The Application Of Aluminium Alloys in the Automotive Industry
Burcu Ertuğ*1a , Levent Cenk KUMRUOĞLU2b
1İstanbul Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Ayazağa, İstanbul.
2Cumhuriyet Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Sivas.
*aburcuertug@gmail.com, blkumru@cumhuriyet.edu.tr
ÖZET
Alüminyum, ulaşım sektöründe taşıt araçlarının üretiminde kullanılan en önemli malzemelerden birisidir. Alüminyum kullanımının yaklaşık % 25’i taşıt araçlarının üretimine aittir. Taşıt araçları ne kadar hafif olursa, hareket etmeleri için daha az enerjiye gerek duyulmaktadır.Alüminyum kullanılan bir otomobilin, diğerlerine kıyasla, ekonomik ömrü boyunca 1500 litre daha az yakıt harcadığı anlaşılmıştır.Bu durumun gerek sürücülerin akaryakıt masraflarına sağlayacağı ekonomi ve çevre sağlığı açısından atmosfere yayılan atık egzos gazının düşürülmesi yönünden çok büyük faydası bulunmaktadır. Hafiflik özelliğinin yanında alüminyum malzeme, boyasız veya kaplamasız olsa bile sudan ve yol tuzlarından kaynaklanan korozyona karşı dayanıklıdır. Çelik için gerekli olan ve ilave maliyet getiren galvanizleme, kaplama veya boyama alüminyum için gerekli olmayabilir.Alüminyum, boyanın çizilmesi veya kalkması durumunda çelik gibi paslanmaz, korozyona dirençlidir.Alüminyum emniyet, konfor ve güvenilirlikten ödün vermeden ağırlık azalımı için anahtar bir malzemedir.
Anahtar Sözcükler: Otomotiv, alüminyum, alaşım, döküm, ekstrüzyon.
ABSTRACT
Aluminium is one of the most important materials for the vehicles in the transportation sector. 25% of the aluminium usage belongs to the production of the vehicles. Regarding the vehicles, the lightest the overall part, the least energy is requires for the movement. An aluminium automobile consumes 1500 liters less fuel than the other automobiles during service life. Thus this is an advantage to the economy of the drivers and to the environment, considering the waste exhaust gases. Besides lightness, aluminium is resistant to corrosion due to the salt and water resulting from the road, without using coating and painting. The applications such as galvanising, coating and painting may not be necessary for the aluminium, which are used for the steel. Aluminium is also resistant to corrosion when the painting is scratched whereas the stell is known to corrode under these condititons. Aluminium is a key material for the reduction of the weight without sacrificing safety, comfort and reliability.
Keywords: Automotive, aluminium, alloy, casting, extrusion.
1.Alüminyumun Karakteristik Özellikleri
Alüminyumun fiziksel özellikleri çok düşük miktarlarda dahi olsa empüritelerin bulunmasından önemli ölçüde etkilenir. Saf alüminyum galvanik seride çok aktif bir metal olmasına karşın, yüzeyinde kolaylıkla oluşan koruyucu oksit tabakası onun yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Alüminyum oksitten (Al2O3) oluşan bu geçirimsiz, sert ve koruyucu oksit tabakası alüminyumun korozyon direncini önemli ölçüde arttırır. Birçok aside karşıda aynı direnci gösterir. Ancak bazı alkaliler bu oksit tabakasını tahrip etme özelliğine sahiptir. [1-3]
Şekil 1: Alüminyumun yaygın kullanım alanları, a. Ambalajlama, b. Uçak ve Havacılık, c. Yüksek gerilim hatları d. Konstrüksiyon [4]
