iki grupta
inceleyebiliriz.
1.2.1. Organik Malzemeler
Tüm canlıların vücut parçalarına organ denir.Canlılar öldüğünde bu organlar birikip,
katılaşır ve organik bir kütle haline gelir.Uzun süreçler sonucu oluşan bu kütlelerden
üretimde kullanılan malzeme elde ediliyorsa,bu malzemelere organik malzeme denir.
Organik malzemelerde kendi arasında: doğal ve yapay olarak ikiye ayrılır. Resim
1.5’de doğal organik malzemelerden reçine ve selüloz görülmektedir.
Resim 1. 5: Reçine, selüloz
􀂾 Doğal organik malzemeler
Odun Karbonlu bileşikler
Mantar Doğal gazlar
Selülozlar Reçine
Deri Kauçuk
Petrol Lifler
Şellak Basit karbonhidratlar
􀂾 Yapay organik malzemeler
• Yapay kağıt
• Yapay lifler
• Yapay reçineler
• Selüloz
• Yapay deri Resim1.6: Yapay der
1.2.2. İnorganik Malzemeler
Tabiatta inorganik malzemelerin oluşumunda hayvan ve bitkilerin hiçbir etkisi yoktur.
Bundan ötürü organik olmayan anlamına gelen inorganik malzemeler olarak adlandırılmaktadır.
Kendi aralarında doğal ve yapay olarak iki bölüme ayrılır:
􀂾 Doğal inorganik malzemeler
• Killer
• Tuzlar
• Filizler
• Mineraller
Resim1.7: Taşlar
􀂾 Yapay inorganik malzemeler
• Çimento
• Beton
• Tuğla
• Porselen
• Emaye
• Grafit
• Kireç
• Cam
• Seramik
• Karbürler
Resim 1.8: Seramik ve emaye
1.3.1. Malzeme Seçerken Dikkat Edilecek Hususlar
Endüstride üretim bir ekip işini gerektirir. Bu ekipte çalışan herkesin malzeme
bilgisinin çok iyi olması beklenmez. Bu işle uzman bir kişinin ilgilenmesi gerekir. Küçük
işletmelerde bu uzman kişiye gerek olmayabilir ama büyük işletmelerde malzemeci işin olmazsa olmazıdır.
Genel olarak büyük endüstri kuruluşlarında malzeme seçimi bu kişilere bırakılır.
Mekanikçilerin belirlediği yük ve dayanımlara karşı koyacak malzemeyi seçmek onun görevidir.
Yeterli teknik ve malzeme bilgisi olmayan bir elaman dökme demirin kullanılacağı
yerde çeliği ,çeliğin kullanılacağı yerde alüminyum kullanırsa bunun sonunda can ve mal kaybına neden olur.
Malzeme seçiminde uyulması gereken kurallar vardır;
• Malzemenin temin edilebilme kolaylığı
• Ekonomiklik değeri
• Üretim işlerine uygunluk
• Korozyon direnci
• Fiziki,teknolojik ve mekanik özellikleridir.
1.3.1.1. Malzemenin Temin Edilebilme Kolaylığı
Bir işin yapılmasında kullanılacak malzeme;şekil,miktar,ölçü,bakımından her
istenildiği zaman bulunabilmelidir. Seçilen malzeme o anki tüm ihtiyaçlarımızı karşılasa bile
piyasada üretilmeyen ya da az bulunan bir malzemeyi seçmenin sıkıntısını ilerde yaşayabiliriz.
Üretim süreklilik arz eder, biz de işletmenin sürekliliği için malzemenin kolay temin
edilebilme özelliğini hiç bir zaman aklımızdan çıkarmamız lazımdır.
1.3.1.2. Ekonomiklik Değeri
Ekonomi faktörü,bir malzemenin seçiminde fiyat ve kullanma zamanıyla birlikte
değerlendirilmelidir. Bir malzemenin fiyatı değerlendirme için yeterli bir kriter değildir.
Bir malzemede fiyat, kullanma zamanıyla birlikte değerlendirilmelidir. Malzeme,
ödenen paraya karşılık bir süre hizmet vermesi gerekir.Eğer bu malzeme veya makine
parçası ödenen paraya karşılık belli süre hizmet vermemişse ekonomikliğinden söz edemeyiz.
Herhangi bir malzemeye veya makine elamanına başlangıçta ödediğimiz para fazla
olsa da malzeme veya makine parçası görevini aksatmadan uzun süre hizmet etmişse
malzemenin ekonomik olduğunu söyleyebiliriz.
Malzeme seçiminde ekonomikliği, malzeme seçimindeki diğer faktörleri de
değerlendirerek karar vermek zorundayız.
1.3.1.3. Üretim İşlerine Uygunluk
Bir makine elamanını yapmak için piyasada çok çeşitli malzeme bulmak mümkündür.
Ancak bu malzemelerden bir tanesi en uygun olanıdır.Biz de en uygun olan malzemeyi
bulmalıyız. Üretim işlerinde seçeceğimiz malzeme metalse biçimlendirilebilme özelliğine
sahip olması gerekir. Gerektiğinde yüzeyinden talaş kaldırılabilmelidir. Resim 1.9 da motor
bloğu üzerinden talaş kaldırılışı görülmektedir. Seçeceğimiz malzeme üretim işlerine uygun
olmalıdır. Olmazsa zaman ve ekonomik kayba uğrarız.
Resim1.9: Motor bloğu üzerinden talaş kaldırma işlemi
1.3.1.4. Korozyon Direnci
Korozyon, metallerin içinde bulundukları ortam ile kimyasal veya elektro kimyasal
reaksiyonlara girerek metalik özelliklerini kaybetmeleridir. Metallerin büyük bir kısmı su ve
atmosfer etkisine dayanıklı olmayıp, normal koşullar altında dahi korozyona uğrarlar. Bazı
soy metaller hariç bütün metal ve alaşımları az veya çok korozyona uğrarlar. Korozyon olayı
endüstrinin her bölümünde kendini gösterir.Uçaklar, direkler, taşıt araçları, gemiler, borular
ve birçok makine parçası korozyon olayı ile karşı karşıyadır. Bütün bu yapılar korozyon
nedeniyle beklenenden daha kısa sürede işletme dışı kalmakta ve büyük ekonomik kayıplar
meydana gelmektedir. Malzeme seçerken çalışacağı yere göre korozyon direnci yüksek malzemeler seçmeliyiz.
Resim1.10:Korozyona uğramış tel halat Resim1.11:Korozyona uğramış piston

2. DEMİR CİNSİ UÇAK MALZEMELERİ
􀂾 Demirin tanımı ve filizleri
Demir kimyasal simgesi(Fe),yoğunluğu7.88gr/cm3 ergime derecesi 1535C,kaynama
noktası 3000C , 67 Brinell sertlik değeri ile oldukça yumuşak çekme mukavemeti 27kg/
mm2,gri renkli,mıknatıslanabilen elektrik ve ısıyı iyi iletebilen bir metaldir.
Yer kabuğunun yaklaşık %5’ini teşkil eden demir kolay biçimlendirilebilen çeşitli
alaşım türleriyle en fazla kullanılan metal malzemedir.
Resim 2.1: Demir madeni
Demir saf haliyle çalışma hayatında kullanılmaz.çünkü saf demir üretimde
kullanılmaya elverişli değildir. Başta karbon olmak üzere
krom,nikel,kobalt,manganez,vanadyum molibden volfram,kükürt silisyum,fosfor,azot gibi
katkı elamanları katılarak yeni özellikler kazandırmak suretiyle iş parçalarının yapımında kullanılır.
Alüminyumdan sonra doğada en çok bulunan metaldir. Metal üretiminde kullanılan
ham demirlere filiz ya da cevher adı verilir.Filizler yer kabuğundan çıkarılır.Demir filizleri
dünyanın bir çok yerinde yüzeye yakın olduğundan ,açık tavanlı ocak sistemiyle çıkarılır.
Filizlerin bazılarında demir oranı %50’ye yakındır.
Tabiatta,demir ihtiva eden pek çok filiz (cevher) bulunmaktadır.Ancak bunlardan
işleme kolaylığı ve içerdikleri demir yüzdesi sebebiyle özellikle beş çeşit demir filizi
işlenmektedir. Bu demir filizleri :mağnetit,hematit,limonit,siderit,pirittir.
􀂾 Mağnetit
Tabiatta çok fazla bulunmasına ve içerisindeki demir oranının yaklaşık %70 olmasına
rağmen dünya demir üretiminin sadece %5’i bu filizden sağlanmaktadır.Magnetit filizi
Fe3O4 bileşiminde, yoğunluğu 5 kg/dm3 ve rengi kurşuni siyahtır. Mağnetik olması
sebebiyle yüksek fırında tıkanmalara neden olduğundan işlenmesi oldukça zor ve masraflıdır.
􀂾 Hematit
Hematit, dünya demir üretiminde en çok kullanılan filizdir. Yaklaşık %60 oranında
demir ihtiva eder. Doğada Fe2O3 bileşiminde bulunur ve yoğunluğu 5.3 kg/dm3’dür.
Kırmızı, kırmızı-kahverengi, siyah, çelik mavisi olmak üzere değişik renkleri vardır.
Resim 2.2: Hematit Limonit Siderit
􀂾 Limonit
Limonit yaklaşık %40 oranında demir ihtiva eden ve hematit filizinden sonra en sık
işlenilen bir filizdir. Temel olarak hematit filizinin su ile olan Fe203+H2O bileşimindedir.
Yer yüzünde geniş bir alana yayılmıştır.
􀂾 Siderit
Siderit, demir oranı %35 olan bir filizdir. Doğada FeCO3 bileşiminde karbonatlı
olarak bulunur. Bu filiz içerisinde nikel, kalsiyum magnezyum da bulunmaktadır. Karbonat
ihtiva ettiği için yüksek fırında işlenirken kireç taşı kullanmayı gerektirmez.
􀂾 Pirit
Pirit: demir ve kükürt ihtiva eden FeS3 bileşiminde bir filizdir. Yüksek fırına
atılmadan önce kükürdü yakılmalıdır. Demire kırılganlık özelliği verdiği için kükürt
istenmeyen bir maddedir.
Resim 2.3: Mağnetit ve pirit
􀂾 Demirin elde edilişi
Demir filizler, cevher hazırlama işlemlerinden geçirildikten sonra yüksek fırınlarda
işlenerek ham demir haline getirilmektedir.
Cevher hazırlama işlemleri, demir filizlerindeki yabancı maddeleri temizleme ve
yüksek fırın için uygun özelliklere ve büyüklüğe getirme işlemlerini
kapsamaktadır.Cevherlerin içerisindeki yabancı maddelere “gang”, gangları temizleme
işlemlerine de “cevheri zenginleştirme” denir. Demir filizlerinin içerisindeki gangları
temizlemek için farklı yöntemler kullanılabilmektedir. Manyetik özelliği olan filizler, 2 mm
boyutlarındaki parçacıklar haline getirilerek , bir tambur içerisinde manyetik özelliklerinden
yararlanılarak ganglardan temizlenebilmektedir.
Elementlerin yoğunluk farkından yararlanılarak da gang temizleme işlemi
yapılabilmektedir. Bu işlem için yoğunluğu demir filizi ile gangın arasında olan bir sıvı
kullanılır. Bu sıvı içerisine atılan demir filizindeki gang sıvı üzerinde yüzerken, metal
bileşiği sıvı dibine batmaktadır.
Demir filizlerinin içerisinde fazla miktarda bulanan kükürdün (S) ve karbonatların
(karbon ile oksijen bileşikleri) temizleme işlemlerine “kavurma” denir. Ayrıca yoğunlukları
fazla olan demir filizlerinin içerisinden yüksek fırın gazlarının geçebilmesi için kavurma
işlemi yapılarak, demir filizinin gözenekli bir yapıya gelmesi sağlanır
Kavurma işlemi, öğütülmüş demir filizinin üzerine sıcak hava akımı verilmesi ile
yapılmaktadır. Havanın sıcaklığı demir filizi parçacıklarını birbirlerine yapıştıracak
(sinterleşecek) kadar fazla olmamalıdır.
Sıcaklığı ayarlanmış bu hava akımının etkisiyle kükürt, SO2 bileşiği, karbonatlar ise
CO2 bileşiği kurarak demir filizinden ayrılmaktadırlar.
Kavurma işlemleri, demir filizinin yoğunluğu %30 azalttığından, taşma masraflarını
azaltmak için genellikle demir filizin çıkarıldığı yerde yapılmaktadır.Demir filizi yüksek
fırınlara atılmadan önce yaklaşık 30 mm büyüklükteki parçacıklar haline getirilmektedir. Bu
boyuttan çok daha küçük olan parçaların yüksek fırını tıkamamaları için 900-1350 C derece
sıcaklıklar arasında pişirilerek birbirlerine yapışmaları sağlanır. Bu işleme “sinterleme”
denilmektedir.
Toz şeklindeki demir filizleri sinterleme işlemlerine uygun değillerdir. Bu tozlar
içerisine çeşitli yapıştırıcı maddeler katılarak belirli büyüklükteki parçalar haline getirilir. Bu
işleme de “Paletleme “ denilmektedir. Paletleme işleminden sonra daha büyük parçacıklar
elde etmek için sinterleme işlemi de yapılabilmektedir.
Demir filizleri, cevher hazırlama işlemlerinden sonra yüksek fırın içerisine
atılmaktadır. Tipik bir yüksek fırın, dikey durumda, 25-30 m yükseklikte ve 8-10 m gövde
çapındadır. Fırının içerisi 1 m kalınlıkta refrakter tuğla ile örülmüş ve dışı çelik saclarla kap
lanmıştır.
Resim 2.4: Demir çelik fabrikasının genel görüntüsü, resim de yüksek fırında görülmektedir.
Yüksek fırının soğutma işlemi, kendisini çevreleyen ve içerisinden su geçen borularla
yapılmaktadır. Bu soğutma borularına “tüyler” denilmektedir.
Yüksek fırına atılan demir filizi, kok kömürü ve katkı maddeleri karışımına “şarj”
denir. Şarj, %50 demir ihtiva eden 2 ton demir filizi için 1 ton kömürü ve 1 ton katkı
maddesi oranı ile belirlenmektedir. Bu orandaki bir şarj için 3000 m3 sıcak hava kullanılır.
Katkı maddesi olarak kullanılan maddeler bazik veya asidik karakterli olabilmektedir.
Baz niteliği gösteren ve asitlerle birleşerek onları yanmaz hale dönüştüren maddelere “Bazik
karakterli madde” denir. Demir üretiminde genellikle bazik karakterli madde olarak
kalsiyum ve magnezyum bileşiklerinden oluşan kireç taşı (CaCO3) sönmemiş kireç (CaO),
dolomit ((Ca,Mg)CO3) ve manyezit (MgCO3) kullanılmaktadır. Bu bileşiklerin, fosfor ve
kükürt gibi asit karakterli maddeleri bağlama özellikleri vardır.
Demir üretiminde kullanılan silisyum bileşikli katkı maddeleri ise asidik karakterli
bileşiklerdir. Bu bileşikler bazik maddelerle reaksiyona girerler. Demir üretiminde asidik
karakterli madde olarak genellikle kum, killi şist ve asidik cüruf kullanılır.
