Module 6: Materials and Hardware PDF

MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 1 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.1 Uçak Malzemeleri – Demir 6.1.1 Uçakta Kullanılan Yaygın AlaĢım Çeliklerin Karakteristikleri, Özellikleri ve Tanımlaması...

MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 1 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.1 Uçak Malzemeleri – Demir 6.1.1 Uçakta Kullanılan Yaygın AlaĢım Çeliklerin Karakteristikleri, Özellikleri ve Tanımlaması Malzemelerin doğru seçilimi ve uygun kullanımı bir malzemenin doğasının doğru bir bilgi birikimini gerektirir. Bu, verilen çevresel şartlar altında özgün teknik uygulama için yapısını, özelliklerini ve davranışını içermektedir. Dahası, bir teknisyen malzemelerin sınıflarını ve özelliklerini ayırabilmelidir. Aksi takdirde, ayrı davranış ve işlemleri hesap edemez ve doğru bir şekilde uygulayamaz. 6.1.1.1 Malzemelerin Sınıflandırılması Teknik alanda demir cevheri, kömür, ham petrol veya ahşap gibi ham maddeler çeşitli amaçlar için kullanılmadan önce farklı işlemlerden geçirilir. Metaller(çelik, dökme demir, alüminyum alaşımlar gibi) ve ametalik malzemeler (sentetik malzemeler gibi) üretici aletlerinde, makinelerde ve ekipmanda kullanılır. Oysa üretimleri için harici malzemelere gerek duyulur. Demir esaslı metaller 4%‟e kadar karbon ve demir(ferrit diye de adlandırılır) içerir. Metalin özelliklerini değiştirdiği için karbon miktarı önemlidir. 2.06%‟ya kadar karbon içeren demir esaslı metaller çelik olarak bilinir ve 2.06% ile 4% arasında bir karbon içeriğine sahip olanlar dökme demir olarak adlandırılır. Demir esaslı olmayan metaller ya hiç demir içermez ya da 50%‟den daha az içerirler. Özellikleri(yumuşak, dövülebilir, korozyona dirençli gibi) en çok kullanılanları alüminyum ve bakır olan iki demir esaslı olmayan metalden yapılmış parçaların özel ihtiyaçlarını karşılayabildiğinde kullanılır. Ametalik grubun içerisindeki en önemli malzeme plastiktir. Plastik malzemeler kimyasal bir işlem sonucu elde edilir. Metallerle karıştırıldığında, plastikler zayıf ısıl ileticilerdir ve sert veya güçlü değildirler. Fakat korozif etki yapmazlar. SAYFA 2 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 3 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.1.1.2 Malzemelerin Karakteristik Özellikleri Malzemeleri karşılaştırırken karakteristik özelliklerini bilmek ve belirtmek önemlidir:  Kimyasal karakteristikler; Korozyon direnci, yanabilirlik, zehirlilik, reaktivite  Fiziksel karakteristikler; Yoğunluk, erime noktası(veya aralık), mıknatıslanabilirlik, elektriksel ve ısıl iletkenlik  Mekanik karakteristikler; Sertlik, dayanım, süneklik, kırılganlık, dayanıklılık, elastiklik, ısı direnci  Teknolojik karakteristik; Sayılarla veya şekillerle açıklanamaz veya tablolarda ve diyagramlarda saptanamaz fakat „iyi işlenebilirlik, kaynak veya dökme için iyi olması, dövme için uygunluk, işlenememe‟ şeklinde ifade edilmelidir. Malzemenin çeşidi ve özelliğinin dışında, son ürünün kullanıldığı yerde karşılaşılan çevresel şartlar göz önünde bulundurulmalıdır. Bu amaçla, örneğin, yüksek sıcaklık işlemleri için ahşap veya plastik malzeme seçilmez. SAYFA 4 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 5 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.1.1.3 Malzemelerin Özellikleri Örnek parçalar üzerinde yapılan doğru laboratuvar testleri vasıtasıyla metallerin çeşitli özellikleri değerlendirilebilir. Bu özelliklerle ilişkilendirilmiş terminoloji aşağıdaki paragraflarda ana hatlarıyla belirtilmiştir. Kırılabilirlik Önemli ölçüde bir şekil değişikliğine uğramadan metalin kırılma eğilimidir. Ani bir düşük stres altında kırılacaktır fakat yavaşça uygulanan daha büyük bir yüke direnecektir. İletkenlik Bir metalin ısı(ısıl iletkenlik) ve elektrik iletme yeteneğidir. Gümüş ve bakır çok iyi ısıl ve elektriksel iletkendirler. Süneklik Bir gerilim kuvveti tarafından kalıcı olarak genişleyebilme özelliğidir. Verilen bir uygulama yükü için esneme(uzama) miktarı bir metalin sünekliğini gösterdiğinde bir gerilim, veya esneme, testi esnasında ölçülür. Elastiklik Herhangi bir bozucu yükün kalkmasından sonra bir metalin, orijinal şekline ve boyutuna geri dönebilmesidir. Kalıcı bir bozuculuk olmaksızın uygulanabilen en büyük kuvvete „Elastik Sınır‟ denir. Sertlik Bir metalin girinim ve aşınmaya karşı direnç gösterebilmesidir. Metalin yüzeyine sertleştirilmiş çelik bir bilya veya elmas uç ile basılarak ölçülür. Oluşan çentiğin derinliği veya çapı metalin sertliğine bir gösterge oluşturur. Dövülebilirlik Bir metalin kırılmadan dövülebilmesi, yuvarlanabilmesi ve sıkılabilmesi kolaylığıdır. Şekillendirme işlemleri nedeniyle metalde oluşan stresler ısıl işlem yoluyla sonradan azaltılmalıdır. Plastiklik Uygulanan yük kalktıktan sonra şekil değişikliğinin sürdürülebilmesidir. Aslında plastiklik elastikliğin zıttıdır. SAYFA 6 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Kararlılık Bir gerilim yüküne tabi tutulduğunda metalin şekil değiştirmeye karşı direnç gösterme özelliğidir. Metalin kırılmasına neden olmak için gerekli maksimum stresle orantılıdır. Tokluk Bir metalin aniden uygulanan yüklere karşı direnç gösterebilmesidir. Bir metalin dayanıklılığı bilinen kütleli bir salıncak sarkaç darbesi vasıtasıyla test edilir. Dayanım Aşağıdaki alt paragraflarda da görülebileceği gibi bir metalin dayanımının birçok farklı ölçüm şekli vardır: Gerilim Dayanımı Metale uygulanan germe kuvvetlerine karşı direnç gösterebilmektir. Akma Dayanımı Şekil değiştirmeye karşı direnç gösterebilmektir. Metal aktıktan sonra, akma noktasını geçti denir. Kesme Dayanımı Malzemeler bir perçinin uzunlamasına eksenine bir yön normali dışında hareket etmeye kalkıştığında perçinin bacağında oluştuğu gibi yan kesici yüklere karşı direnç gösterebilmedir. Taşıma Dayanımı Ezici bir yüke karşı bir metalin dayanabilmesidir. 6.1.1.4 Metallerin Yapısı Yüzeysel olarak, metal katı, tek parça ve homojen bir malzeme gibi görünür. Fakat bir mikroskop altında farkı kristalize tanecikli yapılar görülür. Bir kuvvet tipik kristal örgüler içerisinde atomları tutar. Bir eritme işleminde atomlar arasındaki mesafe atomlar serbest bir şekilde hareket edene kadar artar. Tipik örgü biçimleri şunlardır: Yüzey merkezli örgü Her küp yüzeyinin merkezindeki ek atomlu ve her küp merkezindeki boş kübik biçim(911°C üzerinde alüminyum, bakır ve demir). SAYFA 7 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Gövde merkezli kübik örgü Atomlar, küp merkezinin içerisinde bir atomlu merkezler arasındaki hayali hatlar üzerine bir küp şeklinde dizilirler(911°C altında krom, tungsten, vanadyum ve demir). Altıgen örgü (magnezyum ve titanyum) Metallerin tanecikli yapısına soğutma işlemi yapılır. Sıcaklık özgün katılaştırma noktasının altına düştüğünde tanecikler büyümeye başlar. İki taneciğin birleştiği yerde görünür bir çeper oluşur. Oluşan bir tanecik çeperine bir diğer tanecikten geçiş olmaz. Tüm metal iyonları bir tanecik kristalinde son bölümlerine ulaştıklarında metal son halinde katılaştırılır. SAYFA 8 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 9 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.1.1.5 Uçağın Demir Esaslı Malzemelerinin Esasları Her tip uçağın tasarım ve inşaasında birçok tipte malzeme kullanılır. Uzun yıllar boyunca uçak inşaasında kullanılan en yaygın malzeme türleri çelik, ahşap, kumaş, alüminyum ve alüminyum alaşımları oldu. Boru hattı ve tesisat için bakır ve pirinç kullanılırdı. Daha sonralarda dayanımlarından ve hafifliklerinden ötürü uçak parçalarının ana yapı malzemesini alüminyum alaşımları oluşturdu. Ses üstü alanların açılmasıyla yüksek gerilimlere ve yüksek sıcaklıklara dayanabilecek metallerin geliştirilmesi gerekli hale geldi. Bu ihtiyaçları karşılamak için paslanmaz çelikler, titanyum alaşımlar ve kompozit malzemeler vücut buldu ve şu an ihtiyaç duyulan şartlarda yapısal malzeme olarak kullanılmaktadırlar. Yukarıda bahsedilen malzemelere ek olarak uçak inşaası için çeşitli plastik ve sentetik malzemeler geliştirilmektedir. Diğerleri yataklar, boru hatları, rulmanlar, makara palangaları, kanal sistemi ve birçok amaç için kullanılmakta iken şeffaf plastikler ön cam ve pencereler için kullanılmaktadır. SAYFA 10 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Karbon Çelikleri 10xx Kükürtlenmemiş karbon çelikleri (sade karbon) 11xx Kükürtlü karbon çelikleri (serbest işleme) 12xx Kükürtlenmiş ve fosforlanmış karbon çelikleri AlaĢım Çelikleri 13xx Manganez 1.75% (1.60 - 1.90%) 23xx Nikel 3.50% 25xx Nikel 5.00% 31xx Nikel-krom (Ni 1.25%, Cr 0.65%) 32xx Nikel-krom (Ni 1.75, Cr 1.00%) 33xx Nikel-krom (Ni 3.50, Cr 1.50%) 40xx Molibden 0.25% 41xx Krom-molibden (Cr 0.50 veya 0.95%, Mo 0.12 veya 0.20%) 43xx Nikel-krom-molibden (Ni 1.80%, Cr 0.50% veya 0.80%, Mo 0.25%) 46xx Nikel-molibden (Ni 1.75%, Mo 0.25%) 47xx Nikel-krom-molibden (Ni1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20%) 48xx Nikel-molibden (Ni 3.50%, Mo 0.25%) 50xx Krom 0.28 veya 0.40% 51xx Krom 0.80, 0.90, 0.95, 1.00 veya 1.05% 5xxxx Krom 0.50, 1.00 veya 1.45% Karbon 1.00% 61xx Krom-vanadyum (Cr 0.80 veya 0.95%, V 0.10 veya 0.15%) 86xx Nikel-krom-molibden (Ni 0.55, 0.05 veya 0.65%, Mo 0.20%) 87xx Nikel-krom-molibden (Ni 0.55%, Cr 0.50, Mo 0.25%) 92xx Manganez-silikon (Mn 0.85%, Si 2.00%) 93xx Nikel-krom-molibden (Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25%) 98xx Nikel-krom-molibden (Ni 1.00%, Cr 0.80%, Mo 0.25%) SAYFA 11 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM ĠĢlenmiĢ çeliğin SAE tanıtımı 2xx Krom-nikel-manganez (sertleşmeyen, ostenitik, manyetik değil) 3xx Krom-nikel (sertleşmeyen, ostenitik, manyetik değil) 4xx Krom (sertleşen, martensitik, manyetik) 5xx Krom (düşük krom, ısı direnci) Isı ve korozyona dirençli çeliğin AISI tanımı Korozyon Dirençli(Paslanmaz) Çelikler 1940‟lardan beri paslanmaz çelik terimi (korozyona dirençli çelik olarak da adlandırılır) uçak ve mermilerle birlikte tüketici maddelerinde de sıklıkla kullanılmasından ötürü çok yaygın bir kelime haline geldi. Paslanmaz çeliğin gelişimi uçak, gaz türbinli motorlar ve roketler konusunda önemli ilerlemeleri mümkün hale getirdi. Paslanmaz çeliğin en önemli karakteristikleri:  Nispeten hafifliği  Korozyona karşı direnci  Dayanımı  Dayanıklılığı  Yüksek sıcaklıklara karşı direncidir Yapılarına göre paslanmaz çelikler 3 genel gruba ayrılabilirler:  Ostenitik  Ferritik  Martensitik Ostenitik çelikleri krom-nikel ve krom-nikel-manganez alaşımlarıdır. Sadece soğuk işlemle sertleştirilebilirler. Isıl işlem sadece tavlamaya yarar. Bazıları soğuk işlemden sonra hafif manyetik olsa da tavlanmış durumda manyetik değillerdir (bileşime bakılaraktan karbon 0.05% ostenitiktir). Ostenitik çelikler, yaklaşık 850°C‟lik kritik sıcaklığın üzerinde çelik karışımı ısıtılarak veya ostenit olarak isimlendirilen bir yapıya şekil vermek için bu sıcaklık korunarak üretilir. Kontrollü bir kısmi soğutma periyoduna müsade edilir ve kritik sıcaklığın hemen üzerindeki hızlı bir sönümleme bunu takip eder. Ferritik çelikler maksimum 0.02%‟lik karbon içerir sadece. Isıl işleme çok iyi tepki vermezler. Büyük miktarda krom içerirler ve az miktarda alüminyuma sahip olabilirler. Daima manyetiktirler. SAYFA 12 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Martensitik çelikler, yüksek sıcaklıklara ısıtıldıktan sonra hızla soğutulmalarına izin verilirse güçlü bir şekilde sertleşen adi krom alaşımlarıdır. Diğer 2 gruptan farklıdırlar çünkü ısıl işlemle sertleştirilebilirler. Genel kullanım için en geniş çaplı tercih edilen paslanmaz çelik 300 serisinde olanlardır. ‟18-8‟ olarak adlandırılırlar çünkü yaklaşık 18% krom ve 8% nikel içerirler. Yaygın tipleri 301, 302, 321 ve 347‟dir. Paslanmaz çeliklerin birçok avantajı olmasına rağmen üreticiler ve tasarımcılar tarafından karşı konulması gereken belirli dezavantajlar vardır:  Paslanmaz çeliklerin kesilmesi ve şekil alması diğer birçok malzemeden daha zordur.  Paslanmaz çeliklerin genleşme katsayısı diğer çeliklerden çok daha büyüktür. Isıyı düşük bir oranda iletirler ve bu erimeyi daha da zorlaştırır.  Paslanmaz çeliklerin çoğu yüksek sıcaklıklar altında korozyon dirençlerini kaybeder. Eğer uçak tamiri için korozyon dirençli çelikler kullanılıyorsa, ilgili uçak parçası için uygun tipin seçildiğinden teknisyenin emin olması gerekmektedir. Birçok durumda, hasarlı bir parça bir parça numarasıyla tanımlanan fabrika yapımı parçayla değiştirilebilir. Fakat, bir parçanın onarımla veya kaynaklamayla tamirinin daha ekonomik ve daha kolay olduğu durumlar vardır. Bu durumlarda, doğru tip korozyon dirençli çelik seçilmelidir. Korozyon dirençli çeliğe kaynak yapılırken soygaz ile ark kaynağı yapımı tercih edilir, çünkü metalin ısıl genleşiminden ve oksidasyonu önlemesinden dolayı bu işlem daha az deformasyona neden olur. Sıcaklık artışlarından dolayı paslanmaz çeliğin genleşmesi adi karbon çeliklerinin iki katından fazla olabilir. Dayanıklılığından ötürü, paslanmaz çeliğin kesilmesi, şekillendirilmesi, kırkılması, işlenmesi veya delinmesi adi çeliğinkinden daha zordur. Bu sebepten, bu malzemeyle çalışan teknisyenin gerekli işlemlerde başarılı bir tecrübesinin olması veya deneyimli bir teknisyen tarafından yönlendirilmesi gerekmektedir. SAYFA 13 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Demir Üretimi Pik demiri, şu örneklendirmeyle benzer maden eritme ocağında demir cevherinin ısıl özütlemesi ile üretilir. Modern bir maden eritme ocağı 60 m yüksekliğinde ve tabanda yarıçapı 7.5 m dir. Günde 2000 ila 10000 ton arasında demir üretebilir. Demir cevheri önce yıkanır ve bundan sonra yabancı maddelerle birleşmiş ve cüruk oluşturan, düşük sülfür ve kireç taşı içerikli yüksek kalite kok kömürüyle maden eritme ocağına eklenir. Yükleme esnasında,çift külah düzeni gazların kaçmasını önler. Bu gazlar daha sonra temizlenir ve hava hattına giren havayı yaklaşık 800°C‟ye kadar ısıtmakta kullanılır, gereken kok kömürü miktarını yarı yarıya azaltır. Havadai oksijen kok kömürünün şiddetle yanmasına sebep olur. Bu, metal için cevher miktarını azaltan karbonmonoksit gazının oluşturulması ve ısı üretimidir. Karbonmonoksit gazıyla demir cevherinin kimyasal azaltımı yanan kok kömüründen kaynaklanır: Demir oksit + Karbonmonoksit → Demir + Karbondioksit (cevherin içinde) En ağır ürün olan demir, ocağın dibine çöker. Daha hafif cüruk, demirin üzerinde yüzer. Demir, cüruk boşaltma deliği seviyesine ulaştığında cüruk akar. Bundan sonra demir, ocağın tabanından akıtılır. SAYFA 14 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Erimiş pik demiri, pik olarak bilinen küçük kalıplara dökülebilir. Eğer maden fırını çelik işlemlerine kapalı durumda ise erimiş demir çelik yapma fırınlarına doğru yönlendirilir. Pik demiri daha sonra, çoğunlukla genel mühendislikte kullanılan dökme demir üretmek için arıtılabilir. Dökme Demir Dökme demir için temel metal 2.06% karbon içeren gri pik demiridir. Şunlarda kullanılır:  İnce tabakalı bir grafit yapısına sahip dökme demir  Bir sfero-grafit (yuvarlak) yapılı dökme demir  Dövülebilir siyah dökme demir. İnce tabakalı bir grafit yapılı dökme demir(gri dökme demir) 7.25 gr/cm³ bir yoğunluğa, 1,150 ila 1,250 °C erime aralığına ve 100 ila 350 N/mm² bir gerilim aralığına sahiptir. Gri dökme demir, gerilim dayanımını düşüren 2.06 ila 3.6% arası karbon içerir. Bunun yanı sıra gri dökme demir iyi işelenebilirlik sunar ve sürtünme önleyici özellikleriyle iyi bir titreşim sönümleyicidir. Makine aletleri, motor blokları, silindir başlıkları,fren diskleri vb yatakları ve gövdeleri için kullanılır. Bir sfero-grafit yapılı dökme demir 7.2 gr/cm³ yoğunluğa ve 400 ila 800 N/mm² gerilim aralığına sahiptir. SAYFA 15 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Dökme demir tipleri arasında çeliğe en benzer olanıdır. Sfero-grafit yapısı, sıvılaştırılmış dökme demire biraz magnezyum eklenerek el edilir. Boru hatlarına ek olarak dişli tekerlerinde, krankşaftlarda ve mahfazlarda kullanılır. Dövülebilir siyah dökme demir 340 ila 690 N/mm² gerilim dayanımına sahip yaparksı yapıda bir metaldir. By tip dökme demir, tavlama yoluyla dövülebilir hae getirilir ve bu yüzden çok fazla kırılgan ve sert değildir. Birçok su tahliye cihazı dövülebilir demirden yapılır. Çelik Üretimi Çelik yapma işlemi, fazla karbon ve pislikleri kaldırmak için beyaz(magnezyum) pik demirinin arıtılmasından oluşur. Aynı zamanda, çelik yapıcı çeliğin gerekli parçası olan alaşımlama elementlerinin miktarını kontrol eder. En yaygın arıtım işlemleri:  LD işlemi  Elektrikli çelik yapma işlemi. LD işlemi(işlemin geliştirildiği iki Avusturya kasabası Linz ve Donawitz‟den ismini almıştır) bütün dünyada çoğunlukla kullanılan oksijenli bir hava işlemidir. LD işleminde, bir devir dönüştürücü sıvı bir pik demiri yükü ve bir parça yüküyle beslenir. Bir oksijen üfleme borusu 8 ila 12 bar basınçta saf oksijeni eritme banyosuna üfler. Çelik artıklarının ve oksijenin kimyasal reaksiyonu(oksidasyon=yanma) banyoyu kaynamaya taşır. Sonra kireç eklenir. Çelik artıkların katı tortuları ile dalgalı bir sıvı cüruk oluştur. Böylece, neredeyse tüm artıklar yok edilir. Kırıntı ve alaşım elementi eklendiğinde banyo sakinleşir. Son olarak, dönüştürücü cüruk tarafına takılır ve dönüştürücü içerisinde sadece saf çelik kalana kadar dalgalı cüruk dönüştürücünün köşesinden boşalır. Dönüştürücüyü diğer yana yatırmak çeliğin dökümhane kepçesine boşalmasını sağlar. Bundan sonraki işlemler dönen millerde, dövme atölyelerinde vs. yapılır. SAYFA 16 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Elektrikli çelik yapma işlemi elektrik gücüyle beslenen grafit elektrotlar kullanır. Bunlar, 3,500°C sıcaklığa sahip hammaddeye bir elektrik arkı üretirler. Yük; pik demiri, çelik, kırıntı demir, demir cevheri, alaşım malzemeleri ve kireç taşıdır. Bu işlemde ulaşılan çok yüksek sıcaklıklardan dolayı, yüksek erime sıcaklığına sahip alaşım metalleri de sıvılaştırılır. Bu, paslanmaz çelik gibi yüksek alaşım çeliklerinin üretimi için elektrik fırınında eritmenin neden öncelikli kullanımı olan bir işlem olduğunun izahıdır. SAYFA 17 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Çelikteki Alaşımlama Elementleri Alaşımlamanın temel amacı; karbon çeliklerini ısıl işleme daha uygun ve kolay hale getirmek için mevcut özelliklerini geliştirmektir. Alaşım çelikleri; düşük karbon çeliği ile nikel, krom, tungsten, vanadyum ve molibden gibi diğer metalik elementlerin küçük bir miktarının kombinasyonudur. Nikel Nikel içeren çelik korozyona karşı dirençli ve çok güçlüdür. Nikel çelikleri, karbon çelikleri ile nikelin birleşiminden oluşur. Nikelin 3-5%‟i kullanılır genelde. Nikel bir tanecik arıtıcıdır ve bu yüzden ısıl işlem sırasında tanecik büyümesi sınırlandırılarak çeliğin dayanımı artırılır. Nikel aynı zamanda süneklikteki küçük azalma ile çeliğin sertliğini, gerilim dayanımını ve elastik limitlerini artırır. Özellikle darbe dayanımının korunabileceği düşük sıcaklılarda kullanışlıdır. Nikel aynı zamanda ısıl işlem sıcaklıklarını indirger. Doku sertleştirme için kullanılan çeliklerde 5%‟e kadar bulunur. Nikel çelikleri; cıvataların, anahtarların, çengellerin ve pimlerin yapımında kullanılır. 36% nikel içeren düşük karbon çeliği ‘Invar Çeliği’ olarak bilinir ve göz ardı edilebilir bir genleşmeye sahiptir. Aygıtların ölçümünde kullanılır. Krom Yüzeydeki kromoksit oluşumundan dolayı krom çeliğe sertlik, dayanım ve korozyona karşı direnç verir. Krom tanecik büyümesini artırır, bu yüzden ters etkiye sahip nikel tanecik boyutunu kontrol altına almak için kroma çoğunlukla eklenir. Bilyalı ve makaralı rulman yapımında kullanılır. Nikel Krom Düşük nikel/krom çelikleri(3% nikel/1% krom) pistonlu motor krank şaftları, bağlantı kolları ve benzer uygulamalar için kullanılır. Yüksek nikel/krom çelikleri(18% krom/8% nikel) paslanmaz çeliklerdir ve manyetik değillerdir ve oda sıcaklığında ostenitiktirler. Bu alaşım çelikleri soğuk işlem için dayanımlı olabilir. Kaynak esnasındaki gibi yüksek sıcaklıklarda, krom tanecik çeperlerini göçürür. Bu etki kaynak çürütme olarak bilinir ve tanecik çeperleri boyunca bulunan korozyondan dolayı hataya sebep olurlar. 