Post on 15-Nov-2021
Magsimal®- 59Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı
RHEINFELDEN ALLOYS
Magsimal® – Telkari hafifliğe rağmen son derece dayanıklı
Narin, uzun süre formunu, hatlarını ve dayanımını muhafaza
etmek zorunda olan döküm parçalarına uygun bir alaşım. İyi
kaynak yapılabilme, yüksek dayanıklılık ve neredeyse sınırsız
kullanım olanakları. Çok yüksek korozyon mukavemeti; hatta
deniz suyuna bile.
Yusufçukların narin kanat yapısından esinlenilerek tasarlanan
parçalar için: Çok ince, elastiki, buna rağmen son derece da-
yanıklı ve sağlam kanatları bu zarif böceğe şaşırtıcı bir uçuş
performansı sağlar.
Magsimal®-59Primer Alüminyum Enjeksiyon Döküm Alaşımı
İçerik Sayfa
Özellikler 4
Özet olarak mekanik ve fiziksel özellikler 5
Uygulama örnekleri 6
Kimyasal bileşim ve iç yapı 15
Mekanik özellikler 16
Döküm durumunda (F) mekanik özellikler 16
Suni yaşlandırmadan (T5) sonraki mekanik özellikler 17
Tavlamadan (0) sonraki mekanik özellikler 18
Yorulma dayanımı 19
Korozyon direnci 19
Üretim ve tasarım önerileri 20
Ergitme 20
Döküm 20
Kaynak 21
Perçinleme 21
Yüzey modifikasyonu 21
Tasarım 21
Alüminyum enjeksiyon dökümde hedef basamakları 22
Külçe sevkiyatı 22
Magsimal-59 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler 23
İletişim 24
Bir bakışta Magsimal-59
AlMg5Si2Mn tipi bu enjeksiyon döküm alaşımı otomotiv uygulamalarında
gittikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Bu alaşım gurubu döküm durumunda
yüksek sünekliğe bağlı olarak fevkalade bir akma dayanımına sahiptir. Bir kaza
halinde çarpışmadan doğan enerjiyi sönümleme özelliği çok iyidir. Yorulma
dayanımı alışılagelmiş enjeksiyon döküm alaşımlarına göre daha yüksektir.
Bu nedenle Magsimal-59 alaşımının kullanıldığı uygulamalar, emniyet kemeri,
direksiyon iskeleti, çapraz kiriş, motosiklet jantı ve direksiyonu, suspansiyon çatalı ve
diğer şasi parçaları gibi yüksek performans isteyen emniyet parçalarını içermektedir.
Önemli bir nokta ise mekanik özelliklerin cidar kalınlığına bağlı olarak değiştiğidir.
Cidar kalınlığından doğan bu özelliği telafi etmek için istisnai olarak parçaya, mukavemet,
veya yüksek süneklik veren ısıl işlem yapmak mümkündür. Özel olarak geliştirilen bu
ısıl işlemler, suni yaşlandırma ve kabarcık oluşumunun hemen altındaki sıcaklıklarda
yapılan tavlamadır. Su verme işlemi yoktur ve soğuma hava ile yapıldığı için parçalarda
çarpılma görülmez.
Magsimal-59, primer aluminyum kullanılarak üretildiği için yüksek bir analitik saflık
gösterir. Bu da alaşıma, boyanmamış şasi parçalarında bile kullanılabilecek şekilde
mükemmel bir korozyon direnci sağlar.
3
[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Be
min. 1,8 0,5 5,0
max. 2,6 0,20 0,03 0,8 6,0 0,07 0,20 0,004
Muk
avem
et [ M
Pa]
Cidar kalınlığı [mm]
Rp0,2
Rm
AU
zam
a [%
]
14
12
10
8
6
4
2
0
350
300
250
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20
Özellikler
Kullanım alanları
Mimari, otomobil, uçak sanayii, ev aletleri, klima cihazları, otomotiv, gıda endüstrisi, makina sanayii,
optik, mobilya, gemi yapımı, kimya sanayii.
Karakteristik özellikler
İnce cidar kalınlıklarında çok iyi mekanik ve dinamik özelliklere sahip iyi dökülebilir bir enjeksiyon
döküm alaşımı. Kaynak için çok uygun. Korozyon direnci mükemmel. Perçin yapılabilir. Fevkalade
parlatma, polisaj yapılabilme ve iyi işlenebilirlik. Soğuk şekil verilebilen birleştirme teknikleri için gerekli
süneklik. İnce cidarlı ve büyük ebatlı parçalara uygunluk. Dökülmüş haliyle kullanım.
