E-Dergi SEKTÖRLER HABERLER ÜRÜN TANITIMLARI TEKNİK YAZILAR DOSYALAR RÖPORTAJLAR BAŞARI HİKAYELERİ UZMAN GÖRÜŞÜ YAZARLAR FUARLAR ETKİNLİKLER PROFİLLER Editörden Künye YAYIN KURULU ARŞİV ABONELİK İLETİŞİM
Metal Enjeksiyon Kalıplarında Yüzey İşlemleri ve Yapışma Problemi

Belgin Mert | Volkan Steels belgin.mert@volkansteels.com
Dilek Serçeci | Volkan Steels dilek.serceci@volkansteels.com
Yakup Zigaloğlu | Volkan Steels yakup.zigaloglu@volkansteels.com

 

Yapışma ve mekanizması
Metal enjeksiyon kalıplarında, en çok yaşanan sorunlardan biri yapışmadır (soldering). Yapışma aslında bir yapışma değil, kimyasal bir reaksiyon sonucu alüminyum ile demirin yeni bir bileşik (intermetalik) oluşturmasıdır. Bu yüzden de yüzeyden mekanik olarak kolayca çıkarılamaz. Çünkü çeliğin içine doğru girmiştir. 

 

Nitrasyon, oksidasyon ve OXIDEX ise bu soruna karşı geliştirilmiş, ucuz ve kolay uygulanan korunma yöntemleridir. Fe ile Al arasına konan bu katmanlar, bu birbirine afine iki metalin temasını engeller. 

 

OXIDEX, sığ bir nitrasyon tabakası üzerine kaplanan bir oksit tabakasından oluşur ve alüminyumun demire ulaşmasını engeleler. 

 

Yapışma nasıl gerçekleşir?
Yüzey aşırı sıcak olduğunda uygun bir yağlama yapılamaz ve özellikle pimler, maçalar gibi, küçük kütle/yüksek yüzey alanına sahip kalıp bölgelerinde aşırı ısınma ile Fe ile Al arasında kimyasal reaksiyon başlar ve FeAl3, Fe2Al5, FeAl2 ve FeAl gibi intermetalikler oluşur. Üstelik FeAl3 formasyon sıcaklığı 655 C gibi Al’ un ergime sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıktır. Şekil 1’de gösterildiği gibi bu aslında bir korozyondur ama görüntüsü itibari ile yapışma olarak daha çok anılan bu hasarı çeliği değiştirerek önlemek mümkün değildir. 

Normal koşullarda yağlayıcı, çelik ile sıvı metalin temasını kesmelidir. Ancak sıvı metalin ilerleme hızı ya da türbülans nedeniyle bu her zaman mümkün olmayabilir. Sıvı metal fazla hızlı ise yüzeydeki yağı süpürebilir. Ayrıca kalıbın içindeki pimler, maçalar gibi, zor soğutulan bölgeler aşırı ısınır ve bu bölgelerin yağlanması, çoğunlukla Leidenfrost noktasının üzerinde yapıldığı için düzgün yapılamaz. Yağ püskürtüldüğünde yüzeyi ıslatmaz ve seker gider. 

 

Bu ve benzeri nedenlerle yağ filmi olmadan sıvı metal kalıp çeliği ile temas ederse, korozyon yani yapışma meydana gelir. Bu kimyasal reaksiyonun kinetiği, sıcaklığa bağlıdır ve döküm sıcaklığı arttıkça korozyon yani yapışma da artar. Özellikle 700-720 C’den sonra korozyon çok hızlanır. 


Korozyonu engellemenin ya da geciktirmenin en temel yolu, Fe ile Al arasına bir bariyer koymaktır. Yağ filminin bu işlevi yerine getiremediği bölgeler için, bu bariyer, oksidasyon, OXIDEX gibi oksidasyon ve nitrasyon kombinasyonları ile PVD kaplamalar olabilir. Pim ve maçalarda ya da küçük çekirdeklerde, multilayer PVD kaplamalar daha çok tercih edilirken, geniş yüzeyler için oksidasyon ya da OXIDEX daha gerçekçi bir çözüm olarak ortaya çıkar.

 

Oksidasyon
Oksidasyon, diğer adıyla karartma, kullanılan metalin korozyon dayanımını artıran bir uygulamadır. Oksidasyon kimyasal maddelerin yardımıyla düşük sıcaklıktaki bir banyoda çelik malzemelerin üzerinde siyah ve parlak bir görüntü meydana getiren oksitleme işlemi olarak tanımlanır.