Şarj, fırının üst kısmından konulur. Fırının üst kısmında çan şeklinde iki kapak
bulunmaktadır. Alttaki çan kapalı iken üstteki çan açılarak, aradaki kısma şarj konulur. Daha
sonra üstteki çan kapatılarak alttaki çan açılır ve şarjın fırın içerisine girmesi sağlanır. Çift
çan sayesinde şarjın fırına konulması sırasında fırın gazının dışarıya çıkmaması sağlanmış
olur.
Yüksek fırının üst kısmına konulan şarjın, 250-300ºC sıcaklık bölgesinde nemi
buharlaşarak kuru hale gelir. Fırın içerisinde yukardan aşağıya doğru inen şarj, 300-550ºC
sıcaklık bölgesinden oksijenini kaybeder ve demir yalnız başına ayrılır. 850-1150ºC sıcaklık
bölgesinde katkı maddesi parçalanarak demir filizindeki gang ile birleşir ve cüruf olara
ayrılır. Bu esnada demir ile karbon bileşik yapar.
Resim 2.5: Yüksek fırın atığı cüruf
Cüruf ve ham demir, yüksek fırının alt kısmında bulunan haznede toplanır. Ancak
cürufun yoğunluğu demirden az olduğu için haznenin üst kısmında kalır. Daha sonra cüruf
ve ham demir farklı kanallardan dışarıya alınır. Elde edilen bu ham demire “pik” de denilmektedir.
Demir filizlerinin işlenmesi sırasında yaklaşık olarak ham demir ile aynı ağırlıkta
cüruf elde edilmektedir. Bu cüruflar özel işlemlerden geçirilerek, ısı izolasyonu işlemleri için
malzeme yünü veya kaldırım ve yol taşları için beton malzemesi olarak kullanılabilmektedir
Yüksek fırın içerisine verilen yaklaşık 2 atmosfer basınçtaki sıcak hava, ateşleme ile
başlayan yanma olayı ve kok kömüründen karbon alınması için harcanmaktadır. Fırın
içerisinde aşağıdan yukarıya doğru çıkan sıcak hava, yanma olayı ile oluşan karbon monoksit
(CO), karbon dioksit (CO2) ve gazı (N2) birlikte, yüksek fırının üst kısmında bulunan
bacadan dışarıya atılır. Çok fazla ısı enerjisine sahip olmayan bu baca gazı, ısıtıcı sobalarda
ve buhar enerjisi ile çalışan makinelerde kullanılabilmektedir.
2.1. Uçakta Kullanılan Genel Alaşımlı Çeliklerin Nitelikleri,
Özellikleri ve Tanımlamaları (TSE,DIN,MKE,SAE ve ISO standartlarına göre)
2.1.1. Çelik Tanımı
İçerisinde %1.7 ye kadar karbon %1’e kadar mangan %0.5 kadar silisyum bulunan
kükürt ve fosfor oranı da %0,05 ten az olan demir karbon alaşımıdır. Çelik içindeki karbon
miktarı çeliğin özelliklerinde önemli ölçüde değişimlere neden olur. Karbon oranı arttıkça
sert ve kırılgan olur.Günümüzde modern binaların, köprülerin, otomobillerin, uzay
araçlarının makinelerin ve ev araçlarının yapımında çelik kullanılır.
Resim 2.6: Çeliğin kullanıldığı yerlerden birisi de uçak iniş takımlarıdır.
2.1.2. Çelik Üretim Metotları
Bir önceki konuda yüksek fırında demir üretimi hakkında bilgi vermiştik Ham demir
içinde yüksek oranda karbon ve kısmen de refakat elamanları bulunurdu. Refakat
elamanlarından silisyum ve manganez %0.8 aşmadığı sürece çelik de bulunabilir. Kükürt ve
fosfor her oranda zararlıdır ve mümkün olduğu kadar uzaklaştırılması lazımdır.
Çelik üretiminde , karbon miktarının istenilen değere düşürmek,demir refakat elamanı
olan fosfor ve kükürtü uzaklaştırmak gerekir.Demir refakat elamanlarını ham demirden
uzaklaştırmak için ham demir içine hava üflenerek yakılması mümkündür.
Oksidasyon için gerekli oksijen çeşitli şekillerde sisteme verilir, böylece çelik üretim
yöntemleri açığa çıkar.
Sıvı haldeki ham demir ile temas eden oksijen, demirle reaksiyona girer. Bu reaksiyon
sonunda demir oksit oluşur (FeO ). Demir oksit demir içinde çözünür, demir refakat
elamanlarıyla tepkimeye girer, oksijen demir oksitten demir refakat elamanlarına geçer.
Demir redüklenir refakat elamanları oksitlenir.
Tüm bu reaksiyonlar sonucunda ham demir iç yapısında bulunan;
• Karbon baca gazı olarak,
• Silisyum ve mangan fazlalığı cüruf olarak,
• Kükürt ,cüruf ve baca gazı olarak,
• Fosfor ise banyo içinde çözünerek,
istenilen oranlara indirilir.Eskiden bu işlem demircilerin demiri dövmesiyle elde edilirdi.
􀂾 Pota çelik üretim sistemi.
Resim 2.7: Pota çelik üretim sistemi ve elektrik ark çelik üretim sistemi
􀂾 Elektrik ark çelik üretim sistemi.
􀂾 Siemens martin çelik üretim sistemi.
􀂾 Oksijen konvertörle çelik üretim sistemi.
􀂾 Endüksiyonla çelik üretim sistemi çelik üretim sistemi.
2.1.3. Çeliklerin Sınıflandırılması
2.1.3.1. Üretim Metotlarına Göre
2.1.3.2. Kullanma Alanlarına Göre
2.1.3.3. Kaliteye Göre
2.1.3.4. Karbon Oranına Göre
􀂾 Düşük karbonlu çelikler: Bu çelikler, % 0,30 oranına kadar karbon içerirler ve çok
yumuşak ve yumuşak çelikler olmak üzere iki gruba ayrılırlar.
• Çok yumuşak çelikler: % 0,07 ile % 0,15 arasında karbon içerirler ve soğuk
şekillendirmeye elverişlidirler.
• Yumuşak çelikler: % 0,15 ile % 0,30 oranında karbon içerirler. Çok yaygın
olarak kullanılan alaşımsız çeliklerdir.Çok iyi kaynak edilebilirler. Ancak su
verme yöntemiyle iyi sertleştirilemezler. Telgenliğe müsait olduğundan emniyet
tellerinin yapımında kullanılır.
Resim 2.8:Emniyet teli
􀂾 Orta Karbonlu Çelikler
Bu çelikler, % 0,30 ile % 0,50 oranları arasında karbon içerirler. Isıl işlem için çok
uygun çeliklerdir. Yani, bu çeliklerin yapı ve özellikleri ısıl işlemle büyük ölçüde
değiştirilebilir. Bu çelikler, karbon oranlarına göre genel dövme çelikleri, mil çelikleri ve
aşınmaya dayanıklı çelikler olmak üzere üç gruba ayrılır:
• Genel dövme çelikleri: % 0,25 ile % 0,35 arasında karbon içerirler.
• Mil çelikleri: % 0,35 ile % 0,45 oranları arasında karbon içerirler. Mil, tel ve dingil
yapımında kullanılırlar.
• Aşınmaya dayanıklı çelikler: % 0,45 ile % 0,50 arasında karbon içerirler. Ray, ray
tekerleği, silindir ve pres kalıplarının yapımında kullanılırlar.
Resim2.9: Krank mili orta karbonlu çelikten yapılmış
􀂾 Yüksek Karbonlu Çelikler
% 0,50 ile % 1.05 arasında karbon içerirler. Yüksek mukavemet ve aşınma direnci
gerektiren yerlerde kullanılırlar. Kullanım alanına örnek olarak, pres kalıp blokları gösterilebilir.
􀂾 Yüksek Karbonlu Takım Çelikleri
Bu çelikler % 1.05 ile % 1,6 oranları arasında karbon içerirler. Yüksek aşınma direnci
ve yüksek mukavemet gerektiren yerlerde kullanılırlar. Kullanım yerlerine örnek olarak
torna kalemi ve matkap uçları verilebilir.
Resim2.10: Matkap uçları yüksek karbonlu takım çeliklerinden yapılır.
2.1.4.Çelik Standartları
Üretilen malzemelerin standartlaştırılması, belli kalitede bir malzemeyi aynı isim ve
kodlama sistemi altına almak ve böylece ortak bir dil kullanmak ihtiyacından doğmuştur.
Bugün bu konuda çok sayıda standartlar mevcuttur. SAE (Society of Automotive Engineers),
AISI (American Iron and Steel Industries), ASTM (American Society of Testing Materials),
NE (National Emergency), DIN (Deutsche Industrie Norms), TS (Türk Standartları)
yurdumuzda kullanılan ve bilinenleridir.Bunun yanında yurdumuzda başta MKE olmak
üzere çelik üreticileri kendileri de bir norm oluşturmuş veya oluşturmaktadır. MKE normları
esas olarak SAE’ yi alır.TS normları kendisine örnek olarak DIN normlarını seçmiş ve onun
düzenlemesine paralel bir düzenleme getirmiştir. Çeliklerle ilgili ilk TS, 1972 de kabul
edilmiş "Çelikler ve demir ,karbon, döküm, malzemeleri Sınıflar ve İşaretler" isimli TS 1111
'dır. Daha sonra değişik tarihlerde çeliklerle ilgili standartlar geliştirilmiştir.
2.1.4.5.Çeliklerin Türk standartlarına göre kısa gösterilme şekilleri
Çeliklerin TSE’ye göre kısa gösteriminde çelikler kitle çelikleri, kalite çelikleri
alaşımsız ve alaşımlı asal çelikler olarak ayrılırlar.
DIN normuna göre, alaşımlı ve alaşımsız olarak yapılan temel ayrım TSE’de asal ile
kalite ve kitle çelikleri olarak yapılmıştır.
􀂾 Kalite ve kitle çeliklerinin kısa gösterilişi:
Burada şu sıralamaya dikkat edilir:
• Üretim yöntemi.
o M - Siemens Martin.
o I - Endüksiyon.
o E - Elektrik ark.
o O - Oksijen konvertör.
• Üretim yönteminde durum.
o S - Sakin dökülmüş.
o Sy - Yarı sakin dökülmüş.
o K - Kaynar dökülmüş.
o Y - Yaşlanmayan çelik.
• Çelik sembolü (Fe, esasın demir olduğu kabulüyle).
• Minimum çekme dayanımı.
• Garanti edilen özellik.
o Akma sınırı garanti edilir.
o Katlama ve şişirme.
o Vurma dayanımı.
o Akma sınırı ve katlama-şişirme.
o Vurma, katlama ve şişirme.
o Akma, katlama ve şişirme, vurma.
o Aşınma ısı dayanımı.
• Uygulanan ısıl işlemler.
o Sr - Sertleştirilmiş
o Me - Menevişlenmiş
o Yt - Yumuşatma tavı görmüş
o Nr - Normalleştirilmiş.
o Gt - Gerilim giderilmiş.
o Is - Islah edilmiş.
􀂾 Yukarıda verilenlere bağlı olarak kitle çeliklerin kısa gösterilişine örnekler:
• Fe 37: minimum çekme dayanımı 37 kgf/mm2 olan yapı çeliği.
• MB5 Fe 37 3 Nr: Bu çelik Siemens Martin ocağında üretilmiş, bazik karakterli,
sakin dökülmüş, çekme dayanımı minimum 37 kgf/mm2, vurma dayanımı
garanti edilmiş ve normalleştirme tavlanmasına tâbi tutulmuştur.
􀂾 Kalite çeliklerinin kısa gösterilişleri :
• C 15: İçinde %0,12 - %0,15 karbon bulunan kalite çelik.
• 0 5 C 35-3 Nr: Oksijen konvertör de üretilmiş, sakin dökülmüş, içinde
maksimum %0,35 C bulunan, vurma dayanımı garanti edilmiş, normalize edilmiş çeliktir.
• 45 S 20: İçinde karbondan başka element bulunan bir çelikte C işareti
kullanılmaz. Bu çelik %0,45 C ve %0,15-0,25 S içerir.
􀂾 Alaşımsız asal çeliklerin kısa gösterilişi :
İndislerin anlamı:
• k - Çok az P.S içerir.
• f - Endüksiyon, alevle sertleştirilebilir.
• ą - Soğuk şekil vermeye uygun.
• m - Belli bir % kükürt aralığı olan çelik.
• T1, T2, T3, Tö Takım çeliklerini gösterir.
o C 100, %1,0 C içeren çeliği gösterir.
o Ck 100, %1,0 C içeren çok az miktarda P ve S ihtiva eden çelik.
o Cf 45, Endüksiyonla sertleştirilebilen %0,45 C ihtiva eden çelik.
o C 100 T1, Takım çeliğini gösterir. %1 C ihtiva eder.
􀂾 Alaşımlı asal çeliklerin kısa gösterilişi :
Alçak alaşımlı çeliklerde ilk gelen iki rakam çelikteki karbon miktarının 100 ile
çarpılmış değerini gösterir. Bundan sonra çelikteki başlıca alaşım elemanlarının simgeleri
bulunur ve bu simgeleri takiben gelen rakamlar, belli katsayılarla çarpılmış değerleri gösterir.
Çarpım Katsayısı Elemanlar
4 Cr, Co, Mn, Si, Ni, W
10 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Ta, Zr, Ti, V
100 P, S, N, Ce, C
1.000 B
• 21 Cr Mo V 5 11: %0,21 C, 5/4 = 1,25 %1,25 Cr, 11/10 = 1,1 Mo ve
bir miktar V içeren alçak alaşımlı çeliktir.
• 25 Cr Mo 4: %0,25 C, 4/4 = 1 %1 Cr ve bir miktar Mo içeren çeliktir.
􀂾 Yüksek alaşımlı çeliklerin kısa gösterilişi :
Bu çeliklerde, bileşimlerine göre belirlenirler. Burada sadece P, S, N, Ce, C miktarı
100 ile çarpılır, diğer alaşım elementlerinin değerleri aynen sırasıyla yazılır. Ayrıca baş
tarafa X işareti konulur.
• X 5 Cr Ni 18 9 Çeliği yüksek alaşımlı çeliktir. %0,05 C ve ayrıca %18
Cr ve % 9 Ni ihtiva eder.
• X 210 Cr W 12 çeliği %2,1 C, %12 Cr ve az miktarda W içeren yüksek alaşımlı çeliktir.
Alaşımlı elementleri % miktarı toplamı %5 ise alçak alaşımlı,
Alaşımlı elementleri % miktarı toplamı %5 ise yüksek alaşımlı,
􀂾 Dökme Çeliklerin Gösterilmesi :
Eğer gösterimde baş tarafta Dç var ise dökme çelik demektir.
• Dç 42, Çekme mukavemeti 42 kg/mm2 olan dökme çelik
• Dç C 35, %0,35 C içeren dökme çeliktir.