Alaşım tanımı
Kimyasal: AlMg5Si2Mn
Nümerik: 51 500
Kimyasal bileşim (ağırlık yüzdesi)
Cidar kalınlığına göre mekanik özellikler
4
Döküm yöntemi Isıl işlem Cidar kalınlığı Akma dayanımı Çekme dayanımı Kırılma uzaması durumu mm Rp0,2[N/mm2] Rm[N/mm2] A[%]
Enjeksiyon döküm F < 2 > 220 > 300 10 – 15
Enjeksiyon döküm F 2 – 4 160 – 220 310 – 340 12 – 18
Enjeksiyon döküm F 4 – 6 140 – 170 250 – 320 9 – 14
Enjeksiyon döküm F 6 – 12 120 – 145 220 – 260 8 – 12
[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Be
min. 1,8 0,5 5,0
max. 2,6 0,20 0,03 0,8 6,0 0,07 0,20 0,004
Magsimal-59 AlMg3Mn AlSi10Mg(Fe)
Isılişlem İstisnaiolarakmümkün Hayır Evet
Sıcakçatlamayakarşıhassasiyet Az Yüksek Hayır
Yapışmayayatkınlık Az Yüksek Az
Cürufoluşturmayayatkınlık Orta Orta Az
Kalıpömrü %90 %70 %100
Çekme,büzülme %0,6–1,1 %0,9–1,3 %0,4–0,6
Birim Geçerlilik aralığı
Katılaşmaaralığı 618–580 °C
Yoğunluk 2,65 kg/dm3 20°C
Elastisitemodülü 70–80 GPa 20°C
Doğrusalısılgenleşmekatsayısı 24 1/K×10-6 20–200°C
Isıliletkenlik 1,05–1,30 W/(K×cm) 20–200°C
Elektrikiletkenliği 14–16 M/(Ω×mm2) 20°C
Yorulmadayanımı(r=1)4mmcidarkalınlığı 100 MPa 106devir
Poissonsayısı 0,325
Özet Olarak Mekanik ve Fiziksel Özellikler
Katkı elementlerinin döküme ve mekanik özelliklere etkisi
Çekme deneyi nümunelerinin cidar kalınlığına bağlı olarak döküm durumundaki (F) mekanik özellikler
Döküm durumundaki fiziksel özellikler
Diğer enjeksiyon döküm alaşımları ile karşılaştırma
Mükemmel korozyon direnci
Yüksek akma mukavemetiYüksek uzama
İntermetalik demir fazları yok
Kalıba yapışmama
Cürufun azaltılması
5
Uygulama Örnekleri
6
Dört kapılı spor araba için kapı tasarımıMagsimal-59, basıldığı gibi1140 x 690 x 155 mm, cidar kalınlığı 2 mm, ağırlık 4,1 kg
Kapı iç parçaları / Ford Range RoverMagsimal-59, basıldığı gibi1400 x 500 mm ila 1000 x 240 mmcidar kalınlığı 1,8 – 2,0 mm, ağırlık 2,0 – 2,2 kg
Daha önceki modelin çelik saç kapısına göre burada toplam 40 kg’ luk bir ağırlık tasarrufu yapılmıştır. Ekstrüzyon profillerden, dövme parçalardan ve Magsimal-59 ile basılan enjeksiyon döküm parçalarından oluşan bu konstrük- siyonda, kaynak, yapıştırma, perçinleme ve civatalama gibi birleştirme teknikleri uygulanmaktadır. Dış konstrüksiyon, sıvama ve yapıştırmayla iç konstrüksiyona bağlanmaktadır.
Magsimal®-59 [AlMg5Si2Mn]
7
Ön tekerlek suspansiyon dayanağı / BMW 5 ve 6 serileriMagsimal-59, basıldığı gibi500 x 380 x 500 mm, ağırlık 2,3 kg, cidar kalınlığı 2,5 mm
BMW 5 ve 6 serilerinin ön aksamındaki bu parça yüksek dinamik yüklere maruzdur. Çeşitli birleştirme teknikleri üstün malzeme kalitesini gerekli kılmakta ve sadece 2,5 mm’ lik cidar kalınlığı da burada kolaylaştırıcı bir rol oynamaktadır.
Suspansiyon çatalı / Porsche CayenneMagsimal-59, basıldığı gibi340 x 370 x 60 mm, cidar kalınlığı 6 mm, ağırlık 0,9 kg
Bu parça yüksek dinamik yüklere açıktır ve bunun için de 4 ila 6 mm cidar kalınlıklarında Magsimal-59 ile tasarlanmıştır. Kalın boğum noktaları olmayan ya da az yükün olduğu kısımlardaki boğum noktaları Magsimal-59 kullanımına uymaktadır.
Uygulama Örnekleri
8
Şanzıman köprüsü / Mercedes Benz S-SınıfıMagsimal-59, basıldığı gibi,610 x 210 x 75 mm, ağırlık 2,3 kg, cidar kalınlığı 4 mm
Yüksek statik yük altında yüksek dinamik yükler ve buna ek olarak arabanın alt tarafında olduğu için korozyona açık olma durumu bu parçadan istenenleri özetlemektedir. İşlenmiş iki deliğe preslenen vibrasyon sönümleme elemanlarıyla parça üzerindeki yük plakaya geçer. Bu yüksek yüklere rağmen 200 °C derecede yapılan bir ısıl işlemle akma mukavemeti 190 Mpa’ nın üzerine çıkarılabildiği için cidar kalınlığı 4 ila 5 mm arasında tutulabilmiştir.
Ön aks kirişi / Porsche CaymanMagsimal-59, basıldığı gibi,910 x 710 x 85 mm, cidar kalınlığı 3 – 6 mm, ağırlık 4,8 kg
Bu kiriş, ısıl işlem yapılan çok daha ağır bir kokil döküm AlSiMg alaşımının yerini almıştır.
İnce cidarlı bu hafif konstrüksiyonun üretimi, çözeltiye almadan yapılan bir ısıl işlemle ekonomik olmaktadır. Aksi takdirde çar- pılma meydana gelmekte ve akabinde yapılan düzeltme operas- yonu parçada tekrar gerilimlerin oluşmasına yol açmaktadır.
Magsimal®-59 [AlMg5Si2Mn]
9
Emniyet kemeri makaraları, Saab, Daimler-BenzMagsimal-59, basıldığı gibi,ø-56 x 55 mm, ağırlık 0,066 kg
Kaza anında bir mekanizma ile makara ve dolayısıyla emniyet kemeri sabitlenerek gergin tutulur. Malzeme burada kırılganlık değil süneklik göstermelidir. Dökümde vakum kullanılarak parçanın kalitesi yükseltilebilmektedir.
