0 222 229 29 94

Kriyojenik İşlem

Kriyojenik işlemde, malzemeler çok düşük sıcaklıklara (-196 ºC) soğutularak istenilen metalurjik ve mikro yapısal özelliklere kavuşması sağlanır. Bu sıcaklıklara düşülmesi, sisteme bilgisayar kontrollü sıvı azot (N2) beslenmesi ve en uygun yalıtım malzemelerinin kullanılması ile mümkün olmaktadır. Kriyojenik işlem “derin” ve “sığ” olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Sığ kriyojenik işlemde malzemelerin sıcaklığı -150 ºC civarına düşürülmektedir. Malzemelerin mekanik özelliklerinde kayda değer bir iyileşme olmasına rağmen istenilen özelliklere tam olarak ulaşılamamaktadır. Derin kriyojenik işlemde malzemeler -196 ºC’ye kadar soğutulmakta, bu işlemin etkileri sığ kriyojenik işleme göre belirgin bir şekilde artmaktadır.

 

Kriyojenik İşlemin Uygulanması

Kriyojenik işlem

• Çelikler,

• Dökme demirler,

• Demir dışı metaller,

• Alaşımlar,

• Karbürler,

• Plastikler

• Seramikler

gibi geniş bir malzeme aralığına uygulanabilmektedir. İşlem 1-2 ºC/dk hızlarla soğutulmakta ve 36 ile 72 saat arasında yapılmakta olup malzeme çeşidine ve ağırlığına göre değişmektedir.

 

Kriyojenik işlemde 3 çevrim söz konusudur:

• Kontrollü Soğutma

• Bekletme

• Kontrollü Isıtma

 

Sistemin bilgisayar kontrollü ve sıvı azot-parça temasını engellemesi dolayısıyla parça boyutlarında herhangi bir değişme olması engellenmekte ve parçada çatlama riski ortadan kaldırılmaktadır. Bu özel işlem bir yüzey işlemi olmayıp malzemenin her noktasında aynı etki yaratılmaktadır.

 

Kriyojenik İşlemin Etkileri

 

• Kalıntı Östenit Fazını Martenzite Dönüştürme

Geleneksel ısıl işlem uygulamalarında çelikleri sertleştirmek amacıyla öncelikle östenit fazı elde edilir ve bu faz hızlı soğutularak martenzit fazı elde edilmek istenir. Fakat geleneksel ısıl işlem sonucunda östenit fazının hepsi martenzite dönüşemez. Bu noktada kriyojenik işlem devreye girerek yaklaşık olarak bütün kalıntı östenit fazını martenzite dönüştürür.

 

• Karbür Formlarındaki Değişme

Geleneksel sertleştirme yöntemlerinde karbürler kristal yapısının içine girerek kristal yapısında gerilmelere neden olmaktadır. Kriyojenik işlem sırasında karbür partikülleri kristal latisten kurtularak malzeme içerisinde dağılmaktadır. Bu sayede kalıntı gerilmeler önemli derecede azalmakta ve yüksek sertlikte karbür yapıları meydana gelerek aşınma direncinde yüksek artışlara neden olmaktadır.

 

• Tane Yapısında İncelme

Alaşımı oluşturan atomlar yapıda en kararlı oldukları yerde durmak isterler. Bu atomlar kriyojenik işlem sayesinde optimum dizilişi yakalayarak tane yapısında incelmeye neden olmaktadır. Bu sayede, moleküler bağlar güçlenmekte ve malzemenin aşınma direncinde artışa meydana gelmektedir.

 

• İç gerilmelerin giderilmesi

Atomların yeniden dizilişi ve bu nedenle tane yapısındaki incelme nedeniyle kristal yapısındaki atom boşlukları (hataları) giderilerek birim hacimdeki atom yoğunluğu artmaktadır. Bu sayede malzemedeki iç gerilmeler önemli derecede azalmaktadır.

 

Mikro yapısal değişiklikler neticesinde  malzemelerde mukavemet, tokluk ve sertlik artmakta, aşınma direnci yükselmektedir. Özellikle aşınma direncindeki artışlar  %800 oranlarını yakalamaktadır. Bunların sonucunda malzeme ömrü belirgin bir şekilde artmaktadır.

 

Sanayide çok kullanılan bazı metalik malzemelerde sığ ve derin kriyojenik işlem sonrası aşınma direncindeki artışlar

 

Kriyojenik İşlemin Belirgin Faydaları

 

• Malzemelerin kullanım ömürlerini uzatmaktadır

• Kalıcı ve bir kere uygulanan bir işlemdir

• Aşınma direncini artırmaktadır

• Çekme mukavemetini ve tokluğu artırmaktadır

• Kalıntı gerilimleri gidermektedir

• Gevrekliği azaltmaktadır

• Malzemenin sadece yüzeyine değil her yerine etki etmektedir

 

Kriyojenik işlem, geleneksel ısıl işlemin devamı olup yüksek mekanik özelliklerin elde edilmesine olanak tanımaktadır. Avrupa ve Amerika’da yaygın olarak uygulanan kriyojenik işlem büyük şirketlerin varlığıyla yurtdışında oldukça yaygınlaşmıştır. Buna rağmen ülkemizde kriyojenik işlem sahip olduğu bu kadar üstün özelliğe rağmen uygulamaları hemen hemen hiç kullanılmamaktadır. Şirketimiz donanımlı çalışma ekibi ve akademik tecrübeleri sayesinde bu konuda bir farkındalık yaratmayı amaçlamıştır.

 

MMD Makine ve Malzeme Teknolojileri ArGe Danışmanlık Mühendislik Hizmetleri Sanayi ve Ticaret Limited Şirketi

Büyükdere Mahallesi Gençlik Bulvarı No:4 Eskişehir Osmangazi Üniversitesi ETGB Teknopark Binası No: 44/101 Odunpazrı Eskişehir