close

Enter

Log in using OpenID

3. Alüminyumun yapıda kullanımı

embedDownload
Dokuz Eylül Üniversitesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı
Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum kullanımı
3.1. Alüminyum Metalürjisi
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
3.1.2. Alüminyum üretimi
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
1
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Kimyasal yapı
* Alüminyum (veya aluminyum, Simgesi Al). Saf Al gümüş renkte hafif ve sünek bir
metaldir. Manyetik özelliği yoktur.
* Periyodik tablonun IIIA grubundadır.
Atom ağırlığı: 27
Atom numarası: 13
Özgül ağırlığı: katı halde 2,7 g/cm3,
sıvı halde (700 ºC) 2,37 g/cm3’ tür.
Ergime sıcaklığı: 660 ºC
Kaynama sıcaklığı: 2500 ºC
* Eski Yunanlılar ve Romalılar, alüminyumun tuzlarını, boyaların renklerini
2 kan
sabitleştirmede ve kan durdurucu olarak kullanmışlardır. Günümüz tıbbında hala
durdurucu ve damar büzücü olarak kullanılmaktadır.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Kullanım alanları
* Endüstrinin pek çok kolunda milyonlarca farklı ürünün yapımında kullanılmakta olup
dünya ekonomisi içinde çok önemli bir yeri vardır. En önemli demir dışı metaldir.
Alüminyumdan üretilmiş taşıyıcı bileşenler uzay ve havacılık sanayii için vazgeçilmezdir.
* Hafiflik ve yüksek dayanım özellikleri gerektiren taşımacılık ve inşaat sektörlerinde
kullanılır.
3
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Kullanım alanları
Dünyada her yıl üretilen alüminyum ve alaşımlarının %27'si inşaat sektöründe
kullanılmaktadır. Taşıyıcı olmayan elemanların yanında (kapı, pencere, cephe
kaplaması…) taşıyıcı elemanlarda da (köprü tabliyelerinde, geniş açıklıklı çatı
kaplamalarında, panellerde ve kabuk yapılarda) kullanılmaktadır.
Alüminyum alaşımlarından
yararlanılmaktadır.
yerinde
beton
dökümü
için
kalıp
olarak
da
Ayrıca alüminyumun göreceli olarak düşük elastisite modülü; FRP (lif takviyeli polimer)
CFRP (karbon takviyeli polimer) malzemelerle kompozit elemanlar üretilerek
giderilebilmektedir.
Günümüzde alüminyum, çelikten sonra en çok kullanılan metal haline gelmiştir.
Alüminyum ve alaşımları, kurşun, kalay ve çinko gibi tüm demir dışı metallerin toplam
kullanımından daha çok miktarda kullanılmaktadır.
4
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Avantajları, dezavantajları
Alüminyumu metal olarak değerli yapan özellikleri;
1958
- hafifliği (~çelik/3),
- mukavemeti (alaşıma bağlı),
- darbe dayanıklılığı
- dış etkilere dayanıklılığı,
- şekil verilebilirliği
- elektrik-ısı iletkenliği
-geri dönüşüm özelliği,
Alüminyum alaşımından üretilen ilk ve tek otoyol köprüsü
(Urbandale,
Iowa).
Çeliğe
alternatif
olabileceği
düşünülmüştü. Ancak 1960'larda çeliğin üretimindeki hızlı
artış ve alüminyuma kıyasla düşük çelik maliyeti
5
alüminyum otoyol köprülerinin sonu olmuştur.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Avantajları, dezavantajları
Köprü döşemelerinde yüksek rölatif dayanım/ağırlık oranı nedeniyle hareketli
köprülerde tercih edilebilmektedir. Ayrıca hızlı montaj avantajı vardır.
Ekstrüzyon
profilleri
6
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
En
uygun
rijitlik
(şekil
değiştirme
sınılandırması)
ve
dayanım
(gerilme
sınırlandırması) için yapı elemanlarının
mukavemet hesaplarından elde edilen
sonuçlar yandaki tabloda görülmektedir.
Bu tablodaki formüller yardımıyla alüminyum
metalinin
mekanik
özelliklerini
diğer
malzemelerle
kıyaslamalı
şekilde
inceleyebiliriz.
Böylece alüminyumun İnşaat mühendisliğinde
kullanım alanlarını da yorumlamak mümkün
olacaktır.
7
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
En uygun spesifik rjitlik [elastisite modülü (E)/yoğunluk ()] hedeflendiğinde çelik,
alüminyum ve cam takviyeli polimer (CTP) için yapılan hesaplamalar:
- En uygun rjitlik hedeflendiğinde kolonlar için çelik ve alüminyum ön sırada yer
almaktadır.
- Aslında en uygun rijitlik CTP ve alüminyum malzeme için elde edilmektedir. İnşaat
Müh. uygulamalarında betonarme ve çelik tercih edilirken (maliyet ön planda, yangın,
sünme…), uçaklarda alüminyum daha avantajlı olmaktadır.
- Büyük döşeme plaklarında ise CTP diğer iki malzemeye göre optimal rijitlik açısından
daha uygun görülmektedir. Ancak maliyet ve diğer bazı teknik problemler nedeniyle CTP
kullanımı yeni yeni gelişmektedir.
8
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Yoğunluk ve işlenebilirlik
* Yoğunluğu, çeliğin veya bakırın yaklaşık üçte biri kadardır.
* Alüminyum'a şekil vermek için döküm, dövme, haddeleme, presleme, ekstrüzyon,
çekme gibi tüm metodlar uygulanabilir. Kalınlığı 1/100 mm.den daha ince olan folyo (süt
ve meyve suyu kutularında koruyucu tabaka) veya tel (elektrik kablolarında çekirdek
taşıyıcı) haline getirilebilir.
* Saf alüminyum yumuşak bir metaldir.
* Çekme dayanımı yaklaşık 49 MPa iken alaşımlandırıldığında ve çeşitli alaşımlandırma,
ısıl-mekanik işlemlerle bu değer 700 MPa'a kadar çıkartılabilir (uçaklarda taşıyıcı
sistem). Normal yapı çeliğinden daya yüksek dayanımlar elde etmek mümkündür.
9
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Dış etkilere dayanıklılığı
Alüminyum, hava şartlarına, yiyecek maddelerine ve günlük
yaşamda kullanılan pek çok sıvı ve gazlara karşı dayanıklıdır.
Mat gri rengi, havaya maruz kaldığında üzerinde oluşan ince
oksit tabakasından ileri gelir.
Alüminyum'un yansıtma kabiliyeti yüksektir. Gümüşi beyaz renginin bu özelliğe olan
katkısı ile beraber gerek iç gerekse dış mimarî için cazibeli bir görünüme sahiptir.
Alüminyumun bu güzel görünümü, anodik oksidasyon (eloksal), lâke maddeleri vs. gibi
uygulamalar ile uzun müddet korunabilir. Hatta, birçok uygulamada tabii oksit tabakası
bile yeterli olur.
Oksidasyona karşı üstün direnci ile tanınır. Bu
direncin temelinde pasivasyon özelliği yatar.
Çok üstün korozyon özelliklerine sahip olması,
üzerinde oluşan oksit
tabakasının koruyucu
olmasındandır.
10
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Darbe dayanımı ve sıcaklıkla değişimi
Al soğutma plakları
* Alüminyum belli yük seviyesine kadar elastik bir malzemedir. Ani darbelere karşı
dayanıklıdır. Ayrıca, darbe dayanıklılığı düşük sıcaklıklarda azalmaz. (Çeliklerin, düşük
sıcaklıklarda ani darbelere karşı mukavemeti azalır.). Bu nedenle soğuk depolarda
kullanılmaktadır.
Alüminyum soğuk hava depoları, rafları
(veya paslanmaz çelik)
11
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Isı ve elektrik iletimi
Alüminyum ısı ve elektriği bakır kadar iyi iletir. Ancak
kısa elektrik kablolarında daha çok bakır tercih edilir.
Çünkü bakırında çekme dayanımı alüminyumdan daha
iyi olduğundan kablo içinde kopma olasılığı daha azdır.
Uzun elektrik iletim hatlarında ise enerji kaybını en aza
indirmek için çekirdekte alüminyum etrafta ise diğer
taşıyıcı iletkenler kullanılmaktadır.
PE
izoleli
Alüminyum
İletkenli Askı Telli Enerji
Kabloları
Alüminyum, 66 kV’a kadar olan güç kablolarında 16 mm2 kesit alanı üzerindeki kablolar
halinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Özel bağlantı ve kutuplama teknikleri yüzünden alüminyum, evlerdeki tesisat için normal
12
koşullarda kullanılmamaktadır.
3.1.1. Kimyasal, fiziksel ve mekanik yapı
Yangına dayanıklılık
Alüminyum alaşım malzemelerin erime sıcaklığı 600660°C'dir. Bu sıcaklık aşılmadan önce de alüminyum
hızla akma dayanımını kaybeder. 600oC'de eriyen
alüminyum yanmaz. Tekrar soğuma olunca katılaşır.
Duman, gaz
çıkarmaz
sadece erir.
13
3.1.2. Alüminyum üretimi
Hammaddesi
* Doğada boksit cevheri halinde bulunur.
Friedrich Wöhler'in, alüminyumu, 1827'de, susuz alüminyumklorürü potasyum
ile karıştırarak ayrıştıran ilk kişidir (Wöhler'in metodu)
.
Yöntemin endüstriyel boyutta kullanımı
zor ve çok yüksek maliyetli
Amerikalı Charles Martin Hall 1886'da, alüminyumun elektrolitik bir işlemle
eldesine ilişkin bir patent başvurusunda bulunmuş, aynı yıl, Hall'un bu
buluşundan tamamen habersiz olmak üzere Fransız Paul Héroult da aynı tekniği
Avrupa'da geliştirmiştir.
Hall-Heroult yöntemi, günümüzde alüminyumun cevherinden eldesinde bütün
dünyada kullanılan temel yöntemdir.
14
3.1.2. Alüminyum üretimi
En genç metal olarak bilinen alüminyum yeryüzünde oksijen ve silisyumdan sonra en
çok bulunan elementtir. Yüzyıllardır bilinen alüminyum ancak 1886 yılında elektroliz
yoluyla bileşenlerinden ayrıştırılarak endüstriyel ihtiyaçları karşılaması için
üretilebilmiştir.
Alüminyumun elektroliz ile eldesi
Fransada elektroliz fırınları
15
3.1.2. Alüminyum üretimi
ABD'deki Washington Anıtının zirvesinin yapımında alüminyum kullanılması
kararlaştırılmış ve o tarihte alüminyumun yaklaşık 30 gramının maliyeti bu projede
çalışan bir işçinin günlük ücretinin iki katına eşdeğer olmuştur.
Adolf Hitler'in yönetime gelişinden hemen sonraki yıllarda Almanya, alüminyum
üretiminde dünya lideri olmuştur. Ancak 1942'de, ABD'de yeni hidroelektrik santral
projelerinin devreye alınması, ABD'ye Nazi Almanya'sının baş edemeyeceği bir üstünlük
vermiştir. Bu üstünlük, dört yıl içinde 60 bin savaş uçağı yapmaya yetecek kadar
alüminyum üretimi şeklinde ortaya çıkmıştır
Önceleri elektrik kabloları ve ev dekorasyon ürünlerinde
kullanılmaya başlayan alüminyum metaline, 1939-1945
dönemindeki savaş ortamında uçak sanayiinden yoğun talep
gelmiştir. 1960‘larda alüminyum sac ve levhalar inşaat
sanayiinde kullanım alanı bulurken, 1970 ve 1980‘lerde ise,
özellikle ABD‘de kutulama piyasası alüminyuma büyük talep
yaratmıştır. Yaşanan petrol krizleri sonrasında, daha hafif
otomobillerin üretiminin yaygınlaşmasıyla, otomotiv sektöründe
alüminyum hızla bakır, çelik ve dökme demirin yerini almaya
başlamıştır.
16
3.1.2. Alüminyum üretimi
Doğada bulunuşu
Alüminyum yeryüzünde oksijen ve silisten sonra en bol bulunan maddelerden biridir.
Silisyumdan sonra yeryüzünde en bol bulunan metaldir. Yerkabuğunda bol miktarda
(%7,5 - 8,1) bulunmasına rağmen serbest halde çok nadir bulunur ve bu nedenle bir
zamanlar altından bile daha kıymetli görülmüştür. Alüminyumun ticari olarak üretiminin
tarihi 100 yıldan biraz fazladır.
Alüminyum reaktif bir metal olup boksit cevherinden elde edilir. Aşağıda önemli boksit
cevherlerinin özellikleri görülmektedir.