Navigasyon ekran çerçevesiMagsimal-59, basıldığı gibi,ince cidarlı ve hafif, dekoratif krom kaplama,bir kaza veya darbe durumunda yüksek uzama.
Direksiyon iskeleti, VW New BeetleMagsimal-59, basıldığı gibi, ø-370 x 125 mm,ağırlık 0,85 kg
Direksiyon kolonları bir kaza anında kırılmayıp keskin kenar, köşe veya kırık oluşturmadan kolon plakasına kadar deforme olmalıdırlar. Çöl iklimlerinde ön cam arkasında oluşan muhtemel sıcaklıkların simule edildiği testlerle bu parçaların stabilitesi mercek altına alınmaktadır.
Uygulama Örnekleri
10
Arka çapraz kirişMagsimal-59, basıldığı gibi,1080 x 370 x 150 mm, cidar kalınlığı 4 mm, ağırlık 6,5 kg
Spor arabalar için suspansiyon kulesiMagsimal-59, basıldığı gibi,590 x 450 x 340 mm, cidar kalınlığı 3 mm, ağırlık 3,0 kg
Magsimal®-59 [AlMg5Si2Mn]
11
Yatak plakası W12, VW PhaetonMagsimal-59, basıldığı gibi, ağırlık 3,0 – 4,2 kg
Yağ karteriMagsimal-59, basıldığı gibi,440 x 310 x 180 mm, cidar kalınlığı 2,2 mm, ağırlık 3,0 kg
Pencere çerçevesi için boğumlarMagsimal-59, basıldığı gibikaynak yapılabilir, uzunluk 510 mm’ ye kadar, ağırlık 0,20 – 0,35 kg
Uygulama Örnekleri
12
Cabriolar için kapatma mafsal plakasıMagsimal-59, basıldığı gibi,600 x 350 x 280 mm, cidar kalınlığı 2 ila 5 mm, ağırlık 3,2 kg
Cabriolar için kapatma koluMagsimal-59, basıldığı gibi,740 x 130 x 125 mm, cidar kalınlığı 2 ila 5 mm, ağırlık 1,3 kg
Cabriolar için kapatma mekanizması ara plakasıMagsimal-59, basıldığı gibi,230 x 220 x 130 mm, cidar kalınlığı 2 ila 5 mm, ağırlık 0,85 kg
Magsimal®-59 [AlMg5Si2Mn]
13
Kayak ayakkabısı bağlantı parçalarıMagsimal-59, basıldığı gibi,76 x 23 x 18 mm, ağırlık 20 gm
Ayaklık plakası, BMW R 1150 RT motosikleti,Magsimal-59, basıldığı gibi,690 × 170 × 100 mm, ağırlık 1,1 kg,kromat kaplama veya boyama,yüksek akma mukavemeti istenilen bir parça.
Kayak bağlama parçalarıMagsimal-59, basıldığı gibi, polisaj yapılmış,77 x 69 x 53 mm, ağırlık 150 gm
Ray kapakçığıMagsimal-59, basıldığı gibi,yüzey polisaj yapılmış,34 x 15 x 13 mm, ağırlık 6 gm
Kompresör taşıyıcı / Porsche CayenneMagsimal-59, basıldığı gibi330 x 230 x 75 mm, ağırlık 0,45 kg
Bu ince taşıyıcı lastik hava kompresörünü sabitlemektedir. Yüksek dinamik yük ve çatallı tasarım, enjeksiyon döküm kalıbında birden fazla yolluk girişini ve sıkça yerleştirilen hava ceplerini gerekli kılmaktadır.
Uygulama örnekleri
14
Motosiklet jantı / MZMagsimal-59, basıldığı gibiø 460 x 180 mm, ağırlık 6,4 kg
Ağırlık tasarrufu nedeniyle konvansiyonel alüminyum jantlarına göre daha az kütle ile motosikletin daha dinamik bir sürüşü söz konusudur. Bu jant, iki simetrik parça olarak basılmakta, gerekli genişlikte işlenerek elektron demeti yöntemiyle kaynak yapılıp birleştirildik-ten sonra boyanmaktadır.
Stabilizatör çubuğu için tutucu köprü / BMW 5 serisi Magsimal-59, basıldığı gibi,135 x 90 x 50 mm, ağırlık 0,18 kg
Stabilizatör çubuğu için tutucu köprü / BMW 7 serisi Magsimal-59, basıldığı gibi,130 x 85 x 45 mm, ağırlık 0,20 kg
Bu parçalarda sadece Magsimal-59 daha önce kullanılan aluminyum dövme parçanın yerini alabildi ve böylelikle de %10 civarında bir ağırlık tasarrufu sağlandı.
[%] Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Be Diğertoplam
min. 1,8 0,5 5,0
max. 2,6 0,20 0,03 0,8 6,0 0,07 0,20 0,004 0,2
0 2,5 5,0 7,5
640630620610600590580570560550540
Reaksiyonlar
618 °C Likidus – α alüminyum
594 °C Likidus – Mg2Si + Al6Mn veya Al15(Mn,Fe)3Si2594 °C – 580 °C Tesbit edilmedi
Süre [min]
Sıc
aklık
[°C
]
[°C]
TG = 657,1TLu = 618,9TLo = 619,8dTL = 0,9TSu = 594,0TSo = 594,3dTS = 0,3
Grafik 1: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, Quick-Cup-potasında termik analiz
Resim 1: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, REM fotoğrafı
Kimyasal Bileşim ve İç Yapı
Tablo 1’ de, Magsimal-59 alaşımının kimyasal
bileşimi verilmiştir.
