Polimer emdirme yöntemi ile alüminyum 6063 alaşımı esaslı açık hücreli köpük üretimi ve karakterizasyonu

Günümüzde otomotiv, uzay – uçak, savunma gibi sektörler incelendiğinde, en çok istenen malzeme özellikleri hafif, yüksek mukavemet, yüksek darbe direnci, yüksek yük taşıma kapasitesi gibi özellikler olduğu görülmektedir. Bu bağlamda, yaygın olarak kullanılan malzemeler incelendiğinde bu özellikleri karşılayan malzeme gurubunun metalik köpükler olduğu görülmektedir. Metalik köpükler %75 ile %90 arasında gözeneklerden oluşan, rijit metal veya alaşımlardır. Gözenekler birbirine bağlantılı bir şekilde bulunuyorsa açık hücreli, gözenekler duvarlar ile birbirlerinden ayrılıyorsa kapalı hücreli köpük olarak adlandırılmaktadır. Mukavemet/ yoğunluk oranının yüksek olmasından dolayı açık hücreli köpükler tercih edilmektedir. Açık hücreli köpükler polimer köpük ile hassas döküm, metal enjeksiyon kalıplama, boşluk tutucular etrafına döküm, toz boşluk tutucu ve polimer emdirme yöntemleri ile üretilmektedir. Prosesin kolay olması, hammaddelerin ucuz olması ve gözenek boyutunun ayarlanabilir olmasından dolayı polimer emdirme yöntemi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları köpürtülebilir metal gurupları arasından düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, enerji absorplama kabiliyeti gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Yüksek mukavemet ve hafifliğin ön planda olduğu sektörlerde saf alüminyum yeterli olmadığından çeşitli alüminyum alaşımlarından köpük üretilmesi gerekli hale gelmektedir. Alüminyum alaşımları incelendiğinde 6xxx serisi alaşımların sektörler tarafından talep edilen özellikleri karşıladığı görülmektedir. Isıl işlemler uygulanarak bu alaşımların mukavemet ve sertlikleri arttırılabilmektedir. Köpük üretim işleminde en kritik aşama sinterleme prosesi olmaktadır. Bu proseste model malzeme (polimer sünger) yapıdan uzaklaşması ve alüminyumun sinterlenerek köpüğün mukavemetlenmesi sağlanmaktadır. Geleneksel sinterleme yöntemleri incelendiğinde sinterleme sürelerinin uzun saatler sürdüğü görülmektedir. Sinterleme süresini azaltmak amacıyla indüksiyon sinterleme yöntemi alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, polimer emdirme yöntemi ile 6063 alüminyum alaşımından açık hücreli köpük üretimi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak belirli boyutlarda kesilen poliüretan süngerler hazırlanan çamur karışımına daldırılmış ve polimerin çamurla kaplanması sağlanmıştır. Üretilen bu süngerler ilk olarak 24 saat oda sıcaklığında kurutulmuş daha sonra 120oC, 6 saat vakumlu fırında bekletilmiştir. Üretilen köpüklere mukavemet kazandırılması için sinterleme işlemleri gerçekleştirilmiş olup önce yapıdan model malzeme giderilmiş daha sonrasında ise sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu proses indüksiyon sinterleme yöntemi ile gerçekleştirilmiş olup kısa sürede mukavemeti ve sertliği yüksek köpükler elde edilmesi amaçlanmıştır. Deneylerde kullanılan alüminyum tozun SEM ve EDS analizi, partikül boyut dağılımı, XRD analizi, DSC analizi yapılmıştır. XRD analizinde tozun 6063 alüminyum alaşımı olduğu görülmüş olup, SEM görüntülerinden tanelerin yuvarlak şekilli olduğu gözlemlenmiştir. Üretilen köpüklerin XRD, SEM ve EDS analizleri yapılmış, oluşan fazlar ve oksit miktarları incelenmiştir. XRD analizinde ısıl işlemler sonucu oluşan fazlar gözlenmiştir. Sertlik ve basma testleri malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir.