ALU&Art ALÜMİNYUM CEPHE YAPI MİMARİ PROJE DERGİSİ - 6082 Rod Profili Solüsyona Alma Prosesinde Fırın Çıkış Sonrası Bekleme Süresinin Mekanik Özelliklere Etkisi
Menu
ANASAYFA
HAKKIMIZDA
Dağılım Profili
Künye
İçerik
Tescil Belgeleri
About us
Über uns
İÇİNDEKİLER
SEKTÖREL
RÖPORTAJ
ÜRÜN
TEKNİK
PROJE
MAKALE
ARAŞTIRMA
FUAR HABERLERİ
YAYINLARIMIZ
ALU&Art Dergisi
Win&ART Proje Dergisi
Yurtdışı Özel
Fuar Özel
Fuar Albüm
Kitap
ÇÖZÜM ORTAKLARIMIZ
İLAN
FUARLAR
YURTİÇİ FUARLAR
YURTDIŞI FUARLAR
PARTNERLERİMİZ
FUARLARDAN KARELER
İLETİŞİM
İSTEK ve ÖNERİLERİNİZ
ABONE OL
GÜNCEL
Trendy:
6082 Rod Profili Solüsyona Alma Prosesinde Fırın Çıkış Sonrası Bekleme Süresinin Mekanik Özelliklere Etkisi
Abstract
THE EFFECT OF WAITING TIME AFTER FURNACE EXIT ON MECHANICAL PROPERTIES OF AA6082 ROD PROFILE
Solution treatment is a thermal process that generally applies to profiles produced by extrusion method or after thermic process when profile could not be as hard as it is needed because of the unsuitable extrusion or thermic process parameters. Process starts with the heating of the profile to exact temperature to dissolve phases inside grains after that wait in that temperature as it required and finally quenching in a water or special solutions to get supersaturated solution. The treatment process’s temperature, holding time and quenching type usually depend on the alloy, profile type and thickness of profile. In this study, 21.5 mm diameter 6082 aluminum alloy rod profiles produced by extrusion process were used in solution treatment experiments. Effect of waiting time after furnace exit on electrical conductivity, hardness, metallographic structures and mechanical properties are studied. Waiting time were found so effective on hardness and mechanical properties in solution treatment process.
Özet
Solüsyona alma prosesi ekstrüzyon veya termik işleminden çıkan profillerin istenilen sertlik ve mukavemet değerini elde etmemesi sonucunda ekstrüzyon sonrası yapıya dönülmek üzere yapılan bir işlemdir. Genel olarak, alaşımın uygun bir sıcaklığa ısıtılması, o sıcaklıkta alaşım türü, profil cinsi ve kalınlığa göre değişebilecek şekilde belli süre beklenilmesiyle bir veya daha fazla bileşenlerin katı - katı çözünmesi gerçekleştirerek yapı içerisinde çözünmesi ve ardında hızlı bir şekilde soğutarak çözünmüş yapının tekrar çökmesinin engellenmesinden oluşan bir prosestir. Bu çalışmada 6082-T6 alaşımından ekstrüzyon yöntemi ile üretilmiş fakat istenilen çıkış sıcaklıkları elde edilememiş 21,5 mm çapındaki rod profilin solüsyona alma işleminde fırın çıkışındaki bekletme süresinin sertlik ve iletkenlik üzerine etkisi incelenmiştir.
1. Giriş
Isıl işlem geniş bir aralık içerisinde düşünüldüğünde metal ürünlerin mekanik özellikleri, metalürjik yapısı ve stresi azaltmak için uygulanan belli ısıtma ve soğutma işlemleridir [1, 2]. Alüminyum alaşımlarından ürün eldesi sürecinde içyapı, fiziksel ve mekanik özelliklerin kontrolü için çeşitli ısıl işlem metotları çökelme sertleşmesi gösteren sert ve döküm alaşımlarına uygulanmaktadır. Bu alaşımlara ısıl işleme uygun alaşımlar da denilmektedir. Isıl işlem ile mukavemet arttırma işlemleri solüsyona alma, su verme ve yaşlandırma işlemlerinden oluşmaktadır [3].