Yukarıdaki silisyum oranını içeren AlMg alaşımla-
rında %40-50 (yüzey yüzdesi) ötektik söz
konusudur. Bu özellik Magsimal-59’ u iyi iç bes-
lemesi olan ve mükemmel dökülebilen bir
alaşım haline getirir.
Mg2Si bileşimi temel alındığında magnezyumun
çokça olduğunu görüyoruz. Bu önemlidir,
çünkü korozyona karşı direnç açısından bakıldı-
ğında yapıda serbest silisyumun olmaması
gerekir. Fazladan magnezyum ayrıca yüksek
akma dayanımı sağlamaktadır. Kalsiyum ve sod-
yum elementleri, dökümün sıcak çatlağa
yatkınlıklığını olumsuz etkiledikleri için düşük
tutulmak zorundadırlar. Fosfor da aynı şekilde
Al-Mg2Si-ötektiğinin oluşmasını ve dolayısiyle
de sünekliği olumsuz etkilediği için düşük
tutulmalıdır.
%2’ den fazla Mg içeren Al-Mg tipi alaşım ergiyik-
leri özellikle yüksek sıcaklıkta uzun süre ocakta
kaldıkları zaman cüruf oluşturmaya meyillidirler.
Bu durumda karnıbahar gibi ve zor temizlenen
cüruf oluşumları söz konusudur. Bunun için
alaşıma berilyum katılmaktadır. Berilyum,oksit
tabakasını sıklaştırır ve dışarıya daha az oksit-
lenebilecek aluminyum ve magnezyum sızmasını
sağlar.
Magsimal-59’ un termik analizi grafik 1’ de gö-
rülmektedir. Sıcaklık eğrisi bir Quick-Cup potada
(Croning kumu) kaydedilmiştir. Likidus sıcaklığı
yaklaşık 618, solidus sıcaklığı da yaklaşık 594 °C
derecededir. 592 °C derecede bir durma noktası
görülmektedir. Bu noktada Al-Mg2Si-ötektiği
katılaşmaktadır.
Tablo 1: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, kimyasal bileşim
Enjeksiyon döküm yapısında çok hızlı bir soğumada homojen bir α-fazı
dağılımı görülür. Resim 1’ deki açık renk parçacıklar Al6Mn fazıdır.
Manganezin varlığıyla kalıba yapışma önlenmektedir. α-dendritlerinin etrafında
α-alüminyum ve Mg2Si’ den oluşan ötektik dağılımı görülmektedir.
Büyük fazlar yoktur ve ötektik de ince ve küreseldir. Dolayısıyle de burada
oldukça sünek bir yapı söz konusudur.
15
Tablo 2: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn alaşımı ile basılmış çekme deneyi nümuneleri; cidar kalınlığına bağlı olarak döküm durumundaki mekanik özellikler
Cidar kalınlığı [mm] Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] A [%]
<2 >220 >300 10–15
2–4 160–220 310–340 12–18
4–6 140–170 250–320 9–14
6–12 120–145 220–260 8–12
Grafik 2: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn alaşımının döküm durumundaki dayanım ve uzama eğrisi; nümune cidar kalınlığı 3 mm
320
240
160
80
00 5 10 15 20
Rp0,2 = 178 MPa
Rm = 313 MPa
A = 20,6 %
Day
anım
[ MP
a]
Kırılma uzaması A [%]
Mekanik Özellikler
Döküm durumunda (F) mekanik özellikler
Döküm durumundaki Magsimal-59’ un mekanik
özellikleri her hangi bir ısıl işlemi gereksiz
kılacak şekilde mükemmeldir ve aşağıdaki avan-
tajlar söz konusudur:
• Enerji tasarrufu
• Kalıcı deformasyon yok
• Büyük ebatlarda parça dökümü
• Düşük maliyetle birden fazla
parçanın entegrasyonu.
Magsimal-59’ un mekanik özellikleri cidar kalınlı-
ğına ve katılaşma koşullarına bağlıdır.
Grafik 2’ de Magsimal-59 ile basılmış 3 mm
kalınlığındaki bir plakanın döküm durumundaki
dayanım ve uzama eğrisi görülmektedir.
Tablo 2’ de mekanik özellikler cidar kalınlığına
bağlı olarak verilmiştir.
Enjeksiyon döküm parçalarından alınan nümune-
ler, ayrı basılan plakalardan alınan nümu-
nelerle karşılaştırıldığında döküm parçalarından
alınan nümunelerden elde edilen değerlerde
dağılım aralığının daha geniş olduğu görülmek-
tedir. Normalde yolluk girişi bölgesinden elde
edilen nümune değerleri, girişe uzak bölgelerden
elde edilen nümune değerlerinden daha iyidir.
Bu nedenle döküm parçasında nümunenin alınacağı en uygun yeri bulmak
zordur ve önceden dökümcü ve tasarımcı arasında tanımlanmalıdır.
Ayrıca çekme nümunesi ölçüleri ile döküm parçasından istenilen mekanik özellik
değerlerinin de karşılıklı olarak önceden kararlaştırılmasında yarar vardır.
16
0 20 40 60 80 100 120 140
300
250
200
150
100
50
0
3mmcidarkalınlığı
6mmcidarkalınlığı
Suniyaşlandırmasüresi[min.]
Akm
ada
yanı
mıR
p0,
2[M
Pa]
R
Grafik 3: Suni yaşlandırmanın (250 °C) fonksiyonu olarak akma dayanımı Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, kalıptan çıktıktan sonra suda soğutma
Grafik 4: Suni yaşlandırmanın (250 °C) fonksiyonu olarak uzama; Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, kalıptan çıktıktan sonra suda soğutma
0 20 40 60 80 100 120 140
20
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Suniyaşlandırmasüresi[min.]