1% oranında titanyum veya niyobyum eklenmesi ile bunun üstesinden gelinebilir. Nikel krom çelikleri aynı zamanda, meneviş gevrekliği olarak bilinen bir arızanın sıkıntısını çekerler. Bu, sönümlenmiş bir çelik sertleştikten sonra meydana gelen dayanıklılıktaki bir azalmadır. Çeliğin gerilim dayanımı ve oransal uzaması bu tip durumlarda önem arz eden darbe testlerinden ciddi manada etkilenmeyebilir. Meneviş gevrekliği(sert SAYFA 18 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM kırılganlık) bir nikel-krom-molibden çeliğini oluşturan 0.3% oranında molibdenin eklenmesi ile büyük oranda giderilmiş olur. Nikel-krom çelikleri; pistonlu motor egsoz sistemlerinin, yapısal ve işlenmiş parçaların, döküm bağlantı çubuklarının ve kontrol kablolarının yapımında kullanılırlar. Vanadyum Kullanım miktarı çok düşüktür. Aşırı güçlü ince taneli çeliği oluşturur. Dayanım ve elastikiyetteki bir artış vanadyum çeliğine büyük stres ve titreşime karşı dayanım verir. Kolayca dövülür ve dökülür, vanadyum çeliği genellikle az miktarda nikel ve krom içerir. Kesme aletleri, vida anahtarları, yaylar, miller ve tork çubuklarının yapımında kullanılır. Kobalt Kobalt kalıcı mıknatıslarının üretiminde kullanılır. ‘Süper yüksek hız’ kesme aleti çelikleri 12%‟ye kadar kobalt içerir ve sıradan tungsten alaşım çeliklerinden daha serttirler. Kobalt aynı zamanda, toz metalürjisi kullanan alet malzemelerinin üretiminde de kullanılır. Molibden Küçük oranlarda molibdenin bir krom molibden çeliğini oluşturmak için kromla birleşim şeklinde kullanılır. Molibden ince bir tanecik yapısı sağlar ve sünekliği ve işlenebilirliği etkilemeden çeliği daha güçlü hale getirir. Çeliği dayanıklı ve aşınmaya karşı dirençli yapar. Isıl işlem esnasında alaşımın baştan başa sertleşmesine müsade eder. Krom molibden çeliği kaynaklama için çok uygundur ve çoğunlukla küçük uçak yüzeyleri, motor yatakları, iniş takımları ve diğer yapısal parçaların inşaasında kullanılan çelik borular gibi yapısal parçaların kaynak yapılması için kullanılır. Krom molibden çeliğinin belirli formları yüksek sıcaklık çalışması için uygundur. Molibden tungstenden daha ucuzdur ve bazı yüksek hız aleti çelikleri çoğu tungstenin yerine koymak için büyük miktarda molibden içerirler, fakat bu çelikleri tavlamak daha zordur. Tungsten Yüksek sıcaklıklarda dayanım ve sertlik sağlamak için alet çeliklerinde tungsten kullanılır ve birçok kesme aleti malzemelerinin üretiminde kullanılır. SAYFA 19 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM MaryaĢlanma(yüksek dayanım) Çeliği Çok yüksek dayanımlığı çeliğin üretimi nispeten daha kolay olmasına rağmen bu çeliklerden hazır parça üretmek zordur. Maryaşlanma çeliği bu sorunların üstesinden gelmektedir. Geleneksel yüksek gerilim çeliklerinin sertleştirilmesinde karbon gereklidir. Fakat bu, kırılganlığa ve bozulmalara da neden olur, düzeltilmesi zordur. Aynı zamanda kaynağı da zorlaştırır. Maryaşlanma çelikleri çok az karbon içerir veya hiç içermez ve nikel, kobalt veya molibden eklenilerek sertleştirilirler. Tipik bir maryaşlanma çeliği 17-19% nikel, 8-9% kobalt ve 3% molibden içerir. Karbon içeriği 0.03% olur ve ek olarak çok az miktarda titanyum, manganez, silikon, sülfür, fosfor, alüminyum, bor, kalsiyum ve zirkonyum mevcuttur. Düşük alaşım çeliklerine nazaran maryaşlanma çeliklerinin esas avantajları:  Daha sağlam  Daha basit ısıl işlemler mümkün  Isıl işlemler esnasında çok daha az bozulma  Kaynak yapılması çok daha basit  İşlenmesi daha kolay  Hidrojen kırılganlığına ve stres korozyonuna karşı daha iyi direnç Fakat daha pahalıdırlar. Maryaşlanma çelikleri helikopter iniş takımlarında ve yapısal dövmelerde kullanırlar. 6.1.2 Çeliğin Isıl ĠĢlemi Isıl işlem çeliğin katı bölgede ısıtılmasını ve soğutulmasını kapsayan bir operasyonlar dizisidir. Amacı; daha sert, daha güçlü veya darbeye karşı daha dirençli olması için çeliğin mekanik özelliklerini değiştirmektir. Aynı zamanda çeliği daha yumuşak ve sünek hale getirebilir. Tüm bu karakteristikleri tek bir ısıl işlem gerçekleştiremez. Bazı özellikler, sertleştirilen bir çeliğin kırılgan olabileceği zamanlardaki gibi, diğerlerinin masrafında artış oluşturabilir. Isıl işlemler normalde çeliğin ısıtılması ve soğutulmasıyla gerçekleştirilir. Çeliğin ısıtıldığı sıcaklık ve soğuma miktarı en önemlisidir. SAYFA 20 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Duraklama başlangıcı Alt Kritik Nokta (AKN) olarak isimlendirilir ve son kısma Üst Kritik Nokta (ÜKN) denir ve sıcaklık yanıtı olgusu bu iki kritik nokta arasındaki çeliğin kristalize yapısındaki bir değişimden dolayıdır. Eğer karbon çeliği ÜKN‟yi geçene kadar ısıtılırsa yapıya ostenitik denir. Bu yapı demir içerisindeki katı bir karbon çözeltisidir, tüm karboblar demir boyunca homojen yayılmışlardır. 0.3%‟ten daha fazla karbon içeren çelik ÜKN‟nin üzerinden söndürülür(hızla soğutma), sertleşmiş olur. Daha fazla karbon söndürme işleminden sonra daha sert çelik demek. Bu hızlı soğutma metalürjik yapıda bir değişime neden olur ve martensit olarak isimlendirilir. Martensit aşırı serttir fakat çok kırılgan olduğundan çoğu mühendislik amaçları için uygun değildir. Birçok uygulama için çeliğin kırılganlığını azaltmak maksadıyla daha öte bir ısıl işlemin uygulanması gerekir ve bu menevişleme olarak isimlendirilir. Sert karbonu menevileştirmek için genellikle söndürme yapan bir soğutma işleminin takip ettiği AKN‟sinin altındaki uygun bir sıcaklığa kadar ısıtmak gerekir. Bu ısıl işlemin etkisi dayanıklılığın hızla arttığı anda sertliğin yavaşça azalmasıdır. Kullanılan gerçek menevileşme sıcaklığı dayanım, sertlik ve dayanıklılık gerekliliklerine bağlıdır. Ne kadar yüksek menevileşme sıcaklığı o kadar düşük dayanım ve sertlik fakat bir o kadar da büyük dayanıklılık demektir. Sertleştirilmiş karbon çeliğinin maksimum gerilim dayanımına 0.83% karbon mevcutken ulaşılabilir. Daha yüksek oranda karbon mevcutsa eğer, sertlik artmaya devam eder fakat dayanım düşecektir. SAYFA 21 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Tavlama: Tavlama, soğuk işlemi iyileştirmek ve bir metaldeki stresleri yumuşatmak için kullanılan bir tekniktir. Tavlama genellikle yumuşak, sünek bir metalde yapılır. Tavlanan bir parçanın fırında soğumasına izin verildiğinde „tam tavlama‟ ısıl işlemi ismini alır. Tavlanan parça fırından çıkarılır ve havada soğutulursa „normalleme‟ ısıl işlemi adını alır. Y-tavlama sırasında, küçük tanecikler daha büyük tanecikleri oluşturmak için yeniden kristallenir. Çökelti sertleştiren alaşımlarda, çökelti kalıp içinde çözünür, alaşımı çözündürme işlemi. Tipik tavlama işlemleri soğuk işlemi ve tam tavlamayı iyileştirmek için, normalleme, stres boşaltma tavlamasını içerir. Normalleme Çeliğin üst kritik noktasına kadar ısıtıldığı ve durgun havada yavaşça soğumaya bırakıldığı bir ısıl işlem şeklidir. Normalleme, kristalize yapıyı yeniler ve çelikteki stresleri boşaltır. Stres Giderme Tavlaması: Stres giderme tavlaması; büyük dökümlerdeki, kaynaklı parçalardaki ve soğuk şekillenmiş parçalardaki atık gerilmeleri indirgemekte kullanılır. Bu tip parçalar ısıl döngüden veya işlem sertleştirmesinden dolayı strese eğilimlidir. Parçalar 600-650°C‟ye kadar ısıtılır ve bir genleşme süreci(1 saat veya daha fazla) kadar tutulur ve sonra durgun havada yavaşça soğutulur. Tam Tavlama Tam tavlama; Hipootektoid çelikler (0.77% karbonlu çelikler) için ostenit-sementit bölgede yaklaşık 50°C‟ye sıcaklığı yavaşça artırma işlemidir. Tüm malzemelerin hale göre ostenit veya ostenit-sementit dönüşümü için yeterli süre bu sıcaklıkta tutulur. Daha sonra yaklaşık 50°C‟lik ferrit-sementit aralığına saatte 20°C oranla yavaşça soğutulur. Bu noktada, doğal ısı yayılımı ile oda sıcaklığı havasında soğuyabilir. SAYFA 22 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Tanecik yapısı ferrit veya sementitli kaba Perlit‟e sahiptir(hipo veya hiper otektoide bağlıdır). Çelik yumuşak ve sünek olur. Sertleştirme İşlemi Karbon çeliklerinin etkili sertleşmesi sadece mevcut karbon miktarına değil aynı zamanda yüksek sıcaklıktan çok hızlı soğutmaya da bağlıdır. Soğuma oranı temelde soğuma ortamına, tank boyutuna ve soğutulan nesnenin kütlesine bağlıdır. Soğutma banyosundaki çalkalanma da soğuma oranını hızlandırabilir, soğutma şiddeti açısından; tuzlu su normal sudan daha etkilidir, bunu yağ ve son olarak hava takip eder. Karbon çelikleri aşırı hızlı bir soğutma fazı gerektirir, bu yüzden yağ veya hava soğutması belli alaşım çeliklerinde kullanılırken su veya tuzlu su nomal olarak kullanılır. Karbon çeliğinin sertleşmesinde yer alan hızlı soğutma oranları parçalarda muazzam ısıl streslerine neden olur ve bozulma olağandır. Bazı durumlarda kırılmalar meydana gelebilir. Nispeten tekdüze soğutma oluşturmak için şeklinden ve kütlesinden dolayı bazen nesneyi özel bir yolla daldırmak gerekir. Menevişleme(tavlama): Sertleşmiş çelik kritik sıcaklığının oldukça altındaki bir sıcaklığa ısıtılarak ve her yeri bu sıcaklığa ulaşana kadar orda tutularak tavlanabilir. Daha sonra durgun havada oda sıcaklığında soğumaya bırakılır. Tavlama sadece sertliği azaltmaz, aynı zamanda stresi giderecek ve çeliğin sünekliğini ve dayanıklılığını geliştirecektir. Çeliğin Doku Sertleşmesi: Çeliğin sertleşmesi boyunca ısı yayılımının aksine çok sert bir yüzeye bağlı iç dolgunun nispi bir sertlikte(daha az kırılgan) tutulması bazen istenebilir. Bu; yüksek dinamik streslere maruz kalan, yüzey aşınmalarına direnç göstermesi gereken ve aşağıdakileri içeren bir parçanın genel olarak ihtiyacıdır:  Dişliler(sertleşmesi gerekn dişlerin olduğu yer)  Ekzantirik miller ve krank milleri (rulman yüzeyleri)  Pistonlu motorların silindir fıçıları (veya iniş takımı ayakları) Bu amacı gerçekleştirmek için bazı malzemeler „sertleşmiş doku‟ olabilirler. Ana malzemeye ve özgün uygulamaya bağlı olarak çeşitli metotlar kullanılır. SAYFA 23 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Karbonize Etme: Düşük karbon çeliklerinin en yaygın doku sertleştirme metodudur ve parça uygun bir ısıl işlem tarafından takip edilen karbonca zengin madde ile temas halinde iken metalin yaklaşık 900°C‟ye kadar ısıtılmasından oluşur. Karbon genellikle ısıtılan çeliğin yüzeyinde emilir ve nüfuz etme oranı 5-6 saat içinde yaklaşık 1 mm kadardır. Karbon içeriğini ve dolayısıyla bölgesel olarak sertliği artırdığından özellikle düşük karbon çelikleri bu tip ısıl işlemler için uygundur. Çeşitli karbonize etme metotları kullanılır, en yaygın olanları: Dolgulu Karbonlama: Bir odun kömürü tabanlı karbonca zengin toz içeren bir kutunun içine nesne kapatılır ve fırında ısıtılır. Metal daha sonra yağın içerisinde söndürülür(sert dokunun soyulmasına neden olacağından su içerisinde değil). Sert yüzeyin derinliği metalin ısıtılma süresinin uzunluğuna bağlıdır. Gaz Karbonlama: Metan veya propan gibi karbonca zengin uygun bir gazdan geçirilerek bir fırındaki sepete nesne yerleştirilir. Tuz Banyosu Karbonlama: Nesne uygun bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve daha sonra 900°C‟deki sıcak bir tuz banyosuna daldırılır. Kullanılan tuz genelde sodyum siyanürdür ve işlem daha çok „siyanürle sertleştirme‟ olarak isimlendirilir. Yağ tuz ile istenmeyen bir reaksiyona gireceğinden söndürme işlemi su içerisinde yapılır. SAYFA 24 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Nitritleme: Bu işlem nitrojenin(karbon yerine) çelik yüzeyinde emilimini kapsar. Bu işlem için uygun Nitralloy çelikler gerekmektedir ve genellikle 1% alüminyum, 1.5% krom ve 0.2% molibden içermektedirler. Özel bir fırın kullanılır ve içerisinde amonyak gazı sirküle edilir. 