 

Peki metal enjeksiyon kalıplarında neden oksidasyon kullanılır?

 

Oksidasyon, zaman içerisinde ortaya çıkar, yani kalıp kararır. Kalıp bir kere kararınca artık yapışma ortadan kalkar.  Bu sebeple deneme baskısından önce kalıba oksidasyon yapıp kalıbı karartmak yapışma sorununu engellemek için erken önlemdir. Özellikle soğutmanın yetersiz kalabileceği kompleks figürlü kalıplarda oksidasyon tavsiye edilir. Sağladığı belli başlı avantajları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz;

• Sıvı metalin direkt temasını engeller, korozyon direncini arttırır.
• Yapışmayı azaltır
• Parçanın kalıptan çıkışını kolaylaştırır.
• Aynı zamanda gerilim gidermede yapılmış olduğundan döküm çevrimi kaynaklı gerilimler bertaraf edilir.

 

Nitrasyon
Diğer bir önleyici yöntem ise Nitrasyon işlemidir. Nitrasyon, diğer adıyla nitrürleme, bir tür yüzey sertleştirme işlemidir. Nitrasyon işlemi azot elementinin çelik yüzeye difüzyonuna dayanır. Böylelikle, çeliğin yüzeyinde aşınmaya karşı yüksek mukavemete sahip bir tabaka oluşur. Yani nitrasyon genel tabiriyle; yüzeyde gevrek bir tabaka oluşturmak demektir.

 

Düşük sıcaklıkta uygulanması ve yüksek soğuma hızına gerek olmadığı için parçalarda çarpılma çok düşük olur. Peki nitrasyonun diğer faydaları nelerdir?

• Yüksek yüzey sertliği
• Korozyon direnci
• Sarma ve aşınma direnci
• Sürtünme dayanımının artması
• Basma gerilimleri ile yorulma direncinin artması 

 

Peki Metal Enjeksiyon Kalıplarında Nitrasyon mu Oksidasyon mu? Diye soracak olursak cevap, her zaman geniş bir yüzeyden bahsediyorsak oksidasyonu tercih ederiz. Nitrasyon çok özel uygulamalarda kalıplara, apliklere uygulanır. Bu özel durumlar ancak çok ince ve sığ bir nitrasyon yapabiliyorsanız geçerlidir. Çünkü nitrasyonun temel hedefi yapışmayı, sıvanmayı, alüminyumun çeliğe kaynağını engellemektir. Eğer nitrasyon kalınlığını kontrol edemiyorsanız yüzeyde çok gevrek bir tabaka oluşturursunuz, bu da ısıl yorulma çatlamalarına yol açar. 

 

OXIDEX 
OXIDEX prosesi ise bu noktada bahsedilmesi gereken bir yöntemdir çünkü hem nitrasyonu hem oksidasyonu bir arada gerçekleştirebilen bir uygulamadır. Metal enjeksiyon kalıplarında çok tercih edilir. Hem yapışmaya hem de kılcal çatlaklara karşı ciddi bir önlem sağlar. OXIDEX prosesinde nitrasyon tabakası çok ince olduğu için, çatlamalara neden olmadan nitrasyon ve oksidasyondan gelen avantajları sağlar. Aşağıda standart nitrasyon ve OXIDEX prosesleri için yapılan numune çalışmalarında derinlik mikroyapı farkını görebilirsiniz.

OXIDEX, geniş yüzeyli metal enjeksiyon kalıplarına, büyük boyutlu geçme parçalara uygulanabilecek, yapışmayı önemli ölçüde engelleyebilecek ya da geciktirebilecek bir yüzey işlemidir.

1. Uygulama öncesi, eğer kalıp kullanılmış ise kostiğe yatırılıp, yapışan alüminyumların temizlenmesi gerekir.
2. İkinci aşamada ise, kumlamayı şiddetle tavsiye ederiz.
3. Üçüncü aşamada OXIDEX uygulanmalıdır. 

 

OXIDEX, kalıplara 2-3 defa uygulanabilir. İdeal olan uygulama zamanları: 
1. İlk deneme baskısı sonrası,
2. İlk 10.000 baskı sonrası ve 
3. 20.000 baskı sonrasıdır.