Uza
ma
A[%
]
3mmcidarkalınlığı
6mmcidarkalınlığı
Suni yaşlandırmadan (T5) sonraki mekanik
özellikler
Cidar kalınlığının artmasıyla akma dayanımı da
azalır ve kokil döküm değerlerine yaklaşır.
Kısmen de olsa yüksek cidar kalınlığının olduğu
uygulamalar vardır ve parçadan istenilen sertlik
değerlerine ulaşılamıyabilir. Böyle durumlarda
mekanik özellik değerleri T5 ısıl işlemle yükseltile-
bilir. Grafik 3’ te bu durum görülmektedir.
Suni yaşlandırmada dayanım değerlerini artırmak
için enjeksiyon döküm parçasının kalıptan
alındıktan hemen sonra suda soğutulması gerek-
mektedir. Parçayı kalıptan çıktıktan sonra hava
ile soğutmak aynı etkiyi göstermez. Mekanik
değerlerin değişimi grafik 3 ve 4’ te gösterilmiştir.
60 dakikalık bir suni yaşlandırmadan sonra
kararlı bir durumun ortaya çıktığı görülmektedir.
6 mm’ lik bir cidar kalınlığı ile 200 MPa’ lık bir
akma dayanımına ulaşılabilir. 3 mm’ lik nümune-
lerde daha yüksek değerlere ulaşılmaktadır.
Bu davranışın, değişik cidar kalınlıklarına sahip
enjeksiyon döküm parçaları için de geçerli
olduğu varsayılırsa, T5 ısıl işlemden sonra söz
konusu cidar kalınlıklarındaki parçalardaki
mukavemet değerlerinin de çok farklı olmaması
gerekir.
17
0 10 20 30 40 50 60 70
300
250
200
150
100
50
0
Tavlamasüresi[min]
Akm
ada
yanı
mıR
p0,
2[M
Pa]
Grafik 5: Değişik tavlama sıcaklıklarında akma dayanımı, Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, 3 mm cidar kalınlığı
250 °C
350 °C
380 °C
0 10 20 30 40 50 60 70
24
20
16
12
8
4
0
Tavlamasüresi[min]
Uza
ma
A[%
]
Grafik 6: Değişik tavlama sıcaklıklarında uzama, Magsimal-59, AlMg5Si2Mn, 3 mm cidar kalınlığı
380 °C
350 °C
250 °C
Tavlamadan (O) sonraki mekanik özellikler
Uzama, cidar kalınlığına çok bağlı olduğu için
değişik olabilir. 250 °C derecede 60 dakikalık bir
tavlamadan sonra 3 mm kalınlığındaki nümuneler
hala %10’ luk, 6 mm’ lik plakalar da hala %4’
lük uzama değerlerine sahiptirler. Normal olarak
civatalama veya boğum noktaları gibi yüksek
cidar kalınlıklarının olduğu bölgelerde mukavemet
değerleri ön plandadır. Alaşımın, parçanın kalın
olduğu bölgelerdeki bu davranışı ikincildir,
fakat tasarımcı tarafından göz önünde bulundu-
rulmasında yarar vardır.
Tavlama ile yüksek cidar kalınlığı olan bölgeler-
deki mukavemet artırılabilir. 350 °C derece-
deki bir tavlamada akma dayanımı, başlangıç
değerine bağlı olarak 130 ila 150 MPa değer-
lerine kadar düşmekte, uzama da çok artmak-
tadır. Döküm durumunda istenilenin elde edile-
mediği durumlarda yüksek süneklik böylelikle
artırılabilir.
3 mm’ lik bir cidar kalınlığı için mukavemet ve
uzama değerleri grafik 5 ve 6’ da görülmektedir.
18
105 106 107 108
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Yüksayısı[n]
Day
anım
[MP
a]
Grafik 7: Döküm durumunda Magsimal-59, AlMg5Si2Mn Wöhler eğrisi
%95%50
%5
Dayanımoranır=-1Cidarkalınlığı4mm%5,%50,%95Kırılmaolasılığı
Grafik 8: Korozyonun alüminyum alaşımlarının yorulma özelliklerine etkisi (Kaynak: Haldenwanger, Werkstoffvielfalt im Automobil, Febr. 20)
Yüksayısı[n]
104 105 106 107 108 109 1010
Ger
ilim
dal
gab
oyu
[MP
a]
200
150
100
50
40
30
20
3
2
1
12
3
20°CKorozyonaltında
1 EnjeksiyondökümAIMg5Si2Mn
2 Thixo-DökümAISi7Mg0,3T6
3 SaçAIMg0,6Si0,8T6
Yorulma dayanımı
Yorulma dayanımı tasarımcı için önemli bir indika-
tördür ve enjeksiyon döküm parçalarının katı-
laşma koşullarına, döküm hatalarına ve yüzey
oluşumuna bağlıdır. Bu nedenle ölçüm sonuçla-
rının bire bir karşılaştırması ancak sınırlı şekilde
mümkündür. Grafik 7’ de Magsimal-59’ un
yorulma dayanımı r = -1 değeri için gösterilmek-
tedir. Bu, ortadaki gerilimin sıfır olması demektir.
Ölçüm, 4 mm kalınlığındaki enjeksiyon döküm
plakaları ve yüksek frekans puls jeneratörü (yak-
laşık 110 Hz) ile yapılmıştır.
Eğriler değişik kırılma olasılıklarını yansıtmaktadır.
Normal olarak hesaplamalarda her zaman %5’
ten hareket edilir. Eğrilere bakınca, döküm duru-
munda 100 MPa yüksekliğinde bir yorulma daya-
nımı görmekteyiz.