Son yıllarda askeri, savunma ve ulaşım sektörlerinde sert alüminyum alaşımlarının kullanımı artmıştır [4]. Çelik ile kıyaslandığında yaklaşık üçte bir ağırlığı ve belli alaşımlarda standart birçok çeliğe nazaran üstün mekanik özelliklerinden dolayı alüminyum alaşımlarının kullanımı daha da artacaktır [5]. Özellikle 2000, 6000 ve 7000 serisi alüminyum alaşımlarının bu sektörlerde kullanımı fazladır. Parçaların büyük bir çoğunluğu hadde yöntemiyle üretilse de kritik alanlardaki birçok parça ekstrüzyon yöntemi ile üretilmektedir [5]. Ekstrüzyon yöntemi ile üretim sonrası parçaların birçoğu O ve T4 kondisyonlarında olmaktadır [6]. Bu kondisyonlardaki profillerin mekanik özellikleri askeri, savunma ve ulaşım sanayinde istenilen değerlerin çok altındadır. Bu sorunun üstünden gelmek için farklı termik - yaşlandırma işlemleri gerçekleştirerek istenilen mekanik özellikler elde edilebilmektedir. Çökelme sertleşmesinin verimli bir şekilde olması için öncelikli olarak katı çözeltinin homojen bir şekilde olması gerekmektedir. Ekstrüzyon veya termik işlemi sırasında oluşan problemler nedeniyle istenilen mekanik özellikler elde edilemediği zaman profilin T4 kondisyonuna (başlangıç - ekstrüzyon çıkışı) geri getirilmesi için solüsyona alma işlemi yapılmaktadır [7]. Solüsyona alma işlemiyle alaşım içindeki çözünebilir sert elementlerin yapı içerisinde çözünmesi sağlanmış olur. Bu işlem yapılırken ürün belli bir sıcaklığa kadar ısıtılır, bu sıcaklıkta bekletilir ve su veya farklı çözeltiler içerisinde soğutulması ile yapılmaktadır. Solüsyona alma sıcaklığını etkileyen yegâne faktör alaşımın kimyasal kompozisyonudur. Kimyasal kompozisyon değiştiğinde alaşımın faz diyagramındaki yeri de değiştiği için solüsyona alma sıcaklığı değişmektedir. Genel olarak sıcaklık belirlenirken solvüs ve ötektik başlangıç sıcaklıkları arasındaki bölgede kalınır. Belli alaşımlarda sıcaklık aralığı 6-10 °C değişiklikten etkilenmezken, sert alaşımlarda bu aralık çok daha dar belirlenmektedir. Bekletme süresi kullanılan malzemenin kalınlığı ile doğru orantılıdır. Kalın malzeme için sürenin uzun tutulması içyapıdaki fazların homojen bir şekilde çözünmesi için yeterli sürenin verilmesidir. Bekletme süresi ardından soğutma işlemi, su, yağ, sıvı azot vb. sıvılar kullanarak yapılabilir. Soğutma işleminin ana amacı, çözünmüş ve aşırı doymuş çözelti oluşturmuş fazların yapı içerisinde hapsolmasını sağlayarak tekrar çökelmesinin önüne geçmektir [8,9].
Bu çalışmada 6082 alaşımdan üretilmiş ve T6 kondisyonu / sertliği istenilen değerde olmayan 21,5 mm çapında rod profillerden 50 ve 200 mm boylarında kesilmiş 540 °C’ye çıkarılarak 2 saat bekletilmesi ardından fırından çıkarılarak; farklı sürelerde bekletilerek su içerisinde soğutulmasının sertlik, iletkenlik, akma ve çekme mukavemeti üzerine etkisi incelenmiştir. Termik işlemleri ardından metalografik olarak inceleme de yapılmıştır.
2. Deneysel Çalışmalar
2.1. Malzeme ve Yöntem
Deneysel çalışmalarda direkt soğutmalı döküm yöntemi ile 8 inch çapında 6082 alüminyum alaşımlı billet üretilmiştir. Billetin kimyasal bileşimi Çizelge 1’de verilmiştir.
Çizelge 1. 6082 alaşımlı billetin kimyasal kompozisyonu
Üretilmiş bilet ekstrüzyon tekniği kullanılarak iki figürlü olacak şekilde 21,5 çapında rod profil üretimi gerçekleştirilmiştir. Ekstrüzyon üretim parametreleri Çizelge 2’de verilmiştir. Üretim ile ilgili görsel Şekil 1’de verilmiştir.
Çizelge 2. Ekstrüzyon prosesi için üretim parametreleri
Şekil 1. Ekstrüzyon üretim görseli
Üretilen rod profillerin ilk ve son kısımları hurdaya ayrılmıştır. Kalan kısımlardan 50 ve 200 mm boylarında numuneler kesilmiştir. 50 mm kesilmesinin nedeni kısa ve uzun boylar arasında soğumanın ürün boyutuna etkisi incelenmesidir. Solüsyona alma deneylerinde kullanılacak numunelere ait görsel Şekil 2’de gösterilmiştir.