 

İlerleyen baskı sayılarında, her ihtiyaç duyulduğunda, kostik ile temizlik ve kumlama sonrası oksidasyon uygulanması yeterlidir. Daha fazla OXIDEX yapmaya artık gerek yoktur. 

 

PVD Kaplamalar
PVD kaplamalar da aynı oksidasyon ve OXIDEX gibi, Al ile Fe arasına konan bir arayüzey, bir engeldir ve yapışmayı önemli ölçüde engeller. Özellikle dublex denen, alt katmanı nitrasyon ve üstünde PVD katmanı olan kaplamalar. Her katman, çatlağın malzemeye doğru ulaşmasını engeller. Daha doğrusu Al, her katmanı ayrı ayrı aşıp çeliğe (Fe) ulaşmalıdır. 

 

Şekil 2’de kimyasal korozyon olan Al atağının, yani yapışmanın PVD kaplamasını nasıl aştığı gösterilmiştir. 

 

CrN, TiAlN gibi çok katmanlı kaplamalar diğer PVD kaplamalara göre oksidasyon dirençleri daha yüksek olduğu için daha iyi sonuç vermektedir. Yani daha yüksek sıcaklıkta okside olur, yani daha geç parçalanır. Buradan çıkarılacak başka bir sonuç da döküm sıcaklığı ve benzeri bir nedenle kalıp yüzey sıcaklığı artarsa, PVD kaplama okside olur ve işlevsizleşir. Ancak oksidasyon ve OXIDEX gibi katmanların kendisi oksit tabakası olduğu için daha fazla dayanır. Ancak oksitler de daha erken aşınacaktır. 

 

OXIDEX, PVD ile kıyaslandığında çok daha ucuz ve kolay uygulanabilen bir yöntemdir. Bu yüzden kalıbın belli ve büyük parçalarına OXIDEX ya da oksidasyon önerilirken, küçük ve sıcaklığın daha yüksek olduğu pim, maça gibi bölgelerde PVD Kaplamalar daha iyi sonuç verir.