Korozyon direnci
AlMg alaşımları genelde korozyona karşı çok da-
yanıklıdır ve bu nedenle de normal olarak deniz
suyunun söz konusu olduğu ortamlarda da kul-
lanılırlar. Bu alaşım gurubu emniyet parçalarında
da bir seçenektir ve bu nedenle de gerilim çatlağı
korozyonuna yatkınlık test edilmiştir. Bunun için
nümunelere akma mukavemetinin %75’ i kadar
bir yükle 35 g/l-NaCl çözeltisinde 30 günlük bir
daldırma testi (ASTM G 47-90) uygulanmıştır.
Testten sonra mukavemetin düşmemiş olması
gerekir.
Yorulma davranışı ile ilgili olarak normal ve korozif
atmosferde çeşitli malzemelerin karşılaştırılması
grafik 8’ da gösterilmiştir. Burada, korozyon etkisi
altında Magsimal-59’ un T6 ısıl işlem yapılmış
AlSi7Mg0,3 alaşımından daha iyi olduğu gözlen-
mektedir.
19
Üretim ve Tasarım Önerileri
Ergitme
Magsimal-59’ un Al-Mg2Si ötektiği için
uzun süreli özel bir tane inceltmesi vardır.
Ötektiğin incelik derecesi döküm parça-
sının uzama ve mukavemetine yön verir
(Resim 2 ve 3). Alaşım üretimindeki
özel bir ergitme tekniği özellikle AlMg ala-
şımlarına özgü olan oksit oluşumunu
çok azaltır. Böylelikle ergiyik yüzeyinde
ve pota tabanında hemen hemen hiç oksit
aglomerasyonları oluşmaz. Bilindiği gibi
alaşım içindeki oksitler uzamayı oldukça
düşürmektedir.
Dökümhanede külçelerin çabucak ergitil-
mesi halinde sadece rotorla gaz alma
yapılırsa ergiyik için yukarıdaki avantajlar
geçerlidir. Ergitme tuzları, tane inceltme,
modifikasyon, fosfor, alkali ve toprak alkali
maddeleri kullanıldığında ve ergiyiğe
yabancı metaller katıldığında bu avantajlar
kaybolur. Tabii ki bu Al-Mg2Si-ötektiğinin
de olumsuz etkilenmesine yolaçar. Ergiyik
sıcaklığı 770 °C derecenin üzerinde
olmamalıdır.
Isıl konveksiyonla ergiyiği hareket halinde
tutan ocaklar, oksit-ergiyik reaksiyonları
ve segregasyon nedeniyle ergiyik üzerinde
bir tabaka oluşumunu önlerler. Bu, ergiyik
hareketinin rotorla veya ocak tabanın-
dan temizleme gazı verilmesi suretiyle hare-
ket halinde tutulduğu ocaklar için de
geçerlidir.
Ergiyik hareketinin olmadığı kapaktan
ısıt-malı ocaklar ve üretime bağlı doldur-
malar olmaksızın uzun süreli ara vermeler
AlSi alaşımlarında problem yaratırlar.
Magsimal-59 da dahil olmak üzere tüm
alüminyum ergiyikleri, sıcağa dayanıklı
ocak malzemesinin %85’ inin kilden, yani
Al2O3’ ten oluşması halinde bununla
reaksiyona girmezler. Son zamanlardaki
yeni ısıya dayanıklı ocak malzemesi
karışımları sızmayı ve istenmeyen reaksi-
yonları önler.
Yolluk gibi geri dönüşüm malzemesinin
tekrar ergitilmesi problem teşkil etmez.
Her halükarda diğer alaşımların geri
dönüşüm malzemesi ile karışmamasına
dikkat etmek lazımdır. Bu malzemenin
kullanılmasının mekanik özelliklere etkisi
olumsuz olabilir. Geri dönüşüm malzemesi
kullanıldığında ergiyiğin rotor vasıtasıyla
argon veya azot vererek oksit inkluzyonları
ve oxit tabakalarından temizlenmesi
zorunluluktur. Yoksa bunların zamanla
proseste çoğalmasıyla döküm parçası
özelliklerine etkisi olumsuz olur. Bu arada
oluşan cürufun metal oranı, Magsimal-59’
a uygun bir ergiyik tuzu ile azaltılabilir.
Aynı şekilde ergiyik hareketinin olmadığı
kapaktan ısıtmalı ve bir kaç bölmeli
ocaklarda cüruf oluşumunu azalmak için
ergiyik yüzeyinin Magsimal-59’ a uygun
bir tuzla kaplanması yarar sağlıyabilir.
Döküm
Magsimal-59’ un ötektik sıcaklığı, böyle-
likle de döküm sıcaklığı AlSi10Mg(Fe)
alaşımınkinden yaklaşık 20 °C derece daha
fazladır. Kalıp kullanım süresi hesaplanır-
ken, soğutmanın sadece kalıp yüzeyine
püskürtme suyla yapılması durumunda
yukarıdaki noktanın dikkate alınması
gerekir. Eşanjör yoluyla ve su ile soğutulan
kalıpların ömrü daha uzun olur.
Yüksek manganez oranı sadece kalıba
yapışmayı önlemez, ısıl dayanım ve dola-
yısıyla alaşımın şekil stabilitesini de arttırır.
Bunun için yüksek büzülmeye rağmen
silisyum oranının da katkısıyla döküm
parçaları kalıptan kolayca çıkarılabilir.
Buna rağmen kalıplardaki çıkma açıları
1,5 dereceden fazla olmalıdır.
Kabaca söylemek gerekirse Magsimal-59,
8 mm cidar kalınlığına kadar iyi dökülebilir.
