RIDVAN YAMANOĞLU
Bir malzeme üretim tekniği olarak toz metalurjisi, polimer, metal, se ramik veya kompozit
tozlarından yola çıkarak nihai ürünün elde edilmesi sürecidir. Bu süreç hammadde olarak
kullanılacak tozların elde edilmesi ile başlar. Ardından tozlar istenen şekle sahip bir kalıpta
şekillendirilir. Şekillendirmeyi sinterleme kademesi takip eder.
Bahsedilen bu 3 süreç nihai malzemenin özellikleri üzerinde dolaylı ve doğrudan etkili olmaktadır.
Endüstriyel uygulamalar açısındna toz metalurjisi özellikle metalik malzemelerin üretimi
açısından oldukça fazla önem taşımaktadır.
En karmaş ık ve zor sürecin toz üretimi olduğu söylenebilir. Toz metallerin üretimi için 3 farklı
rota söz konusudur. Kimyasal teknikler, mekanik teknikler ve atomizasyon tenikleri. Yüksek
saflıkta toz üretimi açısından kimyasal teknikler oldukça avantajlıdır. Ergit me olmaksızın
kimyasal reaksiyonlar ile toz üretimi söz konusudur. Bu teknikler ile üretilen tozlar dentritik,
süngerimsi veya düzensiz şekilli olarak tanımlanabilir. Toz boyutları birkaç on mikrometrenin
altında büyük ölçüde de nanometre boyutlarındadır. Ayrıca ergime derecesi yüksek malzemelerin
(refrakter metal ve seramikler) toz formunda üretimi içinde kimyasal teknikler avantaj
sağlamaktadır. Mekanik yöntemler ile toz üretimi daha çok gevrek malzemeler için tercih edilir.
Mekanik etkenler basma, darbe ve kayma kuvvetleri sayesinde ince partiküllerin elde edilmesi
sağlanır. Uygulanan mekanik etkenler nedeniyle elde edilen partiküller karmaşık şekilli özellikle
de keskin köşeli formdadırlar. Diğer yöntemlere nazaran bazı özel alt türleri hariç nispeten da ha
kaba partikül boyutu ortaya koyarlar. Metal tozlarının üretimi için atomizasyon teknikleri en fazla
tercih edilen gruptur. Ergitilen metalin bir nozuldan akıtılması ve sıvı veya gaz formunda bir
ortamla etkileşime sokularak parçalanması esasına dayanır. Fakat sıvı veya gaz ortamına ihtiyaç
duyulmadan üretim süreçleri ile de sıvı metallerin parçalanması ve toz edilmesi mümkündür.
İlerleyen zamanda bu tekniklerden de bahsedilecektir. Sıvının üretim sürecinde aşırı ısıtılması,
ince bir demek şeklinde serbes t bir düşme ile akıtılması ve ardından parçalanması sürecinde sıvı
metal damlacıkları ortamın soğutucu etkisine bağlı olarak aldıkları şekil ile katılaşmalarını
tamamlarlar. Katılaşmanınn hızı tozların şeklini belirler. Şekil kavramının dışında katılaşma s üreci
metal damlacıklarının mikroyapısını ve dolayısıyla tüm özelliklerini belirler. Genel olarak ifade
edilen bu yöntemlerin alt gruplarıda söz konusudur. Gerek kimyasal teknikler, gerek mekanik
teknikler gerekse de atomizasyon tekniklerinin alt grupları da daha sonraki bölümlerde
açıklanacaktır.
Toz üretim sürecinin ardından şekillendirme süreci devreye girer. Tozlar istenen şekle sahip bir Toz üretim sürecinin ardından şekillendirme süreci devreye girer. Tozlar istenen şekle sahip bir kalıp içerisinde sıkıştırılır. Malzemenin türü, üretim sürecinin ortaya koyduğu boyut, şekil ve kalıp içerisinde sıkıştırılır. Malzemenin türü, üretim sürecinin ortaya koyduğu boyut, şekil ve safsızlık kavramlarsafsızlık kavramları şekillendirme üzerinden doğrudan etkildir. Beklendiği gibi sert malzemeler ı şekillendirme üzerinden doğrudan etkildir. Beklendiği gibi sert malzemeler (özellikle seramikler) yüksek basınçlar gerektirirler. Ayrıca şekillendirme sonrası verilen formun (özellikle seramikler) yüksek basınçlar gerektirirler. Ayrıca şekillendirme sonrası verilen formun kalıptan çıkarma, fırına taşınma süreçlerinde bozulmaması için bağlayıcı kullanıkalıptan çıkarma, fırına taşınma süreçlerinde bozulmaması için bağlayıcı kullanımı gerekir. mı gerekir. Bağlayıcı kullanmak ham dayanımın sağlanmasından oldukça etkili olsa da daha sonra bağlayıcı Bağlayıcı kullanmak ham dayanımın sağlanmasından oldukça etkili olsa da daha sonra bağlayıcı uzaklaştırmada yaşanabilecek zorluklarla karşılaşılabilmektedir. Bağlayıcıların sinterleme uzaklaştırmada yaşanabilecek zorluklarla karşılaşılabilmektedir. Bağlayıcıların sinterleme sıcaklığına gelmeden yapıdan uzakaştırılması gerekir. Farklısıcaklığına gelmeden yapıdan uzakaştırılması gerekir. Farklı toz metalurjik prosesler için bağlayıcı toz metalurjik prosesler için bağlayıcı oranları, tipi ve uzaklaştırılması oldukça farklı