• DDL - 22, Lamel grafitli dökme demir, çekme dayanımı 22 kg/mm2,Dç – X
• 15 Cr 20 Ni 14, %0,15 C, %20 Cr, %14 Ni ihtiva eden yüksek alaşımlı çelik dökümdür.
• Dç -S C 10 Mn Si, Sakin dökülmüş, %0,1 C ihtiva eden az oranda Mn ve Si bulunduran çelik dökümdür.
2.1.6. Madenleri Ayırmada Kullanılan Bazı Terimler
􀂾 Mukavemet:
Bir madenin kırılmaksızın yüke veya kuvvete dayanma kabiliyetidir.Mesela,kurşunun
mukavemeti düşük olduğu halde çeliğin yüksek bir mukavemeti vardır.
􀂾 Sertlik:
Madenin, nüfus,aşınma ve kesme tesirine karşı mukavemet etme kabiliyetidir.
􀂾 Dayanıklık
Kolayca,kırılmayan veya kesilmeyen, kopmadan uzayabilme kabiliyeti olan bir
madendir. Silindirden geçirilmiş çeliğin dayanıklılığı çok fazladır.
􀂾 Telgenlik:
Kırılmaksızın madenin yayılma kabiliyetidir.Yumuşak demir ve bakır yüksek
derecede telgen maddelerdir.
􀂾 Gevreklik:
Madenin kolayca kırılmasına müsaade eden veya sebebiyet veren bir özelliktir.Dökme
demir, dökme alüminyum ve çok sert çelikler gevrek olan madenlerdir.
􀂾 Dövülgenlik
Madeni kırılmadan veya çatlamadan uygun şekilde silindirden
geçirilmeye,çekiçlemeye veya çekmeye müsaade eden özelliktir.Bakır ve altının yüksek
dövülgenlik kabiliyeti vardır.
Resim2.11: Haddeleme makinesi silindirden geçirme işlemi
2.1.7. Uçakta Kullanılan Demir(Çelik)Alaşımları
Havacılıkta yapısal elemanların imalinde yüksek mukavemet değerleri sayesinde geniş
kullanım alanına sahip vazgeçilmez metallerdir. Ağırlık dezavantajına rağmen uçakların ana
iskeletinin ve iniş takımı dikmelerinin ana elemanlarıdır. Ancak tali yapılarda yerini
alüminyum alaşımlarına bırakır.
􀂾 Uçak çeliklerinin tanınması
Çeliklerin tanınması
Çeliğin Tipi Sınıflandırılması
Karbon 1000 Serisi
Nikel 2000 Serisi
Nikelli krom 3000 Serisi
Molipten 4000 Serisi
Krom 5000 Serisi
Krom vanadyum 6000 Serisi
Tungsten 7000 Serisi
Silisyon manganez 9000 Serisi
(The Society of Automotive Engineering) yani kısaca (SAE) standardına göre,. her
(SAE) kodu 4 veya 5 rakamdan oluşur. Bu rakamlardan birincisi çeliğin tipini, ikincisi
alaşımı oluşturan madenlerin % de miktarını ve son iki veya üç rakamı alaşımda % de
karbon miktarını ifade eder.
• Örnek :
(SAE) standardında 4150 seri numaralarından 4 rakamı karıştırılan esas madenin
molibden olduğunu, 1 rakamı molibden’in %’de miktarını ve 50 rakamı da bu çelik
alaşımının da %0,50 karbon mevcut olduğunu ifade eder.
2.1.7.1.Karbon Çelikleri
İçinde bulunan karbon miktarına göre:
􀂾 Düşük karbonlu çelikler
Karbon oranı %0.10-0.30 arası çeliklerdir (1010-1030). Emniyet teli, somun, kablo
burçları vs. yapımında kullanılır.Levha formları tali yapısal parçalar, kelepçelerin yapımında
nispeten az gerilme taşıyan parçalarda kullanılır.
Düşük karbonlu çelikler telgenliğe müsait çeliklerdir.
􀂾 Orta karbonlu çelikler
Karbon oranı% 0,30ile % 0,50 arası çeliklerdir. Bu çelikler yüzey sertliğinin önemli
olduğu yerlerde, dövme ve makine işçiliğinde genellikle uygundur. Bazı rod uçları, ince
bükme ürünlerinde motor silindirlerinde göbek flençlerinde bu tür malzemeler tercih edilir.
Resim 2.12 de motor silindiri görülmektedir.
Resim2.12:Motor silindiri
􀂾 Yüksek karbonlu çelikler
Karbon oranı %0.50-1.05 arası çeliklerdir. Alaşımdaki diğer elementlere bağlı olarak
sertliği artar. Isıl işleme tabi tutulduğunda çok sertleşir. Yüksek kesme ve aşınma
mukavemeti gösterir fakat az deformasyona uğrar. Uçaklarda kullanım sınırlı olup özellikle
(1095) levha formları düz, yaylar ve kablo şeklinde formları ise sarmal yay yapımında kullanılır.
2.1.7.2. Nikelli çelik alaşımı
Düşük karbonlu çeliğe %3 ila %5 miktarında nikel ilave etmekle elde edilen nikelli
çelik alaşımı az dövülgen olup yüksek mukavemete sahip olduğundan saplamaların,
kamaların ve tandörlerin yapılmasında kullanılır.
Resim2.13:Nikelli çelikle yapılan saplama
2.1.7.3. Krom çelikleri
Yüksek sertlik mukavemete sahip, korozyona karşı direnci yüksektir. Örneğin 51335
çeliği, normal karbon çeliklerine nazaran sıcak şekillendirme işlemi için gerekli yüksek
mukavemete sahiptir. Özellikle sürtünmeye karşı dayanıklı bilyelerin yapımında kullanılır.
Resim 2.14’de çelik bilyeler gösterilmektedir.
Resim 2.14: Çelik bilye
2.1.7.4. Krom-molibden çelikleri
Çok az miktarda molibden kullanılır. Havacılıkta çok önemli uygulamaları vardır.
Alaşımda %0.15-0.25 oranında molibden olmasına karşılık krom oranı %0.80-1.10
arasındadır. Çelikler üzerindeki etkiler bakımdan molibden, tungsten’e benzer. Bazı
özellikleri değişkenlik göstermekle birlikte %1’in üzerinde alaşımları çok yüksek gerilme
mukavemeti ve elastik limit vermesinin yanı sıra süneklikte çok az bir azalmaya da sebep olur.
Özellikle kaynak işlemine çok uygun olduğundan kaynakla bağlanan yapısal
parçalarda bolca kullanılır. 4130 tipi malzemeden yapılan parçalar uçak, füze yapısal
parçalarında kullanılır. Motor kaputu, cıvata-somun, dişli yapılarında kullanılır.
Resim 2.15:Uçak yapısal atölyesinden bir görüntü
Resim2.15 te 4130 çeliğin kullanıldığı yapısal atölyesi görülmektedir.
2.1.7.5. Krom-Vanadyum Çelikleri
Yaklaşık %1.00 Cr+ %0.18 Va oranı mevcuttur. Isıl işleme tabi tutulmuş alaşımları
aşınma ve yorulmaya karşı yüksek mukavemetli mükemmel malzemelerdir. Levha formdaki
özel tipleri soğuk şekillendirilebilir.
Orta karbon içeren 6150 tipi yay yapımında kullanılır. Resim 2.16 da yay
görülmektedir.Yüksek karbon içeren 6195 tipi ise bilye elemanları (yuvarlak yassı) yapımında kullanılır.
Resim 2.16:Yay
2.1.7.6. Tungstenli Çelik:
Tungstenli çelik alaşımı yüksek sıcaklıklarda sertliğini muhafaza eder. Bu yüksek
ısıya dayanım isteyen eksoz, supapları ve diğer cihazların yapılmasında kullanılır.resim 2.17’
de supaplar görünüyor.
Resim2.17: Supaplar
2.1.7.7. Paslanmaz Çelik:
Geniş miktarda ekzos boruları, yangın duvarı, manifoldlar, ekzos kolektör halkaları
gibi uçak parçalarının yapımında kullanılır. Çünkü bu maden sıcak gaz veya asitlerin
korozyon tesirine karşı dayanıklıdır. Paslanmaz çelik lehimlenebildiği gibi kolaylıkla kaynak
da olabilir.Resim2.18’de manifold görülmektedir.
Resim.2.18: Manifold
2.1.7.8. Inconnel Nikel - Krom Alaşımı (76Ni - 16Cr - 8Fe)
Yüksek korozyon direnci,iyi mukavemet ve özellikle yüksek sıcaklıkta oksitlenmeye
karşı mükemmel direncin istendiği durumlarda kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu
8.51 gr/cm³’tür.Sıcak çalışma aralığı 870-1260ºC arasıdır.Tavlama sıcaklığı 870ºC’de
3 saat ve 980ºC’de 7-15 dakika arasındadır.
2.1.7.9. Hastelloy Alaşımı W (62Ni - 24.5Mo - 5Cr - 5.5Fe)
750ºC ’in üzerindeki yapısal uygulamalarda ,özellikle yüksek sıcaklıkta kullanılan bir
alaşımdır.Ayrıca kısa süreli mukavemet değerleri de ergime sıcaklığının %75-90’ı kadar
yüksek sıcaklıklarda iyidir.Kaynak malzemesi olarak farklı metallerin kaynağında çok üstün
özelliklere sahiptir.22ºC’deki yoğunluğu 9.03 gr/cm³’tür.Tavlama sıcaklığı 1176ºC’dir.Bütün
bilinen kaynak yöntemleri ile kaynak yapılabilir.Karbon oluşumu yüzünden oksi asetilen
kaynağından kaçınılmalıdır.
Resim2.19: Kaynak yapımı
2.1.7.10. Hastelloy Alaşımı X (47Ni - 9Mo - 22Cr - 18Fe)
1200ºC’ye kadar mükemmel mukavemet değerlerine ve oksit direncine
sahiptir.Uçakların ark yanma odaları,türbin kanatçık ve vanaları, egzoz çıkış kaplamalarında
geniş bir uygulama alanına sahiptir.22ºC’deki yoğunluğu 8.23 gr/cm³’dür.
Resim 2.20 de türbin kanatçıkları ve eksoz çıkış nozulu görülmektedir.
Resim 2.20: Türbin kanatçıkları ve eksoz çıkış nozulu
2.2.Alaşımlı Çeliklerin Isıl İşlemleri ve Uygulamaları
􀂾 Isıl işlemin tanımı
Isıl işlem, metal malzemeyi belirli bir sıcaklığa ısıtıp, bu sıcaklıkta belirli bir süre
tuttuktan sonra kontrollü olarak gereken hızda soğutma işlemidir. Malzemeyi oluşturan
atomlar, yüksek sıcaklıkta hareketlilik kazanıp yeni konumlara yayındıklarından ısıl
işlemde amaç, atom hareketlerini kontrol altına alarak, malzemeye istenen özellikleri veren
mikro yapı kazandırmaktır. Isıl işlemlerin hemen hepsinde ısıtma, bekletme ve soğuma
kademelerinden oluşur.
Bekletme süresinin kısa olması ve bekletme sıcaklığının gerekenden düşük olması
mikro yapısal dönüşümlerin tamamlanmamasına, gereğinden uzun olması ise tane
büyümesine, enerji zaman kaybının yanı sıra oksitlenme ve bileşim farklılaşmasına
(dekarbürizasyon) neden olur. Bu nedenle bekletme kademesinde en uygun sıcaklık ve en
uygun bekletme süresinde bekletilmelidir. Isıl işlemin son kademesi olan soğutma işleminde
uygun mikro yapıyı elde etmek için uygun hızda (su, yağ vb. ortamda ) soğutma işlemidir.
Özellikle çok farklı kesit farklılığındaki karmaşık şekilli parçalar alaşımlarına da bağlı
olarak soğutma esnasında çarpılma ve çatlama riski taşırlar. Bu nedenle uygun soğutma
sıvısı yani soğutma hızı seçilmelidir.
2.2.1. Tavlama
Tavlama, metali yumuşatma amaçlı uygulanan ısıl işlemlerin geneline verilen addır.
Tavlama yapılarak malzemenin işlenebilirliği, sıcak ve soğuk şekillendirme kabiliyeti
arttırılır ve işleme, dövme veya kaynak sonrası oluşan iç gerilimler alınır.Tavlamayla
mekanik özellikler iyileştirilir, süneklik arttırılır, kimyasal homojensizlik kaldırılır. Bunun
yanında sertleştirme öncesi yapılan tavlama malzemenin iç yapısını sertleştirmeye uygun
hale getirir. Tavlama terimi genellikle östenit fazı içinde ısıtma ve daha sonra yavaş
soğutmayı ifade eden “tam tavlama” olarak belirtilir. Tavlama kelimesiyle beraber kullanılan
diğer kelimeler tavlama işleminin şeklini gösterir
2.2.1.1.Tavlama İşleminin Amacı
Malzeme sertliğini düşürmek ve sonraki üretim operasyonlarının gelişimini
kolaylaştırmaktır.Tavlama çoğunlukla döküm dövme veya haddeleme sonrası malzemelerin
yapılarını dikkatle kontrol altında tutarak, yumuşatmak ve kalıcı gerilimleri minimize etmek,
işlenebilirliği iyileştirmek, tokluğu arttırmak için kullanılır. Birçok takım ve paslanmaz
çelikler gibi bant halindeki çeliklerin çoğu tavlanır. Demir-dışı metaller de tavlanır
2.2.1.2. Tavlama İşleminin Yararları
Gerilim giderme, normalizasyon veya tavlama işlemlerinin hepsi metalleri ve
alaşımları daha sonraki işlemlere veya amaçlanan kullanım şartlarına hazırlarlar.
Malzemelerin kolaylıkla işlenme kabiliyetini kontrol eder, serviste çarpılmalarını önler,
çatlama veya yarılma olmadan şekillendirilmelerini sağlar. Minimum çarpılmayla sertleşme
veya sementasyon sağlar, paslandırıcı ortamlara dayanımını yükseltir.
Resim 2.21: Tavlama işleminin yapıldığı vakum fırını
2.2.2. Normalleştirme
Bazı mühendislik çeliklerine uygulanan normalizasyon işlemi malzemelerin ilk
durumuna göre bunları yumuşatır, sertleştirir veya gerilimlerini giderir. İşlemin amacı döküm,
dövme veya haddeleme gibi ön işlem etkilerinden kaynaklanan mevcut homojen olmayan
yapıyı talaşlı/talaşsız işlenebilirlik için iyileştirmek veya bazı ürünlerde gerekli son mekanik
özellikleri karşılaması içindir. Asıl amaçlarından biri de şekillendirme sonrası çeliğin yapısını
düzelterek bir sertleştirme işlemine tatmin edici bir tepki vermesini sağlamaktır (örnek :
ölçüsel stabilizeye yardımcı olmak için)
Normalizasyon işlemi uygun bir çeliğin tipik olarak 830-950°C aralığında ısıtılması,
(sertleşebilen çeliklerin setleştirme sıcaklığı veya üzeri, sementasyon çelikleri için
sementasyon sıcaklığı üzeri) ve sonra havada soğutulmasından meydana gelir. Isıtma da
genellikle açık atmosferde yapılır, bu nedenle tufal veya dekarbürüzasyon tabakalarını
kaldırmak için daha sonra talaşlı işlem veya yüzey tamamlama işlemleri gereklidir.
