Yaşlandırma İşlemi
Alüminyum ile ısıl işlem neticesinde sertleşen alüminyum alaşımları arasında şu fark vardır. Alüminyum tavlandıktan sonra mukavemetini bir miktar kaybeder ve yalnız soğuk şekil değiştirme neticesinde sertleşir. Buna karşılık sertleşen alüminyum alaşımları, belirli sıcaklıklarda belli zaman bekletilerek mukavemeti ve sertliği yükseltilebilir. Bu bekletmeye yaslandırma ve bu olaya da ayrışma sertleşmesi denir.
Yaşlandırma belirli sıcaklıkta yapılırsa suni yaşlandırma oda sıcaklığında yapılırsa tabii yaşlandırma adını alır. Bir alüminyum alaşımının ısıl işlemle sertleştirme adımları 4 kademeden meydana gelir.
- Tayin edilmiş olan sıcaklığa kadar ısıtma: Bu ısıtma alüminyum içerisine eklenecek olan alaşım elementini ergime sıcaklığına bağlı olarak tayin edilir. Eklenen alaşım elementleri Cu, Mg, Zn gibi elementlerdir.
- Belirli bir süre tayin edilmiş olan bu sıcaklıkta sabit olarak tutulma: Bu tutma süreside yine eklenen malzemenin ergime sıcaklığına bağlıdır.
- Su verme işlemiyle hızlı soğutma: İşlem sonunda yapı içerisinde bulunan alaşım elementleri(θ), alüminyum(α) içerisinde çökelir ve α+ θ fazı oluşur.
Bu faz bileşimi sonucu yaşlanma veya çökelme sertleşmesi meydana getirilir.
Çökelme sertleşmesi sonucunda oluşan bu yapı aslında metal matriksli kompozit malzeme özelliğindedir. Çünkü kristal kafes içerisinde 40-60 adet atom bulundurularak intermetalik bir faz oluşması sağlanır. Bu faz yapısın en temel karakteristik özelliği çok sert bir yapıda olmasıdır. Bu sertlik alüminyum tabanlı olan alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerini iyileşmesini sağlar. Örneğin saf alüminyumun mekanik özellikleri ile alüminyum alaşımlarından oldukça öneme sahip ve potansiyel olarak otomotiv sektöründe kullanılmaya elverişli olan Al 7075’in karşılaştırmalı olarak mekanik özellikleri verilmiştir.
Tablolardan da anlaşılacağı gibi saf alüminyumun (Al 1050) kopma mukavemeti 105-145 Mpa iken Al 7075 220 Mpa’dır. Diğer önemli özelliklerinden biride sertlik değeridir. Saf olanın 34 HB iken, Al 7075’in ise 60 HB’dir. Bu özelliklerin artış göstermesinin temel nedeni intermetalik fazın oluşmasından dolayıdır. Bu faz yapısı da yaşlandırma işlemiyle gerçekleştirilir.
Tavlama
Tavlama işlemi herhangi bir malzemenin yapısının daha yumuşak olmasını sağlamak amacıyla gerçekleştirilir. Çeliklere uygulandığı gibi alüminyuma a uygulanabilir. Çeliklere uygulanama şekli: Çelik ürünü belli bir sıcaklık değerine çıkarılır (ki bu değer genel olarak ergime sıcaklığı dikkate alınarak belirlenir ergime sıcaklığının 0.2-0.3Te civandaki sıcaklıktır. ) ardından yavaşça soğutulur. Yavaş soğuma genelde hava ortamı, sıcak su veya sıcak yağ ortamında gerçekleştirilir. Soğuma hızı düşük olmasından dolayı taneler büyür ve mukavet değeri düşer. Ancak bu işleme alüminyumda pek ihtiyaç duyulmaz bunun nedeni alüminyumun kendisinin zaten sünek olmasıdır.
Yeniden Kristalleşme
Aşırı sertleşmiş veya yüksek oranda plastik sekil verilmiş yani deforme edilmiş alüminyum parçalarına uygulanabilir. Örneğin soğuk haddeleme, soğuk dövme, derin çekme tel çekme gibi plastik şekil verme yöntemlerinde herhangi biri uygulanmış ise bu işleme ihtiyaç duyulabilir. Bu durumda ürün ergme sıcaklığı dikkate alınarak ergime sıcaklığının 0.4-0.6 katı sıcaklığa çıkarılır ardından da yavaş soğutma işlemi gerçekleştirilir. Böylece ürün son durumda yumuşamış ve tekrar deforme edilmeye hazırdır. Bu durumu daha anlaşılır kılmak adına şöyle bir örnek verilebilir; derin çekme işleni uygukanacak araç yakıt tankını alüminyumdan ürettiğimizi düşünelim. Derin çekme işlemi uygulanacağından yakıt tankı için ilk ürün saç parça halindeki alüminyumdur. Bu alüminyum saç parça haline gelebilmesi için ilk başta ingot halde dökülüp ardından haddeleme metoduyla saç haline getirilir. Haddeleme esnasında boyutlar belli oranlarda düşürülebilir. Bu oranlar dikkate alınarak ingot parça deforme edilmeye başlanır ve belli bir deformasyon sonrasında alüminyumda pekleşmeler sonucunda aşırı sertleşme meydana gelir ve şekil vermek hem maliyetli hale gelir veya şekil verilebilse dahi üründe yırtılma meydana gelebilir. Bu durumu engellemek adına belli bir haddeleme işleminden sonra ürün yeniden kristalleşme tav çukurlarına alınarak bu işlem uygulanır. Ardından tekrar deforme edilmeye hazırdır. Bu işlem bir kaç kere tekrarlanabilir.
Yeniden kristalleşme işlemi gerilme giderme işlemiyle aynıdır aslında aralarındaki fark ise yeniden kristalleşme işlemi için ürün daha önceden plastik şekil verme yöntemlerinden birine maruz kalmasıdır. Eğer bu yöntemlerden birine maruz kalmamış ise gerilme giderme tavlaması uygulanır bu işlem genelde şu durumlarda uygulanır; alüminyum dökme, sertleştirilmiş yani alaşımlandırılmış alüminyumların talaşlı imalat öncesi veya plastik enjeksiyondaki gibi bir işlemle metal kalıplara basınçlı olarak enjekte edilmesi yapılmış ise hızlı soğumadan dolayı çarpılma veya iç gerilme meydana gelmiş olabilir bu durumlarda uygulanabilir.