500°C fırın sıcaklığı amonyakı nitrojence zengin bir gaza dönüştürür ve çelik yüzeyinde sert demir nitrür oluşturur. Bu işlemle ulaşılabilen doku derinliği doku karbonlamadan düşüktür, fakat nitritlemenin esas avantajı son sertliğe ulaşmak için sertleştirmenin veya menevişlemenin gerekli olmaması ve nitritlemeden sonra son bir işleme ihtiyaç duyulmamasıdır. Nispeten düşük sıcaklıktaki bu işlem ihmal edilebilecek bir bozulmaya neden olur ve karbon metotlarından çok daha temizdir. Uçak pistonlu motoru silindir kovanları nitritleme için uygundur, tıpkı bazı krankşaft rulman gövdeleri ve bazı uçak motoru girişlerinin kolları ve egsoz valfleri gibi. Nitritlenmiş yüzeylerin genellikle yüzey yağı korunumu sağlanarak oyuk korozyonuna karşı korunması gerekmektedir. Bir parçanın belirli bölgeleri sertleştirilmiş doku yapısında değilse karboniz etme veya nitritleme işlemleri esnesında koruma altına alınmaları gerekmektedir. Bakır kaplama, nikel kaplama ve özel macunlar sertleştirici maddenin emilimini önlemek için genellikle bu tip bölgelerde kullanılır. SAYFA 25 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Karbonlu Nitrürleme: Bir metalin yüzey sertliğini artırıp böylece aşınmayı azaltmak için kullanılan metalürjik bir yüzey modifikasyon tekniğidir. İşlem esnasında, nitrojen ve karbon atomları metal içerisinde çatlakla ilgili olarak dağılırlar, kayma engelleri oluşturur, yüzey yanındaki katsayıyı ve sertliği artırır. Karbonlu nitrürleme (850°C civarı) düz nitrürlemeden (530°C civarı) çok daha yüksek bir sıcaklıkta fakat karbürize (950°C civarı) için kullanılandan az miktarda daha düşük sıcaklıkta ve daha kısa sürede gerçekleştirilir. Karbonlu nitrürleme karbonizasyondan daha ekonomik olmaya eğilimlidir ve sönümleme esnasındaki bozulmaları azaltır. Daha düşük sıcaklık yağda sönümlemeye veya koruyucu bir atmosferle gazda sönümlemeye bile müsade eder. Karbonlu nitrürleme; tipik olarak 0.07 mm – 0.5 mm kalınlığında ve karbürize edilmiş dokudan daha fazla sertliğe sahip aşınmaya karşı dirençli sert bir doku oluşturur. Doku kalınlığı uygulamaya göre özel yapılır ve daha kalın bir doku parçanın aşınma sürecini artırır. Karbonlu nitrürleme çalışılan parçanın sadece üst tabakalarını başkalaştırır ve başka bir tabakayı çökeltmez, bu yüzden işlem parçanın boyutunu önemli ölçüde değiştirmez. SAYFA 26 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Alevli Sertleştirme: Bu işlemde parçanın yüzeyi ısıtma ve söndürme ile sertleştirilir. Bir oksi-asetilen lambasının gezdirilmesi ile yüzey, üst kritik noktasının üstündeki bir sıcaklığa kadar ısıtılır ve lamba montajına kurulmuş bir kaynaktan gelen bir su jeti vasıtasıyla hızlı bir şekilde söndürülür. Dişliler ve dingiller bükülebilir, tüm yüzey aynı anda işleme girer. Sadece en az 0.4% karbon içeren çelikler alevle sertleştirilebilir. 4.0%‟e kadar nikel ve 1.0% krom içeren düşük alaşım çelikleri de uygundur. SAYFA 27 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Endüksiyonla Sertleştirme: Bir endüksiyon bobini vasıtasıyla tüm çevre aynı anda ısıtılırken genellikle parçanın sabit tutulması dışında alevli sertleşme ile bu işlem benzer prensiptedir. Sargı, parçanın yüzeyinde sıcaklığını artırmaya sebep olan girdap akımları üreten bir yüksek frekans akımı taşır. Parçanın yüzeyi gereken sıcaklığa ulaşır ulaşmaz akım kesilir ve su jetleri ile yüzey söndürülür. Parça yine en az 0.4% karbon içermelidir. Bu işlemi kullanarak simetrik parçaların seçilen bölgelerinin sertleştirilmesi mümkündür. Lazer ve Elektron Işınıyla Sertleştirme: Bu metotlar, sertleştirilir çeliklerin seçmeli sertleşmesini sağlamak için kullanılabilir. Alevli sertleştirmedeki alev veya endüksiyonla sertleşmedeki endükleme bobini gibi davranırlar. Sadece, söndürme(su verme) sertleşmesine müsade eden yeterli alaşım ve karbon içeriğine sahip olan çeliklere uygulanabilirler. Lazer veya elektron ışınları parçanın yüzey sıcaklığını artırmak için kullanılırlar. Elektron ışınlı sertleştirme boşluğa ihtiyaç duyar. Lazerle sertleştirme boşluk gerektirmez ve söndürme işlemi bir gaz kullanılarak yapılabilir. Elektron ışını nokta ölçüleri yaklaşık 0.010 ila 0.015 in² dir. Lazerle daha büyük olabilirler fakat 0.150 in² den büyük değildirler genellikle. Her iki metodun da iki dezavantajı vardır:  Ekipman maliyeti  Yüksek alaşımlar tepki gösteremez. Bu metotlar düz karbon çelikleri, düşük alaşım çelikleri ve demirler ile sınırlıdır. SAYFA 28 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.2 Hava Aracı Materyalleri-Demir DıĢı 6.2.1 Uçakta Kullanılan Yaygın Non-Ferrüs Malzemelerin Karakteristikleri, Özellikleri ve Tanımı İçerisinde az miktarda demir bulunduran veya hiç bulundurmayan bir metale non- ferrüs(ferrüs olmayan) denir. Non-ferrüs metallerin listesi epeyce etkilidir ve metalürjide bir kariyer takip etmek için isteniliyorsa, kullanımları çok ilginç incelemeler meydana getirir. Bu kursun amaçları dahilinde, başlıklar daha yaygın non-ferrüs metaller, nitelikleri ve havacılık- uzay mühendisliğinde kullanımları şeklinde sınırlandırılmalıdır. 6.2.1.1 Alüminyum ve Alüminyum AlaĢımları Alüminyum, boksitten elde edilir. Boksit, sulu alüminyum oksitler ve hidroksitlerin katışıklı bir karışımıdır, ayrışmadan kaynaklanır. Boksit cevheri, cevheri alümin(veya alüminyumoksit) diye adlandırılan bir toz haline indirgeyen Bayer işlemi olarak bilinen bir kostik işleme sokulur. Alümin bir katalizörle (kriyolit olarak isimlendirilir) karıştırılır ve karışım büyük karbon anotlarıyla donatılmış karbon-hatlı tanklara yerleştirilir. Yüksek seviyede bir elektrik akımı uygulanır. Bu, elektrot karbonlarının karbondioksit(CO2) gazı üretmek için alümindeki oksijenle birleşmesine neden olur. Karışımın içinden geçen elektrik akımı işlem için gerekli olan yüksek bir sıcaklık üretir(yaklaşık 1,038°C). Kalan metalik alüminyum tankın dibine çöker ve tomruklar halinde boşaltır. Rafine işlemiyle elde edilen saf alüminyum uygun birçok alaşım oluşturmak için diğer metallerle çeşitli karışımlara sahiptir. SAYFA 29 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM „Stick ve wire‟ yapılı uçakların zamanından bu yana uçak için alüminyum temel yapısal metal haline geldi. Saf alüminyum yapısal kullanım için çok fazla yumuşaktı. Bu yüzden, gerek dayanıma ve katılığa destek olması için alaşımlar geliştirildi. En yaygın kullanılan alaşım tipi aslında şimdilerde „2024-T3‟ olarak isimlendirilendir. Olağanüstü dayanım gerektiren uçak yapısal parçaları için 7075-T6, 7079-T6 ve 7178- T6 gibi alaşımlar kullanılır. Yapısal alüminyum alaşımları ilk olarak kullanılmaya başlandığında duralümin(dural) olarak isimlendirilirlerdi. Bunlar basit alaşımlardı ve özel olarak işleme uğratılmadıklarında korozyona oldukça yatkınlardı. Nihayetinde korozyon sorunu kaplama işlemi ile büyük ölçüde çözülmüş oldu. Bu işlem sırasında, ince bir alüminyum tabakası alaşım sacın her iki yanının dış yüzeyinde yuvarlanır. Saf alüminyum korozyona karşı yüksek seviyede dirence ulaştığında(havayla temas eden yüzeyde oluşan çok ince bir oksit tabakasından ötürü), kaplanmış metallerin yüzeyi etkili bir şekilde korunmuş olur. Bu yöntemle hazırlanan alüminyum alaşımı saclarının ticari ismi ALCLAD‟tır. SAYFA 30 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Dövme alüminyum ve alüminyum alaşımları 4-haneli bir sistemler ifade edilir, sayının ilk hanesi temel alaşım elementini gösterir. Şekildeki liste bilinen tüm alüminyum alaşımlarını göstermez ama en yaygın olanlar bunlardır. Sıradaki şekil alüminyum alaşımların kod numaralandırmasını göstermektedir. Kod numarasının ikinci hanesi orijinal alaşıma yapılan herhangi bir değişimi göstermektedir. 2xxx‟ten 8xxx‟e kadar olan sayılarda son iki basamak alaşımları ve gelişim dizilerini ifade etmektedir. 1xxx serilerinde son iki basamak 1%‟in yüzde biri içerisindeki 99% üzerindeki saf alüminyum miktarını göstermektedir. 1240 sayısıyla gösterilen alüminyum 2 değişim geçirmiş 99.40%‟ı saf olan alüminyumdur. 2xxx serisindeki bir alaşım örneği şekilde detay b‟de gösterilmektedir. Alüminyum alaşımlar 2 yoldan biriyle şekillendirilir, dökme ve dövme. Dökme alüminyum alaşımlar gerekli şekle sahip bir kalıba eritilip dökülerek belirli bir biçime getirilir. Dövme alüminyum alaşımlar yuvarlanarak, çekilerek, sıkılarak vs. metalin mekanik işlemlerle istenen şekle getirilmesinden oluşur. Alüminyum alaşımları hakkında tam bilgi bir „Aluminum Standarts and Data‟ başlıklı belge içerisinde Aluminium Association , Inc. (USA) tarafından yayınlanır. SAYFA 31 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Alüminyum alaşımları için önemli bir faktör meneviştir(veya sertlik değeri). Isıl- işlenebilir alaşımların belirlenmesi bir T harfiyle ve ısıl işlemin tipini ve derecesini göstermek için bir sayı ile takip edilir. Isıl işlem göremeyen alaşımlar yumuşak veya tavlanma durumunu göstermek için bir O harfi ile veya işlem sertleştirme derecesini göstermek için H ve bir sayı ile takip edilir. Meneviş belirleme sistemi ingotlar(külçe) dışındaki alüminyum alaşımları ve dövme ve dökme alaşımların tüm formları için kullanılır. Çeşitli menevişler üretmek için kullanılan temel işlem sıraları üzerine kuruludur. Temel meneviş tayinleri aşağıdaki gibidir: F dövme alaşımlar için: üretildiği gibi (işlem görmez) dökme alaşımlar için: dökme işlemi O tavlama, yeniden kristallendirme; dövme ürünlerinin en yumuşak menevişi H germe-sertleştirme(sadece dövülmüş ürünler) W solüsyon ısıl işlemi (geçici bir durumdur çünkü malzeme kendiliğinden yaşlanır) T F, O veya H den farklı menevişler üretmek için termal olarak işlenir (uygulanan işlemi göstermek için T daima bir veya daha fazla hane ile takip edilir). SAYFA 32 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM H menevişleri ayrıca temel operasyonların özel kombinasyonlarını göstermek için alt bölümlere ayrılır. Örneğin, H1 malzemeye sadece gerinim sertleşmesi yapıldığını gösterir. H2, malzemeye gerinim sertleşmesi ve kısmen tavlama yapıldığını gösterir. H3, gerinim sertleşmesi ve sağlamlaştırma yapıldığını gösterir. H meneviş tayinleri sadece ısıl işlem göremeyen alaşımlar için kullanılır. Bunlar genellikle 1000, 3000 ve 4000 serilerindeki alaşımlardır. Isıl işlem görebilen alaşımlar bakır, magnezyum, çinko ve silikon gibi elementler içerir. Bunlar 2000, 5000, 6000 ve 7000 serilerindedir. T harfi ısıl işlem görebilen veya termal olarak işlenmiş bir alaşımı göstermek için kullanılır. T harfini temel işlemlerin özgün sıralamalarını gösteren bir sayı takip eder. Tayinler aşağıdaki gibidir:  T1, biçimlendirme işlemi