TR202010358A2 - Bi̇r alaşim ve söz konusu alaşimin üreti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, ağır yükler altında çalışabilen, yüksek mukavemet, üstün abrazif aşınma dayanımı ve yüksek korozyon gerektiren uygulamalar için kullanılabilecek geliştirilmiş bir alaşım ile ilgilidir. Buluş özellikle, bakır ve bakır alaşımlarının en önemli kullanım yeri olan uçakların iniş takımı dahil olmak üzere birçok yerde kullanılabilen alaşımın üretim yöntemi ile ilgidir.

Description

TARIFNAME BIR ALASIM VE soz KONUSU ALASIMIN URETIM YONTEMI Teknik Alan Bulus, agir yükler altinda çalisabilen, yüksek mukavemet, üstün abrazif asinma dayanimi ve yüksek korozyon gerektiren uygulamalar için kullanilabilecek gelistirilmis bir alasim ile ilgilidir. Bulus özellikle, bakir ve bakir alasimlarinin en 'onemli kullanim yeri olan uçaklarin inis takimi dahil olmak üzere birçok yerde kullanilabilen alasimin üretim yöntemi ile ilgidir. Teknigin Bilinen Durumu Alasimlar bir metalin en az bir baska metal veya metal olmayan bir kombinasyonu ile bir araya getirilmesi islemi sonucunda ortaya çikan maddedir. Bu kombinasyonun bir alasim olarak kabul edilebilmesi için kati bir çözeltisinin bir bilesigin veya baska bir metal-ametal ile karisimin bir parçasi olmak zorundadir. Metalleri bir alasim halinde birlestirmenin en yaygin yolu, onlari eritmek, birlikte karistirmak ve sonra tekrar katilasmalarini ve oda sicakligina sogumalarini saglamaktir. Metal alasimlari, tipik olarak gelistirilmis mekanik veya kimyasal özelliklere sahip olduklari için kullanilir. Sertlik, mukavemet, korozyon direnci, islenebilirlik ve daha pek çok özelligi arttirmak için alasim elementleri bir metale eklenebilir. Elde edilen malzeme yine metal karakterli malzeme olur. Alasimlar karisima giren metallerin özelliklerinden farkli özellikler gösterirler. En bilinen alasimlara; bronz (bakir-kalay , bakir - nikel, bakir - berilyum), pirinç (bakir-çinko), Iehim (kalay-kursun, kursun- gümüs) ve civa alasimlari olan amalgamlar örnek verilebilir. Alasimlar, uygulamalarin gerektirdigi fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygin olarak kullanilir. Alasimlarin üretimi esnasindan ilgili fiziksel gereksinimlerin saglandigini teyit etmek amaciyla, tüm döküm yöntemleri, sicak-soguk dövme ve isil islem, talasli ve talassiz imalat prosesleri, alasimlarin yüzeyinde veya iç yapisindaki gözle tespit edilemeyen süreksizliklerin belirlenebilmesi için görsel muayene, sivi penetrant testi, ultrasonik muayene ve radyografik muayene gibi tahribatsiz muayene yöntemleri, çekme, basma, darbe ve sertlik ölçümleri gibi mekanik testler kullanilmaktadir. Mevcut teknikte uçak gibi büyük hava araçlarinin inis takimlarinda, uçaklarin saglam ve kazasiz olarak inis yapabilmeleri için alasim bazli inis takimlari kullanilmaktadir. Bu alasimlardan bazilari bakir ve bakir alasimlaridir. Bakir ve bakir alasimlari uçaklarin inis takimi bilesenleri olmak üzere birçok kullanim yerine sahiptirler. Bu alasimlarin özellikle darbe veya yük altinda üstün kayma özellikleri ile daha uzun süre kullanilabilmeleri için darbe dayanimlarinin, mukavemet ve tokluk özelliklerinin çok daha yüksek olmasi beklenmektedir. Alasimlara tane inceltici elementlerin ilave edilmesi, mekanik, fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerin gelistirilmesi, daha iyi yüzey kalitesi, termo-mekanik islemler sonrasi tavlama gibi isil islemlerin azaltilmasi ve sekillendirme islemlerinde çatlak ve kirilmalarin engellenmesinde çok büyük rol oynamaktadir. Ozellikle uçak inis takimi parçalarinda yüksek asinma ve korozyon direnci en kritik özellikler arasindadir. Bununla birlikte bahsedilen bu alasimlarin döküm yapilarinin kaba taneli olmasindan dolayi maruz kaldigi yük karsisinda düsük tokluk sonucu çatlak ve kirilma problemleri meydana gelmekte ve parçalar istenen haline sekilIendirilememektedir. numarali Türkiyeide geçerli Avrupa patent basvurusu saptanmistir. Söz konusu doküman, alüminyum esasli, yüksek mukavemetli dökme ve dövme alasimlarin metalurjisi alani ile ilgilidir. Bulusta, magnezyum, nikel, demir, bakir ve zirkonyum içeren alüminyum alasiminda, belirlenen miktarlarda titanyum, skandiyum ve krom kullanimi ile mukavemet saglanmistir. Teknigin bilinen durumundaki bir baska basvuru ise EP232267TBQ numarali Avrupa patent basvurusudur. Bu bulus alüminyum alasimlari, özellikle Alüminyum Birligi tarafindan belirlenmis alasimlari ile ilgilidir. Bulusta, nispeten kalin ölçülerde, yani yaklasik 2-12 inç kalinliginda AI alasimli ürünlerin elde edilmesi için; çinko, magnezyum, bakir içeren alüminyum alasiminda; zirkonyum, skandiyum, hafniyum, tane büyüklügü kontrolü için bir döküm yardimcisi olarak bor veya karbon ile kombinasyon halinde talyum; kalsiyum, stronsiyum, berilyum, mangan, krom içeren gruptan seçilen bir ya da daha fazla elementin kullanimi ile mukavemet saglanmistir. Söz konusu öneriler, yukarida bahsedilen problemler ve olumsuzluklarin çözümünde yetersiz kalmaktadir. Mevcut bulusta ise, teknigin bilinen durumundan farkli olarak, alüminyum bronzlarinda korozyon ve asinma dayaniminin arttirilmasi için; üretimde titresimli mekanik vibrasyonlu kalip sistemlerinde alasim ergiyin dökülmesi ve döküm isleminde tane inceltiCi/küçültücü olarak toz haline getirilmis bor, titanyum, fosfor ve kobalt ilavesini önermektedir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, yukarida bahsedilen ihtiyaci karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave olarak bazi avantajlar getiren, uçaklarin inis takimi dahil olmak üzere birçok alanda kullanilabilen alasim ve bu alasimin üretim yöntemi ile ilgidir. Bulusun ana amaci, tane inceltici/küçültücü element takviyeleri ile yüksek mukavemetin, iyi süneklik degerinin, korozyon ve asinmaya dayanikliliginin bir arada oldugu yüksek tokluk özelligi gösteren yeni nesil bronz malzeme benzeri bir alasim üretilmesidir. Bulusun bir diger amaci, eklenen element takviyeleri sayesinde alasimin ulastigi tane küçülmesine bagli olarak mukavemet ve süneklik ile beraber tokluk özelliklerinin gelistirilmesi, asinma ve korozyon dayanimlarinda artis saglamaktir. Bulusun bir diger amaci, alasimi olusturmak üzere bronz malzemelerin ergitme isleminden sonra titresimli mekanik vibrasyonlu kokil kaliplara dökülerek, döküm sonrasinda malzemelerin makro ve mikro ölçekte incelenmesini saglamaktir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusun tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus, agir yükler altinda çalisabilen, yüksek mukavemet, üstün abrazif asinma dayanimi ve yüksek korozyon gerektiren uygulamalar için kullanilabilecek gelistirilmis bir alasim ve bu alasimin üretim yöntemiyle ilgilidir. Üretilen bu alasim; . Bükme ve düzeltme takimlari (kasiklar ve malafalar), o Asinma dayanimli makine parçalari, - Uçak inis takimlari, i Yataklar ve kizaklar, 0 Deniz ve denizalti araç, gereç ve donanimlarinda, i Savunma sanayi ve askeri araçlarda, o Paslanmaz saclarin derin sivama kaliplari, 0 Her türlü direnç kaynak elektrotu vb. yerlerde kullanilabilmektedir. Bulus tane inceltici element takviyeleri ile yüksek mukavemet ve iyi süneklik degerlerinin bir arada oldugu yüksek tokluk yeni nesil bronz malzeme üretilmesidir. Bahsedilen alasimlarin