Paylaş Tweet Paylaş
322 kez okundu
GÜNCEL YAZILAR
Metal Enjeksiyon Kalıplarında Hasar Mekanizmaları
Dr Aziz Hatman / V’Steels - aziz.hatman@volkansteels.com   Metal enjeksiyon kalıplarında kalıp ömrünü belirleyen belli başlı hasar mekanizmalarının işleyişini kavradığımızd DEVAMI...
Borlama İşleminin Düşük Karbonlu Plastik Kalıp Çeliği Mikroyapısına ve Sertliğine Etkisi
Funda Gül Koç / Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü  Ece Simooğlu Sarı / Kocaeli Üniversitesi DEVAMI...
Seçici Lazer Ergitme Yöntemi (SLM) ile Eklemeli İmalat
*Additive Manufacturing With Selective Laser Melting Method (Slm)   Muzaffer ZEREN / Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Böl&uu DEVAMI...
Saç Kalıp Sektöründe Geleceğe Yönelik Beklentiler
Dr. Gül Çiçek Zengin Bintaş    Giriş Kalıp sektörü, seri üretimin ayrılmaz bir parçası olarak kendini gösterir ve üretim süreç DEVAMI...
Sac Kalıp Sektöründe Dijital Teknolojilerin Kullanımı: Verimlilik Sağlayan Uygulama Örnekleri
Gül Çiçek Zengin Bintaş, Mubitek Tasarım Bilişim Makine San. Ve Tic. Ltd. Şti.   1. GİRİŞ Sac kalıp tasarımı imalat sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğru ve etkili DEVAMI...
Polilaktik Asit (Pla) Plastik Filamentlerin 3D Eklemeli İmalat Uygulamalarında Kullanımı
Muzaffer ZEREN, Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Şüheda ÖZEL, Kocaeli Üniversitesi FBE   &Ou DEVAMI...
Eklemeli İmalatta Eriyik Yığma Modelleme (FDM) Yöntemi İle Otomotiv Parçalarının Prototipleme Çalışması
Muzaffer ZEREN, Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Neşe Çakıcı ALP, Kocaeli Üniversitesi Mimarlık ve Tas DEVAMI...
İki Farklı Kalınlığa Sahip Press Fit Terminallerinin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi*
Müge Erdoğan, Ezgi Az, Mert Onan, Ahmet Celal Topkaya Hatko A.Ş., Ar-Ge Merkezi, Avcılar-İstanbul *Investigation of Mechanical Properties for Two Different Thickness of Press Fit Terminals DEVAMI...
Fusion 360 Genel Kabiliyetler
DEVAMI...
Tasarımdan Üretime Verimli Yönetim
Dr. Gül Çiçek Zengin Bintaş, Endüstriyel Tasarımcı, Mubitek Ltd. Şti.- İnovasyon Müdürü Harun Öztürk, Bilgisayar Mühendisi, MUBİTEK Ltd. Şti. &nda DEVAMI...
Metal Enjeksiyon Uygulamalarında Hasar Mekanizmaları ve Yüksek Performanslı Yeni Bir Kalıp Çeliği: SITHERM S361R
  M. Önder Yücel Akademi Metalurji - Genel Md.   Öncelikli olarak metal enjeksiyon kalıplarında oluşan hasarları özetlemek ve daha sonra yüksek performanslı yeni DEVAMI...
3 büyük Türk Firması, Birleşerek Alpha Metalurji Markasını Yarattı
Türkiye, elektrikli otomobil, savunma sanayi, beyaz eşya, havacılık sanayi gibi alanlarda dünya ile rekabet edebilecek konuma doğru ilerlerken; bu sektörlerde kullanılan malzemelerin ü DEVAMI...
Endüstriyel Seri Üretim Kalıp İmalatçı Firmaların Sanayi Üretimindeki Etkileri ve Kalıp Endüstrisinde Mikro ve Küçük İşletmelerin Önemi
Mak. Müh. Can OKATAN Can Okatan Endüstriyel Danışmanlık Mühendislik Kalıp San. ve Tic. Ltd. Şti.   Kalıp Nedir ? / Kalıpçı Nedir ? Arapça kālib (TDK &ndas DEVAMI...
Arge Merkezi Kurulum Süreçleri, Sürdürülebilirlikte Arge ve İnovasyonun Önemi*
Dr. Gökhan Başman,  A. Tolga Özbey gokhanbasman@kormetal.com,  tolgaozbey@kormetal.com  Kormetal San. Ve Tic. A.Ş., Arge Merkezi Müdürlüğü Ünivers DEVAMI...
Çekme Kalıbı Tij Mili Optimizasyonu ve Yeni Tasarım Yapısı
Fatih Yaylacı, Kadir Akcan, Gürkan Erol, Burak Gürler                                       &nb DEVAMI...
Plastik Enjeksiyonda Kalıp İçinde Meydana Gelen Birleşme İzlerini Ortadan Kaldıracak Bölgesel Isıtma Soğutma Teknolojisinin Geliştirilmesi*
Yazar: Ali GÜLER - MTN Kalıp  *The Development Of District Heating And Cooling Technology That Will Remove Integration Signs Occurring İn Mould İn The Plastic    DEVAMI...
Alüminyum İşlemede İyileştirmeler
Birden fazla takımdan ziyade tek bir frezeleme takımı ile alüminyum parçalarda işleme uygulaması gelişiyor.   Otomotiv sanayi ağırlık ikilemiyle karşı karşıya kalıyor. Ö DEVAMI...
DAHA YALIN ÜRETİME DOĞRU BİR ADIM
Sandvik Coromant Daha Hızlı Kurulum Değişiklikleri Daha Küçük Parti Üretimi Mümkün Kılıyor     Daha küçük partilerde ü DEVAMI...
Kalıpçılıkta ve Parça Üretiminde Lazer İle Isıl İşlem
Doğan ÖZDEN, Genel Müdür - Atlas CNC Makina Tic. Ltd. Şti.   Bu yazda sizlere Alman Alpha Laser Gmbh.  ve Alman Alotec Dresden Gmbh.  Firmaları tarafından DEVAMI...
Malzemelerde Yaşanan Devrim, Üretimin Geleceğini Şekillendiriyor
Sandvik Coromant Malzemeler konusundaki son eğilimleri izlemek çok önemli   Yeni malzemeler sayesinde mühendisler daha güçlü, tok, hafif ve yü DEVAMI...
Tasarım 4.0 / Bölüm 1
Mustafa BİNTAŞ, Uçak ve Makine Yük. Müh., MUBİTEK Kurucu Başkan Cengiz ÖZ, Makine Müh., MUBİTEK Teknik Müdür   İnsanoğlu var olduğu andan beri bir DEVAMI...
En Çok Okunanlar Son Eklenenler
YAYIN AKIŞI
FACEBOOK
TWITTER
INSTAGRAM