Havada sertleşen çelikler (bazı otomotiv dişli çelikleri) çoğu kez normalizasyon sonrası
yapıyı yumuşatmak ve işlenebilirliği arttırmak için "menevişlenir" (kritik sıcaklık altı
tavlama). Birçok uçak sanayi standardı bu işlem kombinasyonunu öngörür.
Genel olarak normalize yapılmayan çelikler; havada soğutma sırasında belirgin olarak
sertleşebilen çelikler (örnek: birçok takım çelikleri), veya yapısal yarar sağlamayan veya
uygun olmayan yapı ve mekanik özelliklerle sonuçlanan çeliklerdir (örnek: paslanmaz çelikler).
2.2.2.1. Normalleştirmenin Amacı
Malzemenin normal yapıyı (eşit boyda, yuvarlak tanelerden oluşan ince taneli yapı)
yeniden kazanmasıdır. Mekanik imalattan sonra ısıl işlem görecek, yüksek hassasiyette ölçü
gerektiren, dövülmüş, haddelenmiş, çekilmiş, dökülmüş, iri taneli ve eş yönlenmiş yapılar
düzelir ve malzeme her zaman yeniden kazanabileceği özelliklere (çekme mukavemeti,
süneklik vb.) geri döner. Bu amaçla parçalar gerekiyorsa bir ön ısıtmayı takiben, ostenit
sıcaklığına kadar ısıtılır, iç ve dış yüzeyler aynı sıcaklığa gelinceye kadar beklenir ve
ardından hemen, hareketsiz havada soğutulur.
2.2.3.Temperleme (Menevişleme)
Tüm sertleştirme işlemlerinde, parçalar çok sert ve kırılgandırlar. İstenilen şekilde
kullanılabilmeleri için belirli bir sünekliğe ihtiyaç vardır. Bu sünekliğe, sertleştirme işlemi
sonrası kavuşamaz. Temperleme, çelik çeşidi ve parçanın ısıl işlemden sonra hangi gaye ile
kullanılacağına bağlı olarak yapılır.Temperleme sıcaklığı, parçanın kimyasal analizine,
gördüğü ısıl işlem şartlarına, sertliğine ve kullanım yerine bağlı olarak değişir.Gerilim
giderme amacıyla kullanılan fırınlar, bu amaç için de kullanılır. Temperleme 150 -750 0C
arası değişen sıcaklıklara tekrar ısıtılması ve havada soğutma operasyonu ile ulaşılır
Temperleme işlemi, malzemenin sertleştirme işleminden sonra kısa sürede yapılmalıdır ki
çatlama riski ortadan kaldırılsın.
Resim 2 .22: İndüksiyon fırını bu fırında temperleme işlemi yapılabilir
2.2.4 .Sertleştirme
Sertleştirme çeliklerin daha önceden belirlenmiş sertleştirme sıcaklıklarına kadar
tavlanması bunun ardından soğutulması ve son olarak da sert yapının istenilen düzeyde
sünek hale getirilmesi şeklinde yapılır. Dolayısıyla sertleştirme işlemi üç aşamada yapılır.
Tavlama, soğutma gerginlik giderme.
• Gerginlik giderme
İşlem, malzeme cinsine, parça şekline ve kullanılacağı yere bağlı olarak değişik
sıcaklıklarda uygulanır. Amaç var olan iç gerilmeleri en az düzeye indirmektir. Sıcak
dövülmüş, dökülmüş malzemelerde ve kaynak yapılmış parçalarda düzensiz soğuma
neticesinde meydana gelen iç gerilim farklılıklarının giderilmesi amacıyla, 550 - 650 0C’ ye
yavaş ısıtma ve bekletme, fırında çok yavaş soğutma şeklinde yapılır. Sertleştirme
işleminden önce de gerilimleri almak için gerektiğinde uygulanabilir. Sertleştirilmiş
parçalarda gerilim giderme ısıl işlemi temperleme sıcaklığının minimum 25 ºC altında
yapılmalıdır ki sertlikte düşüş olmasın. Aksi belirtilmedikçe gerilim giderme minimum 2
saat yapılacaktır.
• Sertleştirmede kullanılan soğutma ortamları
Su,yağ,havadır. Yağ soğuma hızını düşürür. Yağda sertleştirme bütün çeliklerde en
yüksek korozyon direnci sağlar. Çeliklerin suda soğuma hızı yüksektir resim 2.23. de su
tankı ve yağ tankı görünmektedir.
Resim 2.23: Yağ ve su tankı
2.2.5. Yüzey Sertleştirme
Yüzey sertleştirmede sertleştirilecek parçanın tamamı sertleştirme sıcaklığına
yükseltilmeyip yalnız sertleşmesi gereken bölgeler yani parçaların üst yüzeyleri ısıtılır.
Yüzey sertleştirme iki türlü yapılabilir: Yüzeyin kimyasal yapısını değiştirmeden ve
değiştirerek yapılan yüzey sertleştirme.
2.2.5.1 Yüzeyin Kimyasal Yapısını Değiştirmeden Yapılan Yüzey Sertleştirme
Bu işlem bünyesinde yeteri oranda karbon bulunan çeliklere yapılır.Özellikle iç
yapıları yumuşak dış yüzeylerinde sertlik istenilen yerlerde uygulanır iki türlü sertleştirme
yapılır.Alevle ve indüksiyon akımıyla
􀂾 Alevle sertleştirme
Sertleştirilecek yüzeye oksi asetilen alevinin uygun olarak tasarlanmış, yerleştirilmiş
beklerle direkt uygulanması ve daha sonra su verme işlemiyle yapılır. Sertlik derinliği alev
başlığı tasarımı, ısıtma süresi ve malzeme sertleşebilirliği ile kontrol edilir. Sertleştirme yine
tek seferde veya sürekli olarak yapılabilir.
􀂾 İndüksiyon akımıyla sertleştirme
Yüksek veya orta frekanslı alternatif akımın uygun şekillendirilmiş bir sargıdan
(indüktör) geçirilerek elektro-manyetik alanına uygun olarak yerleştirilmiş parçanın
yüzeyinin hızlı ısıtılmasıyla uygulanır. Sertlik derinliği indüksiyon sertleştirme tezgahının
parametreleri, işlem süresi ve malzeme sertleşebilirliği ile kontrol edilir. Parçanın
geometrisine bağlı olarak değişik uygulamalar kullanılabilir; sertleştirilecek parça yüzeyinin
tamamının "tek seferde" ısıtılarak su verilmesi veya indiktör, su verme kafası ve iş parçasının
hareketleriyle "sürekli sertleştirme". Seçili alanı sertleştirme bu şekilde uygun indüktör
tasarımı ve hareketlerle elde edilebilir.
2.2.5.2.Yüzeyin Kimyasal Yapısını Değiştirerek Yapılan Yüzey Sertleştirme
Çeliklerin sertleştirilmesi için başta gereken karbon oranıdır, Düşük karbonlu çelikler
normal yolla sertleştirilemezler. Bu guruptaki çeliklerin karbon oranı 0.20’nin altındadır. Biz
bu çeliklere karbon emdirerek setleştirme yapabiliriz
􀂾 Karbürizasyon (Sementasyon) ve karbonitrasyon
Sementasyon ve karbonitrasyon genel olarak 800 - 940°C sıcaklıklarda
uygulanan"termokimyasal" işlemlerdir. Bu işlemler düşük karbonlu bir çelik parçanın yüzey
kimyasal bileşimini değiştirir, böylece daha sonraki hızlı soğutma, "su verme" işlemiyle
"yumuşak/tok" bir çekirdekle birleşen sert bir "kabuk" meydana gelir. Su verme işlemini
normal olarak bir düşük sıcaklık meneviş / gerilim giderme işlemi takip eder. Sementasyon da
yüzeye kontrollü miktarlarda karbon verilir ve kontrollü bir derinliğe girinimi sağlanır;
karbonitrasyonda ise karbon yanında nitrojen de verilerek yüzey sertleşebilirlik özelliği
arttırılır. Isıl işlemci bu hedefleri sağlamak için kontrollü gaz atmosferleri ve sıvı tuz
(siyanürleme) gibi değişik işlem ortamları kullanır.
􀂾 Nitrürasyon
Çeliğin, yüzeyden azot difüzyonuyla sertleştirilmesi demektir. 590oC'nin altındaki
sıcaklıkta (500-590oC) yapılır. Sıcaklık düşük olduğu için deformasyon etkisi azalır.
Yüzeyde kayganlık sağlar.
Çeliğin üst yüzeyinde azot atomlarının meydana getirdiği nitrür katmanının
oluşturulma işlemidir. Diğer yüzey sertleştirme işlemlerinden ayrılan en önemli özelliği
yüzeyde sementit kristalleri yerine bu kristallerden daha sert özelliklere sahip olan nitrür
katmanın oluşturulmasıdır.Bu sebeple sertleşme sonucunda daha iyi netice alınabilir.
2.3. Demir Esaslı Malzemelerin Sertlik, Çekme Gücü, Yorulma Ve
Çarpma Direnci Konularında Deneyleri
Herhangi bir amaç için malzeme seçimi veya seçilen malzemenin,yerinde görevini
yapıp yapmayacağını anlamak için veya herhangi bir malzemenin özelliklerini belirlemek
için bu deneyler yapılır.
2.3.1. Sertlik Ölçme Yöntemleri
􀂾 Herhangi bir malzeme kendisine batmak isteyen daha sert bir malzemeye karşı bir
direnç gösterir. Bu direnç sertliktir. Sertlik ölçümünü günümüz endüstrisinde güvenli bir
şekilde yapabilmek için yöntemler geliştirilmiştir.Bunlar:
􀂃 Rockwell
􀂃 Vickers
􀂃 Brinell olarak inceleyebiliriz.
2.3.1.1.Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi
Rockwell sertliği , koni ya da küre biçiminde delici bir parçanın belli bir yük altında
bir malzeme üzerinde oluşturduğu izin derinliğinden yararlanarak bu malzemeyle ilgili
ölçülen sertlik değeridir. Aşağıdaki resim 2.2’deki tabloda Rockwell sertliğinde kullanılan
yöntemler verilmiştir.
Sertlik değeri birimsizdir. Uç malzemeye ne kadar fazla batarsa malzeme yumuşak ne
kadar az batarsa malzeme serttir deriz.Eğer uç malzemeye hiç batmamışsa elmas sertliğinde
deriz.
En çok kullanılan Rockwell sertlik ölçekleri B ve C ölçekleridir. Bu sertlik belirleme
yönteminin ayırt edici en temel özelliği, parçanın yüzey durumunun etkisini büyük ölçüde
ortadan kaldıran 10 kg' lik bir ön yük altında bulunan bir delicinin ilk konumu ile yine
delicinin sürekli ön yük altında kalması koşuluyla asıl yükün kaldırılmasında sonra aldığı
son konumu arasında saptanan farktır.
B ölçeği orta sertlikteki malzemeler (tavlanmış çelikler, bakır alaşımları), C ölçeği
sert malzemeler (su verilmiş çelikler) için kullanılır. Kurşun alaşımları, plastik maddeler vb.
Gibi pek sert olamayan malzemelerin sertliğini ölçmek için deliciye ve ön yüke değişen
başka Rockwell ölçekleri de vardır. Yüzeysel katmanların sertliğini belirlemek için 3 kg' lik
bir ön yükün uygulandığı özel ölçekler (Yüzeysel Rockwell Sertliği) kullanılır.
􀂾 Deneyde dikkat edilecek hususlar:
• Sertliği ölçülecek malzeme için uygun Rockwell skalası seçilmelidir
• Sertliği ölçülecek yüzey temiz ve zımparalanmış olmalıdır
• Yük daima yüzeye dik ve darbesiz olarak uygulanmalıdır.
• Sertliği 100 RBS' Ni geçen malzemelerde Rockwell C yöntemi; sertliği 20
RCS' den küçük malzemelerde Rockwell B yöntemi kullanılmalıdır.
• Oluşturulan izler parça kenarından ve diğer izlerden en az 2-3 mm uzakta olmalıdır.
• Numune yeterli kalınlıkta olmalı ve deney sırasında esnememelidir.
• Sertlik değeri en az üç değerin ortalaması olarak alınmalıdır.
􀂾 Kullanılan cihaz ve ortam şartı
Resim2.24:Rockwell sertlik cihazı
Rockwell sertlik ölçme yönteminde kullanılan cihaz aynı zamanda baskı ucunun
değiştirilebilmesi sebebi ile Brinell sertlik ölçme yönteminde de kullanılabilecek şekilde
dizayn edilmiştir. Yukarıdaki resimde söz konusu cihazın resmini ve kısımlarını
görmektesiniz. Ortam şartları bakımından da , metalsel malzemelerin mekanik
özelliklerinin sıcaklık ve basınçla değişmesi nedeni ile oda sıcaklığında ve normal atmosfer
basıncında bir ortamda deneyin gerçekleştirilmesi ;deney sonuçlarının doğruluğu
bakımından uygun olacaktır.
􀂾 Numuneler
Rockwell sertlik deneyi yeteri derecede kalın parçalar üzerinde yapılarak en yüksek
yoğunluk elde edilebilir. Yeteri kadar kalın olan numunelerin yüzeyinde izin aksi tarafında
parça üzerinde yükün etkisini gösteren bir kabarıklık veya başka bir şekil değiştirme halinin
bulunmaması ile anlaşılır.
􀂾 Deneyin yapılışı
İlk önce deney şartlarına uygun kalınlıkta ve sertlikte deney parçası seçilir. Daha sonra
sertliği ölçülecek malzemenin cinsine uygun olarak Rockwell B veya C yöntemlerinden biri
seçilmelidir. Burada seçilen numune malzemesinin fazla sert olmadığını düşündüğümüz
den Rockwell B yöntemi uygun görülmüştür. Eğer ilk denemede sertlik değeri 100 RBS' yi
aşarsa , malzemenin tahmin edildiğinden sert olduğu anlaşılacak ve deney Rockwell C
yöntemi ile tekrar yapılacaktır. O nedenle bundan sonra anlatılacaklar Rockwell B
yöntemine göre olacaktır.