Şekil 2. Solüsyona alma deneyleri için numune hazırlanması
Deneyler aşamasında iletkenlik değeri EMKO Test M4C 025 G3M ve çekme testi Zwick Roell Z 250 cihazları ile ölçülmüştür.
2.2. Solüsyona Alma Deneyleri ve Termik İşlemi
Deneyler sırasında 9 adet deneme oluşturulmuştur. Her deneme için 2 adet profil ile ölçümler yapılarak verilerin doğruluğu artırılmaya çalışılmıştır. Deney planı Çizelge 3’de verilmiştir.
Çizelge 3. Solüsyona alma deney planı
SA=Solüsyona alma – tX_ X.bekleme süresi
Solüsyona alma ve termik işlemleri Nabertherm B150 fırını ile yapılmıştır. Deneyler sırasında çekilen görseller Şekil 3’de gösterilmiştir.
Şekil 3. Deneyler sırasında çekilen görseller-1
Şekil 4. Deneyler sırasında çekilen görseller-2
3. Sonuçlar
Deneyler sırasında hazırlanan profillerin sertlikleri ve iletkenlikleri; solüsyona alma işlemi öncesi, sonrası ve termik işlemi sonrasında ölçülmüştür. Sertlik ve iletkenlik ölçümleri sonrasında çekme test numunesi hazırlanarak akma ve çekme mukavemetleri belirlenmiştir.
3.1. İletkenlik ve Sertlik Sonuçları
Deneylerde kullanılan 6082-T6 rod profillerinin solüsyona almadan önceki iletkenlik ve sertlik değerleri Çizelge 4’de verilmiştir.
Şekil 5. Fırın çıkış sonrası bekletme süresinin sertlik üzerindeki etkisi
Çizelge 4. Solüsyona alma işlemi öncesi ölçülen iletkenlik ve sertlik değerleri
Çizelge incelendiğinde deneyler sırasında kullanılan malzemelerin iletkenlik ve sertlik değerleri oldukça yakındır.
Kullanılan 6082 alaşımının T6 termik kondüsyondaki sertlik değeri normalde 95 ve üzeri çıkmaktadır. Bu çalışmada özellikle düşük sertlikteki profiller üretilerek kullanılmış ve solüsyona alma işleminin etkisi incelenmiştir. Solüsyona alma işlemi 540 °C’de 2 saat bekletilerek gerçekleştirilmiştir. Solüsyona alma işlemi sonrasında ölçülen iletkenlik ve sertlik değerleri Çizelge 5’de verilmiştir. İşlemden 15 saat sonra ölçümler yapılmıştır.
Çizelge 5. Solüsyona alma işlemi sonrası ölçülen iletkenlik ve sertlik değerleri
Solüsyona alma işlemi sonrasında profillere termik işlemi uygulanarak T6 kondisyonu elde edilmiştir. Termik işlemi bir gün sonrasında ölçülen iletkenlik ve sertlik değerleri Çizelge 6’da verilmiştir.
Çizelge 6. Termik işlemi sonrası ölçülen iletkenlik ve sertlik değerleri
3.2 Metalografik İncelemeler
Termik işlemleri tamamlanmış profillerin metalografik incelenmeleri için numune hazırlama işlemleri yapılmıştır. Şekil 6, 7, 8 ve 9’da yapılan incelemeler sonucunda elde edilen siyah - beyaz ve polarize metalografik sonuçlar gösterilmiştir. Metalografik incelemeler için Zeiss Axio Scope A1 modeli ile yapılmıştır.
Şekil 6. Fırın çıkışı direk ve 1 dakika bekletilerek soğutulmuş numune incelemeleri
Şekil 7. Fırın çıkış sonrası 3 ve 5 dakika bekletilerek soğutulmuş numune incelemeleri
Şekil 8. Fırın çıkış sonrası 10 ve 15 dakika bekletilerek soğutulmuş numune incelemeleri
Şekil 9. Fırın çıkışı 30 ve 60 dakika bekletilerek soğutulmuş numune incelemeleri
3.3. Çekme Deneyi Sonuçları
Şekil 10. Fırın çıkışı bekletme süresinin çekme mukavemetine etkisi
4. Genel Değerlendirme
Solüsyona alma işlemi profil ve levha ürünlerinin belirli sıcaklığa kadar ısıtılması, bu sıcaklıkta bekletilmesi ve soğutulması ile yapılan bir işlemdir. Genellikle otomotiv, savunma, uçak ve uzay sanayinde yüksek sertlik ve mukavemet istenen durumlarda ısıl işlem sürecinin ilk adımı olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada 21,5 mm çapında 6082 alüminyum alaşımlı rod profilin solüsyona alma işleminde fırın çıkışı sonrası bekletme süresinin iletkenlik, sertlik ve çekme mukavemeti üzerine etkisi incelenmiştir.