sicak sekillendirilebilirlik, mekanik, korozyon ve asinma özelliklerinin artirilabilmesi ve alasimlarin daha uzun süre ayni performansla kullanilabilmeleri için alasimlara çesitli oranlarda Ti (titanyum), Co (kobalt), P (fosfor) ve B (bor) tane inceltiCi/küçültücü elementleri eklenerek tane küçülmesine bagli olarak mukavemet ve süneklikle beraber tokluk özelliklerinin gelistirilmesi, asinma ve korozyon dayanimlarinda artis saglanmasi beklenmektedir. Bu amaçla bronz malzemeler ergitme isleminden sonra titresimli mekanik vibrasyonlu kokil kaliplara dökülerek, döküm isleminde toz haline getirilmis % 0.005- 1 oranlarinda B, Ti , P ve C0 elementleri ilave edilmistir. Vibrasyonlu kalip sistemi, kalibin etrafina yüksek sicakliga dayanikli vibrasyon çipleri monte edilerek olusturulmustur. Ergitme ve titresimli mekanik vibrasyonlu kaliplara döküm sonrasinda malzemeler makro ve mikro ölçekte incelenmis, ilave edilen elementlerin taneleri büyük oranda küçülttügü belirlenmistir. Döküm sirasinda kalip titresimi ile birlikte daha iyi morfoloji, daha iyi yüzey kalitesi ve sekillendirme isleminde daha az çatlama ve kirilma elde edilebilmektedir. Dövülmüs ve isil islem uygulanmis malzemelere asinma ve korozyon testleri yapilmistir. Test sonuçlari tane inceltioi/küçültücü ilavesinin ve titresimli mekanik vibrasyonlu kalip sisteminin bronzlarin korozyon ve asinma dayanimini artirdigini göstermistir. Örnegin; %35 NaCl çözeltisinde yapilan bir korozyon deneyinde dövülmüs bir nikelli alüminyum bronzuna %02 C0 ilave edildigi durumda yillik korozyon kaybi yüzeyde 0.71 mm azalmis, korozyon kaybi 2.62mm/yil' dan 1.91mm/yil "a düsmüstür. Asinma deneylerinde ise alasima 40 N yük uygulandigi test kosulunda, asinma kaybi 0.40mm2 ' den 0.31mm2" e düsmüstür. Isil islem uygulanmis bir nikelli alüminyum bronzuna %02 Ti ilavesi, korozyon dayanimini %15 artirmis, 10 N altinda yapilan asinma deneyinde ise asinma dayaniminda %45 'lere ulasan bir iyilesme kaydedilmistir. Alasima diger tane küçültücüi'inceltici elementlerin ilave edilmesi benzer sonuçlari ortaya koymustur. Tablo 1'de, bulus konusu alasimi olusturan elementler ve elementlerin yaklasik oranlari verilmektedir. Tablo1: Alasimin içerigi ve bu içerigi olusturan oranlar Agirlikça Agirlikça ('70) M) Alüminyum 10 8-14 Manganez 1 0-2,5 Titanyum 0,25 0,005 -1 Kobalt 0,25 0,005 -1 Yukarida bahsedilen alasimi olusturmak üzere asagidaki islem adimlari izlenmistir; i. Ergitme islemlerinin yapilmasi (kanalli ve kanalsiz indüksiyon ocaginda, dogalgazli ergitme ocaginda, flor gazi ile ergitme ocaginda ergitme islemleri) ii. Ergiyin vibrasyon çipleri kullanilarak olusturulmus titresimli mekanik vibrasyonlu kaliplara dökülmesi, iii. Döküm islemi sirasinda tane inceltici/küçültücü elementlerin ilavesi ve vibrasyon islemiyle birlikte tane inceltici elementlerin homojen olarak karistirilmasi, iv. Ergiyin içerisindeki gazlarin, empüritelerin ve yabanci malzemelerin hizla kaliptan yüzeye dogru çikmasi, v. Elde edilen ürünlerin yolluk ve besleyioilerinin kesilmesi, vi. Malzemelerin döküm yüzeylerinin tornalanmasi, vii. Malzemelerin dövme yöntemiyle sicak sekillendirilmesi, viii. Torna ve freze ile dövme yüzeylerinin islenmesi islem adimlarindan olusmaktadir. i. islem adiminda yapilan ergitme islemi; alüminyum bronzu alasim hurdasi veya ana alasim elementleri uygun bir yöntemle ergitilir. Ergitilmis maden 1200 - 1250 "C araliginda sicakliga ulastiginda vibrasyonlu kaliplara dökülür. Ergimis metal kaliplara dökülürken toz haline getirilmis kobalt (C0), titanyum (Ti), bor (B) ve fosfor (P) elementleri de es zamanli olarak kaliba ilave