Şekil2.2:Deney parçasına uygulanan kuvvetler
Uygun yöntem belirlendikten sonra 1/16e " çapındaki sert çelik bilyeli baskı ucu
cihaza takılarak toplam yük 100 kg' a göre ayarlanır. Sertliği ölçülecek numune tabla
üzerine konulduktan sonra malzemeye ön yükleme kolu vasıtasıyla 10 kg' lık ön yük
uygulanır. Bu sayede baskı ucu malzeme üzerine oturur ve onu yerinde tutar. Ön yükleme
kolunun çevrilmesi ile küçük kadrandaki ibrenin , kırmızı nokta hizasına gelmesi ile 10 kg'
lık ön yüklemenin verildiği anlaşılır. Ancak burada dikkat edilmesi gereken husus : ibrenin
bu noktayı geçmesi durumunda ölçüm sonucu hatalı olacağından ; ön yükleme kaldırılır ve
deney numune yüzeyinin başka bir noktasına tekrar uygulanır. Bu hususa da dikkat
ettikten sonra sıra 90 kg' lık ana yükün uygulamasına gelmiştir. Böylece toplam yük 10 kg'
lık ön yükle beraber 100 kg olacaktır. Ana yükün uygulanmasıyla büyük kadrandaki ibrenin
hareketsiz hale gelmesi ( durması) beklenir ve ibrenin durmasıyla ana yük kolu ters yönde
çevrilerek ana yük kaldırılır. Tekrar harekete geçen ibre durduğunda bize malzemenin
RBS cinsinden sertlik değerini verecektir. Son olarak ön yükün de kaldırılması ile deney
sona erdirilir. Ancak bu ölçümün - sonucun doğruluğu bakımından - numunenin en az üç
farklı noktasına uygulanması gerektiği unutulmamalıdır.
2.3.1.2. Brinell Sertlik Deneyi
Belli çaptaki sert bir bilye malzeme yüzeyine belli bir P yükü uygulanarak 30 saniye
süre ile bastırılır. Deneyde uygulanan yükün meydana gelen izin alana bölünmesiyle Brinell
sertlik değeri (BSD)bulunur. 400 Brinell değerine kadar sertlik değerleri için sertleştirilmiş
çelik bilyeler, daha büyük sertlikler için sinterlenmiş malzemeden yapılmış bilyeler
kullanılır. Baskı ucu olarak kullanılan bilyelerde max +- % ½ çap farklarına izin verilir. En
fazla kullanılan bilye çapları:0.625 ; 1.25; 2.5; 5 ve 10 mm’ dır. Parça kalınlığına bağlı
olarak tercih edilir.
Eğer küçük bilyeler kullanılmışsa deney sonuçlarında bunun belirtilmesi gerekir.
Örneğin 165 BSD 2.5 / 187.5. burada 187.5 kgf cinsinden deney yükü, 2.5 mm cinsinden
bilye çapı, 165 ise malzemenin Brinell sertliğidir. Malzemenin üzerine uygulanacak yük
değeri sertliği ölçülecek malzemenin cinsine ve bilye çapına göre seçilmektedir. d/D = 0.20
– 0.70 oranı sağlandığı durumlarda uygulanan yük değeri doğru kabul edilir. Çeşitli bilye
çapları ve malzemelere göre uygulanacak yükler tablo 1’de verilmiştir. Deney yükünün
saptanmasında P=CD² bağıntısı kullanılır. Burada P deney yükü, C malzeme cinsine göre
değişen yükleme derecesidir.
Brinell sertliği ile malzemenin çekme dayanımı hakkında bilgi edinebiliriz. Bunun için
σmax =x.BSD bağıntısı kullanılır. X faktörü malzemenin cinsine göre değişen bir katsayıdır.
örneğin çelikler için 0.35 ,tavlı çelikler için 0.36, bakır alaşımları için 0.55
􀂾 Deneyde dikkat edilecek hususlar
• Sertliği ölçülecek malzemenin yüzeyi parlak ve zımparalanmış olmalı ve yüzey
tabana paralel olmalı,
• Esnemeye imkan tanınmamalıdır.
• Deney izleri birbirinden ve parçanın kenarlarından en az d kadar uzak olmalıdır.
• Homojen iç yapıya sahip olmayan malzemelerde Brinell sertlik deneyi
uygulanmalıdır. Ayrıca bu tip malzemelerde 10 mm çapında bilye tercih edilmelidir.
• Bu yöntem çok sert malzemelerle, ince yüzey tabaka sertliklerinin ölçülmesinde uygun değildir.
• En az üç sertlik ölçümü yapılıp bunların ortalaması alınmalıdır. (Homojen olmayan
bölgeler ve hatalı ölçümden doğan yanlışlıkları azaltmak amacıyla)
Not: Bütün sertlik ölçme yöntemlerinde ilk ölçümdeki hata miktarı , toz ve
pisliklerden dolayı daha fazladır. Bu göz ardı edilmemelidir.
􀂾 Kullanılan cihaz ve ortam şartı
Brinell sertlik ölçme yönteminde kullanılan cihaz aynı zamanda baskı ucunun
değiştirilebilmesi sebebi ile Rockwell sertlik ölçme yönteminde de kullanılabilecek şekilde
dizayn edilmiştir. Resim 2.24’de söz konusu cihazın resmini ve kısımlarını görmektesiniz.
Ortam şartları bakımından da , metalsel malzemelerin mekanik özelliklerinin sıcaklık ve
basınçla değişmesi nedeni ile oda sıcaklığında ve normal atmosfer basıncında bir ortamda
deneyin gerçekleştirilmesi ;deney sonuçlarının doğruluğu bakımından uygun olacaktır.
􀂾 Deneyin Yapılışı
İlk önce tablaya uygun (sığabilecek büyüklükte) numune seçilir. Eğer numune
laboratuara getirilemiyorsa dinamik ölçme yöntemleri uygulanır. Bundan sonra sıra
uygulanacak yükün tayinine gelmiştir. Bunun için P=CxD2 formülünden yararlanılır.
􀂾 Uygulanacak Basıncın Tespiti
P=CxD2
P=Uygulanacak Basınç (Kgf)
C=Numunenin malzemesine göre değişen katsayı
D=Bilye Çapı ( mm )
Demir esaslı malzeme ( Çelik , DD ) C=30
Cu ve Al alaşımlı malzeme C=10
Yumuşak malzeme C=5
Uygulanacak basınç değeri de hesaplandıktan sonra yük ayar kolu yardımıyla cihazın
uygulayacağı basınç hesaplanan değere getirilir, malzeme cinsine göre bilyede yerine takılır.
Numune de tabla üzerine koyulduktan sonra yükleme işlemine geçilir. Ancak bizim
kullandığımız cihaz Brinell sertlik ölçümünün yanı sıra Rockwell sertlik ölçümünü de
gerçekleştirebilecek şekilde dizayn edildiğinden , ana yükün uygulanabilmesi için Rockwell
sertlik yönteminde olduğu gibi 10 kg' lık ön yükün uygulanması gerekmektedir. Ancak
unutulmamalıdır ki bu işlem sadece bizim kullandığımız cihaz için geçerlidir. Aksi takdirde
Brinell sertlik ölçme yönteminde kati suretle ön yükleme söz konusu değildir. Parça üzerine
ön yüklemenin verildiği , Rockwell B-C skalası üzerindeki küçük kadranın ibresinin kırmızı
noktaya gelmesiyle anlaşılır. Ancak bu ibrenin söz konusu noktayı geçmemesine dikkat
edilmelidir. Aksi takdirde ölçüm sonuçları hatalı olacaktır. Kırmızı noktanın geçilmesi
durumunda ön yükleme kaldırılıp ; deney numune yüzeyinin başka bir noktasından tekrar
uygulanmalıdır.
Bu hususa da dikkat ettikten sonra sıra ana yükün uygulanmasına gelmiştir. Ana
yükün uygulanması sonucu harekete geçen büyük kadrandaki ibrenin hareketsiz hale
gelmesi (durması) beklenir. Bunun için yaklaşık 30sn beklenmesi yeterli olacaktır. İbrenin
durmasıyla ana yük kolu ters yönde çevrilerek ana yük kaldırılır. Son olarak ön yükün de
kaldırılması ile deney sona erdirilir. Ancak bu ölçümün sonucunun doğruluğu bakımından
numunenin en az üç farklı noktasına uygulanması gerektiği unutulmamalıdır.
􀂾 İz Çapının Ölçülmesi
Oluşan izin bilinen ölçme aletleri ile ( kumpas , mikrometre , pasimetre vb.) ölçülmesi
mümkün olmadığından ölçme mikroskobu veya iz çapını 100 kat büyütebilen optik yöntemler kullanılır.
2.3.1.3. Vickers Sertlik Deneyi
Bu deney yönteminde baskı elemanı olarak tepe açısı 136° olan elmas kare piramit
kullanılır. P yükü ile malzemeye bastırılan piramit ucun bıraktığı dörtgen izin köşegenleri
ölçülerek hesaplanan ortalama köşegen uzunluğu formülde yerine konarak sertlik değerleri bulunur.
Vickers sertliği yüke bağlı değildir. Ölçme hatalarını azaltmak ve heterojen yapılarda
ortalama değer elde edebilmek için yükü ve dolayısıyla izi büyütmek faydalıdır. Ancak
köşegen uzunluğu sertliği ölçülen parça veya tabaka kalınlığının en çok üçte ikisi kadar
olmalıdır. Yük 1-120 kgf arasında değişebilir. Normal yük olarak 30 kgf seçilebilir. Vickers
yönteminde büyük piramit açısından dolayı az derinliklere rağmen geniş diyagonaller elde
edilir. Böylelikle 5 - 200 kgf gibi çok küçük yüklerde bile ölçülebilir izler elde edilip,
çok küçük bölge veya ince tabakaların sertliğinin saptanması da mümkündür.(Mikro sertlik)
􀂾 Deneyin Yapılışı
Vickers sertlik ölçme yönteminde uygulanabilecek yükler 1-120 kgf arasındadır.
Gerekli ağırlıklar deney cihazı üzerine takıldıktan sonra baskı ucu mengenede bağlı olan
numune üzerine getirilir. Baskı ucunun kolu aşağı çevrilerek ucun çıkması sağlanır. Sistem
hidrolik olduğu için baskı ucu yavaş yavaş aşağı iner. Baskı ucunun numune üzerine temas
etmesinden itibaren deney başlamıştır. Yükün numune üzerinde kalma süresi 20 saniyedir.
Bu süre sonunda baskı ucu numune üzerinden kaldırılır ve deney bitirilir. Ancak bu ölçümün
sonucunun doğruluğu bakımından numunenin en az üç farklı noktasına uygulanması gerektiği unutulmamalıdır.
Resim 2.25: Vickers deney aleti
􀂾 İz Çapının Ölçülmesi
İzin ölçülmesi için cihaza ilave edilmiş metalürji mikroskobu kullanılır. Numune
üzerinde meydana getirilen izin görüntüsü mikroskop yardımı ile ölçme ekranına aktarılır.
Ölçme ekranındaki hareketli iki cetvel yardımıyla köşegen uzunluğu hassas bir şekilde
ölçülür, izin köşegen uzunluğu d=5a+20b olarak tespit edilir.
􀂾 Sertlik Değerinin Tespiti
VS = 1, 8544.P/ d 2 formülünden sertlik değerini tespit edebiliriz.
2.3.2. Çekme Deneyleri
Malzemelerin statik (darbesiz) yük altındaki mukavemet özelliklerini ortaya çıkarmak
için uygulanan bir deneydir. Deney sonucu bulunan malzeme özellikleri mühendislik
hesaplamalarında doğrudan kullanılır . Çekme deneyi için önce test edilecek malzemeden
standartlara uygun bir çekme numunesi hazırlanır. Resim 2.24’deki gibi bu numune iki
ucundan özel çekme test cihazının çenelerine bağlanıp, gittikçe artan bir yükle kopuncaya
kadar çekilir. Bu esnada uygulanan F yükü ile buna karşı malzemenin gösterdiği uzama (Δl)
ölçülür. Deney sonucu elde edilen yük ( F ) ve uzama (Δl) değerlerinden yararlanarak (F –
Δl) diyagramı elde edilir. Bu diyagrama çekme diyagramı da denir.
Şekil 2.3: Gerilme uzama diyagramı
Deneyde ;
O- orantı sınırı : Bu noktada parça üzerindeki kuvvet kaldırıldığında deney parçası eski konumuna gelir.
E - Esneklik sınırı:Pratik olarak orantılı uzamanın sona erdiği yerdir. Gerçekte %0.01 kalıcı uzama kabul edilmiştir.
A - Hızlı ve kalıcı uzamanın olduğu bölgeler %0.2 kalıcı uzama veren gerilim akma sınırı olarak kabul edilmiştir.
Ç - Çekme gerilimi: Akma sınırından sonraki kuvvet artışlarında deney parçasının boyu
fazlaca uzar. Ç noktasında en büyük değerini alır. Çekme gerilimi uygulanan en büyük
kuvvetin,deney parçasının ilk başlangıçtaki kesitine bölünmesi ile bulunur.
K- Kopma gerilimi:malzemenin koptuğu gerilimdir.
Resim2.26:Test cihazı
Resim 2.26’de çekme deneyi cihazı görülmektedir.
2.3.3. Yorulma Deneyi
Değişik yön ve şiddete sahip makine parçalarının çoğu kez az bir yük karşısında
kırılması olayına malzeme yorulması denilir. Malzeme yorulması, statik zorlamalar
sonucunda değil, dinamik ve değişken zorlamalar sonucunda oluşur.
Sabit yükler için çekme deneyinden elde edilen neticeler çok iyi bir referans olabilir.
Fakat değişken yüklerle çalışan parçalar çekme deneyi ile elde edilen mukavemet
değerlerinden çok daha önce kırılır. Bu sebeple malzemelerin değişken yüklere karşı
dayanımlarını belirlemek için başka bir yöntem kullanılır.
Şekil2.4:Yorulma deneyi şematik olarak gösterilmektedir
Malzemelerin yorulma mukavemetini öğrenmek için değişik yüklemelere karşı çeşitli
yorulma deneyleri yapılır. şekil 2.4de yorulma deneyinin yapılışı görünüyor.Yorulma
deneyinde çekme-basma, eğilme veya burulma şeklinde alternatif yüke maruz bırakılan
deney parçası yükün büyüklüğüne bağlı olarak belli çevrim sonrasında kırılır. Yük azaldıkça
parçanın dayanabildiği çevrim sayısı artar. Malzemenin 10 milyon ve üzerindeki çevrim
sayılarına dayandığı mukavemete sürekli mukavemet değeri, daha önceki çevrim sayılarına
ise zaman mukavemeti denir.
Yorulma terimi, kırılmanın çok sayıda çevrimden sonra olmasından dolayıdır. Tüm
kırılma olaylarının %90 ı yorulma kırılmalarıdır.
Malzeme yorulmaları genel olarak makine parçasının sertleştirilen bölgelerinde daha
öncelikli olarak başlar. Önceleri gözle görülmeyecek kadar küçük olan çatlaklıklar, değişken
yüklerin etkisiyle büyük çatlaklara dönüşür. Ve malzemenin normal şartlarda çok rahat
dayanabileceği bir yük etkisi bile, makine parçasının kırılmasına neden olur.
Yorulma kırılmaları işaret vermeden, aniden meydana geldiklerinden önceden tespit
edilmeleri güçtür. Tüm kırılma olaylarının %90 gibi önemli bir oranın yorulmadan
kaynaklandığı tespit edilmiştir.
Resim2.27:Yorulma deneyi cihazı
2.3.4. Çarpma Direnci Deneyi ( Çentik ve Darbe Deneyi)
Bir çok iş parçası, çalıştığı yerin şartlarına göre ani yüklenmelerin etkisi altında
kalmaktadır. Gevrek malzemeler ani yüklenmelerin etkisiyle hemen koparken sünek
malzemeler bir miktar plastik şekil değişimine uğradıktan sonra kopmaktadırlar. Gevrek
malzemelerin kopma türüne “ayrılma kopma”, sünek malzemelerin kopma türüne de “sünek
kopma” denir. Bazı parçalar ise farklı yer ve zamanlarda, bu iki kopma türünün de
özelliklerini taşıyarak koparlar. Bu tür kapmalara da “karışık kopma” denir.
Malzemelerin gevrek kırılma etkisinde yeter tokluğa veya plastik şekil değişikliğine
sahip olup olmadığının tespiti için çentik darbe (vurma) yöntemi uygulanır. Vurma deneyi,
çelik ve çelik döküm malzemeler için yapılabildiği gibi demir dışı metaller içinde
yapılır.Deneyin şematik resmi şekil 2.5’te gözükmektedir.
Şekil 2.5: Çentik deneyinin yapılışı
􀂾 Deneyin yapılışı
Deney, sarkaçlı vurma cihazında yapılır. Cihazın sarkaç çekici önceden belirlenmiş H
yüksekliğinden düşer ve en alt noktada arka yüzüne vurduğu çentikli numune parçasını
eğmeye zorlar. Burada çekiç, hava ve çekicin sap kısmının yataklandığı yerde oluşan
sürtünmeleri yenmesi gerekmektedir. Bundan dolayıdır ki çekiç numuneye vurmadan önce
enerjisinde belli miktarda kayıplar ile karşılaşır. Deney parçasının kırılması veya desteklerin
arasından şekil değiştirerek geçmesi için sarkaç enerjisinin bir kısmı kırma işi olarak
tüketilir. Bu değer cihaz göstergesinden doğrudan doğruya okunur. Vurma değeri çentik
dibindeki anma kesitine oranlanırsa çentik darbe mukavemeti elde edilir. aç=Ek/A
Resim2.28:Çentik deneyi cihazı
􀂾 Deney işlem sırası
• Deney için uygun standartlarda hazırlanmış deney numunesi alındı.
• Numune çentik kısmı çekicin vuracağı yönün tersine doğru, çentik
mesnetlerin tam ortasına doğru gelecek şekilde yerleştirildi
• Çekiç düşey konuma getirilecek şekilde en üst noktaya kaldırıldı. (150°'ye
çıkartıldı,burada cihazın özelliğine bağlı olarak çekicin kaldırılmasıyla 30
kgm'lik bir enerji kazandırılmış oldu)
• Daha sonra çekiç sistemini ayakta tutan mandal çekildi ve çekiç serbest olarak harekete geçti.
• Vurma işi olarak 10, 6 kgm'lik enerji deney makinesinden tespit edildi.
• Deney sonunda değerlendirilme yapıldı

3. DEMİR CİNSİ OLMAYAN UÇAK MALZEMELERİ
Şekil3.1: Boing 747 ve 777 kullanılan malzemeler ve oranı
Şekil 3.1’e baktığımızda demirsiz uçak malzemelerinin önemini daha iyi kavramış
oluruz. Burada alüminyumun en fazla kullanılmış olduğunu görmekteyiz. Neden alüminyum
ve alaşımları sorusunun cevabını ileride öğreneceğiz.
Resim 3.2:Uçakta malzeme dağılımı
3.1. Uçakta Kullanılan Genel Anlamda Demir Olmayan
Malzemelerin Nitelikleri, Özellikleri ve
Tanımlamaları(TSE,DIN,MKE,SAE ve ISO Standartlarına Göre)
3.1.1. Alüminyum
Alüminyum ve alaşımlarının uçak sanayinde yaygın olarak kullanılmaya başlanması,
hem alüminyum metalürjisinin gelişmesi ve uçak yapılarının “yük taşıyan kaplama” yani
monokok ve yarı-monokok olarak şekillendirilmesinin sonucudur. 1930 senelerinden önce
yapılan uçaklarda ağaç malzeme gerekli mukavemeti sağlamakta iken, 1940 senelerine doğru
hızların ve kanat yüklemelerinin artması ile yerini çeliklere bırakmaya başlamıştı. Ancak
çelik malzeme ile hafif aynı zamanda yüksek hızlar için gereken aerodinamik verimliliği
olan kanat, gövde ve kuyruk elemanlarının imalat zorluğu alüminyum alaşımlarının çok kısa
bir zamanda esas uçak malzemesi olarak kabul edilmesine yol açmıştır. Günümüzde uçak
ana elemanlarının hemen tümü alüminyum alaşımlardan imal edilmektedir. İleride
alüminyum alaşımların yerine, üzerinde yoğun araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılan
kompozit malzemelerin alacağı beklenebilir.
Şekil3.3: Alüminyumun kullanılış yerleri.
Şekil3.2:’de alüminyumun nerelerde kullanıldığına dair fikir sahibi oluyoruz.
Alüminyumun oksijene karşı olan yüksek kimyasal reaksiyonu sebebi ile tabiatta saf
olarak bulunmaz. En çok rastlanan bileşiği boksit adıyla tanınan Al2O3 alaşımıdır ve
topraklarda, killerde ve kayalarda bulunmaktadır. En zengin yataklar Güney Fransa,
Macaristan, Rusya, USA, Hindistan, Siyam, Brezilya ve Batı Afrika da bulunmaktadır.
Memleketimizde de
Güney ve Batı Anadolu’da zengin boksit yatakları mevcut olup alüminyum istihsali
için gerekli tesisler kurulmuştur. Alüminyum iktisadi olarak elde edilebilmesi için boksitin
en az % 55 Al2O3 bulunması zorunludur. Genel olarak boksitin yapısı;
􀂾 % 55 – 65 Al2O3 (kil),
􀂾 % 12 – 30 (kristal suyu),
􀂾 % 28 Fe2O3 (demir oksit),
􀂾 % 8 SiO2 (silisyum dioksit),ten meydana gelmektedir.
Alüminyum doğada saf halde bulunmadığı için bazı deneylerle saflaştırılır. Bunlar;
􀂾 Hall metodu,
􀂾 Bayer metodu,
􀂾 Kriyolit adı verilen bir çözücüde çözünmesi, (kriyolit: 3NaF-AlF3)
Elektroliz sonucu elde edilen alüminyum % 99.7 Kadar saf olabilmekte ise de
piyasaya verilen alüminyum bloklar % 99.4 saflıktadır.
Saf alüminyum hava içinde çok hızla oksitlenir. Ancak yüzeyinde hızla oluşan ince
oksit koruyucu bir tabaka niteliğini taşıdığından oksitlenmenin devamını önler. Saf
alüminyum yumuşak ve düşük mukavemette olduğu için uçak elemanlarının yapımında
kullanılmaz. Ancak saf alüminyumun yüzeyinde oluşan çok ince oksit tabakasının koruyucu
niteliğinden yararlanmak amacı ile uçak yapımında kullanılan alüminyum alaşımı sac
levhaların yüzeylerinin kaplanmasında uygulanmaktadır. Bu şekilde hazırlanan sac levhalar
“Alclad” adı ile tanınmaktadır.
Genel inşaatta kullanılan ticari % 99.4 saflığındaki alüminyumun tavlama ve mekanik
işleme (haddeleme, presleme vb.) ile sertleştirilmesi ve mukavemet kazanması mümkündür.
3.1.1.1 Kullanılış Şekilleri:
Uçak elemanlarının yapımında kullanılan alüminyum alaşımları haddeleme veya
döküm yolu ile şekillendirilirler.
􀂾 Döküm Alaşımları:
Dökme alüminyumun 20ºC de yoğunluğu 2.65-2.69 gr/cm³’tür. Ergime noktası 658ºC
kaynama noktası 800ºC Uçak ana yapı elemanlarının dışında diğer yardımcı sistemlerin
parçalarının yapımında, örneğin; motorlarda, iniş takımlarında, kumanda düzeninde,
basınçlandırma sisteminde ve hidrolik donanımda döküm yolu ile şekillendirilen alüminyum
alaşımlara uygulanır. Uçak ana elemanlarının fazla yük taşımayan kısımlarında birleştirme
parçaları ve takviye yapılarında sert kalıplara basınçlı olarak dökümü yapılan (pres döküm)
alaşımlar kullanılabilir. Bu parçalara örnek olarak kapı ve kapak menteşeleri, yapıda açılan
deliklerin kenarına yerleştirilen takviye parçaları, teçhizat ve sistem elemanlarının uçak
yapısına bağlanmasını sağlayan parçalar gösterilebilir.
Döküm yolu ile yapılan parçaların mukavemet değerleri yeterli olduğu zaman
karmaşık geometriye sahip parçaların üretimi, mekanik işlemle şekillendirme yöntemine
kıyasla daha ekonomik olmaktadır. Ancak döküm için gerekli olan kalıp masrafı ile
yapılacak parça adedinin üretim fiyatını etkileyeceğini de unutmamak gerekir.
Resim 3.1:Hidrolik sistemden bir görüntü
Resim 3.1’de döküm alüminyum alaşımlarına örnek hidrolik sistem görülmektedir.
􀂾 142 Alaşımı :
(%4Cu - %2Ni - %1.5Mg) Çok yüksek sıcaklık mukavemeti istenen yerlerde
kullanılır. Uçak jeneratör yuvalarında,pistonlarında, hava soğutmalı silindir kafalarında
kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu 2.81gr/cm³ Kum döküm tipleri 345ºC’de tavlanır.Döküm
sıcaklığı kum döküm de 677-788ºC arasındadır.Sürekli dökümde de bu sıcaklık aralığında
döküm yapılır.142 alaşımından parçalar, 2117-T4, 2017-T4 dövme alüminyum
alaşımlarından yapılma perçinlerle birbirlerine bağlanabilir.
Metal ark kaynağı 4043 alaşımıyla,karbon ark kaynağı da 4043 alaşımıyla,argon
koruyucu gaz atmosferinde tik kaynağı yapılabilir.Kaynak tozu gerekmez.
􀂾 195 Alaşımı:
(% 4.5Cu) Yüksek çekme özelliklerinin ve iyi işlenebilirliğin bir kombinasyonunun
gerekli olduğu durumlarda uygulama alanı vardır.Uçak tekerleğinde bağlantılarında
kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu,2.81gr/cm³’tür.345ºCde tavlanır.Bu sıcaklıkta 2-4 saat
beklenir. 2117-T4 ve 2017-T4 alaşımlarıyla perçin bağlantısı yapılabilir.4043 alaşımıyla
atomik-hidrojen kaynağı, metal ark kaynağı, karbon ark kaynağı ve argon atmosferi altında
tik kaynağı yapılabilir.
Resim 3.2:Uçak tekerlek bağlantısı
Resim3.2’de 195 alaşımının kullanıldığı uçak tekerlek bağlantıları görülmektedir.
􀂾 220 Alaşımı:
(% 10Mg) Bir kum döküm alüminyum alaşımından , en büyük mukavemet ve
uzama, korozyona direnç ve çok iyi işlenebilirlik istendiğinde kullanılır. Uçak
bağlantılarında, gerilme ve şok direnci gerektiren karışık dökümlerde kullanılır. 20ºC’deki
yoğunluğu 2.57gr/cm³’tür. Çekme gerilme mukavemeti 69.56, basma gerilmesi mukavemeti
39.13, kesme mukavemeti 49.3 N/cm²’dır. Yorulma limiti 500 milyon tur kullandıktan sonra
11.6 N/cm²’dır.6053-T4 alaşımı ile perçin bağlantıları,nokta ve alın kaynakları yapılabilir.
􀂾 355 Alaşımı:
(%5Si -%1.3Cu - % 0.5Mg) İyi dökülebilirliğin,kaynak edilebilirliğin ve basınç
altında sızdırmazlığın gerektiği uygulamalar , tipik kullanımlarıdır.Uçak kompresör
kaplamalarında,sıvı soğutmalı uçak motor kerterlerinde kullanılır . 20ºC ’deki yoğunluğu
2.71 gr/cm³ ’tür.
Şekil 3.4: Kompresör şematik resmi
Şekil3.4’te 355 alaşımının kullanıldığı kompresör kaplamasına örnek gözükmektedir.
􀂾 356 Alaşımı:
(% 7Si - % 0.3Mg) Çok iyi bir dökülebilme ve kaynak edilebilme , basınç altında
sızdırmazlığa ve korozyona çok yüksek direncin olması özelliklerinin gerektiği
uygulamalarda kullanılır.Uçak pompa parçaları,uçak bağlantı ve kontrol parçaları tipik
kullanımlarıdır.20ºC’de yoğunluğun 2.64 gr/cm³’tür.
Resim3.3: Hidrolik pompa
Resim3.3’te 356 alaşımının kullanıldığı pompa gözükmektedir
􀂾 Hadde Alaşımları
Bu maksat için hazırlanmış olan alüminyum alaşımlarından, kokil kalıplarda veya pres
döküm metodu ile bloklar dökülür. Bloklar, haddeleme, presleme, dövme veya çekme
işlemlerine tabi tutularak sac levha, bant, çubuk, profil, boru vb. şekillerde yarı mamul
duruma getirilir. Alaşımın kristal yapısı, bu işlemler sonucu daha homojen hale geldiği için
ısıl işleme daha elverişli olur.
Şekil3.5:Uçak gövdesi
Şekil 3.5’te hadde alaşımlarının kullanıldığı yere örnek uçak gövdesi görülmektedir.
Sac levhalar 0.35 ile 6 mm arasında değişik kalınlıklarda bulunabilmektedir. Bu malzeme en
çok uçak yapılarında yük taşıyan kaplamalarda kullanılmaktadır. Ayrıca yükleri fazla
olmadığı yerlerde sacdan bükme yolu ile elde edilen profiller de uygulanır. Çubuklar değişik
boyutlarda ve kesit geometrisinde yapılmaktadır. Bu malzeme daha sonra uygulanan
mekanik işlemlerle istenilen şekillere getirilir. Örnek olarak uçak yapı elemanlarının
birleştirilmesinde kullanılan perçinler gösterilebilir. Dairesel kesitli alüminyum alaşımı
çubuklarda istenilen çap, şekil ve boyda perçinler yapılır.Çekme işlemi ile yapılan profiller
uçak kanatlarında, gövdede, kuyruk yüzeyleri konstrüksiyonunda vb. yerlerde enlem ve
boylam yönlerinde çekme, eğilme ve bazı yüklerini taşıyıcı eleman olarak uygulanırlar.
Gerek sac levhanın bükme yolu ile, gerekse çekme işlemi ile değişik kesit
geometrisine sahip profiller üretilmektedir.
􀂾 Dövme alüminyum alaşımları:
• 2014 Alaşımı:
(% 4.5Cu - % 0.8Si - % 0.8Mn - % 0.4Mg)Yüksek mukavemetin ve bununla ilgili
olarak iyi işlenebilirliğin ve yüksek sertliğin istendiği durumlarda kullanılır.Uçak
teçhizatının yapımında geniş olarak kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu 2.80 gr/cm³’tür.260-
480ºC arasında sıcak çalışabilir.Tam tavlama için 412ºC’de 2-3 saat bekletilir.Sonra
saatte10ºC’lik bir soğuma hızıyla fırında soğutulur.