için yükseltilen sıcaklıktan soğutulmuş ve büyük ölçüde durağan bir duruma doğal olarak yaşlandırılmış  T2, biçimlendirme işlemi için yükseltilen sıcaklıktan soğutulmuş, soğuk işlenmiş ve büyük ölçüde değişmez duruma doğal olarak yaşlandırılmış  T3, çözündürme ısıl işlemli, soğuk işlenmiş ve büyük ölçüde değişmeyen duruma doğal olarak yaşlandırılmış  T4, çözündürme ısıl işlemli ve büyük ölçüde değişmeyen duruma doğal olarak yaşlandırılmış  T5, biçimlendirme işlemi için yükseltilen sıcaklıktan soğutulmuş ve yapay olarak yaşlandırılmış  T6, çözündürme ısıl işlemli ve yaypay olarak yaşlandırılmış  T7, çözündürme ısıl işlemli ve sağlamlaştırılmış  T8, çözündürme ısıl işlemli, soğuk işlenmiş ve sonra yapay olarak yaşlandırılmış  T9, çözündürme ısıl işlemli, yapay olarak yaşlandırılmış ve sonra soğuk işlenmiş  T10, biçimlendirme için yükseltilen sıcaklıktan soğutulmuş, soğuk işlenmiş ve sonra yapay olarak yaşlandırılmış Soğuk işleme, çözündürme ısıl işlemi, yaşlandırma ve yapay olarak yaşlandırma terimleri, kullanıma hazır olmadan önce alaşımların gördüğü işlemleri ifade etmektedir. Soğuk iĢlem alaşımın şeklini fark edilebilir bir dereceye uzatan, sıkıştıran, büken, geren veya bunun dışında değiştiren oda sıcaklığında uygulanan herhangi bir işlemdir. Soğuk işlem, gerinim sertleşmesi oluşturmak için atmosferik basınçta veya buna yakın bir değerde metallerin şekillendirilme operasyonudur. Çözündürme ısıl iĢlemi dökme veya dövme alaşımların belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılması, alaşım bileşenlerinin katı solüsyona girmesine müsaade edecek kadar yeterli süre bu sıcaklıkta tutulması ve bileşenlerin katı içinde tutulması için yeterli hızda soğutulmasıyla(söndürme) yapılır. SAYFA 33 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM YaĢlandırma(oda-sıcaklığı çökelmesi) bir alaşımın çözündürme ısıl işleminden sonra ve söndürme üzerinde gerçekleşen bir işlemdir. Oda sıcaklığında alaşımlar söndürmeden sonra sağlam değildirler ve aşırı doymuş çözeltideki bileşenlerin çökelmesi başlar. Birkaç günün ardından alaşım, söndürme işleminden sonraki halinden epeyce daha sert ve güçlüdür. Yapay yaşlandırma alaşımın belirlenmiş bir zaman periyodu içinde yavaşça artırılan bir sıcaklığa maruz bırakılarak yaşlandırma işleminin hızlandırılmasıdır. Bazı alaşımlar içerdikleri alaşımlama bileşenlerinden dolayı oda sıcaklığında çok yavaş yaşlanırlar. Yapay yaşlandırma, alaşımı minimum bir zamanda tam bir yaşlanma ve sağlamlık durumuna taşır. Uçak yapısalları için en yaygın kullanılan alüminyum alaşımları 2024-T3, 6061-T6, 7075-T6, 7079-T6 ve 7178-T6‟dır. Yükseltilmiş sıcaklıklarla karşılaşıldığı yerlerde diğer alüminyum alaşımları ve diğer metal tipleri kullanılabilir. Saf alüminyum(1100) ve daha yumuşak alaşımlar 3003 ve 5052 genellikle boru sistemi, bağlantı kutuları, streslenmeyen paneller, derin çekilmiş parçalar ve epeyce şekillendirilmesi gereken diğer parçalar için kullanılırlar fakat büyük yüklere maruz kalmazlar. Bu malzemelerle kolayca çalışılabilir ve rahatlıkla kaynak yapılabilirler. 2014 alaşımı bilhassa yüksek dayanım gerektiren dövülmüş parçaların üretimine iyi uyumludur. 2117, 2024 ve 7075 alaşımlarının tümü yapısal perçinlerde kullanılır. 2024 ve 7075 perçinleri çalışılmadan önce ısıl işlem gerektirir. Alüminyum alaşım sacı üreticiden geldiğinde yaklaşık 6 inçlik(15.24 cm) dizilerde ayrı olarak genellikle harflerle ve sayılarla işaretlenir. Bu tanım sembolleri bir nitelik sayısı, meneviş gösterimli alaşım sayısı ve bir inçin binde biri kadarlık malzeme kalınlığını içerebilir. Harflerin ve figürlerin dizileri metalin tanecik yapısına paraleldir. Perçinler gibi başlıklar alışılmış işaretlemeler için çok küçüktür. Metaldeki sayılarla ve sembollerle tanımlanırlar. SAYFA 34 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.2.1.2 Magnezyum Magnezyum alaşımları uçak yapısallarında dökme, dövme ve levha formlarında sıklıkla kullanılır. Magnezyumun en büyük avantajı dayanımı açısından en hafif metallerden biri olmasıdır. Magnezyum levhaların kullanımındaki dezavantajlar; diğer birçok metalden daha fazla korozyona maruz kalması, oda sıcaklığında kolaylıkla çalışılamıyor olması ve ateşlendiğinde söndürülmesinin aşırı derecede zor olmasıdır. Uçak yapısalında magnezyum kullanıldığında, korozyonu önlemek ve uygun bir boya tabanı tedarik etmek için kullanılan kromat işleminden dolayı sarımsı bir yüzeye sahip olduğu gerçeğiyle daha çok tanınabilir. Teknisyenler uçakta magnezyumla karşılaştıklarında kolaylıkla kesilemeyeceğini ama yırtılacağını bilmelidirler. Ek olarak, normal sıcaklıklar altında eğilemez veya başka bir deyişle çalışılamaz. Korozyona maruz kalır ve bu yüzden uygun kaplamayla işlenmelidir. Son olarak, magnezyum tozu ve ince talaşlar kolaylıkla yandığı için belli bir derecede yangın tehlikesi gösterir. Standart parçalar magnezyumdan yapıldığında, bu gerçek genellikle üreticinin bakım ve servis manuelinde bulunacaktır. Ayrıca bu tip parçaların uygun işlemleri için yönlendirmeler manuellere konulmuş olacaktır. Magnezyumun korozyona karşı eğiliminden ötürü herhangi bir magnezyum parçasıyla birlikte doğru perçinler, civatalar ve vidalar gibi doğru donanım unsurlarının kullanımını teknisyenlerin sağlaması gerekmektedir. Örneğin, magnezyumla birlikte kullanılan perçinler 5056-H alüminyum alaşımından yapılmış olmadır. Magnezyumla birlikte kullanılan herhangi SAYFA 35 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM bir metal parça uyumlu bir metal olmalıdır veya uyumsuz metal korozyonuna neden olacağı için bir metal-metal bağlantısından uzak durulmalıdır. 6.2.1.3 Titanyum Titanyumun yapısal bir malzeme olarak kullanılması sadece son 30 yıl içinde yaygındı. Bundan önce titanyumu arıtma ve titayumla çalıma metotları metal kullanımını ekonomik olarak uygun hale getirecek bir boyutta geliştirilmemişti. Titanyum metalini çıkarmak için geniş bir kapsamda kullanılan Kroll işlemi, Lüksemburglu bir bilimadamı olan Wilhelm Kroll tarafından 1932 yılında keşfedildi. Bu işlem, 1946‟da 100-lb‟lik kümeler halinde titanyum süngeri üretmeye başlayan United States Bureau of Mines(maden bürosu) tarafından geliştirildi ve hayata geçirildi. Titanyum nispeten büyük miktarlarda rod, bar, levha ve geniş bir varyasyonu bulunan metal ürünlerinin üretimi için kullanılan diğer formlarda üretilir. Titanyum ve alaşımları; yüksek dayanımından, hafifliğinden, sıcaklık direncinden ve korozyon direncinden ötürü havacılık ve uzay endüstrisinde geniş çapta kullanılır. Titanyumun ağırlığı çeliğin ağırlığının yaklaşık 56%‟sı kadardır fakat dayanımı bu kadarlık çeliğe denktir. Titanyumun dayanımı yaklaşık 430°C den fazla sıcaklıklarda bile muhafaza edilir. Gaz türbinli motorun soğutma bölgesi için ve artan sıcaklıklara maruz kalan uçak yüzey parçaları bir tarafa motorların etrafındaki cowling ve baffling için yani firewall(güvenlik duvarı) bölümü gibi alüminyum alaşımların muhtemelen hasar göreceği bölgelerde kullanışlıdır. Yüksek süpersonik hızlarda meydana gelen(sürtünmeden kaynaklanır) atmosferik ısınmadan ötürü süpersonik taşıma uçakları ve askeri uçaklar yüzey için titanyumdan geniş çapta yaralanırlar. Titanyumun üretimi uçak için çelikten daha hafif fakat alüminyum alaşımların dayanabildiği sıcaklıklardan daha fazlasına dayanabilen bir malzeme elde etmek maksadıyla keşfedilmiştir. Yüksek sıcaklıkların altından kalkmak için kullanıldığı yerler; egsoz mahfazaları, yanmaz bulkheadler, gaz türbin kanalları ve sıcak bölge yüzeyleri. Titanyumun önemli özellikleri:  Yüksek dayanım, çeliğe yakın  İyi dayanım/ağırlık oranı(çaliğin ağırlığının yaklaşık 56%‟sı)  Birçok formda kaynak yapılabilirlik  Yüksek bir erime noktalı düşük ısıl ve elektriksel iletkenlik  Mükemmel korozyon direnci Titanyumun dayanım aralığı paslanmaz çelikle benzerdir. Benzer fabrikasyon metotları kullanılabilir. Büküldüğünde toparlanması paslanmaz çelikten daha iyidir. Bu dikkate alınmalıdır. SAYFA 36 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Bir titanyum levhayla çalışılırken soğuk bükülebilir. Fakat bu, basit bükümlerle sınırlıdır. Karmaşık bükme için atölye seviyesinde mevcut olmayan ısıl işlemler ve sıcak biçimlendirme gerekir. Tüm malzemelerde olduğu gibi yüzey çizici lekelerden sakınılmalı, tüm pürüzler kaldırılıp stres artırıcıları önlemek için sert kenarlar yumuşatılmalıdır. Bıçakların çok keskin olması şartıyla titanyum kesiminin el makasıyla yapılması mümkündür. Yavaş hızda ve ağır itmelerle, ileri yönlü dişleri olan yüksek-hız çelik bıçağı kullanılarak testerelemek mümkündür. İyi soğutucu kullanılmalı ve bıçak düzenli olarak kontrol edilmelidir. Titanyumun delinmesi özel kobalt matkaplarıyla yapılabilir. Eğer mevcut değilse, 135° ila 145°‟lik bir kesme açısı olan kobalt HSS maktapları kullanılmalıdır. Tek bir delme hareketi matkabın ilerlemesini sağlamaz. Düşük hız, ağır itki ve birçok soğutucu gerekmektedir. Titanyum şu şekilde ısıl işlem görebilir; şekillendirme, kesme veya delmenin ardından titanyum üzerindeki stresi atacağı sıcaklığa ısıtılmalıdır. Açıkçası, eğer malzeme uçağa sabitlenmişse bu mümkün değildir. Stres boşaltma şu sıcaklıklarda uygulanmalıdır:  Alaşımsız:300°C-500°C, 30 dakika  Alaşımlı:600°C, 1 saat Temel olarak kullanılan 2 titanyum alaşımı Ti-6A1-4V ve Ti-8A1 1Mo-1V dir. Bunların ikincisi („8-1-1‟ diye de bilinir) süpersonik uçaklarda geniş bir kapsamda kullanılır. Bu alaşım yüksek sıcaklıklardaki yüksek sürünme direncinden ve sağlamlığından ötürü seçilmiştir. Bu niteliklerden ötürü diğer birçok titanyum alaşımıyla çalışmaktan daha zordur. Fakat, dayanım nitelikleri çalışılabilme dezavantajlarından daha ağır basmaktadır. Malzemenin en iyi kesilme, delinme ve şekillendirilme metotlarını keşfetmek için kapsamlı araştırma yapılmaktadır ve şimdilerde uçak parçalarının üretimi için makul bir şekilde ekonomiktir. Titanyum, paslanmaz çelik gibi yapısal metallerden çok daha düşük bir ısıl genleşme katsayısına sahiptir. Termal iletkenlik bu paslanmaz çelikle neredeyse aynıdır. Düşük ısıl- genleşme katsayısı titanyumla yapılan karmaşık yapısalların tasarımını basitleştirir çünkü yüksek genleşme katsayısına sahip metallerin gerektirdiği gibi genleşme için büyük hesapların yapılmasını gerektirmez. Hem askeri hem de ticari uçaklarda, mermilerde ve hatta iyi dayanım/ağırlık oranından, stres korozyonuna ve çatlamaya uzaklığından, yüksek çalışma stresine karşı dayanım kabiliyetinden ve yüksek sıcaklık direncinden ötürü uzay gemilerinde bile yaygın SAYFA 37 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM olarak kullanılır. Ana uçak yapısalları, motorlar, pek çok küçük parça ve komponentlerde kullanılır. 