Poster No SODYUM SİLİKAT BAĞLAYICILI DÖKÜM KALIP/MAÇA KUM ÖZELLİKLERİNİN MİKRODALGA UYGULAMASIYLA GELİŞTİRİLMESİ Serdar KADIOĞLU, Necip ÜNLÜ, Mahmut ERCAN AÇMA İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, 34469, Maslak, İstanbul, Türkiye Döküm endüstrisinde yenilikçi çözümlerin bulunması amacıyla, sodyum silikat içeren kalıp kumlarından kalıp ve maçaların hızlı üretiminde mikrodalga enerjisinin kullanımı denemeleri, büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, sodyum silikat bağlayıcılı kalıp kum karışımlarında mikrodalga sertleştirme mekanizması, 2.04 molar modül değerine sahip % 2, 3 ve 4 ‘lük miktarlarda sodyum silikat bağlayıcılı, 41 AFS tane boyutlu silis kalıp kumu ve % 0.5 su karışımlarına 240-480 sn ve 510850 W güç aralığında mikrodalga uygulamaları karakterize edilerek, tanımlanmaktadır. Basma Mukavemeti (MPa) ÖZET SONUÇLAR 1.200 0.954 1.000 0.800 0.542 0.600 (a) X300 0.400 0.321 0.200 0.000 2 3 4 Sodyum Silikat Oranı (%) Sodyum silikat bağlayıcılı kalıp ve maça sistemlerinde kullanılan kumların reklamasyon zorluğu ve zayıf kalıp bozma özellikleri, tartışmasız eksiklikler için etkili müdahalenin, sodyum silikat bağlayıcı miktarının azaltılması olarak ifade edilmektedir. CO2 prosesi ile sodyum silikat bağlayıcı kum sisteminin sertleştirilmesi durumunda, sodyum silikat bağlayıcı ilave miktarı kum ağırlığının %5-6’ sı kadar iken, ester sertleştirme prosesi ile %2,5-3,5 miktarlarına düşürülebileceği görülmüştür. Başlangıç aşamasındaki deneysel çalışmalar; mikrodalga ışınımına maruz kalan sodyum silikat bağlayıcısının bağ yapma mekanizmasının uygulanabilirliğini, ayrıca istenen mekanik dayanım değerlerine ulaşmada sodyum silikat bağlayıcı miktarının belirgin şekilde azaltılabileceğini göstermiştir. Bu çalışmada, % 0,5 su ve % 2, 3 ve 4’ lük oranlarda 2,04 modül değerine sahip sodyum silikat bağlayıcısı ve ortalama tane boyutu 41 AFS olan silis kumundan hazırlanan kalıp kum karışımlarından elde edilen standart numunelerin mikrodalga sertleştirme mekanizması, ve 240-480 sn ve 510-850 W güç aralığında mikrodalga uygulamaları ile karakterize edilerek, tanımlanmaktadır. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada bütün deneylerde Siltaş A.Ş.’ye ait, AFS tane incelik numarası 41.09 olan kum kullanılmıştır. Bağlayıcı olarak döküm endüstrisinde tercih edilen modül (SiO2/Na2O) değerlerine uygun olarak sipariş edilen, Koruma Klor Alkali Sanayi ve Ticaret A.Ş. firmasından temin edilen sodyum silikat kullanılmıştır. Deneylerde Linde R744 marka sıvılaştırılmış karbondioksit gazı (> %99,9 saflık, < 10 ppm nem içeriği ve 50-60 bar basınçta) kullanılmıştır. Sodyum silikat - kum - su karışımlarının hazırlanmasında, karıştırıcı olarak Ridsdale marka AFS standartlarında, 35 rpm devirle dönen döner çelik koni üzerine sabitlenmiş iki S bıçaklı laboratuvar tipi karıştırıcı kullanılmıştır. CO2 prosesi uygulanacak tüpler, AFS standardında kum numunelerin hazırlanmasında kullanılan Ridsdale marka 65-70 Rockwell C sertliğinde, 5,08±0,002548cm iç çap ve 12±0,1778cm yüksekliğindedir. Hazırlanan numuneler bekletilmeden CO2 ile sertleştirme işlemine alınır. CO2 debisi 10 lt/dk olacak şekilde ayarlandıktan sonra tüpün yanında bulunan kronometre çalıştırılarak aparata oturtulan tüp içinden 30sn boyunca CO2 geçişi sağlanmıştır. Mikrodalga yöntemiyle sertleştirilecek numunelerde kullanılan tüpler, özgül ağırlığı: 2,1-2,2 gr/cm3 olan, 260˚C’a kadar kullanım imkanı olan, politetrafloroetilen (teflon) malzemeden CNC tornada işlenerek yaptırılmıştır. Mikrodalga yöntemiyle sertleştirilme yapılacak numuneler için LG marka MS3040S model 30 lt iç hacminde gücü 850(maks.)-680-510-340-170 (min) Watt olarak ayarlanabilir 10 sn’ lik aralıklarla işlem süresi ayarlama seçeneğine sahip ev tipi mikrodalga fırın kullanılmıştır. Sertleştirilen numunelerin, oda sıcaklığındaki mukavemetleri (basma mukavemeti) ölçümleri için Instron 1195 marka, 1mm/dk hassasiyet ile hareket kabiliyetine sahip basma mukavemeti test cihazı kullanılmıştır. CO2 ve mikrodalga yöntemleri ile elde edilen kum matriks-sodyum silikat bağlayıcı sistemi arasındaki bağ köprü yapılarının karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) çalışmaları JEOL JSM 7000F model mikroskop ünitesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Methods (b) X1300 Şekil 2. CO2 yöntemi uygulanmış numunede tane yüzeyleri ve çatlaklar. 