• 2024 Alaşımı:
(%4.5Cu - % 1.5Mg - %0.6Mn)Uçak yapısında, perçinlerde, karışık şekilli
elemanlarda kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu 2.77 gr/cm³’tür Tam tavlamada 413ºC’de 2-3
saat bekletildikten sonra saate 10ºC’lik bir soğuma hızıyla fırında soğutulur.260-480ºC
arasında sıcak çalışabilir.
Resim3.4:Perçinler 2024 alaşımı kullanılmıştır
• 5052 Alaşımı
(%2.5Mg -% 0.25Cr) Ortalama statik mukavemetin,iyi çalışabilirliğin,yüksek yorulma
mukavemetinin ve korozyona çok iyi bir direncin istendiği uygulamalarda kullanılır Uçağın
yakıt ve yağ borularında, yakıt tanklarında kullanılır.20ºC’deki yoğunluğu 2.68
gr/cm³’tür.260-510ºC arasında sıcak çalışabilir. 345ºC’de tavlanır.Bu sıcaklıkta tutmak
gerekmez.Hemen soğutulabilir.
• 6061 Alaşımı
(% 1.0Mg -% 0.6Si - % 0.25Cu - % 0.025Cr)Yüksek
mukavemetin,işlenebilirliğin,kaynak kabiliyetinin ve korozyona iyi bir direncin istendiği
durumlarda kullanılır.
Uçak iniş merdivenleri gibi elemanlarında uygulama alanı vardır.20ºC’deki
yoğunluğu 2.70 gr/cm³’tür çıplak ve kaplı alaşım olarak kullanılır.260-510ºC arasında sıcak
alışabilir.Tam tavlama 413ºC’de yapılır.Bu sıcaklıkta 2-3 saat bekletildikten sonra,saate10ºC
hızla fırında soğutulur.
• 7075 Alaşımı:
(% 5.5Zn-% 2.5 Mn -% 1.5Cu- % 0.3Cr)Yüksek mukavemetin ve korozyona iyi
direncin gerektiği durumlarda kullanılır.
Uçak yapı elemanlarının büyük bir kısmı 7075 alaşımından yapılır.20ºC’deki
yoğunluğu 2.80 gr/cm³ ’tür mukavemeti,çekme gerilmesi mukavemetinin yaklaşık
%55’dir.260-455ºC arasında sıcak çalışabilir.Tam tavlama 413ºC’de 2-3 saat bekletmeye
yapılır.Sonra havada soğutulur.Eğer malzeme kullanılmadan önce bir süre depolanacaksa ,
232ºC’de yeni bir ısıtmaya tabi tutulmalıdır
Resim 3.5: Resimde 7075 alaşımının kullanıldığı uçağın yapı elamanlarından stringer ve frame
görülmektedir
3.1.1.2 Fiziksel Özellikleri:
Saf madde yumuşak olduğu için uçak yapımı için yeteri kadar yüksek mukavemeti
olmamaktadır. Ticari maksatlar için elde edilen alüminyum içinde kalan yabancı maddeler
aracılığı ile, bu malzeme mekanik işlem sonucu bir miktar sertlik mukavemet kazanır. Bu
basit alaşımlar ikinci derece uçak elemanları yapımı için uygundur, ancak yük taşıyan ve
kırılması uçağı tehlikeye sokabilen, birinci derece elemanların yapımı için daha yüksek
mukavemeti olan alüminyum ve bakır alaşımları kullanılır (Duralumin).
3.1.1.2. Alaşım Kompozisyonları:
Alaşım Kodu Ana alaşım elementi
1XXX Ticari saf alüminyum (% 99 + Al)
2XXX Bakır
3XXX Manganez
4XXX Silisyum
5XXX Magnezyum
6XXX Magnezyum + Silisyum
7XXX Çinko
8XXX Diğer elementler
3.1.1.3. Alüminyum Alaşımlarının İçerdiği Malzemeye Göre Kodla Sembolize Edilmesi
3.1.2. Titanyum
Nispeten hafif bir metal olan titanyum hayli pahalı olmasına rağmen yüksek dayanımı
nedeniyle uçak ve uzay sanayinden alüminyum alaşımlarıyla rekabet edebilmektedir.
Titanyum, üstün yenim direnci nedeniyle klor ve inorganik klorür çözeltileri gibi birçok
kimyasal ortamda başarıyla kullanılmaktadır Titanyum metalinin pahalı olmasının nedeni
bileşiklerinden saf halde elde edilmesinin güçlüğüdür.
Titanyum yüksek sıcaklıklarda Oksijen, azot, hidrojen, karbon ve demirle
birleştiğinden dökümü ve talaşsız işlenmesi için özel teknikler gerekmektedir.(En önemli
şekillendirme tekniği, vakumda arkla eritilen yenir elektrotun doldurulduğu su soğutmalı
bakır potadan özel kalıplara yine vakum altında döküm yapmaktır)
3.1.2.1. Titanyum Alaşımları
􀂾 Titanyum - Zirkonyum Alaşımları:
Titanyum ve zirkonyumun atom çapları birbirine çok yakındır.Zirkonyum poliformik
dönüşüm sıcaklığını hafifçe etkiler ve titanyum modifikasyonlarında iyi görünür.% 8-12
zirkonyum içeren titanyum alaşımları,oda sıcaklıklarında iyi dövülebilme özelliğine sahiptir
Uzama özelliği de vardır.Alaşımlar ısıl kararlılığa sahiptirler.450-600ºC’de 100 saat
bekletilmelerine karşın özellikleri çok az değişmiştir.Zirkonyum alüminyuma oranla oda
sıcaklığında ya da daha yüksek sıcaklıklarda daha zayıf bir sertleştiricidir.
Şekil 3.6: Uçak eksoz kısmı
Titanyum alaşımlarının kullanıldığı eksoz kısmı şekil 3.6’da gözükmektedir.
􀂾 Titanyum - Alüminyum Alaşımları:
Alüminyum miktarı arttıkça, dayanıklılık da artar. Ancak belirli bir miktardan (%7)
sonraki artışlar, en son dayanıklılığı değiştirmez.En yüksek dövülebilme özelliği %8
alüminyum miktarında elde edilir.
Mekanik özelliklerdeki benzer değişme de, 550-600ºC de 100 saatlik bir ısıtma
sonucunda gözlenmiştir.600ºC’de 100 saatlik bir ısıtma sonundaki kırılma ve sünme
dayanımları da alüminyum miktarı ile birlikte artar.Sonuç olarak % 6-8 alüminyum içeren
alaşımlar, (alfa- fazındaki yapılarda) yeterli ısıl kararlılık ile birlikte,en yüksek ısıl dirence
sahiptirler.En iyi bileşim özellikleri, 800-900ºC’deki tavlamadan sonra elde edilir.
􀂾 Titanyum - Alüminyum -Zirkonyum -Kalay Alaşımları :
Yüksek sıcaklıklarda zirkonyum, titanyumu sertleştirmede oda sıcaklığına göre daha
verimlidir Kırılma ve kısa süreli dayanımlarda zirkonyum,en yüksek dayanıma sahiptir
Alüminyum da bu şartlarda iyi sonuç verir.Zirkonyumun miktarı arttıkça kırılganlık da artar.
􀂾 Titanyum -Kalay Alaşımları:
Kalay, titanyumu zirkonyuma göre çok daha fazla sertleştirir.Alüminyuma göre ise
daha düşük bir sertleştirme özelliğine sahiptir.Alaşımların ısıl direnci, kalay yoğunluğu ile artar.
3.1.2.2. Uçak Sanayisinde En Yaygın Olarak Kullanılan Titanyum Alaşımları ve
Bunların Özellikleri Şöyledir
􀂾 99.0 Ti :
İyi işlenebilirlik ve orta düzeyde mukavemet özelliklerine sahiptir.Uçaklarda yanma
duvarları, kompresör kaplamaları, egzoz çıkış kaplamaları, gövde bölme duvarlarında geniş
çapta kullanılır. 20ºC’deki yoğunluğu 4.54 gr/cm³’tür.Tavlama sıcaklığı 590-732ºC’dir
gerektiğinde gerilme giderme tavlaması yapılır.Bu işlem 537ºC’de 15-20 dakikadır.Buna
sonra havada soğutma uygulanır gaz altı koruyuculu ark kaynağı, direnç kaynağı ve nokta
kaynağı uygulanır.
Resim 3.6: Bir uçak motoru
Resim3.6’da Ti-6Al-4V alfa beta tipi alaşım uçak motorundaki kompresör
kapakçıklarında kullanılılır.
􀂾 Ti - 6Al - 4V Alfa-Beta Tipi Alaşım
315ºC’ye ya da biraz daha yukarı sıcaklıklara kadar, yüksek mukavemete sahiptir.
Uçakların gaz türbin kompresör kapakçıklarında ve disklerinde, dövme uçak bağlantılarında,
preslenmiş uçak çatısı yüzeylerinde, metal levha halindeki çatı parçalarında kullanılır.
􀂾 Ti - 5Al - 2.5Sn Alfa Tipi Alaşımı
Uçak egzoz bağlantılarında ve diğer dövme levha komponentlerinde 480ºC’ye kadar
çalışır.Roket yakıt tanklarında, uçak gaz türbini kompresörlerinin yataklarında, kaynaklı
stator bağlantılarında ve içi boş kompresör kanatçıklarında, kaynaklı borularda geniş çapta
kullanılır. 20ºC’deki yoğunluğu 4.46 gr/cm³’tür. Tavlama, 830ºC’de 30 dakika ya da
880ºC’de 10 dakikadır. 537 ya da 560ºC’de 1-2 saat tavlamadan sonra gerilme giderme
işlemi yapılmalıdır. Ticari saf titanyuma uygulanan kaynak işlemleri, bu alaşıma da yapılabilir.
􀂾 Ti - 8Mn Alaşımı
93-315ºC arasında çalışan uçak kaplama ve birincil yapı elemanlarında kullanılır. Tam
tavlama, 680-700ºC’de 1 saattir. Sonra havada soğutulur. Ergitme kaynağı uygulanamaz.
Ancak nokta kaynağı dikkatice yapılmış konstriksüyonlarda kullanılabilir.
Şekil 3.7: Uçak yapı elamanlarından frameler floor beamler stringerler
Şekil 3.7’ de Ti-4Al - 4Mn alaşımının kullanıldığı uçak yapı elamanları görülmektedir.
􀂾 Ti - 4Al - 4Mn alaşımı
Uçak çatı elemanlarında kullanılır. 20ºC’deki yoğunluğu 4.52 gr/cm³’tür.
Tavlamasında, 720ºC’de 2 saat ısıtılır ve dakikada 2ºC düşecek biçimde fırında soğutulur.
3.1.3. Bakır ve Alaşımları
Bakır gerek alaşımsız, gerekse de diğer elementler katılarak alaşımlı durumda geniş
bir kullanım alanına sahip bir mühendislik malzemesidir. Bakırın en önemli özellikleri
elektrik ve ısıyı çok iyi iletmesi ve korozyona dayanıklı olmasıdır. Soğuk şekil vermeye çok
elverişlidir. Ayrıca 650 º C üzerinde kolaylıkla sıcak şekil verilebilir. Süneklik ve tokluğunu
alçak sıcaklıklarda kaybetmez. Talaş kaldırarak işlenmesi güçtür. Döküm kabiliyeti iyi değildir.
En saf hali %99,9 bakır, %0,1 diğer elementler şeklindedir. En yaygın kullanım şekli
çinko ile birleşerek oluşturduğu pirinç, kalay ile birleşerek oluşturduğu bronz alaşımlarıdır.
3.1.3.1. Bakır Alaşımlarından Bazıları ve Genel Özelliği;
􀂾 Çinko alaşımları (pirinç)
Sünek, dövülebilir, korozyon dirençli pembe ve sarı arası renk paletindedir.
Resim 3.7: Pirinç ürünler
􀂾 Kalay alaşımları (bronz)
Yüksek mukavemetli, sünek, korozyon dirençli olup yay yapımında kullanılabilir.
􀂾 Kurşunlu alaşımları
Kolay işlenebilir malzemeler olup yüksek iletkenliğe sahip bakır çubuklar üretilebilir.
Bronz ve pirinç katılarak işlenebilirliği artırılabildiği gibi bilye yapımına uygun malzemeler elde edilebilir.
􀂾 Alüminyumlu alaşımları
Alüminyum bronzlar olarak bilinir ve yüksek mukavemet ve korozyon direncine sahiptir.
􀂾 Fosforlu alaşımları
ile yay özellikleri artırılabilir.
􀂾 Nikel katılarak
Daha yüksek mukavemet sağlandığı gibi malzemenin sünekliği de korunabilir.
Korozyon direnci mükemmeldir.
Bunlara ilave olarak silikon, berilyum ve manganez ile de alaşım oluşturulabilir.
Berilyum ise alaşımları en sert türüdür.
Bakır alaşımları havacılıkta alüminyum ile birlikte özellikle boru-hortum
elemanlarında, ısıtıcı-soğutucu olarak iklimlendirme elemanlarında, ideal iletken olarak
elektrik donanımlarında ve diğer aksesuarlarda bolca kullanılmaktadır.
3.1.4. Kurşun ve alaşımları
Kurşunun en önemli özellikleri yüksek özgül ağırlık, alçak erime noktası,çok düşük
sertlik (BS = 4 kgf / mm²) meydana gelen koruyucu tabakadan dolayı deniz suyuna ve birçok
kimyasal maddelere (özellikle sülfürik aside) dayanıklıdır. Çekme dayanımı 1-2 kgf / mm²
düzeyindedir. Soğuk şekil verme ile sertleştirilemez. X- ve y- ışınlarından korumada çok
önemli bir malzemedir.
Boya ve optik cam imalinde, Pb 99 ve Pb Sb 5 kimya endüstrisindeki cihazların
kaplamasında, borularda ve kablo kılıflarında kullanılır Pb Sb 9 alaşımından örneğin
akümülatör levhaları, basınçlı döküm alaşımlarından da matbaa harfleri yapımında yararlanılır.
3.1.5. Lehimler
Resim 3.8: Lehim yapılan bir radyatör
Yumuşak lehimler, alçak erime noktalı(<400ºC) de düşük mukavemetlidirler. Lehim
bağlantılarının mukavemetini arttırmak amacıyla sert lehimler (pirinç ve gümüş lehimleri)
kullanılabilir. Ancak seçilen lehimin çalışma sıcaklığının, birleştirilecek metallerin erime
sıcaklıklarının altında olması gerekir. Örneğin çinkoyu yalnız yumuşak lehimleme
uygulanabilir. Pirinç lehimleri gümüş lehimlerine göre daha yüksek sıcaklıkta erirler.
Genellikle demir, bakır, nikel ve alaşımları için kullanılan yumuşak, sert lehimler dışında,
alüminyum ve alaşımlarının birleştirilmesinde yaralanılan Al lehimleri de vardır.