6.2.1.4 Bakır ve Bakır AlaĢımları Bakır, oldukça bol metallerden biridir ve insanoğlu tarafından binlerce yıldır kullanılmaktadır. Kırmızımsı rengi ve oksitlerinden ve tuzlarından dolayı yeşil ve mavi renklerinden kolaylıkla tanınabilir. Tavlanmış haldeyken çok sünektir fakat soğuk işlemle serttir. Saf bakır temelde bir elektrik iletkeni olarak kullanılır. İletkenliğinden ötürü daha çok elektrik kablolarında kullanılır. Alüminyumun kullanılabilir bir metal olarak keşfinden ve gelişiminden önce bugün alüminyumun kullanıldığı boru hatlarında ve diğer birçok uygulamada bakır kullanılmıştır. Bakırın başlıca alaşımları bronz, pirinç ve berilyum-bakırdır. Bronz bir bakır ve kalay harmanlamasıdır, kalay içeriği 10% ila 25% arasındadır. Pirinç, 30% ila 45% çinkoya ek olarak az miktarda diğer metallerin bulunduğu bir bakır alaşımıdır. Berilyum-bakır alaşımı yaklaşık 97% bakır, 2% berilyum ve 1% diğer metallerden oluşur. Bronz ve pirinç; mil yatakları, rulmanlar, subap yuvaları, yakıt ölçüm subapları ve diğer birçok uygulamada kullanılır. Bir bronz varyasyonu oluşturmak için bakır, alüminyumla, manganezle, silikonla, demirle, nikelle ve diğer metallerle alaşımlanabilir. Bunlar gerçek kelime anlamında bronz değildirler çünkü kalay içermezler. Bu bronzların arasında alüminyum bronzu, silikon bronzu ve manganez bronzu bulunur. Bu alaşımlar; levha, bar(kalıp), rod(çubuk), sac ve diğer standart biçimlerde bulunurlar. Bakır alaşımları dayanımı, korozyon direncini ve saf bakırın sahip olmadığı diğer nitelikleri artırmak için geliştirilirler. Tasarımcılar düşünülen sertliği, dayanımı, aşınma direncini ve korozyon direncini kapsayan gerekli amaçlar için en uygun alaşımı seçerler. 6.2.1.5 Monel Metali Monel metal(nikel bakırı) yaklaşık 2/3 nikel ve 1/3 bakır içeren bir nikel alaşımıdır. Aynı zamanda demir ve manganez gibi diğer metallerden de az miktarda içerebilir. Monel metalin iyi mekanik özellikleri vardır. Çok güçlüdür(çeliğe benzer) ve korozyona karşı dirençlidir. Ek olarak her şartta anti-manyetiktir. Monel metalle çeliğinkine benzer bir yolla çalışılabilir. K-monel az miktarda alüminyum içerir ve maksimum dayanımını geliştirmek için ısıl işlem görebilir. Bilhassa korozif durumlara maruz kalan veya kalabilecek olan sünek parçaların üretiminde kullanılır. SAYFA 38 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.2.1.6 KurĢun ve AlaĢımları Kurşun yeni kesildiğinde berrak ve parlaktır fakat daha sonra oksitlendiğinde kurşuni rengi alır. Çok ağırdır, nispi yoğunluğu 11.3‟tür. yumuşak ve dövülgendir, korozyona karşı dirençlidir ve 327°C‟lik düşük bir erime noktasına sahiptir. Kurşun, yumuşak lehimin temel bir bileşenedir. Uçuş kontrol yüzeylerinin kütle denge ağırlıklarını yapmak için kullanılırlar. X ışınlarından korurlar ve radyoaktif izotoplar için kap yapımında ve uçak motorları ve uçak iskeletinin yıkıcı olmayan belirli testlerinde kullanılırlar. 6.2.1.7 Non-Ferrüs Metaller Non-ferrüs metaller demir dışındaki tüm saf metaller ve 50%‟den daha az demir içeren tüm alaşımlardır. Non-ferrüs metaller şöyle sınıflandırılır:  Renkli metaller  Beyaz metaller  Alaşımlama metalleri  Soy metaller  Ağır metaller: yoğunluk  Hafif metaller: yoğunluk Saf non-ferrüs metallerin çoğunluğu yumuşaktır ve dayanımları düşüktür. Fakat metal ne kadar safsa erime noktası o kadar yüksektir ve metalin elektriksel iletkenliği, korozyona karşı direnci ve şekillenebilirliği o kadar iyidir. Bir metalin özelliği uygun alaşımlama metallerinin eklenmesiyle uygun hale getirilir. Ağır Metaller Renkli Metaller: Bakır(d:8.93gr/cm³,erime noktası:1,083°C, gerilim dayanımı:200 ila 360 N/mm²); yumuşaktır, dayanıklıdır ve gerilime ve korozyona karşı çok dirençlidir. İyi bir ısı ve elektrik ileticidir. Bakır; borular ve elektrik kabloları için kullanılır. Pirinç; bir bakır (60-70%) ve çinko (30-40%) alaşımıdır. Rulmanlar, mil yatakları, mahfazalar ve hassas mekaniklerde kullanılır. Bronz; bir bakır (85-90%) ve kalay alaşımıdır. Pirinçten daha güçlüdür ve daha iyi korozyon direnç özellikleri vardır. Mil yataklarında ve gemi pervanelerine vs kullanılır. Bakır-alüminyum alaşımları korozyon dirençlidir ve yüksek dayanıklılık ve gerilim dayanımına sahiptir. SAYFA 39 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Gemi pervanelerinde ve türbin bladelerinde kullanılırlar. Nikel(d:8.9 g/cm³, erime noktası:1,455°C, gerilim dayanımı:400-500 N/mm²); gümüş beyazı renginde korozyona karşı dirençli bir metaldir. Nikel, galvanizleme işlemlerinde alaşım olarak kullanılır. Çinko(7.1 g/cm³, erime noktası:419°C, gerilim dayanımı:30-110 N/mm²) mavi-beyaz bir metaldir. Çinko, ferrüs metallerin anti-korozif kaplama alaşımlarında bulunur. Beyaz Metaller: Kurşun(d:11.3 g/cm³, erime noktası:327°C, gerilim dayanımı:15-20 N/mm²) en ağır metallerden biridir. Çok yumuşaktır ve aside karşı direnç özellikleri vardır. Kurşun-asit bataryalarında ve rulman malzemeleri için alaşım olarak kullanılır. Kalay(d:7.3 g/cm³, erime noktası:232°C, gerilim dayanımı:40-50 N/mm²) gümüş beyazı renginde, zehirsiz ve korozyona karşı dirençli bir metaldir. Kalay; bronz elde etmek için bakırla, yumuşak lehim yapmak için kurşunla veya yiyecek kaplarında bir koruyucu malzeme olarak kullanılır. Soy Metaller: Gümüş(d:10.5g/cm³,erime noktası:961.5°C gerilim dayanımı:160 N/mm²) çok iyi bir elektrik ve ısı ileticidir. Sigorta tellerinde ve elektrik bağlantılarının koruyucu elemanı olarak kullanılır. Altın(d:19.3 g/cm³, erime noktası:1,064°C, gerilim dayanımı:140 N/mm²) yumuşak ağır bir metaldir. Elektronik devre kartları anti-korozif kaplaması, elektrik bağlantıları vs için kullanılır. Platin(d:21.5 g/cm³, erime noktası:1,769°C gerilim dayanımı:200 N/mm²) herhangi bir asitten veya çözeltiden etkilenmez. Yüksek sıcaklıklarda bile oksijene karşı dirençlidir. Elektroniklerde ve kimya endüstrisinde sadece özel uygulamalar için kullanılır. Hafif Metaller Hafif metaller teknik uygulamalar için saf bir alaşım olarak kullanılırlar. En yaygın olanları:  Alüminyum: (d:2.7 g/cm³, erime noktası:658°C, gerilim dayanımı:65-230 N/mm²)  Magnezyum: (d:1.75 g/cm³, erime noktası:650°C, gerilim dayanımı:100-245 N/mm²) SAYFA 40 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM  Titanyum: (d:1.75 g/cm³, erime aralığı: 1,650°C ila 1,700°C, gerilim dayanımı:290-740 N/mm²). Alüminyum: Saf alüminyum yumuşak, hafif, anti-manyetik ve sünektir. Bakır veya manganezle alaşımlandığında dayanımı, dayanıklılığı ve sertliği neredeyse düşük karbon çeliğinin seviyesine gelir. İyi bir elektrik ve ısı iletkenidir ve iyi korozyon direnci sunar. Atmosfere veya oksijene maruz bırakıldığında alüminyumun ve alaşımlarının yüzeyinde ince fakat sıkı ve sert bir oksit film tabakası oluşur. Eğer gerekliyse, filmin kalınlığı anotlama diye isimlendirilen bir işlemle artırılabilir. Kalıplar, borular, levhalar, folyolar ve teller haline getirilebilir. Alüminyum, bakırla veya ferrüs metallerle ıslak temasta bulunursa hızlı bir şekilde korozyona uğrar. En başta gelen alüminyum alaşımı metallerinden bazıları kısaca aşağıdaki gibi ifade edilebilir:  Duralümin - Alüminyum, bakır, manganez, magnezyum ve silikondan oluşur - Neredeyse yumuşak çelik kadar güçlüdür - Isıl işlem ve yaşlandırma sertleştirmesi gerektirir - Uçak levhaları ve boru hatları, motorların yapısal parçaları ve uçak iskeleti için kullanılır  Alclad - Her iki yanında saf alüminyum kaplaması olan levha halindeki duralümindir - İyi duralümin özelliklerini saf alüminyumun korozyona karşı direnciyle birleştirir - Uçak yapısalları, gövde, kanat örtüsü ve fairing(kaporta) için kullanılır(stresli yüzeyler).  Alpax (alpaks) - Alüminyum, demir, silikon, çinko ve manganezden oluşur - Hassas krozyona karşı direnç özellikleri vardır - Alüminyumdan daha güçlüdür - Mükemmel döküm nitelikleri vardır SAYFA 41 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM - Karışık dökümler, uçak ve motor kompenentleri için kullanılır. Magnezyum: Magnezyum zayıf korozyon direnci olan çok hafif, yumuşak bir metaldir. Talaş ve toz halindeyken kolaylıkla yanabilir. Çelik için bir deoksidan, çelik tanklar için anot ve ışıklandırma ve sinyal teçhizatı için katı yakıt olarak görev yapar. Magnezyum alaşımları; kalıplar, levhalar ve borular/boru hatları için işleme uğrarlar ve makine komponentlerinde kullanırlar. Optik ve fotografik ekipmanların muhafazaları magnezyum alaşımının dökümlerinden elde edilir. Titanyum: Çok cazip bir metaldir çünkü hafif, güçlü ve korozyona karşı dirençlidir. Bu yüzden, yüksek performans uçakları ve uzay aracı komponentleri için jet motorlarında, gaz türbinlerinde ve asit pompaları gibi kimya endüstrisi ekipmanında kullanılır. Alüminyum, vanadyum, molibden, kalay, demir ve bakırlar alaşımlanabilir. Bu tip alaşımlar, çok yüksek dayanımla birlikte aynı zamanda düşük ağırlık da gerektiren komponentlerin üretim aşamasında kullanılırlar(taşıyıcı iskelet, jet motoru pylonları, helikopter rotor başlıkları ve benzerleri). 6.2.2 Dövme Alüminyum AlaĢımlarının Isıl ĠĢlemi Farklı alaşımların ısıl işlemi sıcaklığa ve tutan süreye bağlı olarak farklılık gösterir. Biçimlendirme operasyonları için tam tavlamaya uygulanabilen sıcaklık aralıkları nispeten büyük olduğunda, en iyi dayanım özelliklerini oluşturmak için daha sıkı sıcaklık aralıkları gerekir. Bu gereklilikleri karşılamak için metalik parçalara veya yarı-tamamlanmış ürünlere ısıl işlem tesislerinin uygunluğunu kanıtlamak gereklidir. Birçok ısıl işleme ve şekillendirme operasyonu malzeme özelliklerini değiştirmektedir. Bu tip durumlarda, malzeme veri sayfasının gerekliliklerine uygunluk atlanmamalıdır, yani malzeme tayin edildiği amaç için kullanılmalıdır. 