Toz Metalurjisi Nedir? Toz Metalurjisi Üretim Aşamaları

toz metalurjisi nedir
Toz metalurjisi nedir

Her mühendislik ürünü insanların ihtiyaçları doğrultusunda farklı malzemelerden yapıldığı için farklı özelliklere sahiptir. Bu yüzden günümüzde üretilen mühendislik ürünlerinin aynı imal yöntemiyle üretilmesi söz konusu değildir. Durum böyle olunca mühendisler, üretilecek olan malzeme hangi özelliklere sahip olacaksa ona göre üretim yöntemi seçimi yapmaktadır. Üretim yöntemleri arasında öyle bir yöntem düşünün ki hassas tolerans boyutlarında seri üretime uygun olabilsin. Bu üretim yöntemi kesinlikle toz metalurjisini anlatmaktadır. Bu yazımda elimden geldiğince toz metalurjisi nedir sorusuna cevap vermeye çalışıp, toz metalurjisi üretim aşamaları ve kullanım alanlarından bahsedeceğim.

Toz Metalurjisi Nedir?

Toz metalurjisi nedir sorusunu cevaplamadan önce toz kavramının tanımını yapmak istiyorum. Toz, boyutu 1 mm altında olan partiküllere verilen genel isimdir. Metalik tozların yanında seramik ve polimer tozlar da mevcuttur.

Demir esaslı veya demir dışı alaşım tozlarının, verilmesi istenen şekle uygun kalıp içinde yüksek basınç altında sıkıştırılması ve ardından ısıl işlem uygulanarak birbirine mekanik olarak kitlenen tozların, difüzyon mekanizması sayesinde boşluklarının giderilip ana ürün elde edilmesi işlemine toz metalurjisi denir. Bu üretim yöntemiyle porozitesi neredeyse sıfır olan ve tam yoğunluğa sahip ana malzemenin, hemen hemen tüm özelliklerine yakın malzemeler elde etmek mümkündür.

Toz Metalurjisi Üretim Aşamaları

toz metalurjisi üretim aşamaları

Toz metalurjisi nedir sorusunun cevabından sonra biraz da bu üretim yöntemiyle ilgili kafalarda merak bırakan toz metalurjisi üretim aşamalarından bahsedelim. Toz metalurjisi üretim aşamaları beş işlem ile açıklanabilir. Bu beş işlem sonucunda nihai ürün oluşur.

  • Toz üretimi
  • Karıştırma
  • Tozların preslenmesi
  • Sinterleme
  • İkincil işlem

Toz Üretimi

Toz metalurjisinin ilk basamağı toz üretimidir. Toz seçimi oldukça önemlidir. Toz metalurjisinde istenilen ürüne göre toz seçimi yapılır. Bu yüzden tozların karakterize edilmesi oldukça önemlidir. Tozun karakterize edilmesinde; tane şekli, tane boyutu, akıcılığı ve oksitlenmeye eğilimi gibi özellikler oldukça önemlidir. Ayrıca toz üretiminin ekonomik olması imalatçılar için oldukça önemlidir.

Toz üretim yöntemi kendi içinde ikiye ayrılır.

  • Mekanik olarak toz üretimi
  • Atomizasyon tekniği ile toz üretimi

Mekanik Olarak Toz Üretimi

Mekanik olarak toz üretimi prensip olarak ana malzemeden parça kopartma işlemiyle açıklanabilir. Mekanik olarak toz üretme dört çeşit yöntemden oluşmaktadır.

  • Aşındırma-Öğütme: İçerisinde aşındırıcı bilyeler bulunun milden tahrik alan bir tambur vasıtası ile hammaddeler sürtünme kuvveti etkisinde ufak partiküllere ayrışır.
toz metalurjisi nedir
  • Basma: Tüm mühendislik malzemeleri kırılma esnasında toz haline geçme eğilimi gösterirler. Toz haline geçme özelliğinden yararlanılarak bu yöntem ile toz üretmek mümkün kılınabilir.
  • Talaşlı imalat: Kesme, tornalama, frezeleme ya da taşlama gibi talaşlı imalat işlemleri sonucunda ana malzemeden ayrılmış talaşlar elde edilir. Bu talaşların bir takım işlemler geçirmesiyle toz metalurjisi üretimine uygun toz üretmek mümkündür.
  • Darbe: Daha çok gevrek parçalardan çekiç ya da balyoz gibi aletler yardımıyla küçük parçalar elde edilebilir.

Atomizasyon Tekniği ile Toz Üretimi

Diğer bir toz üretim yöntemi olan atomizasyon tekniği, prensip olarak mekanik toz üretiminden oldukça farklıdır. Atomizasyon tekniğinde ana malzeme ergitilerek tamamen sıvı faza geçirilir. Ardından bu sıvı küçük damlacıklar halinde ayrıştırılarak katı faza geçirilir. Böylece toz üretimi gerçekleşmiş olur.

Atomizasyon yöntemi iki ye ayrılır:

  • Sıvı atomizasyon: Su veya yağ gibi sıvıların ergimiş sıvı fazdaki malzemeye püskürtülmesi sonucu oluşan atomizasyon yöntemidir.
  • Gaz atomizasyon: Hava veya inert gazların sıvı fazdaki malzemeyi parçalayarak damlacıklar haline gelmesini sağlayan atomizasyon yöntemidir. Bu yöntem ile yüksek saflıkta tozlar elde etmek mümkündür.

Karıştırma

Toz metalurjisinde ikinci basamağı oluşturan karıştırma presleme işleminden hemen önce yapılır. Karıştırma işleminde amaç; karışım halinde olan tozların uniform şekilde dağılmasının istenmesidir. Böylece üretilen malzemenin her yerinde aynı bileşimde toz olacaktır. Toz karıştırma işlemi, turbula olarak adlandırılan 3 boyutlu karıştırıcıda yapılmaktadır.

Tozların Preslenmesi

Tozlar karıştırılıp homojen dağılım sağlandıktan sonra presleme yapılır. Genellikle hidrolik pres vasıtası ile kalıba oturtulmuş zımba, toz halindeki malzemeyi kalıba yayarak tozların kalıbın şeklini almasını sağlar.

Toz metalurjisinde presleme işleminin yapılış amaçları şunlardır;

  1. Toz halindeki malzemeye üretilecek parçanın şeklini vermek
  2. Boyut toleransını sağlamak
  3. Parçanın porozite oranını ayarlamak
  4. Tozları mekanik olarak kitleyerek daha sonraki işlemler için mukavemet kazandırmak

Sinterleme

Preslenen tozların arasındaki mikro ve makro boşlukları kapatan ve toz partiküllerinin birbiriyle bağlanmasını sağlayan ısıl işleme sinterleme denir. Presleme sonrası mekanik olarak bağlanan tozlar arasında kimyasal etkileşim meydana gelir. Aynı zamanda tane büyüme mekanizması aktif hale gelir. Sinterleme işlemi sonucunda malzemeye mukavemet ve bütünlük kazandırılmış olunur.

toz metalurjisi üretim aşamaları

Sinterleme sıcaklığı ve süresi malzemenin cinsine göre değişkenlik gösterir. Örneğin bir alüminyum alaşımının sinterleme sıcaklığı 600 derece ve sinterleme süresi 20 dakika iken seramik sınıfına giren alümina (Al2O3)’ nın sinterleme sıcaklığı 1830 derece ve sinterleme süresi 1 saattir.

İkincil İşlem

Üretilen parça nihai forma ulaşmış olup bu aşamada yüzey kalitesi artırmak için yapılan taşlama gibi işlemlerin yanı sıra delik delme, punta atma veya kesme gibi işlemler de yapılabilir. Böylece parça estetik olarak güzel bir görünüm kazanmış olur.

Toz Metalurjisi Kullanım Alanları

Toz metalurjisi ile birçok demir esaslı ve demir dışı malzemelerin seri ve pratik şekilde üretimi mümkündür. Özellikle seramik malzemeler gibi şekil verilmesi zor malzemelerin üretimi toz metalurjisi yöntemi ile üretilmektedir.

toz metalurjisi kullanım alanları

Toz metalurjisi oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir. Toz metalurjisi kullanım alanları şu şekilde listelenebilir:

  • Otomotiv parçaları
  • Güç aktarma dişlileri
  • Elektrik-elektronik elemanları
  • Protez ve implant üretimi
  • Kesici takım üretimi
  • Kendinden yağlamalı yataklar
  • Jet motor parçaları
  • Zırh delici mermiler
  • Mıknatıslar

Toz Metalurjisi Avantajları ve Dezavantajları

Üretim yöntemlerinden biri olan toz metalurjisinin birçok avantajı olduğu gibi dezavantajı da vardır.

Toz Metalurjisi Avantajları

  • Toz metalurjisinde prensip gereği ergitmeye gerek olmadığı için, ergitme kayıpları yoktur.
  • Kalıba konulan toz verimli bir şekilde nihai forma dönüştüğü için bu yöntemle üretilen ürünler diğer yöntemlere nazaran daha az hurda kaybı verir.
  • Hassas toleranslı ve yüzey kalitesi iyi parçalar tek seferde üretilebilir.
  • Özellikleri birbirinden farklı birden fazla malzeme kombine edilerek üstün özellikli malzemelerin üretimi yapılabilir.(Örn: Kesici takımlar)
  • Parçacık takviyeli kompozitlerin üretimi, toz metalurjisi yöntemiyle kolaylıkla gerçekleştirilebilir.
  • Seri imalat için uygundur.

Toz Metalurjisi Dezavantajları

  • Tozların kalıp içindeki şekli akıcılığı kısıtlayabilir.
  • Karmaşık şekilli parçaların üretiminde poroziteden kaynaklı farklı yoğunluklu bölgeler oluşabilir.
  • Metalik tozlar, ingot halindeki malzemeye göre daha pahalıdır.
  • Seri üretimi yapılmadığı takdirde toz metalurjisi ekonomik bir yöntem değildir.
  • Ek işlemler yapılmadığı sürece toz metalurjisi ile üretilen malzemelerin mekanik ve fiziksel özellikleri düşük olacaktır.

Tavsiye Yazı: Tozaltı kaynağı nedir?

Bu yazımda toz metalurjisi nedir sorusuna elimden geldiğince cevap verip toz metalurjisi üretim aşamaları ve toz metalurjisi kullanım alanları hakkında bilgi vermeye çalıştım. Ayrıca toz metalurjisi avantajları ve dezavantajlarından bahsettim. Umarım faydalı bir yazı olmuştur. Soru ve görüşlerinizi yorum kısmında benimle paylaşabilirsiniz.

YORUM YAP

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir