9 May 2017

Alüminyum Köpük Nedir ?



    Benjamin Sosnick, 1943 yılında, alüminyumu cıvayla birlikte köpükleştirmeyi denedi. Önce, Alüminyum ve cıva karışımını kapalı bir kapta, yüksek basınç altında eritti. Basınç kaldırılınca, cıva, alüminyumun erime ısısında buharlaştı ve köpük oluştu. 1950’lerde, sıvı metallerin, önceden akışmazlıklarını arttırıcı işlemlerden geçirildiklerinde çok daha kolay köpükleştirilebileceğinin anlaşılmasıyla, daha tehlikesiz işlemler gerçekleştirilmeye başlandı. Akışkanlığı azaltma (Drenajı azaltma), ergimiş kütleyi oksitleyerek oksit parçacıkları ekleyerek yapılabilirdi. 1950’lerin sonlarında, Madison-Wisconsin’deki Brojksten Araştırma Laboratuarları’ndan William Elliot ve Stuard Fiedler, ABD Donanması için bir alüminyum köpükleştirme işlemi gerçekleştirdiler. Bunun ardından yaklaşık 10X20X0,25 santimetrelik paneller üretecek bir pilot fabrika kuruldu. Burada arabalar için ezilen tampon yapımı gibi, alüminyum köpüklerin olası kullanımları da araştırıldı.


      Ayrıca kurşun ve çinko gibi başka metalleri köpükleştirme yöntemleri üzerine araştırmalar uzun yıllar boyunca sürdürüldü. İlk yıllarda günümüzde de kullanılan ergimiş maddeye sürekli gaz püskürtme ve ergimiş kütleye–plastik köpük endüstrisindeki şişirici maddelere mayaya benzeyen- gaz çıkaran yakıtlar (Blowing Agent) eklenmesi yöntemleri kullanıldı. O yıllarda alüminyumun köpük üretimi için çok uygun bir malzeme olduğu anlaşıldı. 1972 yılında Ethyl şirketi, dikkate değer ölçüde yüksek kaliteli alüminyum köpük üreterek, değerlendirme yapması için Ford Motor Şirketi’ne verdi. Ancak bu girişimlerin hepsi başarısızlıkla sonuçlandı. Enerji kaynaklarının sınırsızmış gibi göründüğü o dönem, hafif malzemeler için uygun bir zaman değildi. Güvenlik ve geri kazanım gibi konular da bugünkü kadar önemsenmiyordu. Belki de bu yeni malzemenin düzensiz doğası kalite kontrolünde sorunlara yol açıyordu. 1975 yılından sonra metal köpük ar-ge çalışmalarının sayısı azaldı. 1980’lerin sonlarındaysa metal köpük araştırmaları tüm dünya da yeniden canlılık kazandı. Shinko Wire şirketindeki Japon mühendisler bugün “Alporas işlemi” olarak bilinen işleme yöntemini geliştirdiler. Norveç’teki Norsk Hydro ve Kanada’daki Alcan şirketleri, birbirinden ayrı olarak parçacıkları stabilize edilmiş eriyikler için bir köpükleştirme işlemi geliştirdiler. 1990 yılında, alman fizikçi Joachim Baumesiter, 3 1950’lerin sonunda United Aircraft Şirketi’nden Benjamin Allen’in geliştirdiği sıkıştırılmış toz köpükleştirme işlemini yeniden keşfetti. İlk olarak sıkıştırılan sonra yeniden ergitilerek köpükleştirilen toz karışımlarının kullanıldığı bu yöntem, Almanya’daki Fraunhofer Enstitüsü’nde daha da geliştirildi. Tüm bu işlemler ve başka çeşitlemeler, sürekli geliştirilip iyileştirilerek günümüze kadar geldi. 


              Günümüzde, hafif ve dayanıklı konstrüksiyonlara gereksinim giderek artmaktadır. Hem hafif hem de dayanıklı malzeme üretimi için son yıllarda yoğun çalışmaların yapıldığı bir araştırma konusu da metalik köpük üretimidir. Metalik levha köpük malzemelerin içyapısı, köpük şeklinde olup hafif olma özelliği yanında darbeleri sönümleme özelliği de taşımaktadır. Metalik köpükler %70 ile %90 oranında gözenekli yapıya sahip olduğundan düşük yoğunluğa sahiptir. Hafif olmasının yanında, ısı yalıtım, ses yalıtım ve titreşim sönümleme özellikleri de vardır. Mekanik özellikler, yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek sıcaklıklarda yapısını koruma özelliğinden dolayı da polimerlerden daha üstün özelliklere sahiptir. Nikel, titanyum, magnezyum, alüminyum gibi çok değişik metallerden köpük üretilmektedir. Bu yüzden son yıllarda kara, hava ve deniz ulaşımında metalik parçaların yerini metalik köpük parçalar veya içi metalik köpük doldurulmuş parçalar almaya başlamıştır. T/M yöntemi otomotiv endüstrisinde oldukça geniş bir kullanım alanına sahiptir. Düşük yoğunlukta parçalara ihtiyaç duyulduğu otomotiv endüstrisi, T/M yöntemini daha hafif parça üretimine doğru yönlendirmektedir. Genellikle metal köpük üretiminde alüminyum kullanılmakla beraber nikel ve özellikle biyomedikal uygulamalar için titanyum ve tantal da kullanılmaktadır. Genel kullanım alanları olarak, hafif olma özelliğinin istendiği otomotiv sanayi, uzay sanayi, demiryolu araçları, asansör, savunma sanayi, yapı sektörü, v.b. sayılabilir.

            Özellikle alüminyum köpüklerin yüksek enerji sönümleme yetenekleri ve göreceli uygun maliyetleri ile otomotiv sektöründe uygulama alanı bulabilecek malzemelerin başında olduğu söylenebilir. Bu yöntemle karmaşık köpük yapılar hassas bir şekilde üretilebilmektedir. Yöntem, alüminyum tozlarının köpürtücü metal hidrit (TiH2 vb.) tozlarıyla karıştırılıp, sıkıştırılması ile elde edilen ara ürünün, metalin erime sıcaklığı üzerinde ısıtılması ile kapalı hücre yapısına sahip köpük üretimine dayanır.

Kaynakça:[1] Banhart, J., 2001. Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams, Progress in Materials Science 46 559–632.
[2]Kurt, A., O., Yayın yılı, 2004-2010 www.aokurt.sakarya.edu.tr/dersler/dersler.ht (Erişim Tarihi: 03.05.2011).
[3] Sarıtaş, S., Türker, M., Durlu, N., 2007. Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri, Türk Toz Metalurjisi Deneği Yayınları: 05, Ankara, Türkiye, 59 s.
[4] Türker, M., 2009. Toz Metalurjisi Yöntemi ile Alüminyum Köpük Üretimi, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09) , Karabük Üniversitesi, Karabük, 1-6.
[5] Yavuz, İ., Başpınar, S., M., Bayrakçeken, H., 2009.Metalik Köpük Malzemelerin Taşıtlarda Kullanımı, Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi (TATED) (3) , 43- 51.
[6] Türk Toz Metalurjisi Derneği, Haber Bülteni, Aralık 2008, Sayı: 34.
 [7] http://www.metaldunyasi.com/tr/dergi.asp, (Erişim Tarihi: 10.05.2011).
 [8] http://mf.dpu.edu.tr/~runal/toz/powdermet.html, (Erişim Tarihi : 10.05.2011).
[9] http://www.turkcadcam.net/rapor/mim-1/index2.html), (Erişim Tarihi: 04.05.2011)
 [10] http://www.ask.com/wiki/Aluminium foam, University Center for Professional Studies, University of Split, Split, Croatia - Construction Engineering, Technical English, Seminar Paper 2009 (Erişim Tarihi : 06.05.2011).
 [11] http://www.metalfoam.net/intro.html, (Erişim Tarihi : 06.05.2011).
[12] http://www.tanitim.boun.edu.tr/.../makina.../malzeme bilimi _ ve_imalat_ teknolojileri_laboratuvari.html,

Paylaş:

Yazar:

Merhaba, ben bu bloğun kurucularındanım. 21 yaşındayım. Samsun 19 Mayıs Üniversitesinde Makine Mühendisliği okumaktayım.

E-Mail: furkancengiz@muhendisol.com

Yorum Gönder

 
Telif Hakkı © 2014'den beri Mühendis Ol
Gizlilik Politikası ve Telif Hakkı -Site Haritası-