14.000 Basma Mukavemeti (MPa) GİRİŞ Şekil 1. CO2 sertleştirmesinde sodyum silikat oranına bağlı mukavemet değişimi. 12.000 11.218 10.000 9.0969.595 8.667 8.000 12.121 11.836 11.409 10.545 9.551 9.008 8.239 7.106 7.219 5.709 6.000 2.965 4.000 2.000 11.879 10.854 2% 5.217 3% 3.132 3.413 4.027 4.093 4.219 4.169 4.421 4% 1.886 1.392 0.000 240 360 480 240 360 480 240 360 480 510W 680W 850W Mikrodalga Gücü - Uygulama Süresi(sn) Şekil 3. Mikrodalga prosesi ile sertleştirmede mukavemet değişimi. (a) X300 (b) X1300 Şekil 4. 510 W (4dk) Mikrodalga prosesi ile numunede kum taneleri ve bağlar. • Kum karışım numunelerine CO2 uygulanarak yapılan sertleştirme yönteminde artan sodyum silikat oranına paralel olarak basma mukavemetlerinde artış gözlenmiştir. • Mikrodalga ile sertleştirme prosesinde kontrol edebildiğimiz üç parametre olan mikrodalga gücü, uygulama süresi ve sodyum silikat miktarı artışına paralel olarak basma mukavemeti değerleri de artmaktadır. • Mikrodalga sertleştirmesinin, kum taneleri arasındaki çatlaksız, kuvvetli bağ oluşumuna etkisi gözlemlenmektedir. • Sodyum silikat köprülerine ait yüzey görüntülerinin, CO2 yöntemi ile elde edilen yüzeylerden daha düzgün, pürüzsüz ve hatasız formda olduğu gözlemlenmiştir. TEŞEKKÜR Kalıp kumu ve sodyum silikat temininde desteklerini esirgemeyen KARAKAYA BENTONİT A.Ş.’ye, malzemelerin İ.T.Ü. Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Katılaşma Laboratuvarına nakliyesinde vermiş olduğu destekten ötürü İTÜ REKTÖRLÜĞÜ’ne, karakterizasyon çalışmaları esnasında laboratuvar imkanlarından faydalanmamızı sağlayan Prof. Dr. Gültekin GÖLLER’e, mekanik analizler esnasında destek veren Doç. Dr. Hakan Nuri ATAHAN’a, deneysel çalışmalar esnasında yardımlarını esirgemeyen Dr. Ahmet TURAN’a teşekkürü borç biliriz. KAYNAKÇA 1) F. Zitian., D. Xuanpu., L. Xun., ‘The Water-glass Sand Process Principle and Application’, China Machine Press, s. 1, 2004. 2) F. Zitian., W. Jina., L. Jun., ‘Performance Changes and Answer Strategies of the Sodium Silicate Reclaimed Sand Hardened with Ester after Recurrent Use’, China Foundry, 56, s.1203, 2007. 3) F. Zitian., H. Naiyu., D. Xuanpu., ‘In House Reuse and Reclamation of Used Foundry Sands with Sodium Silicate Binder’, International Journal of Cast Metals Research, 17, s.51, 2004. 4) C. Guangdong., L. Xiangdong., L. Jinfu., ‘Effects of waterglass tensile strength and collapsibility of water-glass cured by microwave heating’. China Foundry Machinery and Technology. 6, s.18, 2006. 5) L. Huaji., X. Weidong., ‘Study on the Materials Used for Making Models of Sodium Silicate Bonded Sand Core Heating by Microwave Energy’, Journal of Chongqing University (Natural Science Edition), 25, s.116, 2002. 6) R. R. Menezes.,P. M. Souto., R. H.G. A. Kiminami.,. ‘Microwave Hybrid Fast Sintering of Porcelain Bodies’, Journal of Materials Processing Technology, 190, s.223, 2007. 7) C. J. Millos., A. G. Whittaker., E. K. Brechin., ‘Microwave Heating – A New Synthetic Tool for Cluster Synthesis’. Polyhedron, 26, s.1927, 2007. 8) M. Qunying., L. Xianjun., ‘Applications of Microwave Heating Technology’. Physics, 33, s.438, 2004. 9) R. Benitez., A. Fuentes., K. Lozano., ‘Effects of Microwave Assisted Heating of Carbon Nanofiber Reinforced High Density Polyethylene’, Journal of Materials Processing Technology, 190, s.324, 2007. 10) T. Basak., ‘Role of Metallic, Ceramic and Composite Plates on Microwave Processing of Composite Dielectric Materials’, Material Science and Engineering A, 457, s.261, 2007. 11) Ridsdale, & Co Ltd. Catalogue., Middlesbrough, England. 12) AFS Mold and Test Handbook, 2nd Edition, İ.T.Ü. Kütüphanesi, AFS Inc., des Plaines, Illinois 60016-2277, 1989. Bibliography www.postersession.com
© Copyright 2025 Paperzz