Lehimlenecek parçaların yüzeylerinin oksitlerden temizlenmesi için, yumuşak
lehimlemede çinko klorürün sulu çözeltisi veya kolofon, donyağı, nişadır karışımı ;sert
lehimlemede boraks (Na2 B4 07, 10 H2O); alüminyum lehimlemesinde de Na, K, Li, Ca
oksit ve klorürlerinden oluşan maddeler kullanılır.
3.1.6. Magnezyum ve Alaşımları
Magnezyum alaşımları, döküm,dövme, ekstrude çubuklar, dolu çubuk, boru, levha
şekilde üretilebilir. Değişken gerilmeli ve gerilmesiz uygulamalar için çok uygundur. En
başta gelen avantajları mukavemeti, düşük yoğunluğu, şok ve titreşim absorblayıcı
özelliğidir. Alüminyuma göre 2/3, çeliklere göre 1/5 ağırlık avantajına sahiptir.
Bu tip alaşımları tanımlamada iki harf veya üç rakam kullanılır. 1. harf ve 1. rakam ilk
elementin adını ve tam sayı olarak yüzdesini 2. harf ve 2. rakam diğer elementin adını ve tam
sayı olarak yüzdesini belirtir. Özel bir durum olarak X harfi (sonda) çok az miktarda karışım
(saf olmayan) olduğunu belirtir.
A Alüminyum E Nadir toprak elementleri
H Toryum K Zirkonyum
M Manganez Z Çinko
Magnezyum alaşımları yanıcı olmasının yanı sıra toryum alaşımları özellikle az miktarda radyoaktiftir.
3.1.7. Kompozitler
Genel bir tanımı yoktur. Değişik tanımlamalar yapılabilir. Sözlük anlamı, değişik
parça ve elementlerden oluşan maddelerdir.
Kompozitler konusu farklı bir modülde anlatılacaktır.
Şekil 3.8: Kompozitlerin uçakta kullanım yerleri gözükmektedir
3.2. Demir Olmayan Malzemelerin Isıl İşlemleri ve Uygulamaları
Isıl işlem, genel olarak mekanik ve fiziksel özellikleri değiştirmek amacıyla
malzemelere uygulanan ısıtma ve soğutma işlemlerini kapsar.
3.2.1. Alüminyum Alaşımlarını Isıl İşlemi
Alüminyum alaşımlarının özelliklerini geliştirmek veya değiştirmek için uygulanan
işlemler çeşitlidir. Buna göre esas işlemler; tavlama, soğuk işlem, çözeltiye alma ve
yaşlanmadır. Bu nedenle, alüminyum alaşımlarının ısıl işlemi özel bir anlam taşır ve
ağırlıklı olarak yaşlanma işlemini kapsar.Tablo 3.1’de, yaşlanabilen alüminyum alaşımları
görülmektedir. Yaşlanabilir alüminyum alaşımlarından 2xxx, 7xxx serisi alaşımlar ve
bunlara son yıllarda eklenen Al-Li alaşımları özellikle havacılık endüstrisinde
kullanıldığından bu alaşımların ısıl işlemi teknolojik açıdan önem taşır. Bu alaşımların
kullanımında mukavemet, tokluk, yorulma gibi mekanik özelliklerin yanı sıra gerilmeli
korozyon direnci gibi özellikler ön plana çıkmaktadır.
Yaşlanma sadece alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerini etkilemez aynı
zamanda korozyon ve iletkenlik özelliklerine de etki eder.
İşlenmiş Alaşımlar
1xxx Ticari saflıkta alüminyum (%99Al) Yaşlanmaz
2xxx Al-Cu Yaşlanabilir
3xxx Al-Mn Yaşlandırılamaz
4xxx Al-Si ve Al-Mg-Si Mg bulununca yaşlanabilir
5xxx Al-Mg Yaşlandırılamaz
6xxx Al-Mg-Si Yaşlanabilir
7xxx Al-Mg-Zn Yaşlanabilir
Döküm Alaşımları
1xxx Ticari saflıkta Yaşlanmaz
2xxx Al-Cu Yaşlanabilir
3xxx Al-Si-Cu veya Al-Mg-Si Bazıları yaşlanabilir
4xxx Al-Si Yaşlandırılamaz
5xxx Al-Mg Yaşlandırılamaz
7xxx Al-Mg-Zn Yaşlanabilir
8xxx Al-Sn Yaşlanabilir
Tablo3.1 Başlıca döküm ve işlenmiş alüminyum alaşımları
3.2.1 1. Tavlama
Soğuk işlem yapılmış parçalarda gerilim(deformasyon) sertleşmesini yumuşatmak
veya ısıl işlem yapılmış parçalarda gerilimi almak, özellik ve boyutları kararlı (stabil) hale
getirmek için yapılır. Döküm veya dövme ve çoğu ısıl işlem yapılan Al-alaşımları belirtilen
değerlerde tavlandıklarında, müteakip şekillendirme operasyonunu sağlayacak kadar yumuşarlar.
Resim 3.9: Tavlama fırını
3.2.2. Solüsyona Alma Isıl İşlemi
Alüminyum alaşımı bünyesindeki alaşım elemanlarını katı çözeltiye almak için
malzemenin 520 derece C veya üzerinde belirli bir süre tutulup ani olarak soğutulmasıdır. Bu
işlemde amaç ergime veya arzu edilmeyen rekristalizasyon olmaksızın, alaşım elementlerini
tam olarak katı halde çözeltiye almaktır. Bu belirli bir sıcaklıktan çok hızlı soğutularak elde edilir.
3.2.2.3. Su Verme
Solüsyona alma işlemini takiben parçaların mümkün olan en kısa sürede, aşırı doymuş
katı eriyik fazında istenmeyen kısmi çökelmeler meydana gelmeden fırından alınıp su verme
tankına taşınmalıdır. Bu nedenle bu işleme su verme denilmektedir. Su verme alaşım
elementlerinin kontrolsüz olarak çökelmesini önler veya geciktirir; böylece alaşım
elementlerinin katı eriyikte kalması sağlanır. Eğer kontrolsüz çökelmeler meydana gelirse
mekanik özellikler ve korozyon direnci ters etkilenir. 7075 gibi bazı alaşımlar su verme
gecikmesine aşırı duyarlıyken, 2014 gibi alaşımlar daha az duyarlıdır. Fırın ve su verme
ortamı arasında bir miktar gecikme olacağı aşikardır. Ancak bu süre alaşıma ve kesit
kalınlığına bağlı olarak çoğu durumlarda 5-15 sn arasındadır. Su verme gecikmesi fırın
kapağının açılmasından şarjın en üst noktasının suya gömülmesi aralığında geçen süre olarak
ölçülür, kalınlılık parçadaki minimum kesit kalınlığını gösterir.
Ham ve yarı mamul alüminyum alaşımlarının solüsyona alma suyu sıcaklıkları aşağıda gözükmektedir.
Ham, yarı mamul maksimum su sıcaklığı 100°F (38 °C)
Dövmeler 2014 için su sıcaklığı 66°C - 82°C
7049,7050 için su sıcaklığı 54°C - 66°C
Diğerleri için su sıcaklığı 60°C - 71 °C
Eğer parçaların yüzey görünümü önemliyse, su verme suyunun kalitesi önemlidir. Sert
veya kirli su parçaların yüzeyinde lekeler ve tortular bırakır.
Plaka veya içi dolu ağır kesitli extrüzyon parçalar gerekirse soğuk suyla spreyleme
yöntemi kullanılır. Ağır kesitler içeren, üniform olmayan kalınlıklara sahip dövme parçalara
su verildiğinde, belirli bölgelerde ortaya çıkan yüksek artık gerilimler gerilim korozyonu
çatlamasına neden olurlar. Bu 140-160 oF (60 °C -71°C) arasında sıcak suda su verilerek azaltılır.
3.2.2.4. Doğal Yaşlandırma işlemi
Alüminyum alaşımının oda sıcaklığında bekletilmesiyle, katı çözelti içindeki alaşım
elemanlarının katı çözeltiden ayrılıp çökelerek "çökelme sertleşmesi" mekanizması ile
malzemenin sertliğinin artmasıdır. Isıl işlem yapılabilen Al-alaşımları, su verme işleminden
sonra oda sıcaklığında son derece kararsızdırlar ve sertleşmeyi sağlayan fazların çökelmesi
derhal başlayabilir. Doğal yaşlanmadan önce alaşımın mekanik özellikleri çok düşüktür ve
sünekliği tavlanmış durumla karşılaştırılabilecek değerlerdedir.
Resim 3.10 Yaşlandırma fırını
Doğal yaşlanma da sıcaklığa bağlıdır ve alaşım düşük sıcaklıklarda soğutularak
geciktirilebilir. Doğal yaşlanmanın hızı çok geniş bir aralıkta değişebilir ve alaşıma önemli
oranda bağlıdır. 2000 serisi Al-Cu Alaşımları oda sıcaklığında hızla sertleşirler ve tam
sertleşme yaklaşık dört günde tamamlanır. 6061 Alaşımı ise su vermeyi takip eden dört
günde önemli oranda sertleşmesine rağmen, ancak aylar sonra kararlı hale gelebilir. 7075,
7079 gibi alaşımlar ise su vermeden sonraki birkaç günde önemli oranda sertleşmesine
rağmen, uzun yıllar boyunca mukavemetinde hafif bir artma devam eder. Kısacası doğal
yaşlanma ile de sertlik, aynı zamanda mukavemette artış sağlanır.
􀂾 Suni Yaşlandırma İşlemi
Doğal yaşlandırma ile elde edilemeyecek kadar yüksek sertlik değerlerinin bir ısıl
işlem fırınında belirli sıcaklık ve sürede yapılması. (Örnek: 6060/6063/AlMgsi0.5 alaşımı
için 180 derece santigrat sıcaklıkta 5 saat).
Suni yaşlandırma ısıl İşlemi ile; homojenizasyon ve onu takip eden su verme işlemleri
sonucu aşırı doymuş katı eriyik içersinde dağılmış olan partiküllerinin tercihen tane
sınırlarından başlayarak arzu edilen şekilde çökelmeleri sağlanır. Bu ise sünekliği azaltıp
mukavemeti arttırmaktadır. Çökelme ilerledikçe alaşımın mukavemeti artar ve maksimum
bir tepe noktaya ulaşır. Daha fazla yaşlandırmaya devam edilirse, mukavemet kararlı hale
ulaşılıncaya kadar tedrici olarak azalır.
Isıl işleme tabi tutulan parça için yaşlandırma sıcaklığı ve süresi malzeme
özelliklerinin kontrolü için kullanılabilecek iki değişkendir. Daha yüksek sıcaklıkların ve
daha kısa sürelerin kullanılması daha yüksek akma mukavemeti ve daha düşük % uzama
sağlar. Halbuki daha düşük sıcaklıklar daha büyük % uzama ve hafifçe daha düşük akma
mukavemeti sağlar. Yaşlandırma süresinin başlangıcı; yük içersindeki en düşük sıcaklık,
ayarlanan sıcaklığa 6 oC kadar yaklaşınca başlayacaktır.
işlemde amaç ergime veya arzu edilmeyen rekristalizasyon olmaksızın, alaşım
T: T notasyonu, ısıl işlem yapılarak elde edilen temperleri ifade eder. Isıl işlemlerinin
değişik türleri, aşağıdaki harf ve rakam göstergeleriyle ifade edilmektedir.
T1 : Sıcak işlemden sonra soğutulur ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T2 : Sıcak işlemden sonra soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T3 : Solüsyona alma ısıl işlemi uygulanır, soğuk işlemden geçirilir ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir
T4: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T5: Sıcak işlemden sonra soğutulur ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi).
T6: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi).
T7: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay aşırı yaşlanma yapılır (Termik ısıl işlemi).
T8: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, soğuk işlemden geçirilir, ve yapay yaşlanma yapılır (Termik ısıl işlemi).
T9: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, yapay yaşlanma yapılır (termik ısıl işlemi) ve soğuk işlemden geçirilir.
T10: Sıcak işlemden soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve yapay olarak yaşlandırılır (Termik ısıl işlemi).
3.2.2.Titanyum Alaşımlarının Isıl İşlemi
Titanyum ve alaşımlarına uygulanan ısıl işlemler gerilme giderme veya sertlik ve
mukavemet gibi özellikleri geliştirme amaçlıdır.Saf titanyumda385ºC’nin üzerindeki hacim
merkezi kübik kristal kafesine sahip beta-titanyum tipinden itibaren yapılan, soğumada
hegzagonal kristal kafesli alfa-titanyum tipine dönüşme,soğuma hızı ile sertleştirme
mümkündür.Bu amaçla 800ºC’dan itibaren hızlı soğutma ve ardından alfa/beta dönüşme
hattının 150ºC yukarısına kadar ısıtma gerekir.Çeliklerde uygulanan ısıl işleme tane
boyutunu küçültme yöntemleri titanyum için geçersizdir.Bu nedenle de sıcaklık değerleri iyi
seçilmelidir.
Yüzey sertleştirmede ise, 800ºC’de iki saat süre ile tuz banyosu içerisinde yapılan
beklemede azot,oksijen ve karbon difüzyon yoluyla yüzeye nüfuz ettirilir ve böylece 40-60
mikron kalınlığında 750-850 HV sertliğinde tabakalar elde edilir.Alaşımlarının ısıl işlemi
konu İçinde anlatılmıştır.
3.3. Demir olmayan malzemelerin sertlik, çekme gücü, yorulma ve
çarpma direnci konularında deneyleri
Demirli malzemelerde yapılan deneyler demirsiz malzemeler içinde uygulanabilir. Bu
konu 3.2’de ayrıntılı olarak anlatılmıştır.
3.3.1. Sertlik Ölçme
3.3.1.1 Sertlik Ölçme Pensesi ile
Alüminyum, pirinç (sarı) , bakır, çelik levha ve profillerin sertliklerini ölçebilir,
temperlerini belirleyebiliriz. Bu cihazla, diğer sertlik ölçme cihazlarının ölçemediği, profil,
boru, yassı ürünler (levha/sac) gibi şekillerde bulunan malzemelerin sertlikleri kolayca ölçülebilir.
􀂾 Kullanım yerleri:
• Isıl işlem görerek sertleştirilmiş malzemelerin yumuşak malzemelerden ayrılması
örneğin, alüminyum ekstrüzyon profilleri üretiminde termikli ve termiksiz
alüminyum profillerin belirlenmesinde.
• Termik işlemi sonrasında alüminyum profillerin yeterli derecede sertleşip sertleşmediğinin anlaşılmasında
• Stokta bulunan malzemelerin sertliklerinin belirlenmesinde
• Yumuşak ve soğuk sertleştirilmiş malzemelerin belirlenmesinde
• Standarda uymayan malzemelerin belirlenmesi malzemenin ısıl işleme olan tepkisinin belirlenmesinde
• Laboratuara getirilemeyen veya hasarlı teste uygun olmayan numunelerin sertlik ölçümünde kullanılır
• Üretim hattında sertlik ölçümü yapılmasına uygun ve tezgaha monteli laboratuar tipi
sertlik ölçüm cihazları ile korelasyon sağlar.
Resim 3.11: Sertlik ölçme pensesi ve bağlantı ucu

KAYNAK:www.megep.meb.gov.tr

Döküman Arama

Başlık :