edilir. Kobalt (Co) element olarak, çesitli formlardaki titanyum (Ti), bor (B) ve fosfor (P) ise ön alasimlar olarak ilave edilir. ii. islem adiminda bahsedilen tane inceltici/küçültücü elementlerin (B, Ti, P ve C0) ilavesi ve vibrasyon çipleri kullanilarak olusturulmus titresimli vibrasyonlu kalip sistemi ile özellikle malzemelerin dövülebilirligi gelistirilerek daha homojen bir yapi elde edilecek ve dövme sirasinda meydana gelen çatlama problemleri önlenecektir. Döküm islemi sirasinda olusabilecek; segregasyon, gaz boslugu, empürite ve yabanci madde hatalari döküm sonrasi uygulanan homojenlestirme isil islemi ile giderilebilmektedir. Homojenizasyon isil islemi malzemenin belli bir sicaklikta çok uzun süre tavlanmasidir. Alasima tane inceltici/küçültücü (B, Ti , P ve Co) ilavesi ve titresimli vibrasyonlu döküm kaliplarin kullanilmasi ile segregasyon engellenerek daha homojen bir yapi elde edilecektir. Böylelikle homojenlestirme gibi bazi üretim asamalarindan tasarruf edilecek veya isil islem süreleri kisaltilabilecektir. Titanyum (Ti) gibi çabuk oksitlenen elementlerin ergiye ilave edilmesinde (iii. islem adiminda) çok dikkatli olunmali ve element ilave edildikten sonra beklemeden döküm gerçeklestirilmelidir. Bulusta tane inceltici/küçültücü alasim elementleri toz haline getirildikten sonra ergiyin kaliplara dökülmesi isleminde es zamanli olarak kaliba ilave edilecek, titresimli vibrasyonlu kalip sayesinde homojen karisma saglanabilecektir. Bu sayede ilave edilen tane inceltici element miktarinda kayip olmayacaktir. Ozellikle havacilik sektöründe kullanilan alüminyum bronzlarinin, belirtilen kimyasal bilesimlere uygun üretilmeleri gerekmektedir. Alüminyum bronzlari normlarinda belirtilen kimyasal bilesimde ana alasim elementleri disinda diger element orani genellikle %05* dir. Bulusta tane inceltici ilavesi ile %0.005-%1 araliginda genis bir spektrumda verilmistir. Havacilik alasimlarina mukavemet ve dayanimlari artirilacak hem de havacilik normlarinin disina çikilmamis olacaktir. Alasim, dökme isleminden sonra (iii. islem adimi) sogutulup sekil vermek üzere asagidaki islem adimlari ile son haline getirilmektedir; vii. islem adiminda yapilan sicak dövme islemi, Çesitli ölçülere sahip parçalarin tercihen 700 - 1000 °C araliginda sekillendirilmesiyle olusmaktadir. Bu arasinda isil islem firininda bekletilir. Bu islem adimi tercihen müsterinin istegi üzerine, belirli mekanik özelliklerin talep edildigi durumlarda yapilmaktadir. Isil islem adimi, özellikle alasimin havacilik sektörü için kullanildigi alanlarda mukavemeti daha da arttirmak üzere istenilmektedir. Çözeltiye alma isleminden hemen sonra parçalar su havuzunda ani olarak sogutulur. Havuzdaki suyun sicakligi tercihen 20 -25 0C araligindadir. Su ile sogutma isleminden sonra parçalar 300 - 700 °C araliginda 0.5 saat- 6 saat araliginda süreyle tekrar isitilarak tavlanir. Son islem adimi olarak (viii.) Dövülmüs ya da isil islem uygulanmis yüzeyler torna tezgahlarinda tornalanir. Yukarida bahsedilen yöntem ayrica asagidaki element ve kombinasyonlari ile de alternatif yapilanmalar olusturacak sekilde kullanilabilir. Alüminyum bronzlari Bakir -alüminyum - mangan alasimlari Bakir -alüminyum - nikel alasimlari Bakir -alüminyum - nikel- demir alasimlari Bakir -alüminyum- demir - mangan alasimlari Bakir -alüminyum- demir - alasimlari Bakir -alüminyum- antimon - alasimlari Bakir - Nikel- Çinko alasimlari Bakir- Nikel- Çinko - kursun alasimlari Bakir- Nikel- Çinko -mangan - kursun alasimlari Bakir - çinko alasimlari Bakir- çinko - nikel alasimlari Bakir - çinko - alüminyum alasimlari Bakir - çinko - kalay alasimlari Bakir - çinko - kalay - alüminyum alasimlari Bakir - çinko - kursun alasimlari Bakir - çinko - kursun - alüminyum alasimlari Bakir - çinko - kursun - nikel- alüminyum alasimlari Bakir- çinko - silisyum alasimlari Bakir- çinko -arsenik alasimlari Bakir- çinko _mangan alasimlari Bakir- çinko _mangan - kursun alasimlari Bakir- çinko _alüminyum - mangan -demir alasimlari Bakir -kalay alasimlari Bakir -kalay -fosfor alasimlari Bakir _kalay - nikel alasimlari Bakir - kalay - kursun alasimlari Bakir - kalay- çinko alasimlari Bakir - kalay- çinko - nikel alasimlari Bakir- kalay- çinko - kursun alasimlari Bakir - nikel alasimlari Bakir- nikel- demir- mangan alasimlari Bakir- nikel- demir- mangan- niobyum alasimlari Bakir- nikel -mangan alasimlari Bakir- silisyum alasimlari Bakir - magnezyum alasimlari Bakir - mangan alasimlari Bakir -berilyum alasimlari Bakir- nikel -berilyum alasimlari Bakir -demir -fosfor alasimlari Bakir -silisyum - mangan alasimlari Bakir- kobalt -berilyum alasimlari Bakir- berilyum - kursun alasimlari Bakir- nikel - fosfor alasimlari Bakir -krom alasimlari Bakir - zirkonyum alasimlari Bakir - kursun -fosfor alasimlari Bakir çinko alasimlari Bakir - kalay alasimlari Bakir - gümüs alasimlari Bakir - krom - zirkonyum alasimlari Bakir- nikel- silisyum alasimlari TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER Agir yükler altinda çalisabilen, yüksek mukavemet, üstün abrazif asinma dayanimi ve yüksek korozyon gerektiren uygulamalar için kullanilabilecek gelistirilmis bir alasim ile ilgili olup, özelligi; agirlikça %8-14 oraninda Alüminyum (Al), agirlikça %4-6 oraninda Nikel (Ni), agirlikça %2-5,5 oraninda Demir (Fe), agirlikça %0-2,5 oraninda Manganez (Mn), agirlikça %70-85 oraninda Bakir (Cu), agirlikça %0.005 -1 oraninda Titanyum (Ti), istem 1'e uygun bir alasim ile ilgili olup, özelligi; tercihen agirlikça %10 oraninda Alüminyum (AI), agirlikça %4 oraninda Nikel (Ni), agirlikça %4 oraninda Demir (Fe), agirlikça %1 oraninda Manganez (Mn), agirlikça %80 oraninda Bakir (Cu), agirlikça oraninda Kobalt (Co), agirlikça %025 oraninda Fosfor (P) içermesidir. Bir alasim üretim yöntemi olup, özelligi; i. Ergitme islemlerinin yapilmasi, ii. Ergiyin vibrasyon çipleri kullanilarak olusturulmus titresimli mekanik vibrasyonlu kaliplara dökülmesi, iii. Döküm islemi sirasinda tane inceltici/küçültücü elementlerin ilavesi ve vibrasyon islemiyle birlikte tane inceltici elementlerin homojen olarak karistirilmasi, iv. Ergiyin içerisindeki gazlarin, empüritelerin ve yabanci malzemelerin hizla kaliptan yüzeye dogru çikmasi, v. Elde edilen ürünlerin yolluk ve besleyicilerinin kesilmesi, vi. Malzemelerin döküm yüzeylerinin tornalanmasi, vii. Malzemelerin dövme yöntemiyle sicak sekillendirilmesi, viii. Torna ve freze ile dövme yüzeylerinin islenmesi, islem adimlarini içermesidir. istem 3*e uygun bir alasim üretim yöntemi olup, özelligi; i. islem adiminda bahsedilen ergitme isleminin kanalli, kanalsiz indüksiyon ocaginda, dogalgazli ergitme ocaginda, flor gazi kullanilan ergitme ocaginda yapilmasidir. istem 4'e uygun bir alasim 'üretim yöntemi olup, özelligi; bahsedilen ergitme isleminin 1200 - 1250 °C araliginda yapilmasidir. istem ?ve uygun bir alasim 'üretim yöntemi olup, özelligi; bahsedilen iii. islem adiminda ergimis metalin kaliplara dökülmesi esnasinda, toz haline getirilmis kobalt (Co), titanyum (Ti), bor (B) ve fosfor (P) elementlerinin eklenmesidir. Istem ?ve uygun bir alasim 'üretim yöntemi olup, özelligi; bahsedilen vii. islem adiminda yapilan sicak dövme isleminin 700-1000 °C araliginda gerçeklestirilmesidir. TR TR