6.2.2.1 Tanımlar ‘Kabul’ Durumu: Kabul durumu, müşteriye verilen yarı işlenmiş ürünlerin veya parçaların malzeme durumudur. Malzemenin kimlik numarası malzemeyi ve tabiatını(sertlik, çalışabilirlik) gösterir. Gerinim Sertleşmesi: Gerinim sertleşmesi(işleme sertleşmesi olarak da adlandırılır), deformasyon direncini artıran bir işlemdir. Bir malzemeye kuvvet uygulandığında, yuvarlandığında, sıkıştırıldığında SAYFA 42 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM veya kesildiğinde, malzeme işleniyor olarak da ifade edilebilir. Bu işlemler yüksek sıcaklıklarda („sıcak işlem‟) veya normal sıcaklıklarda („soğuk işlem‟) uygulanabilir. Metal soğuk işlendiğinde malzemenin mekanik özelliklerinin değişmesine neden olan tanecik yapılarının değişimi gerçekleşir. Bu, işlem sertleştirme (veya gerinim sertleştirme) olarak adlandırılır. Bu işlem malzemenin dövülebilirliğini ve sünekliğini azaltır fakat sertliğini ve dayanımını artırır. Dövülebilirlik: Dövülebilirlik, bir malzemenin bir çekiçle dövülerek veya kırmadan silindirlerin arasından geçirilmesi ile sündürülmesine veya biçimlendirilmesine müsade eden karakteristiğidir. Süneklik: Süneklik metalin kırılmadan daha ince bölümlerin(kablo, boru ve levhalar) içine çekilmesine izin veren karakteristiğidir. Sertlik: Sertlik; bir metalin sızıntı, kesme veya aşınma hareketlerine karşı koymasına olanak tanıyan karakteristiğidir. Dayanım: Dayanım, bir metalin deforme etmeye meyilli bir kuvvete karşı kırılmadan direnç gösterme karakteristiğidir. Isıl İşlem: Isıl işlem katı bir metale uygulanan herhangi bir ısıtma operasyonudur. Belirli bir özelliği elde etmek için malzemelerin tuz banyosunda veya hava hazneli fırında termal bir iyileştirmeye maruz bırakıldığı işlemdir. İşlemin yarı-işlenmiş bir ürünün veya parçanın tamamına yöneltilmesi gerekmektedir. Kısmi ısıl işlem yasaktır. Tavlama: Tavlama işlemi, işlem-sertleştirmeli metalleri en yumuşak hallerine getirmek için uygulanır. Soğuk-işlemli veya işlem-sertleştirmeli metallerin yeniden kristallendirilmesidir. Metallere işlem-sertleştirmesi yapıldıktan sonra yeniden kristallendirme sıcaklıklarının üzerine kadar ısıtılırlar. Tavlama işlemi, işlem-sertleştirme etkisini ortadan kaldırır. SAYFA 43 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Her metalin kendine has bir yeniden kristallendirme sıcaklığı vardır, örneğin:  Alüminyum: 350°C  Demir: 900°C  Çelik: 775°C-900°C Tam Tavlama: Tam tavlama, bir metalin kritik aralığının üzerine kadar ısıtılmasıdır, bunu yavaş soğutma takip eder. Tam tavlamanın etkisi, çökelmeyle ve/veya gerinim sertleşmesiyle elde edilen dayanımdaki artışı ortadan kaldırmaktır. Tam tavlama vasıtasıyla bu sertleşme eliminasyonu genelde malzemenin yeniden kristallendirilmesiyle gerçekleştirilir. Tavlama sıcaklığından itibaren soğutmanın oranı sağlam bir değişken yapı elde etmek için belirleyicidir. Değişik malzemelerin maksimum yumuşamasını gerçekleştirmek için tavlama sıcaklığında harcanan süreden sonra belirlenmiş soğutma oranına bağlı kalmak esastır. Metaller arası bileşimlerin tam olarak çökelmesi ile, uzatılmış yaşlandırmada bile dayanım özelliklerinin sonraki yeniden artışı gerçekleşmeyecektir. Tam tavlama sonrasındaki kıvam „-0‟ ile belirtilir. Kısmi Tavlama: Kısmi tavlama, yeniden kristallendirme sıcaklığının altındaki bir termal iyileştirmedir. Akma sınırını düşürerek ve plastisiteyi artırarak şekillenebilmeyi geliştirmek maksadıyla sertleştirmenin sadece kısmi bir parçasının ihracına neden olur. İlk yapı bu sıcaklıkta tutulacaktır. Tam tavlamanın tanecik kabalaşmasına neden olabileceği veya daha sonraki şekillendirmenin malzemenin sadece dayanımında kısmen bir azalmaya ihtiyaç duyduğu zamanlarda kısmi tavlama uygulanır. Isıl işlem görebilen alaşımlarda şekillendirme operasyonları ısıl işlem gerçekleştikten sonra kısa bir süre içinde yapılmalıdır çünkü uzatılmış yaşlandırma (örneğin 1 ay veya daha fazla süre) yavaş yeniden-çökelme sertleşmesi içerebilir ve bu yüzden mekanik özellikleri artırabilir. Optimum yumuşama kısmi tavlama ile gerçekleştirilmese de bu kıvamı ifade için „-0‟ işareti kullanılır. Çökeltme Isıl İşlemi: Isıl işlem görebilen alaşımların diğer bir termal iyileştirme formudur. Çözündürme ısıl işleminden (alaşıma bağlı olarak sıcaklık aralığı 430°C ila550°C arası) oluşur, bunu oda SAYFA 44 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM sıcaklığında veya yükseltilmiş sıcaklıkta veya her ikisinin kombinasyonunda (ön yaşlandırma) söndürmek ve yaşlandırmak takip eder. Çözündürme Isıl İşlemi ve Söndürme: Çözündürme ısıl işlemi, alaşım evresinin en düşük erime noktasının erime sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Bu, çöznebilir alaşım bileşenlerinin katı çözelti içine girmesini sağlar. Hızlı söndürme işlemi alaşım bileşenlerinin aşırı doymuş çözündürme ısıl işleminin içinde kalmasına olanak tanır. Alaşıma bağlı olarak, malzeme 2 saatlik bir periyor içerisinde iyi bir biçimlenebilirliğe sahip olur. Bu periyor malzemenin bir derin dondurucu(-15°C gibi) içerisinde muhafaza edilmesiyle uzatılabilir. Erişilen kıvam W ile gösterilir. Gerek duyulursa saat cinsinden bir zaman göstergesiyle W‟ya eklenebilir. Çözündürme ısıl işlemi ve söndürmeden sonra süreler yaşlandırmaya havale edilebilir. Söndürme Gecikmesi(Önsoğutma Süresi): Çözündürme ısıl işlemi ve söndürme arasında geçen süredir. Fırın kapağının açılmaya başlandığı andan veya çalışma yükünün ilk kısmının tuz banyosundan çıktığı andan itibaren başlar. Yük soğutma sıvısına tamamen batırıldığında sona erer. Doğal Yaşlandırma: Doğal yaşlandırma, çözündürme ısıl işlemi ve söndürmeden sonra oda sıcaklığında yaşlandırmadır. Dayanım değerlerinde bir artışa sebep olur. Çözündürme ısıl işlemi, söndürme ve kullanıcı tarafından 96 saatten daha kısa olmayacak şekilde oda sıcaklığında doğal yaşlandırma ardından oluşan kararlı kıvam T42 ile gösterilir. Bazı malzemeler bu T42 karalı son kıvama ulaşmak için elverişli değildir. Bazı malzemelerin bu ara kıvamı bir kullanım vaziyetinde değildir ve W (süre sınırı yok) harfiyle gösterilir. Kararlı son durum T42‟ye ulaşmamış herhangi bir malzeme kullanılmadan önce yapay yaşlandırılmalıdır. Yapay Yaşlandırma: Yapay yaşlandırma, çözündürme ısıl işlemi ve söndürmeden sonraki bir termal iyileştirmedir(alaşıma bağlı olarak 100°C ila 220°C sıcaklık aralığı). Yapay yaşlandırma, uzamada hafifletici kayıba neden olurken dayanımı maksimum bir seviyeye çıkarır. Daha yüksek sıcaklıklarda, maksimum dayanım değerleri daha düşükken dayanımdaki artış çok daha hızlı bir şekilde tamamlanır. Belirli sıcalıklara ve süreler bağlı kalmak bu yüzden gereklidir. Yapay yaşlandırmadan sonraki kıvam mesela T6 olarak gösterilir. SAYFA 45 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Çözündürme ısıl işlemi, soğuk işlem ve yapay yaşlandırmanın doğru kombinasyonuyla en yüksek dayanımlar elde edilebilir. Kızdırma Süresi: Kızdırma süresi, çalışma yükünün fırına atılmasıyla iyileştirme sıcaklığına ulaşma arasında geçen süreye denir. Bekletme Süresi: Bekletme süresi, parçayı yüzeyinde ölçülen daha önce belirlenmiş sıcaklıkta tutma periyodudur. Hava odalı fırınlarda bekletme süresi normalde kontrol ve tüm kayıt aletleri gereken minimum sıcaklığı gösterdiğinde başlar. Bekleme süreleri, içerilen alaşım ve parçaya bağlıdır. Isıl-İşleme Prosedürleri: Aşağıdaki durumlar, bilhassa kaplanmış malzemeler için, mümkün olan en kısa sürede çalışma yükünün eşit bir şekilde ısıtılmasını sağlamak amacıyla uygulanır.  Yük eklenmeden önce, ısıl işlem tesisatının sıcaklık istkrarı sıcaklık ölçüm ekipmanı tarafından gösterilmelidir.  Isıl işlem tesisatı sıcaklığın kurulduğu malzemelerden oluşan parçalarla doldurulmalıdır sadece.  Her çözündürme ısıl işlem yükü için, bekleme süresi en kalın çalışma parçası tarafından belirlendiği zaman, sadece yaklaşık olarak aynı kalınlığa sahip benzer malzemeler alınmalıdır.  Isıl işlem tesisatı lekeleri veya yağları uzaklaştırmak için temizlenmiş kuru parçalarla doldurulmalıdır sadece.  Parçalar çevrilen havanın içerisinde birbirini göstermekten sakınılarak yük kafesine yerleştirilmelidir, boşluk bırakmadan parçaların istiflenmesinden kaçınılmalıdır.  Fırın yükü müsade edilen yük hacmini aşmamalıdır.  Belirlenen sıcaklığa ön ısıtması yapıldıktan sonra parçalar ısıl işlem tesisatına sokulmalıdır.  Tuz banyosunda bekleme süresi, tuz banyosunun sıcaklığı belirlenen minimumun altına indiği zaman haricinde daldırma süresinden ölçülmelidir.  Hava odalı fırınlarda, bakır difüzyonu riskinden ötürü kaplama plakasının çözündürme ısıl işlemi için kızdırma süresi sınırlıdır. Kaplama plakası için, çözündürme ısıl işlemi kızdırma süresi aşağıdaki süreleri aşmamalıdır: SAYFA 46 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM  Çözündürme ısıl işleminin tamamlanması ile, özel parçalar veya yükleme kafesi mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde müsade edilen söndürme gecikme zamanını aşmadan söndürme banyosuna gönderilmelidir:  Söndürme işleminden sonra parçaların tuz çökeltilerinden uzaklaştırılması sağlanmalıdır.  Belirlenen sıcaklık aralığında uygulanmak için yarı işlenmiş ürünlerin boyutları ve özel parçalar için sıcak-su söndürme işlemi gerekir.  Yeniden çözündürme ısıl işlemi mevcuttur. Kaplama plakası için, yeniden çözündürme ısıl işlemi ve söndürme operasyonlarının sayısı içerilen bakır difüzyonundan ötürü aşağıdaki tabloda da gösterildiği gibi sınırlıdır:  Aşamalı yaşlandırmada, bir sıcaklıktan diğerine geçerken kızdırma oranına dikkat edilmesi gerekmektedir. Düşük kızdırma oranları ikinci aşamanın süresinde düşüş gerektirir. SAYFA 47 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 48 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM SAYFA 49 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM 6.3 Hava Aracı Materyalleri-Kompozit ve Metalik Olmayan 6.3.1 Kompozit ve Non-Metalik(Metalik Olmayan) Malzemeler 6.3.1.1 Karakteristikler, Özellikler ve Tanımlar Bir kompozit, birçok malzemeden oluşmuş bir şeydir, bu terim mühendislik malzemelerinin geniş bir yelpazesine uygulanabilir. Sadece metalik alaşımları değil aynı zamanda insanlar tarafından kullanılan tüm kompozit malzemelerin en eskisini de içerir; ahşap(odun özü ve selüloz içeren çalı ve ağaçların sert, lifsi, ksilem veya su-ileten dokusu). Tuğla, beton ve cam da kompozit olarak ele alınabilecek diğer birçok malzemenin arasındadır. Havacılık ve uzay endüstrisinde kompozit terimi, büyük dayanım-ağırlık oranları sayesinde birçok avantaj sağlayan sentetik reçine malzemelerinin ve fiberlerin bir kombinasyonu olan malzemeler için kullanılır. Bu tema; bir takım farklı malzemeleri, plastikleri, reçineleri, sentetik ve doğal kauçukları, yapıştırıcıları ve dolgu malzemelerini kapsamaktadır. Bu malzemelerin çoğu, modern uçaklarda kullanılırken bulunacaktır. Plastikler Plastik kelimesi Yunanca „plastikos‟–kalıba dökmek- kelimesinden gelmektedir ve plastisite, bir deformasyonu oluşturan yük kalktıktan sonra deformasyonu üzerinde tutma SAYFA 50 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM kabiliyetidir. Plastikler bilhassa hafifliğin önemli olduğu ve düşük elektriksel veya termal iletkenliğin gerektiği, nispeten düşük stres seviyeleri içeren uyguşamalarda kullanışlıdır. En eski plastik malzemeler belli ağaçların özünden veya lateksinden(malezya zamkı), minik pullu böceklerin salgılarından (şellak) ve hayvan boynuzlarının yumuşatılıp kalıba dökülmüş parçalarından yapılmıştır. Amerikalı araştırmacı John Wesley Hyatt (1869‟da) ağaçların selülozundan (selüloit olarak isimlendirmiştir) ilk sentetik plastik malzemeyi (fildişi için ucuz bir yedek olarak kullanılmıştır) üretirken kimyager L H Baekaland (1909‟da) fenol-formaldahitten ilk bütün sentetik plastik malzemeyi(bakalit) geliştirmiştir. Bakalit, sert ve oldukça kırılgandır. Çoğunlukla uygun bir dolgu malzemesiyle kullanılır ve çeşitli elektrik kalıpları ve düşük stresli kulplar için geniş çapta kullanılır. Fakat, plastik şimdilerde çeşitli biçimlerde dökülebilen, kalıptan çıkarılabilen veya kalıplanabilen veya fiber olarak kullanılması için filamanlara yerleştirilebilen uzun zincirli(polimerler) karbon molekülleri tabanlı çeşitli malzemeleri(doğal ve sentetik) tanımlamak için kullanılan jenerik(soysal) bir isimdir. Plastiklerin 2 temel grubu termoplastikler ve termoset(ısıyla sertleşen) oluşumlar iken sentetik kauçukların(Elastomerler) imalatı da plastik endüstrisinin bir parçası olarak ele alınır. Termoplastik Malzemeler Termoplastik malzemeler normal hallerinde serttirler fakat ısıtıldıklarında yumuşak ve bülülebilir olurlar. Yumuşadıklarında termoplastik malzemeler kalıba dökülebilir ve biçimlendirilebilirler ve soğutulduklarında yeni şekillerinde kalırlar. Isı limitleri aşılmadıysa bu işlem malzemeye zarar vermeden defalarca tekrarlanabilir. Saydam termoplastik malzemelerin iki tipi uçak ön camları ve yan camları için kullanılır ve genellikle selüloz asetat ve akrilit olarak belirtilirler. Daha eski uçaklar saydamlığından ve hafifliğinden ötürü selüloz asetat plastiği kullandı. Selüloz asetatın dezavantajı aşamalı olarak neredeyse tamamen bitmesine yol açan zamanla büzülme ve solma eğilimidir. Selüloz asetat, hafif sarımsı tonu ve püskürtülen bir alevle yanacağı ve siyah duman vereceği delilinin gerçekleşmesi ile farkedilebilir. Aynı zamanda, aseton gibi bazı malzemelerle temas ettiğinde reaksiyona girecek ve yumuşayacaktır. Akrilik plastikler Perspex/sert plastik (UK) ve Plexiglass/plastik cam (USA) gibi ticari isimlerle tanımlanırlar. Selüloz asetattan daha katı, daha saydam ve neredeyse renksizdir. Akrilik, berrak alevle yanar ve oldukça hoş bir koku yayar. Aseton, uygulanırsa, beyaz izler oluşturacaktır fakat malzemeye daha öncesinde olduğu kadar sert bırakacaktır. SAYFA 51 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Termoplastiklerin Kullanımı Termoplastikler genellikle olağandışı sıcaklık değişimlerinin olmadığı yerlerde kullanılır ve tüm plastiklerin esas üretimi termoplastiklerdir, şunları içerir: Asetat-çoğunlukla el aleti kulplarında ve elektriksel ürünlerde Polietilen-daha çok politen olarak bilinir. Kullanım alanı esnek boru döşeme, kablo izolasyonu ve paketlemeyi içerir. Polipropilen-politenden daha sert, daha güçlü ve daha rijittir. Yüksek-basınç hava boruları gibi parçalarda kullanılır. Polivinilklorür-daha çok PVC olarak bilinir. Rijitlik/esneklik derecelerini değiştirmek kullanılan plastikleçtiricinin miktarını değiştirmekle sağlanabilir. Sert, kalıplanmış bölümler veya boru tesisatı üretilebilir ve aynı zamanda esnek elektrik kablosu izolasyonu da. Polisitren-rijit formda üretilebilir fakat ısı izolasyonu, yüzebilirlik veya şok-dirençli paketleme için kullanılacaksa genişletilmiş formda üretimi daha yaygındır. Akrilikler-bilhassa ışık geçiriminin gerekli olduğu yerlerde kullanılırlar. Perspex ve Plexiglass‟lar bu gruba dahildir. Mükemmel derecede ışık geçirim özellikleri vardır ve parçalanmaya karşı da dirençlidirler. Eğer ultraviole ışınlarına uzun süre maruz kalınmışsa bazı sırt-çatlaklarının genişlemesine bir eğilim oluşur. Bu saydam plastikler katı veya lamine (katmanlı) olabilirler. İki veya daha fazla katmanlı tabaka temiz bir yapıştırıcı ile tutturulduğunda bu formda daha fazla parçalanma- dirençlidirler ve ideal olarak basınçlandırılmış uçak pencerelerine uygundurlar. Daha güçlü ve parçalanmaz bir saydam plastik, son şekline ulaşmadan önce her iki yönde akrilikin uzatılmasıyla elde edilebilir. Bu geliştirilen özellikler uzun-zincirli moleküllerin tercihli bir sıralamasına neden olan uzatma işleminin sonucudur. Çok kolay çizildikleri için akrilikler tutulurken aşırı dikkat gerekmektedir. Akrilikler kullanım için gerekli olana kadar kaldırılmaması gereken lastik kaplamalı film veya kağıtla birlikte verilir. Kirliyse eğer, soğuk suyla veya sabunlu suyla temizlenmeleri gerekmektedir. Akriliklerin etrafında çözücü kullanırken de dikkat edilmelidir. Bazı çözücüler, veya buharları, malzemede yüzey çatlamasına neden olabilirler. Uygun manüellerin veya üreticilerin teknik özellik belgelerinin referans alınması gerekir. Polikarbonatlar akrilikler(perspex) ile benzer kullanıma sahiptir fakat daha fazla sıcaklık-dirençlidirler, yüksek darbe dayanımına sahiptirler ve daha pahalıdırlar. Naylon, poliamit ailesine mensuptur, aşırı derecede kullanışlı ve çok yönlü bir malzemedir. Güçlüdür, dayanıklıdır ve aynı zamanda düşük sürtünme özelliklerine sahiptir. Bir fiber olarak kullanılabilir veya kalıp olarak üretilebilir. Popüler kullanım yerleri, tekstil, SAYFA 52 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM döşeme, ip, lastik katkısı, yataklar, makaralar, dişliler ve dirsekler ve kulplar gibi hafif kalıplardır. Politetrafloretilen (PTFE) bulunma açısından naylonla benzerdir fakat daha yoğun, daha beyaz ve daha pahalıdır. Cila-gibi bir yüzeye sahiptir ve bu karakteristik ona yataklar ve dişliler için uygun hale getiren çok düşük sürtünme özelliği verir. Yüksek bir sıcaklık kapasitesine de sahiptir (300°C üzeri) ve geniş kapsamda teflon gibi yapışmaz bir kaplama olarak kullanılır. PTFE bandı sıklıkla oksijen borusu dişleri için bir diş dolgusu ve hidrolik contalar için destek halkaları olarak kullanılır. Termoset(ısıyla sertleşen) Malzemeler Termoset malzemeler ısıtıldıklarında, ilk başta, yumuşayacaklardır. Fakat sadece kısa bir süre yumuşak kalacaklardır ve ısı uygulamaya devam edilirse pekişecektir(ve sertleşecek). Isıtıldıklarında termosetlerin sert olma işlemine kürleme denir ve kürleme aynı zamanda kimyasal (ekzotermik) reaksiyonlar tarafından da gerçekleştirilebilir. Kürleme işlemi esnasında malzemenin uzun-zincirli molekülleri çapraz (zincirler arasına birlikte bağlanırlar) bağlanır ve çapraz bağlantılar bir defa biçimlendiğinde plastik sertleşir ve ısıtma ile tekrardan yumuşatılamaz. Kömürleşmeye başlamadan önce 250°C‟yi aşan sıcaklıkları içlerinden bazıları tolere edebildiği için, bir plastik komponentin nispeten yüksek sıcaklığa maruz kalacağı yerlerde termosetler seçilir. Termoset malzemeler genellikle termoplastiklerden daha güçlüdür, daha sünekliğe ve darbe özelliklerine sahiptir. Termoset Reçineleri Yaygın termoset reçineleri şunlardır:  Fenolikler  Epoksiler  Poliüretanlar  Polyesterler  Silikonlar Fenolikler Fenolik reçine fenol ve formaldehit tabanlıdır. Bu reçineler; ısıya, neme, kimyasallara ve yağlara karşı dirençlidirler ve çok iyi yalıtkandırlar. Bu yüzden özellikle elektrik devrelerindeki çeşitli parçalar ve yalıtkanlar için kullanılırlar. Epoksiler Epoksi reçineler uçaklarda birçok amaç için kullanılırlar. Çok iyi ısı direncine, yalıtım kalitesine, boyutsal dengeye, kimyasal direncine ve nem direncine sahiptirler. Sıvı bir SAYFA 53 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM durumda uygulandıklarında, üstün yapıştırma kalitelerini taşırlar. Epoksi reçineler; dikmeler, sarmalamalar, dökümler, güçlendirilmiş katmanlar, yapıştırıcılar ve koruyucu kaplamalar için kullanılırlar. Epoksiler genellikle 2 komponent şeklinde sağlanır. Reçine komponenti şurup gibi bir sıvı içindedir ve kür malzemesi bir sıvı veya toz olabilir. Kür malzemesi, materyal kullanılmadan hemen önce, reçineyle karıştırılır. Karıştırma ile katılaşma arasındaki müsade edilebilir süre kap üzerinde belirtilir. Ürünü kullanan teknisyen belirlenen zaman içerisinde kullanılabilen daha büyük bir miktar karıştırmaktan kaçınmalıdır. Bazı modern uçaklarda metal bağlantısı için epoksi reçine yapıştırıcı bir malzeme olarak kullanılmaktadır. Metal plakanın kontak yüzeyleri (birleştirilmiş yüzeyler) reçineyle kaplanır veya reçine, bant formunda uygulanır. Kaynak yerleri daha sonra ısı ve basınç altında kürlenir. Son bağlantı çok iyi dayanım ve sünekliğe sahip olur. Epoksi reçineler için diğer bir yaygın kullanım, uçak kaplamalarıdır. Epoksi astarı poliüretan gibi diğer cilalar için efektif bir taban oluşturur. Poliüretanlar Poliüretan plastikler rijit veya esnek yapısallar için kullanılabilir. Genellikle katılaştıklarında çok hafif, ısı dirençli ve termal yalıtım malzemeleri olan köpükler halinde kullanılırlar. Poliüretan aynı zamanda küçük uçuş kontrol yüzeyleri için dahili yapısal olarak kullanılabilir. Poliüretan emayeleri uçaklar için üstün cila kaplamaları yapar. Uygun bir şekilde uygulandığında cila yüksek parlağlığa sahip olur ve kumlamaya, ovalamaya, parlatmaya veya mumlamaya gerek kalmaz. Bu cilalar hava-dirençlidir ve uzun yıllar boyunca iyi bir görünüm ve kalite sergilerler. Polyesterler Polyester reçineler toz filamentlerin veya doku içerisindeki örgünin içine püskürtülür veya modelin içine dökülür ve aynı zamanda ısı-dirençli bir lak olarak da kullanılır. Cam fiberler ve hasır, örneğin, ağırlığına göre iyi dayanıma sahiptirler fakat rijitlik düşüktür bu yüzden cam fiberleri kullanışlı bir malzemeye dönüştürmek için polyester reçineyle ıslatılır ve istenilen kalıba dökülür. Polyesterler kimyasal müdahalelerle iyileştirilir ve bu yüzden bir yağ veya çözücünün buharıyla hangi iyileştirmenin yapılacağı malzemelere göre farklılık gösterir. Polyesterler kalın ve idare edilme güç olduğu için daha ince hale getirmek ve çalışılmasını kolaylaştırmak maksadıyla bir stiren monomer eklenir. SAYFA 54 SADECE EĞİTİM AMAÇLIDIR MODÜL 6 MALZEME VE DONANIM Eğer yalnız bırakılırsa, polyester ve stiren karışımı, nihayetinde, katı bir kütle içinde iyileşecektir, bu yüzden bu kür işlemini ertelemek ve raf ömrünü artırmak için inhibitörler(yavaşlatıcı) eklenir. İnhibitörler daha fazla istenmediğinde ve kürleme işlemi başlatıldığında bir katalizör eklenmelidir ve sıcaklık ve reçine kütlesine bağlı olarak bir hızlandırıcı reçinenin kür süresini gözle görünür derecede kısaltacaktır. Katalizör ve hızlandırıcı arasındaki bir kimyasal reaksiyon reçine içerisinde ısı ürettiğinde polyester reçinesinin gerçek kür işlemi (iyileşme, mayalanma) meydana gelir. Kalın bir tabaka ince bir tabakadan daha hızlı bir şekilde iyileştiğinde ekzotermik reaksiyon görünebilir. Not: Polyester reçine için reçine-katalizör oranı 64:1 iken epoksi reçine için reçin