2 mm cidar kalınlığından itibaren de kalıba
yapışma olmaz.
Kalıp ayırma yağı konsantrasyonunun AlSi
alaşımlarıyla karşılaştırıldığında %30 ila
%50 daha fazla olması yararlıdır. Normal-
de piyasada kullanılan kalıp ayırma yağları
kullanılabilir. Kaynak yapılmaya uygun
döküm istenilmesi halinde bu proses
ve alaşıma uygun bir yağın kullanılması
gereklidir.
Resim 2: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn’ deki ince Al-Mg2Si ötektiği
Resim 3: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn’ deki büyük taneli Al-Mg2Si ötektiği
50 µm 50 µm
20
Duvar kalınlığı Rp0, Rm A
4 mm [MPa] [MPa] [%]
Kaynakyapılmamış 165 287 17
Kaynakyapılmış* 148 246 6
Resim 4: İyi bir feder tasarımına örnek.
Resim 5: Magsimal-59, AlMg5Si2Mn için boğumların olmadığı iyi bir tasarım örneği
Resim 6: Karga bacaklarına örnek
Kaynak
Magsimal-59 parçaları AlMg4,5MnZr
kaynak katkı malzemesi kullanılarak WIG
ve elektron demeti yöntemleriyle kay-
nak yapılabilir. Isıl etkilenme bölgesinde
mukavemet özellikleri uzamanın tersine
az etkilenmektedir. SG-AlSi5 kaynak katkı
malzemesi kullanılması halinde uzama
değerleri daha çok düşmektedir. Tasarım-
cı, kaynak için öngörülen yerleri parçanın
az yük alan kısmına koymalıdır. Aşağıdaki
mekanik özellikler, ısıl etkilenme bölge-
sinde mukavemet değerlerinin uzamanın
tersine az etkilendiğini göstermektedir.
Son zamanlarda geliştirilen kalıp ayır-
ma yağları AlMg alaşımlarının dökümü
esnasında malzemenin akışıyla parçanın
kalıptan çıkışını kolaylaştırır. Bunun dışında
parçanın kaynak yapılabilme özelliğine de
olumlu etkileri vardır.
Perçinleme
Çeşitli malzemelerden ince cidarlı parça-
ları, Magsimal-59 ile basılan enjeksiyon
döküm parçaları ile birleştirmek için perçin
yöntemi çok uygundur. Birleştirme için
oldukça sık kullanılan bir yol da yapıştırma
ve perçin kombinasyonudur.
Tasarım
Çok ince tasarlanmış federler, onların
istenmiyen bir şekilde katı olmasına neden
olur. Oluşabilecek deformasyon kısmi
olarak federin sonunda yani duvardadır.
Feder kalınlığı duvar kalınlığına uygun
olmalıdır.
• Magsimal-59 ile iyi tasarıma örnekler:
• Boğum veya düğüm noktalarını, karşı
taraftaki duvarda döküm çöküntüleri
oluşmasını önlemek için kaldırmak
gerekir. Katılaşma sırasındaki yüksek
hacim büzülmesi boğumlarda çöküntü-
ler oluşturur.
• İç radyuslardaki kalınlıklar da çöküntü
oluşturur. Bunlar karga bacaklarıyla
azaltılabilir.
Orta çizgi döküm boşlukları bazı durum-
larda çok uzun olabilirler. Fakat bunlar
ortada oldukları için parçanın mukaveme-
tine kayda değer bir etkileri olmaz. Önemli
olan, bu döküm boşluklarının yüksek
yükün olduğu yüzey bölgesine bağlantıla-
rının olmamasıdır.
Perçin için tasarlanan parçalarda cidar
kalınlığı gerekli şekil alma kabiliyeti için
3 mm’ yi aşmamalıdır.
Yüzey modifikasyonu
Magsimal-59’ a hem yaş ve toz boya,
hem de polisaj ve eloksal yapılabilir.
Polisajda yüzey parlaklığında hafif mavi
bir renk oluşur. Eloksalde de silisyum
oranı nedeniyle tipik bir gri tonun oluştuğu
göz önünde bulundurulmalıdır. Dekoratif
amaçlar için yüzeyin bir krom tabakası ile
kaplanması veya parlatılması önerilir.
*Ellekaynak,MIGyöntemi,katkımalzemesiAlMg4,5Mn
21
Resim 7: Gerekli alaşımlar ve üretim prosesi aşamalarıyla enjeksiyon dökümün 8 hedef basamağı
Magsimal-59 AlSi10Mg ( Fe ) Silafont-36 T5 Mg > 0,3 %
Ölçü
Hafif ve ince
Yüksek akma dayanımı
Sıvama
Perçin
Yüksek dinamik yük
Kaynak
Çözeltiye alma
AlSi9Cu3 ( Fe ) ve diğerleri
AlSi12 ( Fe ) ve diğerleri
Silafont-36 Castasil-37 AlSi9
Silafont-36 Magsimal-59 Castasil-37 AlSi9
Magsimal-59 Castasil-37
Silafont-36 Castasil-37 Magsimal-59
Silafont-36 Castasil-37
Uygun enjeksiyon döküm alaşımları
Kuru piston yağlayıcıları Kalıp ayırıcının en aza indirilmesi Modern kalıp yağları
Kal
ıp a
yırı
cı
Kontrollu ergiyik taşınması Birinci faz az türbülanslı Ergiyik temizliği
Vakum < 50 hPa Vakum Çil blok ile hava tahliyesi Hava ceplerinin etkili şekilde yerleştirilmesi (Simulasyon)
Hedef Basamakları
Erg
iyik
Hav
a
Gerekli enjeksiyon döküm üretim adımları
Aluminyum Enjeksiyon Dökümde Hedef Basamakları
Külçe sevkiyatı
Yeni „RHEINFELDEN Üretim Sistemi“ devreye girdikten sonra bütün alaşımlarımız
RHEINFELDEN-Külçeleri şeklinde sevkedilmeye başlanmıştır. Bu külçe şekli
uzun yıllardan sonra HSG-külçelerinin yerini almış ve onların sahip olduğu avantajları
muhafaza etmiştir.