Yapılan ölçümler sonucunda iletkenlik değeri ve sertlik değeri arasında ters orantı olduğu gözlemlenmiştir fakat iletkenlik değerinde 1-2 µS birimlik yükseliş sertlik değerinde 40-50 Brinell düşmeye karşılık geldiği belirlenmiştir.
Solüsyona alma işlemi sonrasında bekletme süresinin iletkenlik, sertlik ve mukavemet değerleri üzerine etkisinin fazla olduğu yapılan çalışma sonucunda gözlemlenmiştir. Bekleme süresi ne kadar artarsa sertlik ve mukavemet değeri o derece düşmektedir. Özellikle beş dakikadan fazla bekletilmiş numunelerde sertlik ve çekme mukavemeti değerinin düştüğü görülmüştür. Fırın çıkış sonra beklemeden soğutma işlemine tabi tutulan profilin sertliği 110 Brinell gelirken, 1 saat bekletilmiş profilin sertliği 58 Brinell civarında ölçülmüştür. Aynı durum çekme mukavemeti için de geçerli olduğu belirlenmiştir. Direk soğutulan profillerin çekme mukavemeti değeri yaklaşık 382 N/mm2 gelirken, 1 saat bekletilen numunenin yaklaşık 190 N/mm2 gelmektedir.
Referanslar
[1] T. Sheppard, Mater. Sci. Technol., Vol 4, July 1988, p 636
[2] J.E. Hatch, in Aluminum Properties and Physical Metallurgy, American Society for Metals, 1984, p 165-166
[3] MK Banerjee, Fundamentals of Heat Treating Metals and Alloys, Jaipur, 2017, Hindistan
[4] HMMA Rashed and AKM Bazlur Rashid, Heat Treatment of Aluminum Alloys, Dhaka, 2017, Hindistan
[5] King, F. Aluminium and Its Alloys; Ellis Horwood: Chichester, 1987.
[6] Garrett, R. P.; Lin, J.; Dean, T. A. An Investigation of the Effects of Solution Heat Treatment on Mechanical Properties for AA 6xxx Alloys: Experimentation and Modelling. International Journal of Plasticity 2005, 21 (8), 1640–1657.
[7] Toda, H.; Nishimura, T.; Uesugi, K.; Suzuki, Y.; Kobayashi, M. Influence of High-Temperature Solution Treatments on Mechanical Properties of an Al–Si–Cu Aluminum Alloy. Acta Materialia 2010, 58 (6), 2014–2025.
[8] Ma, W.; Wang, B.; Yang, L.; Tang, X.; Xiao, W.; Zhou, J. Influence of Solution Heat Treatment on Mechanical Response and Fracture Behaviour of Aluminium Alloy Sheets: An Experimental Study. Materials & Design 2015, 88, 1119–1126.
[9] Cuniberti, A.; Tolley, A.; Riglos, M. V. C.; Giovachini, R. Influence of Natural Aging on the Precipitation Hardening of an AlMgSi Alloy. Materials Science and Engineering: A 2010, 527 (20), 5307–5311.
Anahtar kelimeler: 6082 Alüminyum Alaşımı, Rod Profil, Solüsyona Alma, Isıl İşlem
İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR
Alüminyum Sektörü Ağustos 2017 Değerlendirmesi
Alüminyum Sektörü Ağustos 2017 Değerlendirmesi
A. Yönetici Özeti: Demir ve Demir Dışı Metaller sektörü ihracatında değer olarak en büyük…
Prev	
Next
Anasayfa
İÇİNDEKİLER
MAKALE
6082 Rod Profili Solüsyona Alma Prosesinde Fırın Çıkış Sonrası Bekleme Süresinin Mekanik Özelliklere Etkisi	
Javascript is required to use Joomla Social Comments and SharingJoomla module for Social media integration , Joomla Social Comments and Sharing - share and comment on Joomla site to social media: Facebook, Twitter, LinkedI,Vkontakte, Odnoklassniki