olabilmektedir. Dolayısıyla istenen nihai oranları, tipi ve uzaklaştırılması oldukça farklı olabilmektedir. Dolayısıyla istenen nihai malzemeden beklenen özellikler doğrultusunda seçilecek yönteme bağlı olarak çok değişik malzemeden beklenen özellikler doğrultusunda seçilecek yönteme bağlı olarak çok değişik süreçler söz konusu olabilmektedir.süreçler söz konusu olabilmektedir. Örneğin, yüksek yoğunluk gereken fakat seri üretimin gerekli Örneğin, yüksek yoğunluk gereken fakat seri üretimin gerekli olmadığı parçalar için basınç destekli sinterleme yöntemleri kullanıldığında bağlayıcı kullanımına olmadığı parçalar için basınç destekli sinterleme yöntemleri kullanıldığında bağlayıcı kullanımına gerek kalmamaktadır. Fakat çok küçük ve karmaşık şeklli parçaların yüksek miktarda üretimleri gerek kalmamaktadır. Fakat çok küçük ve karmaşık şeklli parçaların yüksek miktarda üretimleri iiçin seçilecek enjeksiyon kalıplamada ise %35 gibi bir bağlayıcı oranı normal kabul edilebilir. çin seçilecek enjeksiyon kalıplamada ise %35 gibi bir bağlayıcı oranı normal kabul edilebilir. Fakat geleneksel açıdan bakıldığında soğuk şekillendirme ve arından sinterleme için yaygın Fakat geleneksel açıdan bakıldığında soğuk şekillendirme ve arından sinterleme için yaygın kullanılan bağlayıcı oranı %1 civarındadır. Tozların şekillendirilmeskullanılan bağlayıcı oranı %1 civarındadır. Tozların şekillendirilmesi için farklı kalıplar i için farklı kalıplar kullanılmaktadır. Sertiği düşük malzemeler için daha düşük basınç değerlerinde yüksek yoğunluk kullanılmaktadır. Sertiği düşük malzemeler için daha düşük basınç değerlerinde yüksek yoğunluk değerlerine ulaşılabilir. Fakat unutulmaması gerekir ki, mekanik bir yoğunluktan ziyade metalurjik değerlerine ulaşılabilir. Fakat unutulmaması gerekir ki, mekanik bir yoğunluktan ziyade metalurjik bir yoğunluk beklenir. bir yoğunluk beklenir. Bu metalurjik Bu metalurjik yoğunluk artışı sinterleme sayesinde gerçekleşir. Uygulanacak yönteme göre yoğunluk artışı sinterleme sayesinde gerçekleşir. Uygulanacak yönteme göre değişecek bir sıcaklıkta belirli bir süre beklenmesi ile partiküllerin temas noktalarında öncelikle değişecek bir sıcaklıkta belirli bir süre beklenmesi ile partiküllerin temas noktalarında öncelikle bir boyun oluşması ardından bu boyunun büyüyerek tüm parçayı kaplaması ve istenenbir boyun oluşması ardından bu boyunun büyüyerek tüm parçayı kaplaması ve istenen ölçüde ölçüde yoğunluğa sahip malzeme edilmesi sağlanır. İstenen ölçüde yoğunluk ifadesi önemlidir. yoğunluğa sahip malzeme edilmesi sağlanır. İstenen ölçüde yoğunluk ifadesi önemlidir. Geleneksel döküm yönteminde dahi sıvı metalin kalıpta şekillendirilmesi sonrasında yapıda kalan Geleneksel döküm yönteminde dahi sıvı metalin kalıpta şekillendirilmesi sonrasında yapıda kalan poroziteler düşünüldüğünde çok yüksek miktarda katı partikülden oporoziteler düşünüldüğünde çok yüksek miktarda katı partikülden oluşan bir sistemde gözenek luşan bir sistemde gözenek bulunması oldukça normal karşılanmalıdır. Fakat yine farklı teknikler sayesinden neredeyse tam bulunması oldukça normal karşılanmalıdır. Fakat yine farklı teknikler sayesinden neredeyse tam yoğunlukta ürün elde edilebileceği gibi filtre ve köpük uygulamalarına yönelik çok yüksek yoğunlukta ürün elde edilebileceği gibi filtre ve köpük uygulamalarına yönelik çok yüksek miktarda gözenek içeren ürün üreitmi de söz miktarda gözenek içeren ürün üreitmi de söz konusu olabilmektedir. konusu olabilmektedir. Sİnterleme toz metalurjisinin son kademesi olsa da nihai üründen beklenen yüksek performans Sİnterleme toz metalurjisinin son kademesi olsa da nihai üründen beklenen yüksek performans ikincil işlemleri gerektirebilir. Özellikle dövme diğer tekniklerde olduğu gibi gerek iç yapı ikincil işlemleri gerektirebilir. Özellikle dövme diğer tekniklerde olduğu gibi gerek iç yapı kontrolü gerekse de tam toğunluğa yakın ürükontrolü gerekse de tam toğunluğa yakın ürün elde amacıyla tercih edilebilmektedir. n elde amacıyla tercih edilebilmektedir. Bu yazıda toz metalurji kademeleri genel bir yaklaşımla açıklanmıştır. Her bir kademenin detayı Bu yazıda toz metalurji kademeleri genel bir yaklaşımla açıklanmıştır. Her bir kademenin detayı ayrıca burada paylaşılacaktır.ayrıca burada paylaşılacaktır.