Kimyasalbileşim: Sevkiyat belgeleri şarjın ortalaması alınmış kimyasal analizini
de içermektedir.
Balyalarınişaretlenmesi: Her külçe balyasında alaşımın marka adını veya
alaşım tanımını, dahili malzeme numarasını ve balya ağırlığını içeren
bir etiket vardır. İstek üzerine balyanın renkli kodlaması da
mümkündür. Şarj numarası yılın son iki rakamından
ve bir üretim numarasından oluşmaktadır. Etikete
ayrıca makina ile okunabilecek barkod
kodlaması da basılabilir.
Sevkiyata hazır 13 sıralı külçe balyası
Külçelerin tek tek numaralanması
Rheinfelden-Külçesi
22
1 Külçelerinergitilmesi
2 Tuzlamuamele
3 Magnezyumyanması
4 Cürufalma
5 Ergitmedensonraki
sıcaklık
6Dökümocağındaki
sıcaklık
7 Gazalmaveergiyiğin
temizlenmesi
8 Cürufalma
9 Taneinceltme
10 Modifikasyon
11 Dökümsıcaklığı
(Referansdeğer)
12 Kalıpsıcaklığı
13 Kalıptanaldıktansonra
parçalarınsoğuksuya
daldırılması
14 Isılişlem
15 Suniyaşlandırmave
tavlama
Magsimal®-59 [AlMg5Si2Mn]Magsimal®-59 enjeksiyon döküm parçaları üretiminde dökümhane için öneriler
Magnezyum yanması, gaz alımı ve ergiyik oksidasyonunun az olması için yüksek
performanslı bir ocakta mümkün olduğu kadar çabuk ergitin. Önceden ısıtılmış külçeleri ve
geri dönüşüm malzemesini azar azar ilave edin; aksi takdirde segregasyon veya ayrışma
olur. Kil oranı yüksek malzemesi olan ocak kullanın. Ergiyik tarafından fosfor ve sodyum
alımını engelleyin.
Yasak! Ergiyiğe böylelikle sodyum girmesi tehlikesi olabilir.
Her ergitmede yaklaşık % 0,1 yanma olur. Normal olarak magnezyum ilavesine gerek yok. Mg
oranının %5’ in oldukça altına düştüğü durumlarda azami olarak %0,5 saf magnezyum katın.
Ergitmeden sonra gerekli.
En çok 780 °C derece (Sıcaklık kontrolu!).
650 °C derecenin altına düşmemeli ve ergiyiğin hareketi sağlanmalı:
• Isıl konveksiyonla
• Gaz alma rotoruyla
Ergiyiğin durgun olması halinde kapak ısıtmalı derin ocak kullanmayın. Isıya dayanıklı ocak
malzemesindeki kil oranının yüksek olmasına dikkat edin.
• Rotorla etkili şekilde ve hızlı olarak gaz verin:
500 – 600 U / min, 7 – 10 l / min argon veya azot, 6 – 10 dakika.
• İnce delikli rotor başlığıyla gaz alma süresi biraz daha uzun olur.
Ergiyiğin soğumamasına dikkat edin.
• Azot açığa çıkaran gaz alma tabletlerine dikkat edin. Bunların çoğu durumda olumsuz
etkisi vardır. Ergiyiğe sodyum verirler, bu da parçadaki uzamanın düşmesi demektir.
Gaz aldıktan hemen sonra yapın. Cüruftaki metal oranı ancak gaz alma sırasında kullanılan
ve Magsimal alaşımları için özel olarak geliştirilmiş sodyum içermeyen tuzlarla azaltılabilir.
Yasak!
Yasak! Aksi takdirde parçada erişilebilecek uzama ciddi şekilde düşer.
690 – 730 °C derece.
Enjeksiyon döküm parçasının geometrisi, büyüklüğü ve cidar kalınlığına göre değişir.
160 – 220 °C derece.
Parçaların hemen soğuk suya daldırılması akma dayanımını düşürür, uzamayı da artırır.
Normal durumlarda yapılmaz (Bak madde 15).
Sadece istisnai durumlarda suni yaşlandırma ve çözeltiye almadan tavlama yapılabilir:
• Suni yaşlandırma (T5): Gerektiğinde 250 °C dereceye ve 90 dakikaya kadar.
Akma mukavemeti artar, uzama düşer.
• Çözeltiye almadan tavlama (O): Gerektiğinde 320 °C ila 380 °C derece arası ve 90
dakikaya kadar. Akma mukavemeti düşer, uzama artar.
Külçelerin tek tek numaralanması
23
RHEINFELDEN ALLOYS GmbH & Co. KG Türkiye Temsilciliği Bir Aluminium Rheinfelden gurubu kuruluşu IPS-VISION Satış ve müşteri danışmanlığı Friedrichstrasse 80 D-79618 Rheinfelden Turhan Topaçoğulları
Tel. +49.7623.93-490 Tel: +49-(0)7623-62 144 Fax +49.7623.93-546 Cep: +49-(0)176-60 80 81 80
alloys@rheinfelden-alloys.eu t.topac@ips-vision.com.tr www.rheinfelden-alloy.eu www.ips-vision.com.tr