Elektrolitik ortamlarda bazı metallerle doğrudan temas etmesi sonucunda galvanik korozyon olabilir. Bu durumda boya ya da yalıtkan bant uygulaması yapılmalıdır. Alüminyum saflaştırıldıkça korozyon direnci ve iletkenliği artar. Bu nedenle korozyona karşı oldukça hassas olan alüminyum alaşımları günümüzde saf alüminyum giydirilmesi (cladding) yoluyla korozyondan korunmaktadır. Diğer yandan saf alüminyum oldukça düşük olan mukavemeti soğuk işlemle arttırılabilir. [1-3]
Saf alüminyum, oldukça hafif bir metal olup özgül ağırlığı yaklaşık 2.7 gr/cm3 ‘tür.Bu nedenle asıl kullanımı uçak ve otomobil endüstrisinde olmak üzere, tüm taşımacılık sanayinde kullanılmaktadır. Çeşitli alüminyum alaşımlarının ısıl işlemleri sonucu, istenilen şekilde mukavemet, tokluk, sertlik ve diğer mekanik özellikler geliştirilebilir. Özellikle küçük miktarlarda Mg, Si, Cu, Zn ilavesiyle mukavemeti daha da arttırılan alüminyum alaşımlarında ısıl işlem ile bugün çok yüksek çekme mukavemeti değerlerine ulaşılmıştır. Alüminyum, toksik olmadığından gıda endüstrisinde ya da mutfak malzemelerinde yaygın kullanım alanı bulmuştur. Bu özelliği sayesinde yiyecek ve ilaç ambalajlanmasında kullanılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları ısı ve elektriği oldukça iyi iletirler. Yüksek ısıl iletkenliği, ısıtma/soğutma endüstrilerinde, gıda, kimya, petrol, havacılık sektörlerinde alüminyum ısı değiştiricilerinin yaygın olarak kullanımına yol açmıştır. Ayrıca, ışık yansıtma özelliği ile aydınlatmada, yüksek ısı yansıtma özelliği dolayısıyla da çatı kaplamalarında kullanılmaktadır. [1-3]
Alüminyum oksijene olan ilgisinden dolayı, diğer metallerin oksitlerini redükler(Metalotermik reaksiyon). Bu özelliği nedeniyle toz alüminyum krom, vanadyum, baryum ve lityum gibi metal oksitleri redükleyerek bu metallerin üretiminde kullanılır. Alüminyumun şekillendirilebilirliği ve işlenebilirliği son derece iyidir. Döküm, dövme, talaşlı imalat yöntemlerine uygundur. Ayrıca haddelenerek folyo ve çekilerek tel gibi ürünler üretilebilmektedir. Alüminyum kaynaklanabilir bir malzemedir, havacılık ve otomotiv sektöründe yapıştırma uygulamaları da yaygındır. Koruyucu bir kaplama gerektirmeyen durumlarda mekanik yüzey işlemleri olarak parlatma, kumlama veya fırçalama birçok durumda yeterlidir. Koruyucu kaplama olarak, kimyasal, elektrokimyasal boya uygulamaları ile eloksal ve elektro kaplamalar uygulanabilir.Alüminyumun diğer metallere göre daha hafif olması dökümde büyük bir avantaj sağlar. Aynı boyuttaki diğer metallere göre daha fazla döküm yapabilmek mümkündür. Ayrıca çok yüksek olmayan ergime sıcaklığı, döküm sırasında daha az enerji harcanması ve kalıp aşındırması sebebiyle önemli bir tercih nedenidir. Dolayısıyla alüminyumun birim maliyeti diğer metallere göre daha düşüktür. Şekil 1’de alüminyumun en yaygın kullanım alanlarından örnekler verilmiştir. [1-3]
2.Alüminyumun Yaygın Kullanım Alanları
Endüstrinin karmaşıklaşan üretim yöntemleri, farklılaşan ve çeşitlenen tüketici talepleri, artan nüfus ve üretimle birlikte zaman içinde doğal enerji kaynaklarının sınırlarına hızla yaklaşılmakta olduğu bilinci, birçok sektörde bu zamana kadar alışılageldik üretim yöntem ve hammaddelerinde radikal değişimleri zorunlu kılmıştır [5-6].
Endüstriyel anlamda kullanılmaya başlanma tarihi yeni olmasına karşın, alüminyum alaşımları bu süre içinde hızla yapısal ve estetik uygulamalarda yer almıştır. Şekil 2’de alüminyum alaşımlarının kullanım alanları verilmiştir. [5-6]
2.1.Alüminyumun Ambalaj Sektöründe Kullanımı
Alüminyumun homojen yapısı, ince folyo (alüminyum kağıt) şeklinde üretilebilmesi, hava geçirmezliği ve kolay şekillenebilmesi onu ideal bir ambalaj malzemesi yapar. Alüminyum folyo, hava ve morötesi ışınları geçirmediğinden, gıdaları doğal renk ve tatları ile korur [6].Ayrıca, alüminyum, konteynır imalatından ilaç kutularına kadar çok çeşitli ambalaj uygulamalarına mükemmel cevap verir. Zehirleyici olmadığından ve bakteri çoğalmasını azalttığından gıda ve ilaç sanayinde çok değişik şekilde ambalaj malzemesi olarak kullanılmaktadır. Banyoda diş macunu tüpünden, marketlerdeki sayısız ürünler mutfakta folyoya sarılı fırın yemekleri ve buzdolabındaki soğuk meşrubatlara kadar, alüminyum pek çok ürünü sarar ve korur. [7]
Şekil 2: Alüminyum alaşımlarının kullanım alanları [6]
2.2.Alüminyumun Taşıt Araçlarında Kullanımı
Korozyona dayanıklılığı ve konstrüksiyona hafif1ik kazandırdığı için otomobil,kamyon, tren, deniz taşıtı gibi nakliye araçlarında hem döküm hem de dövme alaşımlar kullanılmaktadır. Alüminyum kullanımının yaklaşık %25’i taşıt araçlarının üretimine aittir. Taşıt Araçları ne kadar hafif olursa, hareket etmeleri için daha az enerjiye gerek duyulur. Günümüzde bir otomobilde yaklaşık 50 kg alüminyum kullanılmaktadır. Bu sayede, yaklaşık 100 kg demir, çelik ve bakır malzeme tasarrufu yapılmaktadır. Yapılan hesaplar ve deneyimler sonucunda, alüminyum kullanılan bir otomobilin, yeterince alüminyum kullanılmamış bir otomobile kıyasla, ekonomik ömrü boyunca 1500 litre daha az yakıt harcadığı anlaşılmıştır. Bir uçağın ağırlıkça % 70’i alüminyumdan oluşmaktadır. Alüminyum alaşımlarının hafifliği yanı sıra sağlamlığı, uçakların ve dolayısıyla havacılık sektörünün gelişmesine en büyük katkıyı yapmıştır. [7-9]
2.3. Alüminyumun Konstrüksiyonlarda Kullanımı
Alüminyum binaların çatı, cephe kaplamaların da, kapı ve pencerelerinde, merdivenlerde, çatı iskeletinde, inşaat iskelelerinde ve sera, köprü, kule, depolama tankı vb, yapımında büyük miktarda kullanılır. Çeliğe nazaran alüminyum pahalı olmasına rağmen, yapılarda mimari tasarım, hafiflik, korozyon direnci gibi avantajlar sağladığı hallerde alüminyum tercih edilmektedir. Alüminyumun sağlamlığı yanında sahip olduğu dekoratif görünüm, eloksal(anodikoksidasyon) kaplama ile bir bakıma ölümsüzleşir. Gerek natürel veya renkli eloksal kaplama, gerek ise lake (elektrostatik toz veya sıvı) boyama ile alüminyum mimar ve mühendislere inşaat sektöründe zengin seçenekler sunar.Ayrıca ses izolasyonu ve soğurması sayesinde viyadüklerde, otobanlarda ses emici bariyer olarak kullanılmasına başlanmıştır. Hareketli köprülerin ve prefabrik yapıların yapılmasında alüminyum köpük oldukça avantajlı bir malzemedir. [6-7]
2.4. Alüminyumun Elektrik-Elektronik Sanayiinde Kullanımı
Hem elektrik iletiminde hem de motor, jeneratör, transformatör gibi cihazların muhtelif kısımlarında alüminyum kullanılmaktadır. Alüminyumun bu alanda en çok kullanıldığı yer, elektrik nakil hatlarıdır. Çelik özlü alüminyum iletkenler, yüksek voltajlı elektrik nakil hatlarında tercih edilen tek malzeme olmuştur. Alüminyum, yeraltı kablolarında, elektrik borularında ve motor bobin sarımında yaygın şekilde kullanılmaktadır. Elektronikte, alüminyum kullanım yerleri arasında, şaseler, yongalar, transistor soğutucuları, data kayıt diskleri ve elektronik cihazların kasaları bulunmaktadır. Yeni kullanım sahası olarak alüminyum piller enerjinin gelecekte daha da değerli olacağı düşünülürse geniş bir uygulama sahası bulacaktır. Alüminyum-sülfür pilleri bu uygulamaların ilk örneklerini oluşturmaktadır. [6,7,10]
3. Otomotiv Endüstrisinde Alüminyum Uygulamaları
Otomobillerde hafifi metal kullanımının yaygınlaşmasıyla birlikte alüminyumda otomotiv endüstrisine girmiştir. Bu gelişmeye paralel olarak günümüzde ortalama bir arabada çok çeşitli alüminyum parçalar kullanılır hale gelmiştir. Örneğin döküm yöntemiyle alüminyumdan imal edilmiş silindir kafaları, dişli kutusu gövdeleri, jantlar, ekstrüzyon yöntemiyle alüminyumdan imal edilmiş radyatörler, koltuk kızakları, darbe çubukları vb. Alüminyumdan imal edilmiş parçalar aracın toplam ağırlığının yaklaşık %6’sını teşkil eder hale gelmiştir. Yapılan yeni çalışmalara göre otomotivde alüminyum uygulamalarının dünyada en hızlı büyüdüğü yer Avrupa’dır. Dünya otomotiv endüstrisinde alüminyum kullanımının 2006 yılında yaklaşık 5,5 milyon tona ulaşacağı tahmin edilmektedir. Bu miktarın % 55’i yeniden kazanılmış alüminyumdur. Asıl büyümenin ise otomotiv gövde saçında olacağı öngörülmektedir. 100.000 araç tamamıyla alüminyum gövdeye sahip olacak.
Milyonlarca araç 200 kg’dan fazla alüminyum parça içerecektir. (11-12) Alüminyum hafif bir metal alması nedeniyle otomotiv sektöründe yoğun olarak kullanılmakta olup, kullanımı sürekli artış göstermektedir. Otomobil endüstrisinde radyatörlerin, motor parçalarının, gövde saclarının, yapısal parçaların üretimlerinde alüminyum kullanılmaktadır. Uçaklarda , tren ulaşım sisteminde yük taşıma ve yolcu kompartımanlarının yapımında, gemi sanayinde gemi gövdesinde ve pervanelerin üretiminde alüminyumdan faydalanılır.
Günümüzde artan küresel rekabet ve çevre duyarlılığı otomobil üreticileri yeni arayışlara itmiştir. Üretimde verimliliği korurken işletme maliyetlerini düşürmeye çalışan bir üretim anlayışı ile çevreyi daha az kirleten malzeme geri dönüşümünün çok daha kolay olduğu emniyet ve konforu bir arada bulunduran arabalar üretilmeye başlanmıştır. Bu yaklaşım temel alındığında otomobillerin ağırlığı üzerinde durulması gereken önemli bir konudur. Arabadan azaltılan her 100 kg’lık ağırlık yakıt tüketiminde 0,6 litre/100 km yakıt tasarrufu sağlamaktadır. Dolayısıyla çıkan egzost gazının ve maliyet kalemlerinin daha aşağıya çekilmesi sağlanmaktadır. Bu durum araba kullanıcıların doğrudan etkileyen önemli bir bulgudur. Zira kullandıkları arabanın yakıtı için ayırdıkları bütçeden tasarruf sağlamaktadırlar. [11-12].
Taşıt araçları ne kadar hafıf olursa, hareket etmeleri için daha az enerjiye gerek duyulur. Günümüzde bir otomobilde 50 kg alüminyum kullanılmaktadır. Bu sayede, yaklaşık 100 kg demir, çelik ve bakır malzeme tasarrufu yapılmaktadır. Yapılan hesaplar ve deneyimler sonucunda, alüminyum kullanılan bir otomobilin, yeterince alüminyum kullanılmamış bir otomobile kıyasla, ekonomik ömrü boyunca 1500 litre daha az yakıt harcadığı anlaşılmıştır. Bu durumun gerek sürücülerin akaryakıt masraflarına sağlayacağı ekonomi ve çevre sağlığı açısından atmosfere yayılan atık egzos gazının düşürülmesi yönünden çok büyük faydası bulunmaktadır.Otobüs ve tren gibi sık sık hareket eden ve duran araçlarda, aracın hafif olması daha da fazla önem kazanmaktadır. Günümüzde otobüs, tren, kamyon gibi büyük kara araçlarında alüminyum kullanımı ile önemli yakıt tasarrufu sağlanmaktadır. [13]
Düşük özgül ağırlığı ve yüksek mukavemeti sayesinde alüminyumun yaygın olarak kullanımı orta sınıf bir otomobilde yaklaşık 300 kg ağırlık azaltımı sağlayabilir. Bu oran,aracın toplam ağırlığının %30’una denk gelmektedir.Bu anlamda Alüminyum, ağırlık azaltılmasında kilit rol oynamaktadir. Çünkü alüminyum emniyet ve konfordan ödün vermeden güvenle kullanilabilen birmalzemedir. Yogunlugu çelik ve bakırın üçte biri kadardır. Diğer malzemelere göre hafif bir malzeme oluşu alüminyumun başta gelen avantajlarindandır. [11-13]
Geri dönüşüm dikkate alındığında alüminyum diğer tüm malzemelerden daha verimlidir. Alüminyum kalitesinden bir şey kaybetmeden tekrar geri dönüştürülebilir. Yüksek hurda değeri, geri dönüşümü ve tekrar kullanımını garanti etmektedir. Otomotiv sektöründe kullanılan alüminyumun %95’i toplanarak geri dönüştürülmektedir. Bu malzemelerin hurda değeri normal değerlerinin %50 sinin üzerindedir. [14]
Otomobillerdeki alüminyum uygulamalarının yaklaşık %80’i disli kutusu, silindir kafalari, pistonlar ve motor bloklari gibi döküm yöntemiyle üretilmis ürünlerdir. Önümüzdeki on yil içinde döküm alüminyum parçalarinkullaniminin daha da artması beklenmektedir. Döküm parçalar ağırlıklı olmak üzere yetmişli yıllardan başlayarak araçlarda artan miktarda alüminyum kullanılmaya başlamıştır. Binek araçlarda döküm, ekstrüzyon ve levha ürünü alüminyum alaşımlarının 2050 yılına kadar 250 kg’a ulaşması beklenmektedir. Geçmişte ve 2050 ylına kadar ki süreçte döküm parçalarının oranı azalırken toplam alüminyum miktarının artması öngörülmüştür. Bu da levha ve ektrüzyon parçalarının miktarının artması anlamına gelmektedir. Ekstrüzyon ve haddeleme ile üretilmis alüminyum parçalarinkullaniminda da artis beklenmektedir Avrupa menseli bir otomobilde alüminyum kullaniminin 2006 yılına kadar 150 kg’a kadar ulasmasi beklenmektedir[11,15].Otomotiv endüstrisi, alüminyum dövme parçalar için ana kullanıcıdır. Dövme işlemi uygulanmış ve ısıl işleme tabi tutulmuş bir çok alüminyum alaşımı bir çok çelik ile mukayeseedilebilir mekanik özelliklere sahiptir. Örneğin 2014-T6 alaşımının çekme gerilimi 485 MPa’dır ve bir çok çeliğin çekme gerilimi değerlerinin üstündedir. Dövme prosesi sonucundayapının gözeneksiz olması, dövme işleminin hem sıcak hem soğuk olarak uygulanabilmesi parça dizaynlarında kolaylık sağlamaktadır. 6061 gibi bazı alaşımlarda yüzeyde herhangi bir işlem yapılmadan korozyona karşı yüksek dayanım sağlanabilmektedir. [6]
Volvo S80 modelinde, yapılan bir çalışma sonucu arka aksın vibrasyon, darbe ve ses absorbsiyon özelliklerinin geliştirilmesi çalışmasında döküm ve ekstrüzyon alüminyum bileşenler kullanılarak, çelikten üretilmiş eski tasarıma kıyasla çok önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Bu uygulamada, alüminyumun spesifikrijidliğinin yüksek olması önemli bir avantaj sağlamış, alüminyumun düşük yoğunluğu lastiklerin ve yoldan kaynaklanan seslerin yolcu bölümüne aktarılmasını engellemiştir. Özellikle levha ürünü malzemelerin kullanılarak kompleks geometrilere sahip komponentlerin pres operasyonları ile imalatında, alüminyumun düşük akma mukavameti sayesinde parça imalatı daha az enerji harcanarak yapılabilmektedir. Audi A3 örneğinde olduğu gibi (Şekil 3) aracın motor bloğunu barındıran ön tarafı bu tip bir imalat metodunun ürünüdür. [15] Otomobillerde emniyet yapının sertliği ve çarpışma anında kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi ile ölçülebilmektedir. Yapının rijitliği kullanılan malzemeye bağlı olmakla birlikte hangi malzemelerin tasarımdan asilmonte edildigine de baglidir.Örnegin otomobil gövdesi ile ilgili parçalarda 0,8 mm kalinligindaki çelik sac parçanın yerine 1,2 mm kalınlığında alüminyum sac parçalar kullanılabilir. Tasarımla ilgili olarak ise uygun yerlerde ekstrüzyon yöntemi ile üretilmiş alüminyum parçalar kullanılarak montaj işlemlerinden kaçınmak ve yapıyı daha güçlü hale getirmekvmümkündür. Tablo 1’de otomobillerde kullanılan bazı parçaların şekillendirme yöntemleri verilmiştir. Böylece hem %50 daha hafif hem de rijitliği artmış biryapı sağlamak mümkün olabilmektedir. Otomobillerdeki yapinin kinetik enerjiyi absorbe etme kapasitesi, kullanilanmalzemenin mekanik karakteristikleri, tasarim ve montaj sekilleri ile belirlenmektedir. Yapılan çok sayıda çarpışma testi, enerji absorbe etme karakteristiklerinin alüminyum kullanımı ile iyileştirilebildiğini göstermektedir. Bu sebeple alüminyum ön darbe sistemlerinde kullanim için idealdir. Yolcu emniyeti kritik durum larda aracın nasıl davrandığına bağlıdır. %50 daha hafif bir gövdenin kullanılması (toplam araç ağırlığının %15 – 20’si) ile aracın fren mesafesini 100 km/sa‘ten 0 km/sa’tedüsürülebilir. %15 – 20 daha hafif bir aracın yol tutusu, hız performansı artmaktadır. [11,12]
Alüminyum yoğun bir model olan Audi A8 in çarpma test sonuçları, çelikten üretilmiş aynı sınıf eşleneği ile karşılaştırıldığında önde oturan yolcular için bu aracı güvenlik açısından en üst sıraya yerleştirmiştir. Özellikle femur kemiği üzerindeki yükler açısından incelendiğinde alüminyum-yoğun bir aracın çok daha güvenli olduğu görülmüştür. Alüminyum-yoğun araçların sahip olduğu avantajlardan birtaneside alüminyumun doğasından gelen ve araca kazandırdığı yapısal stabilitedir. Aracın ani yön değiştirmesi esnasında etkiyen kuvvetler aracın makro boyutlu burkulmalara maruz kalmasına sebep olacaktır. Şayet araç daha hafif ve stabil bir yapıya sahipse aracın yönünü düzeltme ihtiyacı azalacaktır. Yine hafifliğin temin ettiği bir avantajla, frenleme mesafesi de çok daha kısa olacaktır. [15]
Şekil 3a: Audi A3 levhadan üretilmiş ön bölümü [15], b. 2003 yılı itibari ile otomotiv sektöründe araç başına alüminyum kullanımı [13]
Alüminyum çarpma kutuları içi boş profiller olarak kullanıldığı gibi, içlerine alüminyum köpük yerleştirilerek de kullanılmaktadır. Otomotiv endüstrisinde alüminyumun yeni bir kullanım şekli olarak alüminyum köpük gösterilebilir. Stabilized Aluminum Foam (SAF) olarak isimlendirilen yapı, ergimiş bir alüminyum haznesinden özel yöntemlerle üretilen alüminyum “köpüğün” birçok yolla istenen şekle dönüştürülmesiyle düzlemsel ve 3 boyutlu ürünlerin üretildiği yeni bir malzeme türüdür. Kimi uygulamalarda temel malzeme seramik partiküller içeren metal matris kompozitmalzemedir. Partiküllerin eklenmesinin amacı köpük kabarcıklarının stabilizasyonunusağlayarak kabarcıkların çökmesini engellemekTİR. Bu yöntem ile üretilen endüstriyel komponentlerin bazı üstün karakteristikleri şöyle sıralanabilir: Yüksek mekanik enerji sönümleme yeteneği, ağırlığına kıyasla çok yüksek mukavemet ve rijitlik, farklı sıcaklık ve nem ortamlarında dahi sabit kalan mekanik özellikler, geri dönüşümünün mümkün olması, çentik etkisine karşı duyarsız olması ve yüksek akustik ve termal izolasyon özellikleridir. [6]
Tablo 1: Taşıt araçlarında kullanılan bazı alüminyum parçalar ve bunların şekillendirme yöntemleri [16]
Motor, otomobillerdeki en ağır ünitelerden birisidir. Bu sebeplealüminyum kullanımıyla çok büyük miktarlarda ağırlıktasarrufu potansiyeline sahiptir. Birçok motor alüminyum motor kapağına sahiptir ve bazılarının motor blokları da alüminyumdur. Şekil 4’de alüminyumdan üretilmiş bazı otomobil parçaları gösterilmiştir. Motor parçaları genellikle basınçlı dökümle üretilmektedir. Bu parçalar kutulara göre daha yüksek mukavemet gerektirmektedirler. Dizel motorlarda alüminyum kullanımı daha azdır. Çünkü bu motorlar benzin motorlarına göre daha yüksek mukavemetli olmalıdırlar. Ancak BMW 320D modelinde alüminyum dizel motor bloğu kullanılmaktadır. Alüminyum motorlarda silindir başlığı dışında silindir krank karteri de hafif metal alaşımlarından üretilmektedir. [17]
Üretimde verimliliği korurken işletme maliyetlerini düşürmeye çalışan bir üretim anlayışı ile çevreyi daha az kirleten, malzeme geri dönüşümünün çok daha kolay olduğu, emniyet ve konforu bir arada bulunduran araçlar üretilmeye başlanmıştır. Dünyada artan motorlu araç üretimi ile birlikte, sagladığı katma değerler nedeniyle alüminyumun otomotiv uygulamalarindaki payını arttırması kaçınılmazdır. Ülkemiz açısından bakıldığında otomotivde alüminyumun klasik uygulamalardan gelişen yeni teknolojilere doğru uygulamalarınıngerçekleştirilebilmesi için gerekli yatırım ve planlamanın yapılması gerekliliği karşımıza çıkmaktadır. [11]
4. Genel Sonuçlar
Otomobillerde hafif metal kullanımının artmasıyla yüksek mühendislik özellikleri taşıyan alüminyum alaşımları otomotiv endüstrisindevazgeçilemez bir malzeme olmuştur. Hem taşıt ağırlığını azaltmak, hem de güvenlik önlemlerini iyileştirmek için alüminyum alaşımlarının kullanımı giderek artmaktadır. Bunların başında döküm yöntemiyle üretilen silindir kafaları, dişli kutuları, jantları; levha ve ekstrüzyon yöntemiyle imal edilen radyatörler, tamponlar, koltuk rayları, yan çarpma çubukları vs. gelmektedir. Hafif metal kullanımı, daha az yakıt tüketimi aynı zamanda daha düşük egzoz emisyon değeri ve çalışma maliyeti demektir.Alüminyum emniyet, konfor ve güvenilirlikten ödün vermeden ağırlık azalımı için anahtar bir malzemedir.
Şekil 4: Alüminyumdan üretilmiş a. Piston b. Jant c. Silindir başlığı d. Motor bloğu ve e. Tampon [11]
Kaynaklar
[1] www.ısri.org.co.uk,
[2] http://www.recycleroom.org
[3] http://www.foresightproductions.com
[4] http://sam.davyson.com/as/physics/aluminium/siteus/uses.html
[5] Dündar, M., 2003, Alüminyumun Yaygın Kullanımı İçin Potansiyel Uygulamalar,II. Alüminyum Sempozyumu ve Sergisi, 22-24 Mayıs 2003, Seydişehir.
[6] Kayayıldız, I. 2005, Al 7075 alaşımının şekillenme ve ısıl işlemle özelliklerinin iyileştirilmesi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
[7] Tımaç, G., 2006, Uçak endüstrisinde kullanılan alüminyum alaşımlarının TIG kaynak yöntemi ile kaynaklanabilirliğinin incelenmesi, Marmara Üniversitesi, Fen bilimleri enstitüsü, İstanbul.
[8] Yükler, İ.,2000, Alüminyum Alaşımlar ve Isıl İşlemleri, İstanbul.
[9] Anaç, S., 1994, Demir Çelik ve Metal Sanayi Dergisi, Ereğli.
[10] Yılmaz, M., 2003, Alüminyum Sektöründe Yeni Kullanım Sahaları, II. Alüminyum Sempozyumu ve Sergisi, 22-24 Mayıs 2003, Seydişehir.
[11] Özcömert, M., 2006, Otomotiv endüstrisinde alüminyum, İstanbul Ticaret Odası.
[12] EuropeanAluminiumAssociationweb site http://www.alueurope.eu/aam/
[13] http://aeskytu.net/blog/entry/aluminyum-alasimlar.html
[14] http://www.cevherdokum.org/tr
[15] Dündar, M.,Güngör,G., Otomotiv sektöründe alüminyum uygulamaları ve sürekli döküm tekniği ile üretilmiş alüminyum levha alaşımları, Assan alüminyum, İstanbul.
[16] Zeytin, H.K.,2000, Alüminyum Alaşımları Otomotiv Endüstrisinde Uygulamaları ve Geleceği, TÜBITAK-MAM, OSD.
[17] Başer, T.A.,2012, Alüminyum alaşımları ve otomotiv endüstrisinde kullanımı, Mühendis ve makina, ilt 53, sayı 635, s. 51-58.