17
3.1.2. Alüminyum üretimi
Alüminyum metali başlıca gibsitik ve böhmitik boksit cevherlerinden üretilir. Diyaspor
ve böhmit aynı kimyasal formüle sahip olmalarına karşın şebeke yapıları farklı
minerallerdir. Diyaspor, böhmit kadar Al üretimine uygun değildir. Korund ise aşındırıcı
olarak kullanılmaktadır.
Diğer yandan boksit içeren malzemeler saf olmayıp, bir miktar silis, demir oksitli
mineraller ve kil mineralleri içerebilen karışımlar şeklindedir. Boksit açık renkli toprağımsı
görünümlüdür. Ancak, demir içeriği nedeniyle rengi, genellikle kırmızımsı-kahverengi
tonlardadır. Demir Mineralleri: demiroksitler (hematit, Fe2O3) veya demir hidroksitler
(limonit, götit, hidrogötit) boksitlerde çok yaygındır. Gibsitik (Hidrarjilitli) boksit türlerinde
demir daha boldur.
18
Avustralya boksit cevher sahası
%40-50 Al2O3 içeren boksit cevheri
3.1.2. Alüminyum üretimi
Başta inşaat sektöründe olmak üzere, kimya, gıda, ulaştırma, elektrik-elektronik, makine
ve imalat sektörleri gibi çok geniş alanlarda kullanılır. Ayrıca, yüksek tenörlü boksitlerden
elde edilen alümina, refrakter malzeme üretiminde kullanılmaktadır. Aşağıda kullanım
alanlarına göre tenör değerleri belirtilmiştir.
Boksit rezevervlerinin dağılımı
19
3.1.2. Alüminyum üretimi
Alüminyum ilk keşfedildiği yıllarda (1827) cevherinden ayrıştırılması çok zor olan bir
metal idi. Alüminyum rafine edilmesi en zor metallerden biridir. Bunun nedeni, çok hızlı
oksitlenmesi, oluşan bu oksit tabakasının çok kararlı oluşu ve demirdeki pasın aksine
yüzeyden sıyrılmayışıdır.
Karbonla doğrudan redüksiyonu, alüminyum oksitin
ergime sıcaklığı yaklaşık 2000°C olduğundan
ekonomik olmaktan uzaktır. Dolayısıyla, alüminyum
sonraki
slaytlarda
inceleyeceğimiz
elektroliz
yöntemiyle elde edilir.
20
3.1.2. Alüminyum üretimi
Karbon, çok yüksek sıcaklıklarda bile alüminyum oksitten, oksijen koparacak kadar
reaktif değildir. Bu nedenle alüminyum metali elektroliz yöntemleri kullanılarak elde
edilmektedir.
Enerji yoğun bu yöntem de yüksek maliyetlidir ancak günümüzde başka alternatifi
yoktur. Elektroliz öncesinde saf alüminyum oksite ihtiyaç duyulmaktadır. Cevherden
alüminyum oksit üretmek alüminyum üretiminin ilk aşamasını oluşturmaktadır.
Alüminyum cevherinde bulunan demir oksit, silika vb. safsızlıkların giderilmesi için 3
yöntem bulunmaktadır. Günümüzde en çok Bayer yöntemi tercih edilmektedir:
(a) Hall yöntemi
(b) Bayer yöntemi
(c) Serpeck yöntemi
21
3.1.2. Alüminyum üretimi
Boksit cevherleri öğütülüp konsantre sodyum hidroksit (güçlü bir alkali) ile karıştırılarak
bulamaç haline getirilir. Bu aşamada alüminyum oksit çözünür ve sodyum alüminat
şeklinde bir sulu çözelti oluşturur. Bulamaç dinlendirme havuzlarında bekletilir. Bekleme
sırasında sodyum hidroksitle çözülmeyen katı parçacıklar ve kum çökelir. Bulamacın üst
kısmında bulunan saf sodyum alüminat pompalar yardımıyla toplanıp bir sonraki
aşamaya gönderilir. Havuzda kalan çözeltiye de kırmızı çamur (red mud) adı verilir.
Kırmızı çamur ağır metaller de içeren yüksek alkalili bir atık malzemedir.
Na3Al(OH)6
Sodyum alüminat
Kırmızı çamur
22
3.1.2. Alüminyum üretimi
Boksit refinasyonu yapılan kırmızı çamur barajında göçük
23
3.1.2. Alüminyum üretimi
24
3.1.2. Alüminyum üretimi
25
3.1.2. Alüminyum üretimi
Sodyum alüminat çözeltisi bileşiğin ayrışmasını sağlayacak şekilde ısıtılır. Saf
alüminyum hidroksit çökelir. Bu sırada sodyum hidroksit yan ürün olarak çıkar ve tekrar
cevher bulamacının döküldüğü havuzda kullanılır. Elde edilen ürün döner fırında
pişirilerek saf alümina elde edilir.
Na3Al(OH)6 (sulu çözelti) --ısı--> Al(OH)3 (sulu çözelti) + 3 NaOH(sulu çözelti)
Al(OH)3 (sulu çözelti) --ısı--> Al2O3 (katı) + H2O (buhar)
Alüminyum cevheri
(boksit)
Bayer yöntemi ile
saf alümina eldesi
Alüminyum oksit
(alümina)
26
3.1.2. Alüminyum üretimi
Madenden gelen boksit
Kırıcı
Çökeltme - dinlendirme
havuzu
Jameika
Filtreleme
Boksit atığı çökelti
Çökeltme tankı
Döner fırın
Vietnam
Alümina
27
İkinci aşamada alüminyum oksitten (alümina),
elektroliz yöntemiyle alüminyum metali elde edilir.
3.1.2. Alüminyum üretimi
Saf alüminanın elektroliz yöntemiyle redüklenmesi
Saf alüminanın elektrolizinde 2 problem vardır:
(i) Saf alüminanın elektrik iletkenliği düşüktür.
(ii) Alüminanın oksit kaybedebilmesi için gerekli sıcaklık 2000oC iken, buharlaşma
sıcaklığı 1800oC'dir. Bu nedenle metal oksidinden ayrışmadan buharlaşmaktadır.
Yukarıda sıralanan problemlerin çözümüne yönelik yapılan çalışmalarda %20-60-20
oranlarında alümina, kriyolit (Na3AlF6) ve florospar (CaF2) içeren bir karışımın
elektroliz için gerekli füzyon sıcaklığını 900-970oC'ye indirdiği belirlenmiştir. Aynı
zamanda karışımın elektrik iletkenliğinin de iyi seviyede olduğu görülmüştür.
çözüm
1886 yılında geliştirilen elektroliz yöntemi
Amerikalı kimyacı Charles Martin Hall (1864–1914) ve
Fransız metalürjist Paul Louis Toussaint Héroult (1863–1914).
28
3.1.2. Alüminyum üretimi
Fransadaki ilk alüminyum üretim tesisleri
Fransadaki alüminyum müzesi
29
3.1.2. Alüminyum üretimi
Fransadaki alüminyum müzesi
30
3.1.2. Alüminyum üretimi
Hall-Heroult Yöntemi
Kriyolit
içinde
çözülmüş
alüminyum oksitin elektrolizi
için oluşturulan hücre
Kabuk kırıcı
Alüminyum
oksit
Alüminyum oksit (Al2O3) iyonik
bağlı bir bileşiktir. Kriyolit içinde
eritildiğinde Al+3 ve O-2 iyonları
elektrik iletebilmektedir.
Erimiş elektrolit çözelti
(kriyolit içinde çözülmüş
alüminyum oksit (970oC)
Alüminyum
oksit kabuk
Tabanda erimiş
alüminyum metali
(-ve)
Karbon anot grafit
çubuklar (+ve)
5 cm boşluk
Karbon blok
Ateş31
tuğlası
3.1.2. Alüminyum üretimi
Elektroliz içi karbon kaplı çelik bir havuzda gerçekleştirilmektedir. Her iki elektrot da
karbondan yapılmıştır. Kaplanan karbon katot(-)dur. Anot (+) ise eritilmiş karışıma
daldırılmış karbon çubuklardır. Cevher bir kez ergimiş hale geldikten sonra iyonlar
serbestçe hareket etmeye başlarlar. Akım verildiğinde anot ve katot da şu reaksiyonlar
meydana gelir:
Katot tarafında:
Alüminyum iyonları elektron alarak demir atomuna dönüşür.
(elektron alma: redüksiyon)
Alüminyum metali (-) katot tarafında
Kriyolit içerisinde redüklenen alüminyum
daha ağır olduğundan tabana çöker.
Anot tarafında:
Oksit iyonları elektron kaybederek oksijen gazına (O2) dönüşür
(elektron verme: oksidasyon)
32
Oksijen gazı (+) anot tarafında
3.1.2. Alüminyum üretimi
Katot tarafında:
Hücrenin tabanına çöken alüminyum metali ya ingot
kalıplara dökülür. %99.7 saf Al sürekli üretim
sistemlerinde, yarı mamul veya tam mamül üretimi için
sürekli üretim hattına iletilir.
Elektroliz
Alüminyum oksit
(alümina)
33
Döküm alüminyum metali
3.1.2. Alüminyum üretimi
Anot tarafında:
Oksijen karbon çubuğu yakarak karbondioksit gazı oluşmasına neden olur.
Zaman içinde grafit çubuklar tükeneceğinden, elektrolizde uygulanan akıma
bağlı olarak, hücrelerin 5-10 yılda bir tümüyle yenilenmesi gerekir.
Zemindeki karbonda ise kütle kaybı olmaz.
karbon +
C(katı) +
oksijen
O2(gaz)
karbon dioksit
CO2(gaz)
34
3.1.2. Alüminyum üretimi
Alüminyumun elektroliz ile eldesinde çok fazla elektrik enerjisi tüketilir. Bu nedenle
çelikten daha pahalı bir malzemedir. Alternatif yöntemler gerek ekonomik gerekse
ekolojik olarak uygulanabilirlikten uzaktırlar.
Dünya genelinde, ortalama spesifik enerji tüketimi, kg Al başına yaklaşık 15±0.5 kilowatt
saat dir (52-56 MJ/kg). Modern tesislerde bu rakam yaklaşık 12.8 kW·h/kg (46.1 MJ/kg)
civarındadır. Redüksiyon hattının taşıdığı elektrik akımı, eski teknolojilerde 100-200 kA
iken bu değer, modern tesislerde 350 kA'e kadar çıkmış olup 500 kA'lik hücrelerde
deneme çalışmaları yapılmaktadır.
35
Elektroliz hücresi
3.1.2. Alüminyum üretimi
Alüminyum elektroliz fırınları (Yatırım maliyeti 900 milyon dolar) Pavlodar, Kazakistan
36
3.1.2. Alüminyum üretimi
Birincil alüminyum üretiminde maliyeti oluşturan en önemli kalemler; Hammadde
(alümina, anot pasta, kriyolit, alüminyum flörür v.b.), enerji ve işçiliktir. Bunlardan en
önemlisi elektrik enerjisi olup, maliyetin yaklaşık %40’ını oluşturmaktadır. Geriye kalan
%60’ın; yaklaşık %30’unu malzeme-hammadde giderleri, yaklaşık %30 diğer giderleri
ise personel giderleri oluşturur.
Alüminyum üretim maliyetinin en büyük kalemi elektrik enerjisi olduğundan alüminyum
üreticisi işletmeler, Güney Afrika, Yeni Zelanda'nın Güney Adası, Avustralya, Çin, Orta
Doğu, Rusya, İzlanda, Kanada'da Quebec gibi elektrik enerjisinin bol ve ucuz olduğu
bölgelere yakın olmak eğilimindedirler.
Çin alüminyum üretiminde dünya lideridir.
İkincil alüminyum, hurdadan elde edilen alüminyum olup, günümüzde ikincil alüminyum
üretiminde, birincil alüminyum üretiminde harcanan enerjinin ancak ~ % 5’i kadardır.
37
3.1.2. Alüminyum üretimi
Kullanılmış Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
Geri dönüşüm tesislerine diğer ambalaj atıkları ile birlikte
getirilen kirli ve üzeri boyalı veya kaplı kullanılmış alüminyum
yürüyüş bandına konur. Konveyör boyunca alüminyum bazı
büyük magnetlerden geçirilir. Bu şekilde çelik veya diğer
metaller ayrıştırılır. Diğer malzemelerden ayrıştırılan
alüminyum kutular ve malzemeler ezilir ve balyalama
makinesi ile balyalanır. Balyalanmış alüminyum, üretim
tesisine gönderilir. Balyalamanın temel nedeni taşıma
maliyetini en aza düşürmektir
38
3.1.2. Alüminyum üretimi
Kullanılmış Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
Alüminyumun hurdalardan geri kazanımı, günümüz alüminyum
endüstrisinin önemli bir bileşeni haline gelmiştir. Geri kazanım
işlemi, metalin basitçe tekrar ergitilmesi esasına dayanır, ki bu
yöntem metalin cevherinden üretimine nazaran çok daha
ekonomiktir.
Alüminyum rafinasyonu çok yüksek miktarlarda elektrik enerjisi
gerektirir, buna karşılık geri kazanım işlemi, üretiminde kullanılan
enerjinin %5'ini harcar. Geri kazanım işlemi 1900'lü yılların
başlarından beri uygulanmakta olup yeni değildir. 1960'lı yılların
sonlarına kadar düşük profilli bir faaliyet olarak devam eden geri
kazanım olgusu, bu tarihte içecek kutularının alüminyumdan
yapılmaya başlanması ile gündeme daha yoğun şekilde gelmiştir.
Diğer geri döndürülen alüminyum kaynakları arasında otomobil
parçaları, pencere ve kapılar, konteynerler sayılabilir.
39
3.1.2. Alüminyum üretimi
Kullanılmış Alüminyumdan Alüminyum Üretimi
Alüminyum daha sonra üzerinde bulunan tüm boyaların, nemin ve kirliliklerin
giderilmesi için sıcak fırına konur. Fırında alüminyum üzerindeki boyalar ve
kaplamalar giderilinceye kadar ısıtılır. Daha sonra külçe haline getirmek için döner
fırına iletilir ve 700°C ye kadar ısıtılır. Katı alüminyumun tam olarak erimesi için
karıştırılır. Oluşan gazlar güçlü fanlarla ortamdan giderilir. Erimiş hale gelen
alüminyum hücrenin tabanında toplanır ve buradan alınarak kalıplara dökülür.
Çeşitli işlemlerden sonra tekrar alüminyum kutu veya diğer alüminyum malzeme
üretiminde kullanılır.
Alüminyum atığı ve kırpıntısından alüminyum üretimi
40
3.1.2. Alüminyum üretimi
Erime işleminden sonra alüminyum geniş kaplara dökülür. Sıvı alüminyumun içine az
miktarda başka metaller ilave edilerek alüminyum alaşımları elde edilebilir. Dökülen
külçelerin ağırlığı yaklaşık olarak 27.200 kg dır.
41
3.1.2. Alüminyum üretimi
Soğuyan külçeler kalın dilim halinde getirilir. Dilimler rulo haline dönüştürülür. Rulolardan
alüminyum levhalar elde edilir. Yeni ürünler elde etmek için baskılanır ve şekillendirilir.
Ekstrüzyon yöntemleri ile çubuk ve profil ürün eldesi de mümkündür.
42
Alüminyum külçenin levha, plaka veya folyo haline getirilişi
3.1.2. Alüminyum üretimi
Aşamaları özetleyecek olursak:
1. Boksit
öğütülmesi
cevherinin
temini,
taşınması,
2. Bayer yöntemi ile boksitten alüminyum oksit
rafinasyonu
3. Alüminyum oksitden elektroliz yöntem ile
alüminyum metalinin eldesi
4. Metalin ingot kalıplara dökümü ve işlenmesi
4 ton boksit
1 ton
alüminyum
metali
43
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Dünya Alüminyum Üretimi
Birincil alüminyum üretiminde 2010 yılı itibariyle Kanada ve ABD ile temsil edilen Kuzey
Amerika ile Doğu ve Orta Avrupa ön plana çıkmıştır.
Alüminyum tüketiminde birincil yani işlenmemiş alüminyum ilk sırayı almakta, onu
hurdadan elde edilen ikincil alüminyum ve alüminyum boru, çubuk ve profilerden vs.
oluşan ekstrüzyon ürünleri tüketimi takip etmektedir.
Alüminyum üretiminde alüminyum boru, çubuk ve profilerden vs. oluşan ekstrüzyon
ürünleri, alüminyum sac, levha şerit gibi yassı ürünler ve hurdadan elde edilen ikincil
alüminyum ürünleri üretimdeki başlıca ürünlerdir.
44
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Dünya Alüminyum Üretimi
Alüminyum hafif bir metal olma özelliği ile uçak ve uzay araçları dahil bütün taşıt
araçlarında ve inşaat sektöründe; iletkenlik özelliği ile elektrik-elektronik araçların
yapımında (elektrik kablosu, elektrik nakil hatları v.b.) tercih edilmektedir. Alüminyumun
parlak ve şık görüntüsünden yararlanılarak dekoratif amaçlı süs ve ev eşyaları
yapımında kullanılmaktadır. Yüksek dayanıklılık/ağırlık rasyosu sayesinde cephe
kaplamalarında tercih edilir. Özellikle ulaştırma, inşaat ve ambalaj sektörlerinde olmak
üzere, yeni teknolojilerin de etkisiyle kullanımı sürekli artan alüminyum, 21. yüzyılın
metali olarak görülmektedir.
45
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
46
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Türkiye alüminyum sektörü
- birincil alüminyum üreten kuruluş (Seydişehir, Konya)
- üretilen veya ithal edilen külçe döküm ve işleme ingotunu, dökme, biçimlendirme,
haddeleme, çekme ve dövme işlemlerine tabi tutarak mal üreten kuruluşlar
- hurda alüminyum ve/veya külçeleri çeşitli yöntemler ile alaşımlandırarak, uç ürünlere
kadar işleyen kuruluşlar
47
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Seydişehir Eti Alüminyum A.Ş.
Türkiye'de cevherden birincil
alüminyum üretimi yapan tek
işletmedir.
Yıllık 400 bin ton alüminyum hidroksit, 235 bin ton alümina, 60 bin ton ham alüminyum
ve 70 bin ton özel alaşımlı alüminyum üretilmektedir.
48
Zonguldak ve Toroslarda zengin boksit yatakları
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Dünya Alüminyum Ticareti
Dünya Alüminyum ve Alüminyumdan Eşya İthalatçıları (Bin $)
Dünya genelinde alüminyum ithalatçıları arasında ABD, Almanya ve Çin ilk üç ülke olarak
sıralanmakta olup, Türkiye 19. sıradaki ithalatçı konumundadır. Dünya ithalatında Türkiye’nin
payı %1,4’tür.
Başlıca alüminyum ihracatçıları arasında ise, ilk üç ülke yine aynı olup, sıralama Almanya,
49
Çin ve ABD şeklindedir. Türkiye ise 23. sıradaki ihracatçı konumundadır. Dünya ihracatında
Türkiye’nin payı %1,3’tür.
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Türkiye’nin Alüminyum Ticareti
Alüminyum ithalatı yaptığımız ülkeler içerisinde Rusya Federasyonu,
Tacikistan ve Norveç ilk üç sırayı almaktadır. İşlenmemiş alüminyum (Gtip7601), alüminyum sac, levha ve şeritler (Gtip-7606) anılan kalem
ithalatımızda ilk sıralarda yer alan kalemlerdir
Alüminyum ihracatı yaptığımız
ülkeler içerisinde Almanya,
İtalya ve Irak ilk üç sırayı
almaktadır.
Alüminyumdan
çubuklar ve profiller (Gtip7604), alüminyum sac, levha
ve şeritler (Gtip-7606) anılan
kalem
ihracatımızda
ilk
sıralarda yer alan kalemlerdir
50
Alüminyum İhracatı Yaptığımız Ülkeler
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Yıllar İtibariyle Türkiye’nin Kişi Başına Alüminyum Tüketimi (kg)
51
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Türkiye'de alüminyum
mamül üreten firma örneği
110 M$
yatırım
52
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikasında üretilen rolu-levha-dolu profil türleri
53
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
54
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Avcılar Fabrikası
55
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
56
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
57
3.1.3. Dünyada ve Türkiyede alüminyum üretimi - tüketimi
Teknik Alüminyum Çorlu Fabrikası
58
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
Alüminyum yarı-ürün ve ürünlerin sınıflandırılması
Ülkemizde daha çok alüminyum üretim ve teknolojisine dayanılarak düzenlenmiş
sınıflandırmalar bulunmaktadır:
A) Döküm Ürünleri(Hammadde=Birincil ve İkincil alüminyum):
a) Döküm İngotu : Alaşımlı Külçe, Alaşımsız Külçe, Elektrik iletken (ECG)
b) İşleme İngotu:
-Yuvarlak ve Köşeli İngot: Ekstrüzyon ürünlerinin üretiminde kullanılır.
-Yassı İngot : Hadde mamulleri üretiminde kullanılır.
c) Sürekli Döküm Levha (Filmaşin) ve çubuk.
d) Granüle Alüminyum.
d) Toz Alüminyum.
B) Yarı Mamul Ürünleri
1. Ekstrüzyon Ürünleri:
a) Çeşitli Profiller.
b) Alüminyum Teller.
2. Hadde Ürünleri:
a) Sıcak Hadde (Levha Rulo): 6 mm. ve daha üst kalınlıkta.
b) Soğuk Hadde (Levha, Rulo, Şerit, Disk): 0,2 mm-6 mm.
c) Folyo: 7-200 mikron.
3. İletkenler – Kablolar, teller, havai hatlar
C) Parça Döküm Ürünleri:
a) Kum Döküm Ürünleri.
b) Kokil Döküm Ürünleri.
c) Basınçlı Döküm Ürünleri.
D) Son (uç) Ürün
a) Mimari uygulama (Kapı pencere doğramaları, Cephe kaplama v.s.)
b) Ambalaj
59
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
GTIP (Gümrük tarife numarası) sınıflandırılması
76 Alüminyum ve Alüminyumdan Eşya
-7601 İşlenmemiş Alüminyum
▪ 7601.10.00.00.00 Alaşımsız Alüminyum
▪ 7601.20 Alüminyum Alaşımları
-7602 Alüminyum Döküntü ve Hurdaları
-7603 Alüminyum tozları ve ince pullar
-7604 Alüminyumdan çubuklar ve profiller
-7605 Alüminyum teller
-7606 Alüminyumdan saclar, levhalar, şeritler (kalınlığı 0,2 mm’yi geçenler)
-7607 Alüminyumdan yapraklar ve şeritler (baskılı veya baskısız, kağıt, karton, plastik maddeler veya
benzerlerinden bir mesnet üzerine tespit edilmiş olsun olmasın) (mesnedi hariç kalınlığı 0,2 mm yi geçmeyenler)
-7608 Alüminyumdan ince ve kalın borular
-7609 Alüminyum boru bağlantı parçaları (rakorlar, dirsekler, manşonlar ve benzerleri)
-7610 Alüminyum inşaat ve inşaat aksamı (köprüler, köprü aksamı, kuleler, pilonlar, ayaklar,sütunlar, inşaat
iskeleleri, çatılar, kapılar, pencereler ve bunların çerçeveleri, pervazlar ve kapı eşikleri, korkuluklar, parmaklıklar
gibi) (9406 pozisyonundaki prefabrik inşaatlar hariç); inşaatta kullanılmak üzere hazırlanmış alüminyum saclar,
çubuklar, profiller, borular vb.)
-7611 Her türlü madde için (sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış gaz hariç) hacmi 300 litreyi geçen ve mekanik veya
termik tertibatı bulunmayan alüminyum depolar, sarnıçlar, küvler ve benzeri kaplar (ısıyı izole edici veya iç
yüzeyleri kaplanmış olsun olmasın)
-7612 Her tür madde için (sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış gaz hariç) hacmi 300 litreyi geçmeyen ve mekanik veya
termik tertibatı bulunmayan alüminyum depolar, fıçılar, variller, bidonlar ve benzeri kaplar (tüp şeklinde sert veya
esnek kaplar dahil) (ısıyı izole edici veya iç yüzeyleri kaplanmış olsun olmasın)
-7613 Sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış gaz için alüminyum
-7614 Alüminyum tellerden ince ve kalın halatlar, kablolar, örme halatlar ve benzerleri(elektrik için izole edilmemiş
olanlar)
-7615 Alüminyumdan sofra, mutfak ve diğer ev işlerinde kullanılan eşya ile sağlığı koruyucu eşya ve bunların
60
aksamı; alüminyumdan süngerler, temizlik veya parlatma işlerinde kullanılan eşya, eldivenler ve benzerleri
-7616 Alüminyumdan diğer eşya
3.1.4. Alüminyum ürünlerin sınıflandırılması
Ekstrüzyon Ürünleri Kullanım Alanlarına Göre Dağılımı
Hadde Ürünleri (rulo, folyo) Kullanım Alanlarına Göre Dağılımı
61
Dokuz Eylül Üniversitesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı
Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum kullanımı
3.2. Alüminyum Alaşımları ve Ekstrüzyon Profilleri
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
3.2.3. Alüminyum profillerin korunması
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
1
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Ana metali alüminyum olan alaşımlara “Alüminyum Alaşımları” denir.
Bunlara hafif alaşımlar da denir.
Alüminyum alaşımları bakır, çinko, silisyum, mağnezyum, manganez,demir, nikel, titan
vb. elementleri ilave edilerek oluşturulur.
- hafif olmaları,
- ısı ve elektirik iletkenlikleri,
- ısıl işlemlere çoğunlukla elverişli olmaları
- bazı kimyasal etkilere karşı dayanıklı olmaları
- alaşımları döküme elverişlidir. Aynı zamanda, dövme,çekme ve haddeleme ile
biçimlendirilen alüminyum alaşımları da hazırlanmaktadır.
- Korozyona dayanıklı ve zehirlenme tehlikesi yaratmadıklarından ilaç sanayinde ve
gıdamaddelerinde koruma maddesi olarak kullanılmaktadır.
2
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Aluminyum Alaşımlarının (AA) Kimyasal Yapısına Göre Sınıflandırılması
İlave edilen metallere göre sınıflandırma yapılır. Bir alaşım 4 rakamdan oluşan notasyon
ile tanımlanır. Birinci rakam, alüminyum ilâve edilen esas metali gösterir. A.B.D
normlarına göre ;
AA1XXX
2XXX
3XXX
4XXX
5XXX
6XXX
7XXX
8XXX
9XXX
:
:
:
:
:
:
:
:
:
Eski TS standardında farklı bir
Alaşımsız aluminyum
kodlama sistemi varken AB ile
Bakır'lı aluminyum alaşımı
uygunluk için bu kodlamaya
Manganezli aluminyum alaşımı
Türkiyede'de geçilmiştir.
Silisyum'lu aluminyum alaşımı
Magnezyum'lu alüminyum alaşımı
Silisyum ve magnezyum'lu alüminyum alaşımı
Çinko'lu alüminyum alaşımı
Demir ve Silisyum'lu alüminyum alaşımı
Yeni bulunan alaşımlar (Örnek: Lityum'lu alaşımlar)
Tüm Dünya'da, mimari amaç için üretilen profiller, genellikle 6XXX alaşımlarından,
ekstrüzyon yöntemi ile üretilir ve görünümlerinin bozulmaması, yıllarca korunması için
anodik oksidasyon (eloksal) ile renkli veya renksiz olarak kaplanırlar. Bu alaşımlar
3
arasında da en yaygın kullanılanlar, birbirlerine son derece yakın kimyasal bileşime
sfiziksel özelliklere sahip olan 6063, 6060 veya AlMgSi0,5 (Eski TS adı) alaşımlarıdır.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Aluminyum Alaşımlarında kullanılan elementlerin etkileri
Ø Çinko Dökülebilirliği arttırır.
Ø Bakır Alüminyuma; sertlik, dayanım, dökülebilme özelliği ve işlenebilme kolaylıkları sağlar. Bakır
% 33 oranında alüminyumla ötektik bileşim verir.
Ø Silisyum Alümiyumun içinde çok az erir (%1-1.5). Silisyum %12 oranında alüminyumla ötektik
bileşim yapar ve ergime sıcaklığı 577oC’ye düşer. Kristalleri inceltir. Mekanik özellikleri ve sıcak
dayanımı yükselir, akıcılığı artar. Silisyum miktarı artınca işlenmeye karşı sertlik meydana gelir.
Ø Manganez Alüminyum içinde çok az (%0.3) erir. Ergime derecesini yükseltir, Dökülebilirliği
arttırmak için demir ile birlikte kullanılır. Alaşımların tokluk ve süneklik özelliklerini arttırır.
Ø Magnezyum % 33 oranında alüminyumla ötektik bileşim verir. Özgül ağırlığı az olduğu için girdiği
alaşımın özgül ağırlığını düşürür. % 6’dan fazla Mg içeren alaşımlarda çökelme sertleşmesi oluşur.
Ø Demir İğneli doku biçiminde kristallenir. İğneli doku kristallerin oluşması tehlikeli olur. Mekanik
dayanımları azaltır.
Ø Nikel Korozyon dayanımını iyileştirir, parçalara kalıcı parlaklık verir.
Ø Titanyum Bor ile birlikte alüminyum alaşımlarında tane inceltici olarak kullanılır.
4
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Aluminyum Alaşımlarının Isıl İşlem Durumuna Göre Sınıflandırılması
Alüminyum yarımamul veya mamuller üretildikten sonra belirli fiziksel özelliklere sahip
olmaları için bazı işlemlerden geçirilirler. Genel olarak alüminyum alaşımları iki gruba
ayrılırlar :
12-
Isıl İşlem uygulanabilir alaşımlar
Isıl İşlem uygulanamayan alaşımlar
Her iki grup için, tatbik edilen işlemleri tanımlamak amacı ile kullanılan notasyonlar
mevcuttur.
5
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Alüminyum alaşımları için temper (ısıl işlem/kondisyon) göstergeleri
Döküm veya biçimlendirilmek suretiyle elde edilen, Alüminyum ve alüminyum
alaşımlarının ısıl işlem durumları, ilave edilen bir veya birkaç harf ile tanımlanır.
Esasen 4 tür ısıl işlem göstergesi kullanılmaktadır.
(F): fabrikasyondan sonraki hali, (ısıl işlem yok)
(O): tavlama yapıldığını, (belli bir sıcaklığa kadar tekrar ısıtılıp bekletilmesi)
(H): rekristallizasyon sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda yapılan plastik şekillendirme
(sonucunda sertlik ve mukavemet artar)
6
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
(W): solüsyona alma ısıl işlemlnden sonraki kalıcı olmayan yapıyı göstermekle beraber,
şayet zamanı verilmiş ise o takdirde belirli bir ısıl işlem ifade edilmiş olmaktadır.
Solüsyona alma ısıl işlemi: Alüminyum alaşımı bünyesindeki alaşım elemanlarını katı
çözeltiye almak için malzemenin 520oC veya üzerinde belirli bir süre tutulup ani olarak
soğutulmasıdır. Bazı alüminyum alaşımlarında (örneğin 6060/6063/AlMgSi0.5)
ekstrüzyon gibi sıcak bir prosesten sonra malzemenin hava ya da su ile ani soğutulması,
solüsyona alma ısıl işlemi sonucunu otomatik olarak verir.
7
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Ayrıca, (T) ısıl işlem yapıldığını gösterir, alt gruplar vardır:
T1 : Sıcak işlemden sonra soğutulur ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T2 : Sıcak işlemden sonra soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T3 : Solüsyona alma ısıl işlemi uygulanır, soğuk işlemden geçirilir, ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir
T4: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.
T5: Sıcak işlemden sonra soğutulur ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)
T6: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)
T7: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay aşırı yaşlanma yapılır.(Termik ısıl işlemi)
T8: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, soğuk işlemden geçirilir, ve yapay yaşlanma yapılır (Termik ısıl
işlemi)
T9: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, yapay yaşlanma yapılır (termik ısıl işlemi) ve soğuk işlemden geçirilir.
T10: Sıcak işlemden soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve yapay olarak yaşlandırılır (Termik ısıl işlemi).
Doğal yaşlandırma: Alüminyum alaşımının oda sıcaklığuında bekletilmesiyle, katı çözelti
içindeki alaşım elemanlarının katı çözeltiden ayrılıp çökelerek "çökelme sertleşmesi"
mekanizması ile malzemenin sertliğinin artması.
Yapay yaşlandırma: Doğal yaşlandırma ile elde edilemeyecek kadar yüksek sertlik
değerlerinin bir ısıl işlem fırınında belirli sıcaklık ve sürede yapılması. (Örnek:
6060/6063/AlMgsi0.5 alaşımı için 180oC sıcaklıkta 5 saat ).
Termik: Alüminyumun "yapay yaşlandırma ısıl işlemi"ne Türkiye ekstrüzyon sektöründe
8
verilen ad.
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Yapay yaşlandırma örneği: 2xxx serisinden Al.0.38Cu alaşımının 240oC'de 2 saat
bekletilmesi sonucu CuAl2 bileşiklerinin çökelmesi (siyah renkli kısımlar)
9
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
1xxx serisi yumuşak alüminyum (ısıl işlem görmüş)
10
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
1XXX serisi: Tavlanmış durumda akma dayanımı 10 MPa olup, elektrik iletim
kablolarında ve folyo üretiminde kullanılır.
Alüminyum folyo üretmek için, alüminyum külçe,
sıcak olarak açılır ve 2 ila 4 mm kalınlığa kadar
indirilir. Daha sonra soğuk açma işlemi ile 5 ila 400
µm kalınlığa kadar açılır
3XXX serisi: Al–Mn veya Al–Mn–Mg alaşımlarıdır.
Orta dayanımlı ve düktil alaşımlardır (110MPa),
katılaşma sırasında Mn ve Mg atomlarının
çözeltiye dağılması dayanımı ve sertliği arttırır. Isıl
işlemlerde en uygun iç yapı elde edilir.
Ancak
sertliğin
aşırı
artması
kırılganlık
yaratacağından
Mn
miktarı
%1.25
ile
sınırlandırılmıştır (İri Al6Mn kristali oluşup
kırılganlık meydana gelmesin). Alüminyum içecek
kutularında kullanılır. Örnek alaşım: Al–0.7Mn–
0.5Mg (oranlar ağırlıkça %'dir).
11
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
5XXX: Magnezyumlu alaşımlardır. Mg oranı %3-4'ü geçmemelidir. Aksi taktirde Mg5Al8
bileşiği oluşup kırılganlığa neden olabilir. Çekme dayanımı çeşitli haddeleme, soğuk
çekme tekniklerinin kullanımı ile 40-160MPa aralığında değişmektedir. Ancak tavlama
yapılmazsa mikroyapının oda sıcaklığında stabil kalamadığı, zamanla yumuşama ve
dayanım kaybı olduğu belirlenmiştir.
Bu nedenle mekanik işleme sonrasında mutlaka tavlama ile alaşım stabilize edilmelidir.
Magnezyumlu alaşımlar kara ve deniz taşıtlarında tercih edilmektedir.
12
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
6xxx serisi alüminyum alaşımlarının (İnşaat ve taşımacılık sektöründe kullanılan seri)
genel özellikleri
Magnezyum (Mg) ve Silisyum (Si) karma alaşımlarıdır. Bu elementlerin ve içindeki diğer
safsızlıkların (Fe, Cu, Mn, Zn, gibi) belirli sınırlar içinde farklı değerlerde olmaları,
alaşımların kullanılma yerine göre farklı özelliklerde profil üretimini sağlarlar.
Demir (Fe) miktarı %0,20 veya daha düşük olan 6XXX serisi alaşımlarda, profil polisaj
yapıldığında parlak yüzey elde edilir. Fe miktarının bu değerden yüksek olması
durumunda, profilin rengi grileşmeye başlar, parlaklık donuklaşır.
Mat yüzey elde edilmesi için de Fe miktarı en az 0.18 % olmalıdır. Fe miktarı
yükseldikçe o ölçüde rahat ve güzel görünümlü mat yüzey elde edilir. Fe miktarının
%0.30'dan fazla olması ise eloksal sonrasında donuk bir görünüme neden olacağı gibi,
ekstrüzyon işlemini de zorlaştırır.
Alüminyumun korunması bölümünde
inceleyeceğimiz bir tür yüzey koruma
yöntemi
13
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
6xxx serisi alüminyum alaşımlarının (İnşaat ve taşımacılık sektöründe kullanılan seri)
genel özellikleri
Mg ve Si miktarlarının, profilin yapay yaşlandırma ısıl işlemi (termik) sonrası sertliğinde
büyük önemi vardır. Ancak, ısıl işlem sonrası maksimum sertlik temini için bu
elementlerin üst sınırlarda olması ise, üretimin düşük hız ile yapılmasını gerektirir.
Çünkü kullanılan alüminyum kütük (billet) de aynı oranda serttir.
Sonuç olarak, profillerin kullanılma yerine göre, mümkün olduğu ölçüde amaca uygun
alaşım ile üretim yapılması faydalıdır. Profilin bir özelliğinin iyi olması istenirken, diğer bir
özelliğinden fedakârlık edilmesi gerekmektedir
6XXX serisi (AlMgSi) alaşımları içinde mimari - inşaat sektöründe ekstrüzyon profili
üretiminde kullanılırlar. 6060 ve 6063 (EN ve yeni TS notasyonunda) ve AlMgSi0.5 (DIN
ve eski TS notasyonunda) alaşımları en sık kullanılanlardır. Bunların kimyasal bileşimleri
genelde aynı olup, alt ve üst limitlerde farklılıklar gösterirler. AA 6005, 6005A ve 6082
alüminyum alaşımları mekanik özelliklerin daha yüksek değerlerde istendiği mühendislik
uygulamaları için tercih edilir.
14
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Bazı alüminyum alaşımlarının mekanik özellikleri ve kullanım alanları
15
3.2.1. Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması
Alüminyumun haddeleme ve sonrasında ısıl işlem (tavlama) etkileri ile tane yapısında ve
mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikleri gösteren şematik çizim
16
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Alüminyum Ekstrüzyon Profil: Belli bir kesite sahip
olan, (bu kesitin şekli düz veya amaca uygun değişik
şekilde olabilir) ve kesit/boy oranı küçük olan, başka bir
deyişle, boyu eninden çok daha fazla olan
şekillendirilmiş malzemeler "profil" olarak tanımlanır.
Profil üretimi için birçok metal gibi alüminyum da
haddeleme (çekme) veya ekstrüzyon metodu ile işlenir.
Ancak, karmaşık şekilli profiller için en çok kullanılan
metod "ekstrüzyon"dur.
Ekstrüzyon ile üretilen aluminyum profillerin kullanma
sahaları :
- Nakliye araçları (otomobil, gemi, tren, metro, uçak ve
uzay araçları),
- Mimari uygulamalar ve inşaat sektörü (binaların cephe
kaplama sistemleri (fasad), pencereler, kapılar, çeşitli
konstrüksiyonlar,
- Elektrik endüstrisi,
- Makina ve ekipman imali,
- Kimya ve gıda endüstrisinde,
17
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi
Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi için 3 esas gerekir.
abc-
Alüminyum Kütük (billet, biyet)
Ekstrüzyon Pres
Ekstrüzon Kalıbı
Genel olarak, ekstrüzyon, alüminyum biyetin, presin sağladığı büyük kuvvet ile, kalıp
içerisinden geçirilerek, kalıbın şekline sahip olan profilin elde edilmesi; olarak
tanımlanabilir. Alüminyum ekstrüzyonu sıcak olarak yapılır; biyetler 420-470ºC ısıtılır,
kalıplar 450ºC ısıtılmış olmalıdır ve pres'ten çıkan profilin sıcaklığı 500ºC'nin üzerindedir.
18
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi
Ekstrüzyon, aynı zamanda, bir kesit düşürme işlemidir. Alüminyum biyetin kesiti,
alüminyum profilin kesitine dönüştürülmektedir. Bu nedenle, kullanılan biyetin kesiti,
üretilecek profil kesitine yüzey ölçümü olarak ne kadar yakın ise, işlem o kadar kolay
olur.
Ekstrüzyon presinden çıkan profil, soğutulur, soğuk germe işlemi yapılır ve istenen
boyda kesilir. Daha sonra çeşitli ısıl işlemler (sipariş özelliğine göre) tatbik edilir (Bu
notasyonlardan T işaretli olanlar kullanılır).
Alüminyum profil için sertlik ölçme pensesi ile sertlik kontrolü yapılarak ısıl işlemin uygun
sonuç verip vermediği kontrol edilir.
19
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Webster Sertlik Olcme Penseleri üç değişik
tiptedir:
Model B: Alüminyum ve aluminyum alaşımlarında
kullanılır.
Model B-75: Pirinç (Sarı) ve Çelik için kullanılır.
Model BB-75: Bakır sertliği ölçümünde kullanılır.
Sertlik ölçmek metallerin kalite kontrolü ve
sınıflandırması için yaygın olarak kullanılan bir
metottur.
Kalite kontrol ve pratik şekilde ürün sınıflandırma
için Webster sertlik olçme penselerimiz son derece
kullanışlıdır.
Et kalınlığı 25.4 mm'ye kada olan plaklarda ölçüm
yapılabilir. Yumuşak malzemelerde doğru sertlik
ölçme değeri için numune 0,60 mm den daha ince
olmamalıdır.
20
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi
Alüminyum profilin sıcak halde presten çıktıktan sonra yüzeyinin zarar görmemesi ve
eloksal sonrasında siyah/gri soğuma lekelerinin görülmemesi için ekstrüzyon pres
konveyörlerinde ahşap malzeme veya grafit yerine özel ısıya dayanıklı tekstil ürünleri
kullanılması tavsiye edilir.
Hangi ölçüdeki profillerin, şekil ve ölçü toleranslarına sahip olacağı çeşitli standartlarda
belirtilmiştir. Standartlarda gösterilen ölçülerin dışında üretim yapmak, müşteri ile üretici
arasındaki anlaşmaya bağlıdır. Ancak, standartlardan çok daha dar toleranslar ile profil
üretmenin maliyetinin her zaman normalden çok daha fazla olduğu unutulmamalıdır.
21
3.2.2. Alüminyum ekstrüzyon profilleri
Avrupa ülkeleri ulusal standartlarının yerine Avrupa standartlarını (EN) kullanmaya
başlamışlardır. Ülkemizde de bu standartlar tercüme edilerek TS EN standardı olarak
isimlendirilmekte ve kullanılmaktadır. Alüminyum ekstrüzyon profilleri ile ilgili ülkemizde
en çok kullanılan standartlar aşağıda verilmiştir.
TS 5247 EN 12020-1: Alüminyum ve alüminyum alaşımları- EN AW-6060 ve EN AW6063 alaşımlarından ekstrüzyonla imal edilmiş hassas profiller - Bölüm 1
TS 5246 EN 12020-2: Alüminyum ve alüminyum alaşımları- EN AW-6060 ve EN AW6063 alaşımlarından ekstrüzyonla imal edilmiş hassas profiller - Bölüm 2
TS EN 755-1: Alüminyum ve alüminyum alaşımları, ekstrüzyonla imal edilmiş tellik
çubuk/ çubuk, boru ve profiller – Bölüm 1: Teknik muayene ve teslim şartları
TS EN 755-2, TS EN 755-3, TS EN 755-4, TS EN 755-5, TS EN 755-6, TS EN 7557,TS EN 755-8, TS EN 755-9
TS 4922: Metalik malzemelerin yüzey işlemi, alüminyum ve biçimlenebilir alüminyum
alaşımlarının anodik oksidasyonu (eloksal), teknik özellikleri
22
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Eloksal
Alüminyum metali yüzeyinde oluşan doğal oksit tabakası en fazla 1-2 mikron kalınlığında
olup korozyona metali karşı korumak için yeterlidir. Ancak yüzeydeki bu tabaka çok ince
olduğ için kolayca çizilmekte veya aşınmaktadır. Yeniden oluşmasına rağmen metal
yüzeyinde renk ve doku farklılıklarına yol açacağından bu tabakanın kalınlaştırılmasında
yarar vardır.
Mimari amaçla üretilen alüminyum profillerin güzel görünümlü olması ve bunu koruması
tercih edilir. Koruyucu tabakanın "anodik oksidasyon" (anodizing, anodic oxidation) veya
Almanca kökenli "eloksal" (eloxal) tekniği ile kalınlaştırılması mümkündür.
23
Alüminyum profillerin anodik oksidasyonu (Eloksal)
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Eloksal alüminyum ürünlere uygulanan en önemli yüzey işlemidir. Eloksal tabakası çok
sert ve böylece aşınmaya karşı dayanıklı yüzey kalınlaştığından, çizilmeye karşı direnç
sağlanır Ayrıca dış etkenlerden koruma da daha yüksek seviyeye çıkar. Dekoratif
görünümün iyileştirilmesi veya örneğin elektronik malzemelerde oksitlenmeye sebebiyet
vermemesi eloksal kaplamanın mutlak gerekliliğinin göstergelerinden bazılarıdır.
ELOKSALLI LEVHA ÇEŞİTLERİ
DOĞAL ELOKSALLI LEVHALAR (NATUREL)
STS YÜZEYLİ ELOKSALLI LEVHALAR (SATİNE ELOKSALLI - mat)
PARLAK ELOKSALLI LEVHALAR (REFLEKTİN - REFLEKTÖR - AYNALI - parlak)
24
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Anodik oksidasyon yapılması elektrolitik bir işlemdir ve birçok metodu vardır. Prensipte,
alüminyum profiller, asitli bir elektrolit içine anot olarak daldırılırlar. Anot ile katot arasına
belli bir gerilim (doğru akım) uygulanır. Elektrolit çözünmeye uğrar ve profilin yüzeyinde
bir oksit tabakası oluşur. Bu tabaka cam gibi saydam ve serttir. Alüminyumu aşınmadan
ve korozyondan korur.
Mevcut olan birçok anodik oksidasyon metodu içinde, en yaygın olarak kullanılan
"Sülfürik Asitli Doğru Akım Metodu" dur.
25
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Profillere Anodik Oksidasyon Öncesi Yapılan İşlemler :
Anodik oksit tabakası saydam olduğundan, profil yüzeyini gösterir. Yüzeyin mat veya
parlak olması isteniyor ise anodik oksidasyon öncesi bu işlemler yapılmalıdır.
1. Parlatma (Polisaj) İşlemi: Profillerin yüzeyinin parlatılması için özel bezlerden imal
edilen fırçalar yüzeye özel cilası (kimyasal polisaj) ile tatbik edilerek parlatma yapılır.
Eğer yüzeyde aşırı çizgi var ise, parlatma fırçaları bunları temizleyemediğinden,
parlatma öncesinde özel sisal fırça veya bant zımpara işlemi ile çizgiler giderilir, sonra
parlatma yapılır.
2. Zımparalama İşlemi (Keçeleme): Zımparalama işleminin iki amacı olabilir:
a) Parlatma öncesi, yüzeyde olan çizgileri gidermek
b) Değişik tip zımparalar kullanılarak, yüzeye özel desenli çizgiler yerleştirmek.
3. Satinaj İşlemi: Satinaj işlemi; mat görünümü, fiziksel metod ile vermek için, yüzeyi
özellikle çok sayıda çizgi ile donatmakta kullanılır. Paslanmaz çelik telli daire fırçalar ile
yapıldığı gibi, Scotchbrush olarak tanınan özel daire fırçalar ile de tatbik edilebilir. (Her
iki tip fırçanın makinası ayrıdır.) Kullanılan fırçaların özelliklerine göre yüzey görünümü
değişik olabilir.
26
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Parlatma (Polisaj)
Çift kafalı polisaj makinesi
Alüminyum profil polisaj
parlatma makinesi
27
Polisaj uygulanmış profil
Parlak alümnyum
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Matlaştırma (Satinaj)
Satine alüminyum örnekleri
28
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Anodik Oksidasyon İşlemi:
Profiller, anodik oksidasyon elektrolitine daldırılıp cereyan verilmeden önce bir dizi
kimyasal işlemlerden geçirilirler. Bu işlemler:
a) Yağ alma: Profillerin yüzey temizliğini temin içindir.
b) Kostikleme: Yağ alma işleminde temizlenemeyen pislik ve yağların temizlenmesi ve
gereğinde yüzeye matlık vermek için uygulanır.
c) Nötralizasyon: Kostik işleminde oluşan reaksiyon çamurunu temizler.
d) Anodik Oksidasyon (Eloksal): Koruyucu oksit tabakası yüzeye kaplanır. Oksit
tabakası mikroporoz yapılıdır. Oksit tabakasının da uzun ömürlü olmasını temin etmek
için "tespit işlemi" yapılır.
e) Tespit İşlemi (Sealing): Profiller, pH değeri ayarlanmış kaynar su banyosunda veya
özel bir kimyasal bileşim içeren özel bir emprenye banyosunda belirli bir bekletilir. Bu
şekilde eloksal tabakasının gözenekleri kapanır ve gerek fiziksel gerekse de kimyasal
etkilere karşı dayanıklılığı artar.
Yukarıda özetlenen tüm işlemler arasında, profiller yıkanarak, işlemin kaliteli olması ve
kimyasalların birbirlerine karışmaması temin edilir.
29
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Endüstriyel Eloksal: Bu yüzey görünümü için, eloksal öncesi hiçbir mekanik (fiziksel)
işlem yapılmaz. Profil, doğrudan eloksal tesisine gelir, sadece kostik banyosunda belirli
süre tutularak bir matlık temin edilir. Elde edilen bu matlık, çoğunlukla yüzey çizgilerini
yok etmekte yeterlidir. Maliyeti düşük olduğundan çoğu zaman tercih edilen yüzey tipidir.
30
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Alüminyum profillerin renklendirilmesi
Alüminyum'un gümüşi beyaz renginin yanısıra, çeşitli renklerde hazırlanmış profiller
mimari ve dekorasyon sahalarında kullanılmaktadır.
Genel olarak renklendirme birbirine alternatif olan iki metod ile yapılır.
a) Boyama
b) Eloksallı aliminyum için renklendirme
31
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama :
Boyama işlemi, ağaç, demir-çelik ve diğer malzemelere yapılan boyama gibidir. Ancak,
alüminyum profillere ön kaplama işlemi yapılır ve sonra "toz boyama" (powder coating)
(lâke) metodlarından birisi ile istenen renklerde boyanır.
Son yıllarda bu konuda olan bir yenilik ise, alüminyum üzerine ahşap görünümlü desen
uygulamasıdır. Alüminyum üzerine ahşap desen uygulaması için, alüminyum profil önce
uygulanacak desenin baz rengine uygun bir tozboya ile boyandıktan sonra, söz konusu
ahşap desen baskılı özel bir plastik film ya da kağıt ile kaplanarak, vakumlu sıcak
ortamda transfer baskı (transfer printing) ile film/kağıt yüzeyindeki ahşap desenin boyalı
alüminyum yüzeyine transfer edilmesi mümkündür.
Reynobond®
32
Ahşap görünümlü alüminyum levha
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama :
Ahşap görünümlü alüminyum profil (şemsiye)
33
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama
Alüminyum dış cephelerde polyester toz boya (PPC)
veya Polivinil difluoride (PVDF) bazlı boyalar ile
kaplanabilir.
Elektrostatik toz boyama konusunda henüz bir Türk
standardı bulunmamaktadır.
Alüminyum profil üreticileri, profil boya kalitelerini
belgelemek için uluslararası kabul gören kalite
belgelerini kullanırlar “Qualicoat”.
34
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
a) Boyama
35
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
b) Eloksallı Aluminyum Renklendirilmesi :
Eloksallı aluminyumun renklendirilmesi, en yaygın olan yöntemdir. Çünkü, eloksal
tabakası, bugün için bilinen tüm alüminyum koruma metodları içinde en iyi, en dayanıklı
olanıdır.
Alüminyum profillerin eloksal ile renklendirilmesi de birbirine alternatif olan iki yöntem ile
yapılabilir :
Tek-etaplı renklendirme
İki-etaplı renklendirme
36
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
1. Tek-Etaplı Renklendirme :
Bu yöntem, Entegral Anodik Renklendirme
(Integral Colour Anodizing) olarak tanınır. Eloksal
banyosu aynı zamanda renklendirme banyosu işini
görür. Bu banyonun elektroliti, normal eloksal
banyosuna göre değişiktir ve ayrıca çok daha
yüksek voltajda çalıştırıldığından daha çok enerji
sarfeder. Ayrıca, elde edilebilen renk profilin
alaşımına bağlı olduğundan kısıtlı şartlar altında
çalışılır. Tüm bu nedenler üreticiler iki-etaplı
renklendirme yöntemine geçiş yapmaktadırlar.
37
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
2. İki-Etaplı Renklendirme :
Anodik oksidasyon ve renklendirme için iki ayrı banyo kullanılır. Profilin önce anodik
oksidasyon yapılması şarttır. Daha sonra profil yıkanır ve renklendirme banyosuna
girerek, istenen renk tatbik edilir. Bu yöntemle renklendirme ikiye ayrılır :
a) Daldırma ile Boyama :
Renklendirme banyosu (Boyama Banyosu), çeşitli firmaların pazarladığı özel bileşimli
boyanın sulu bir çözeltisidir. Bu yöntem ile boyamada, renk verici pigmentler, eloksal
tabakasının gözenekleri arasına emilir ve tabakanın üstünden bir miktar altına kadar
tabakaya nüfuz ederler.
Boya banyosundan çıkan profile, yıkandıktan sonra tespit işlemi uygulanır.
38
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
b) Elektrolitik Renklendirme :
Bu yöntemde, renklendirme banyosu, bazı metal tuzlarının sulu bir çözeltisidir ve
elektroliz yolu ile renklendirme yapıldığından elektrotları bulunur. Profil banyoya konur
ve profil ile elektrotlar arasından alternatif akım geçirilir. Çözelti içindeki metal iyonları
harekete geçerek, eloksal tabakasına nüfuz ederler. Bu yöntemde, absorpsiyon yerine
elektriksel güç kullanıldığından, renk verici pigmentler, tabakanın en derin sınırına, profil
yüzeyi ile eloksal tabakası ara sınırına kadar inerler. Böylece, elektrolitik yöntem ile elde
edilen renkler, daldırma yöntemi ile elde edilen renklere oranla, fiziksel ve kimyasal
etkilere karşı çok daha dayanıklıdır.
Elektrolitik renklendirme için, çok sayıda ticari kimyasal mevcuttur. Bunlardan en eskisi
Alcan Aluminium lisansı ile yapılan ANOLOK yöntemidir. ANOLOK 54X prosesinde
Kobalt (Co) metalinin tuzunun kullanılır. Burada, renk verici pigment Co elementidir ve
gerek laboratuvar, gerek ise endüstriyel uygulamaların gösterdiği netice, Kobalt ile elde
edilen renklerin, diğer metal tuzları (kalay-bakır, nikel vs.) ile elde edilen renklere göre
her bakımdan daha uzun ömürlü ve daha iyi kaliteli olduğudur.
Bununla birlikte, Co prosesinin başlangıçta lisanslı bir proses olması ve Co fiyatlarının
stabil olmaması yüzünden, Kalay (Sn) bileşiklerini kullanan yöntemler, dünyada en
39
yaygın kullanılan yöntem olmuşlardır.
3.2.3. Alüminyum metalinin yüzeyinin korunması
Beyaz ve altın rengi eloksal
kaplı alüminyum radyatörler
40
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Kaliteli bir alüminyum doğrama oluşturmanın ilk koşulu, TS normlarına uygun profil
seçimi ile başlarr. Profil satın alırken, profillerin TS normlarına uygun olup olmadığı,
gerekli kalite belgelerinin bulunup bulunmadığı araştırılmalıdır.
Standart Profiller
Lamalar
Eş Kenar Lamalar
Köşebentler
Dikdörtgen Kutu Profilleri
Kare Kutu Profiller
Borular
Çubuklar
U-Profiller
T-Profilleri
Profillerin zarar görmemesi için yüzeyleri koruyucu film tabakası ile kaplı olmalıdır.
Profiller bakır, çinko gibi farklı malzemelerle aynı rafta depolanmamalıdır (temas
41
korozyonu).
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
1. Alüminyum Profillerin Doğramaya Hazırlanması
kesme, delme, birleştirme, oluk açma, parça çıkarma, kertme vb üretim yöntem ve
teknikleri
a) Alüminyum Profilleri Kesme
Alüminyum Profilleri Elle Kesme: Alüminyum
profiller karmaşık şekilli profiller olmaları nedeniyle
el testereleri ile kesmeye uygun değildir.
Makinede Kesme: Yüksek devirli kesim alüminyum
için önerilmez, sürtünmeden kaynaklı ısınma ve
alüminyumun iyi bir iletken olması profilde
deformasyonlara neden olur. Bunun yanı sıra
yüksek devirde kesim, çapak oluşumuna da neden
olur. ~2800 dev/dak devirle çalışan ve testere
çapları 200–500 mm arasında değişen kesim
makineleri tercih edilir.
42
Yüksek devirli testere ile çapak oluşumu
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Tek Kafa Kesim Makineleri
Tek kafa kesim makineleri, ~2800 dev/dak
devirle dönen 350–500 mm çapındaki
testere ile kesim yapabilen, seri üretime
uygun makinelerdir. Farklı kafa yatma
açıları ile kullanımı pratik ve ölçü
hassasiyetleri yüksektir. Otomatik, yarı
otomatik veya elle kullanılabilen türleri
vardır. Makine üzerinde bulunan profil
sabitleyici çeneler yardımıyla iş parçaları
sabitlenerek kesim yapılır.
Çift Kafa Kesim Makineleri
Çift kafa kesim makineleri, çift eksenli veya üç
eksenli hareket edebilen kesme kafalarıyla profillerin
her iki ucundan istenen boyda ve açıda kesim
yapabilir. ~2800 dev/dak devirle dönen 400–500 mm
çapındaki testereler yardımıyla kesme boyu 6
metreye kadar çıkabilir.
Portatif Kesim Makineleri
Montaj sırasında ve küçük çaptaki imalatlarda ~2800
dev/dak devirle dönen 200–300 mm çapındaki
testere kullanılır. Kesim kafası sağa ve sola 45° açı
ile dönebilir.
43
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
b) Alüminyum Profillerden Parça Çıkarma
Kilit, su tahliye kanalı, kapı kolu, pencere kolu, menteşe gibi gerekli elemanların
doğramaya takılabilmesi için profillerin delinmesi, kanal açılması veya kertilmesi gibi
parça çıkarma yöntemlerini kapsar
b-1) Profil Delme Makineleri
Yüksek hız çeliğinden (HSS) üretilmiş matkaplar
kullanılır. Matkapların dönüş hızı ~2500 dev/dak
civarındadır. Doğramaların montajı sırasında delik
delinmesi gerektiğinde, el breyzi gibi aletlerle de delme
işlemi gerçekleştirilebilir.
44
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
b-2) Kopya Freze Makineleri
Alüminyum doğramalarda kullanılan kapı kolu, kilit, pencere kolu, su tahliye kanalı vb
işlemler için gerekli boşlukların açılmasında kullanılan makinelere kopya freze makineleri
adı verilir. Bu makinelerin çalışma esası kesici bıçağın mastar üzerine açılmış şekilleri
kılavuz ile takip etmesidir.
Kopya freze makineleri ~2800–10000 dev/dak dönme hızıyla çalışır
45
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
c) Alüminyum Profilleri Birleştirme
c-1) Köşe Birleştirme Presi
Alüminyum doğrama kapı, pencere vb
imalatlarda köşe oluşturmak için kesilen
profilleri, köşe bağlantı takozları ile
birleştirmek için kullanılan preslerdir.
Profillere baskı uygulayan baskı tırnakları,
pnömatik sistem yardımıyla hareket
etmektedir. Baskı tırnakları ile profillere
uygulanan kuvvet, profilin bir kısmını
yırtarak köşe takozunda bulunan uygun
çentiklere oturmasını sağlayıp sağlam bir
birleşimi gerçekleştirir.
46
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
c-1) Köşe Birleştirme Presi
47
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
c-2) Profil Kertme (çentikleme) Makinesi
Alüminyum doğramalarda özellikle T birleşimlerde kullanılması
gerekli olan makinedir. Profilin kesit özelliklerine göre hazırlanmış
bıçaklar ~2800–7000 dev/dak hızla dönerek istenilen ölçülerde
kertmeyi gerçekleştirirler.
Kertme bıçağı
Ucu kertilmiş profil
48
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
c-2) Profil Kertme (çentikleme) Makinesi
Alüminyum Profillerin Kertilerek Birleşime Hazırlanması
Alüminyum profil kesitlerinin karmaşık şekillere sahip olması,
profillerin birbirlerine alıştırılmasında özel işlem gerektirmektedir.
Özellikle T türü birleşimler, profillerin kesitlerine uygun şekilde
alıştırılabilmeleri için profillerden parça çıkartılmasını gerektirir.
Alüminyum doğrama T birleştirmelerinde, profil
kesitine uygun olarak seçilecek kesici bıçaklar,
kertme makinelerinde kullanılarak profil uçları
kertilir. Sabit şekilde profil kertme makinesine
bağlanan profili, uygun hızda dönen kesici
bıçakların kertmesiyle, uygun kanallar açılarak
diğer profile alıştırılması sağlanır.
49
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
d) Alüminyum Profillerden Parça Çıkarma Yöntemleri
d-1) Su Tahliye Kanallarının Açılması
Alüminyum doğramalarda kasa ve kanat arasında ses ve ısı yalıtımı sağlamak amacıyla
konulmuş EPDM fitiller bulunmaktadır. Bu fitiller, dışarıdan gelecek su ve havanın içeri
girmemesi için 2 veya 3 yerden kasa ve kanattaki yuvalarına takılır. Fitillerin arasında
hava dolaşımı olamayacağından iç ve dış hava koşullarının farklı olduğu zamanlarda
rutubetten dolayı yoğuşma oluşur. Kasa ve kanat arasındaki yoğuşma nedeniyle su
damlacıkları kasada birikerek ıslanmaya neden olur. Su tahliye kanalları, birikebilecek
suyu dışarı bu delikler yardımıyla atar ve aynı zamanda hava dolaşımını sağlayarak
rutubetin oluşmamasına ve kurumasına yardımcı olur.
50
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
d-1) Su Tahliye Kanallarının Açılması
Alüminyum profillere su tahliye kanalları kopya freze makinelerinde açılabileceği gibi,
profil kesitine uygun kesme kalıpları ile preslerde de açılabilir. Açılan kanallara PVC su
tahliye kapakları takılarak işlem tamamlanır.
51
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
EPDM (ethylene propylene diene monomer - M tipi) elastomerik özellikte bir sentetik
kauçuktur. Piyasada PVC fitiller de mevcuttur.
M tipinde monomer
metilendir
EPDM fitillerin avantajları
- Güneş ışınlarına karşı dayanıklıdır.
- Fiziksel etkenlere karşı mukavemetlidir.
- Gerdirme, burkulma ve sıkıştırma gibi
kalıcı
deformasyona
nedenlerden
dolayı
uğramaz.
- Sürtünmelerden
dolayı
meydana
gelen
aşınmalara karşı dayanıklıdır.
- Isı altında yaşlanmaya karşı dayanıklıdır.
- İstenilen renk ve kesitte üretimi mümkündür.
52
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Kasa Takoz EPDM Fitili
Kasa ile kanat arası boşluktan
hava, su, rüzgar, ses ve toz
girişini önlemek amacıyla
Kanat kulak EPDM Fitili
Kanat profilinin kasa profiline bastığı
noktalarda kullanılmaktadır. Seçilen sistem
profilinin tasarımına göre, fitil tek veya iki
noktadan kasa profiline basabilir
53
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
İç dış cam EPDM Fitili
Yalıtım Bandı (Pestil Fitil)
Alüminyum doğrama pencerelerin, metal kör kasaya montajında kullanılan EPDM veya
PVC fitillere yalıtım bandı adı verilmektedir. Metal kör kasanın doğramaya temas eden
noktalarında, iki farklı malzemenin birbirine temasından dolayı korozif bir etki
yaratmaktadır ve bu temasın giderilmesi gerekmektedir. Yalıtım bandı kullanılmasının
diğer bir nedeni ise, ısı yalıtımlı alüminyum profillere temas eden metal kör kasanın, ısı
54
köprüsü oluşturarak ısı yalıtımını engellemesidir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
d-2) Alüminyum Profillere Menteşe Yuvası Açılması
Alüminyum kapı, pencere gibi doğramalara açılıp kapanabilmeleri için menteşe takılması
gerekir. Menteşeler, doğrama yapılacak profil serisine göre farklılık gösterirler.
Alüminyum profillerin üzerinde bulunan tırnaklara takılan menteşeler ve profil üzerine
delik ya da yarık açılarak takılan menteşeler olmak üzere menteşeleri iki guruba ayırmak
mümkündür.
Profil tırnaklarına takılan menteşeler
vidalanarak yerine tespit edilir.
Profil üzerine takılacak menteşe
türünde delikler, matkapla veya kopya
freze makinelerinde açılabilir. Menteşe
türü kanal açmayı gerektirdiğinde bu
işlem yine kopya freze makinelerinde
gerçekleştirilir.
55
Kanal açılarak menteşe takılmış alüminyum profil kesiti
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Menteşe Mekanizmaları
Eksantrik Menteşe Mekanizmaları
Yuvalı Menteşe Mekanizmaları
56
Yaprak Menteşe Mekanizmaları
Pivot Menteşe Mekanizmaları
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
d-3) Alüminyum Profillere İspanyolet Kol Yuvası Açılması
Alüminyum kapı, pencere vb doğramalarda, açma ve kapamayı
sağlayan mekanizmalar kullanılmaktadır. Bu mekanizmalardan
biri olan ispanyolet kolların doğramaya bağlanabilmesi için
profil üzerine kolun ölçülerine uygun kanal açılması gerekir.
Profil yüzeyine açılacak bu kanallar kopya freze makinelerinde
açılabilir.
İspanyolet kol kanalı
57
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
e) Alüminyum Doğramalarda Kullanılan Bağlantı Elemanları
e-1) Vidalı Bağlantılar
Alüminyum doğrama imalatında kullanılacak vidalar TS 79, 80 ve 432’ye uygun,
korozyona karşı mukavemetli olmalıdır. Kullanılacak yerin özelliklerine göre seçilecek
vida boyu, tipi ve çapının doğru olarak belirlenmesi gerekir.
e-2) Perçinli Bağlantılar
Alüminyum profillerin birleştirilmesinde perçinli birleştirme kullanılacak ise perçinlerin
uygun çapta seçilmiş, alüminyum perçin olmaları gerekir.
Pop perçin pensi
58
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
e) Alüminyum Doğramalarda Kullanılan Bağlantı Elemanları
e-3) Köşe Bağlantı Takozu
Köşe bağlantı takozlarının profil ile aynı malzemeden üretilmiş olması gerekir (temas
korozyonu riskine karşı). Uygulamada 45 derece açı ile kesilmiş iki profil arasına
konulan köşe takozu, preslenerek sökülemeyen türden birleşme sağlanır. Birleşme
bölgesinin sızdırmaz olması için profillerin temas noktalarına ve köşe takozuna epoksi
veya silikon türevi malzemeler uygulanır. Polimer köşe takozları da kullanılabilir.
PVC köşe takozları
59
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
e-4) Köşe Gönye
Alüminyum doğramaların köşe birleşimlerinde, 90° açıda profillerin gönyeye gelmesini
ve doğramaların sarkmalara karşı daha dayanıklı olmalarını sağlayan kılavuz
gönyelerdir. Çavuş gönye veya onbaşı gönye olarak da adlandırılmaktadır.
60
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
e-5) Çektirme U Profil (zıvana)
Çektirme U profilleri veya yaygın ismiyle zıvanalar, alüminyum doğramaların T
birleşimlerini sağlamak amacıyla kullanılan bağlama elemanıdır. Alüminyum
doğramaların T birleşimleri, profilin kesit ölçülerine uygun zıvana seçimi ile
yapılmaktadır.
T birleşim bağlantı parçaları (zıvana)
61
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
T Birleştirilmesi
Profil ile zıvananın birleşimi vidalama yöntemi ile yapılmaktadır. Birleştirilecek profillerin
kesit özelliklerine göre birbirlerine alıştırılması gerekir.
Gerdirme takozu veya zıvana seçimi, birleşimi yapılacak profilin kesitine ve doğramanın
göstereceği mukavemetler doğrultusunda yapılmaktadır. Birleşimi yapılacak profil
zıvanası veya gerdirme takozu seçimi, profil üreticisi firmanın yayınladığı
kataloglarda yer alan bilgiler doğrultusunda olmalıdır. Profil üreticileri, doğramaların
62
oluşturulmasında kullanılacak yardımcı elemanların neler olacağını ve ne şekilde
kullanılacağını bu kataloglarda yayınlamaktadırlar.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Çektirme U Profil Seçim
Yukarıdaki resmi incelediğinizde, alüminyum profillere zıvana ve gerdirme
takozlarının uygulama biçimlerini görebilirsiniz.
Resimler incelendiğinde,
profillerden birinin kertilerek diğer profile alıştırıldığı da görülecektir.
Zıvana bağlantılarında kullanılan vida veya perçinlerin seçiminde, korozyona karşı
dirençli malzemelerden üretilenler tercih edilmelidir.
63
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Alüminyum Profilleri Birleştirme Yöntemleri
1. Köşe (L) birleştirme
2. T birleştirme
3. Alın alına birleştirme
64
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
1. Alüminyum Pencere Kasa Profilleri
Alüminyum doğrama pencerelerin taşıyıcı profili olarak adlandırılan kasa profilleri,
gerekli mukavemetleri karşılayacak ve fonksiyonlarını yerine getirecek kesit kalınlığında
seçilmelidir. Bu profiller vidalamaya maruz kalacaklarından, en az 2 mm kesit
kalınlığında olmaları gerekir. Pencere kasa profilleri, kullanılacak yerin özelliğine göre,
normal veya ısı yalıtımlı sistem serilerden seçilebilir.
65
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
2. Alüminyum Pencere Kanat Profilleri
3. Alüminyum Pencere Cam Çıtası Profilleri
Alüminyum doğrama cam çıtası profilleri; kasa, kanat veya orta kayıt profillerinde
bulunan tırnaklara takılması suretiyle, camın doğramaya sabitlenmesinde kullanılır.
66
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Açılış türlerine göre pencere çeşitleri
67
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Alüminyum ve galvanize çelik vasistas makasları
68
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Pencere ve kapılar oluşturulmasında kullanılan malzemenin
türüne göre doğramalar isimlendirilmektedir.
Pencere biçimleri, iklim koşullarına, kültüre, imalat tekniklerindeki gelişime ve kullanılan
malzemelere göre farklılıklar gösterir
Günümüzde pencere yapımında kullanılabilen belli başlı dört cins malzeme sayılabilir.
Bunlar demir, ahşap, PVC ve alüminyumdur. Pencere profilleri birbiri ile karşılaştırılırken
aşağıdaki özellikleri dikkate alınmalıdır:
1- Profilin özgül ağırlığı (hafif detay
malzemeleri binaya gelecek ölü yük açısından
daha avantajlıdır.)
69
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
2- Profilin ısı geçirgenliği (profilin yapıldığı malzemenin termik iletkenlik katsayısına,
profilin geometrisine, kutucuk ve fitil yerleşimine bağlıdır. Düşük termik iletkenlik
katsayısına sahip ve çok sayıda bağımsız göz içeren profiller daha avantajlıdır)
70
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
3- Profil malzemesinin termal genleşme katsayısı düşük olmalıdır. (Gece ile gündüz
arasında ve mevsimler arası sıcaklık farklılıklarının fazla olduğu bölgelerde ise PVC
doğramalarda büyük şekil değişimleri nedeniyle eğrilmeler, çarpılmalar olabilir. Bu şekil
değiştirmeler dikkate alınarak tasarım yapılmalıdır.
4- Profil malzemesinin su emme potansiyeli (zamana ve koşullara bağlı değişimi) (Ahşap
bu konuda en çok koruma ve bakım gerektiren malzemedir.) Çok yağış alan ve nemli
bölgelerde, ahşap doğramalar korunamadığı takdirde tamiri mümkün olmayan zararlar
görürler.
5- Profil malzemesinin UV dayanıklılığı (polimer kökenli doğramalar UV koruyucular ile
formülize edilmelidir.)
71
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
6- Profil malzemesinin yangın dayanıklılığı ve yanma sırasında gaz çıkarma riski (PVC
doğramalar bu konuda en hassastır). Alüminyum profillerin yangın sırasındaki
performansları test edilerek sınıflandırılır.
72
Hollanda - Yapı ve Binalarda Yangın Araştırma Merkez Laboratuvarında (TNO Building
and Construction Research Centre for Fire Research) Yangına dayanıklılık testlerinden
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Alüminyum doğrama pencerelerin ısı
geçirgenliğinin fazla olması nedeniyle
çok kutucuklu yalıtımlı profiller tercih
edilmelidir.
Isı yalıtımsız ve yalıtımlı profiller
Profiller arasındaki ısı yalıtım contalarıyla (fitil) izolasyon sağlanır.
73
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Alüminyum ara boşluk çıtası, cam plaklar arasındaki genişliğin belirlenmesinde ve
içindeki nem emici maddeler ile camın buğulanmasını önlemektedir. İki cam arasındaki
genişlik, ısı geçirgenliğinin belirlenmesinde rol oynayan etkendir
Nem emici (desikant) silika jeli
74
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Isı Yalıtımlı Alüminyum Pencere Sistemi Örneği
Test edilen özellikler
Isı geçirim katsayısı_pencere Uw :1,65 W/m²K ISO 10077-2
Isı geçirim katsayısı_profil Uf :1-1,7 W/m²K ISO 10077-2
Hava geçirgenliği Class 4 EN 1026, EN 12207
Su geçirimsizliği 9A EN 1027, EN 12208
Rüzgara karşı dayanımı C3 EN 12210, EN 12211
- EN 1027 ve EN 12208'e göre su izolasyonu
- EN 1026 ve EN 12207'ye göre hava geçirimi.
- EN 14351-1 ve EN 14609'a göre kanat kavrama mekanizmasının mukavemeti.
- EN ISO 10077-1'e göre ısı izolasyonu.
- EN 14351-1'e göre ses izolasyonu.
75
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Rüzgara karşı dayanımı testleri
EN 12210, EN 12211
Çerçeveye sırayla iki yönden statik 2000 Pa basınç gerilmesi uygulayarak (rüzgar yükü)
standartta önceden belirlenen noktalardaki şekil değiştirmeler ölçülmektedir. Şekil
değiştirmelerin büyüklüğüne göre sınıflandırma yapılmaktadır (A, B, C, 1-2-3-4-5).
76
Dinamik yöntemde ise 50 kez tekrarlı ±1000 Pa yükleme yapılıp kalıcı şekil değişimi
kontrol edilmektedir.
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Basınç gerilmesi 2000 Pa
77
3.2.4. Alüminyum profillerin işlenmesi
Alüminyum pencerelerde kullanılan ısı yalıtımlı camlarında, cam kalınlıklarının ve ara
boşluklarının belirlenmesinde, cam yüzey alanına ve rüzgar yüklerine göre farklılıklar
oluşmaktadır. Aşağıda verilen tabloda, normal rüzgar yükü altında ideal cam
kalınlıklarının belirlenmesinin ne şekilde olduğu gösterilmiştir. Daha büyük yüzey alanlı
camların bu konfigürasyonda kullanılması halinde camın kırılma riski ortaya
çıkacaktır.
78
Dokuz Eylül Üniversitesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Alternatif Yapı
Malzemeleri
3. Yapılarda alüminyum kullanımı
3.3. Alüminyum Plaka ve Kaplama Sistemleri
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
3.3.2. Alüminyum asma tavan
3.3.3. Alüminyum cephe giydirmeleri
3.3.4. Alüminyum sandwiç çatı kaplamaları, panel elemanlar
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
3.3.6. Alüminyum beton kalıpları
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
1
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
İlk olarak eski Yunan evlerinde mermer plakalarden üretilmiş panjurlar; hava dolaşımını,
korunmayı ve ışık girişini sağlamak amacıyla kullanılmış daha sonraları ahşap
kullanımıyla birlikte plakaları hareket ettirilebilen panjurlar üretilmiştir.
2
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Konut, işyeri, mağaza vb. diğer yapıların ayrılmaz bir parçası haline gelen panjur ve
storlar, gelişen teknolojinin getirdiği yenilikler sayesinde geçmişteki kullanım alanlarına
yenilerini eklemekte, panjur ve stor sistemleri konusunda çok geniş ürün ve uygulama
alternatifleri kullanıcılara sunulmaktadır.
Alüminyum panjur
Alüminyum stor
3
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Panjur: Alüminyum kullanılarak üretimi gerçekleştirilmiş, açılır kapanır dar ve yatay
plakalardan oluşan, pencere, kapı veya buna
benzer yerlere takılan kapatma düzeneğine
alüminyum panjur adı verilmektedir. Panjur
üretimi alüminyumun dışında, plastik veya
ahşap da kullanılarak da gerçekleştirilmektedir.
4
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Stor: Ahşap, metal, kumaş vb. malzemeler
kullanılarak yapılmış, bir kanal içinde hareket
eden ve bir mekanizma ile açılıp kapanan
perdeler olarak tanımlanmaktadır.
Stor üretiminde alüminyum profiller sıkça
kullanılır.
Poliüretan dolgulu ve ekstrüzyon lamel profili
olmak üzere iki yöntemle üretilmektedir.
5
3.3.1. Alüminyum panjur ve stor
Temel olarak alüminyum storlar, sarma mekanizmasının çalışma şekline göre
sınıflandırılmaktadır. Buna göre;
Alüminyum mekanik stor sistemleri
Alüminyum redüktörlü stor sistemleri
Alüminyum elektromotorlu stor sistemleri
Redüktör bir dönme hareketinin devirtork oranını dişliler yardımıyla değiştiren
dişli sistemidir. Redüktörlü motorlar düşük
voltajlarda çalışır.
6
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Günümüz mimarisinde inşa edilen yapılarda; ısıtma, havalandırma, aydınlatma,
akustik, yangın detektörleri, kameralar vb. ünitelerin kullanımını gerektirmektedir. Bu
ünitelerin kullanımı ile tavanda estetik olarak istenmeyen bir görüntü kirliliği
oluşturacaktır. Bu ve buna benzer ünitelerin estetik açıdan sorun oluşturması halinde,
normal tavanın daha alt seviyesinde ve istenmeyen görüntüleri kapatacak yeni bir tavan
oluşturulması gerekir. Normal tavana asılarak oluşturulan tavana asma tavan adı
verilmektedir. Mimari yapılarda ve sanayi tesislerinde asma tavan kullanılmasını
gerektiren durumlar aşağıda sıralanmıştır:
1. Mimari açıdan ortama estetik bir görünüm kazandırmak,
2. Tavanı çok yüksek olan yerlerde, tavan yüksekliğini düşürmek,
3. Ses düzeninin önemli olduğu yerlerde, akustik düzenleme,
4. Aydınlatmanın estetik ve dengeli bir şekilde düzenlenmesi,
5. Isı ve ses yalıtımı sağlamak,
6. Isıtma, havalandırma, yangın söndürme, elektrik, su vb. tesisatların boru, kanal ve
kablolarını gizlemek,
7. Tavanda bulunması gerekli havalandırma mazgalı, aydınlatma armatürü, yangın
fıskiyesi, kamera vb. aksesuarların estetik bir şekilde tavana bağlanması,
7
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Asma tavan malzemesinden beklenenler:
- hafif, mukavemetli ve rijit olması, zamanla deforme olmaması,
- rutubetten, titreşimden, sıcaktan, soğuktan, güneşten etkilenmemesi,
- kolay temizlenebilmesi,
- yangına ve korozyona karşı dirençli olması,
- gereğinde sökülebilmesi
Alüminyum asma tavanlar, üretim şekillerine göre üç ana grupta incelenmektedir;
1- Alüminyum asma panel tavanlar
2- Alüminyum asma kaset tavanlar
3- Özel üretim alüminyum asma tavanlar
8
3.3.2. Alüminyum asma tavan
1- Alüminyum asma panel tavanlar
Paneller en az 0,5 mm kalınlıkta sert alüminyum alaşımı levhalardan silindirle bükme
yöntemi ile şekillendirilerek üretilmektedir. En sık kullanılan panel ölçüleri, 85, 100, 125,
200 mm genişliğinde ve en fazla 6 metre uzunluğunda üretilmektedir. Üretici firmalar
proje ve sistemleri dahilinde bu ölçülerin üzerindeki ve altındaki ölçülerde de üretim
yapmaktadırlar. Panel yüzeyleri elektrostatik toz boyama yöntemi ile istenilen renkte
boyanarak, tercihe göre düz, süslemeli veya gofrajlı (kabartma baskı) olarak yüzey
işlemine tabi tutulabilir. Alüminyum asma panelleri, dar ve geniş derzli olarak veya
kuyruklu olarak üretimi yapılarak montajları gerçekleştirilmektedir.
Tekli lamel değil, plaklar
9
halinde tabakalar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
1- Alüminyum asma panel tavanlar
Düz alüminyum levha yüzeyi
Gofrajlı alüminyum levha yüzeyi
Alüminyum asma panel tavanlar, iç ve dış mekânlar da
kullanıma uygundur ancak dış mekânlar da kullanıldığında
daha kalın malzeme kullanılması ve özel montaj
uygulamalarını gerektirmektedir. Isı ve ses yalıtımının
istendiği asma tavanlarda, paneller üstüne yalıtım
malzemeleri konularak montajları gerçekleştirilmektedir
10
3.3.2. Alüminyum asma tavan
2- Alüminyum asma kaset tavanlar
Alüminyum asma kaset tavan sisteminde, kasetler en az 0,5 mm kalınlıkta sert
alüminyum alaşımlı levhalardan kalıp preslerinde şekillendirilerek alüminyum kaset
üretimi yapılmaktadır. En sık kullanılan kaset ölçüleri, 300x300, 300x600, 600x600,
600x1200 mm’dir. Kaset yüzeyleri elektrostatik toz boyama yöntemi ile istenilen renkte
boyanarak, düz, perfore veya gofrajlı olarak yüzey işlemine tabi tutulabilir. Alüminyum
asma kasetleri, taşıyıcı sistemin görünür veya görünmez olması şekline bağlı olarak
üretimleri yapılarak montajları yapılmaktadır. İç mekanlar için uygundur.
11
3.3.2. Alüminyum asma tavan
2- Alüminyum asma kaset tavanlar
Kaset ölçüsüne uygun aydınlatma armatürleri, ses sistemleri vb. üretilerek estetik
görünüm iyileştirilebilir. Kasetler kolaylıkla çıkarılabileceğinden tavan arkasına ulaşım
kolaylığı sağlamaktadır. Arkasına kumaş veya ısı yalıtım malzemesi kaplanarak ısı ve
ses yalıtımı yapılabilir.
12
3.3.2. Alüminyum asma tavan
3- Özel üretim alüminyum asma tavanlar
Perfore alüminyum
asma tavanlar
Lamel alüminyum asma tavanlar
Perfore bordürlü
alüminyum asma tavanlar
13
3.3.2. Alüminyum asma tavan
3- Özel üretim alüminyum asma tavanlar
Petek alüminyum asma tavanlar
14
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Asma tavan elemanları:
1- Taşıyıcı profiller
2- Tavan taşıma askısı
3- Orta kayıt profilleri
4- Kenar profilleri
5- Aksesuar üniteler
15
3.3.2. Alüminyum asma tavan
1-Taşıyıcı profiller: Üzerinde; panel, kaset, orta kayıt profili, aydınlatma armatürü vb.
takılmasını sağlayan tırnaklar mevcuttur, ayrıca taşıma askısının takılacağı özel
deliklerde bulunmaktadır. Korozyona karşı dirençli olan galvanizli çelikten
üretilmektedir.Taşıyıcı profiller, üzerlerinde bulunan bir takım kanal ve delikler
yardımıyla, bir yangın sırasında genleşme sağlayarak tavanın çökmesini engelleyecek
şekilde tasarımlanmaktadır.
Kaset ve panel asma tavanlarda kullanılan taşıyıcı profiller
16
3.3.2. Alüminyum asma tavan
2-Tavan Taşıma Askısı: taşıyıcı profillerin normal tavana bağlanmasında kullanılan
elemanlara taşıma askısı adı verilmektedir. Paslanmaz çelik veya galvanizli çelikten
üretilir.
Taşıyıcı askı takımı; normal tavana
tutturulan dübele vidalanacak kısım,
kelebek çelik yay, taşıyıcı çubuk ve
taşıyıcı profile tutunmaya yarayan
tırnaklardan oluşmaktadır.
Üretimi yapılacak asma tavanın, normal
tavana
olan
aralık
ölçüsünün
ayarlanmasında
ve
bağlanmasında
taşıyıcı çubuklar kullanılmaktadır ve bu
çubukların en az 4 mm çapında
Alüminyum Asma Tavan Taşıma Askısı
galvanize
çelikten
üretilmesi
gerekmektedir.
Kelebek çelik yay; taşıyıcı çubukla, taşıyıcı profile bağlanan tırnak arasında tutunmayı
ve kot ayarı yapılmayı sağlayan bir düzenekten oluşmaktadır. Kelebek yay sağlam bir
17 en
yapıda olmalı ve yük uygulandığında kaymamalıdır. Taşıyıcı askı takımı bütün olarak
az 60 kg çekme kuvvetine dayanıklı olmalıdır.
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Asma tavan montajı sırasında, taşıma askısı en fazla 125 cm ara ile normal tavana
bağlanmalıdır. Askı takımı seçiminde üretici firmanın önerdiği veya sisteme uygun kaliteli
olarak üretilmiş askı takımları tercih edilmelidir. Yanlış veya hatalı kullanılan askı takımı
sonucunda tavanda çökmeler veya istenilmeyen dalgalanmalar oluşabilir.
3- Orta kayıt profilleri: Alüminyum asma
kaset tavan sisteminde kullanılan orta
kayıt profilleri, alüminyum kasetlerin
ölçülerine uygun olarak yerleştirilmesinde
kullanılan ve taşıyıcı profillere bağlanan
yardımcı profillerdir. Günümüzde üretimi
yapılan alüminyum asma kaset tavanlar
için üretilmiş taşıyıcı profillerinin belirli
mesafelerde açılmış kanallarına, orta kayıt
profillerinin uç kısmında bulunan klipslerin
takılmasıyla kilitlenme gerçekleştirilmektedir.
18
3.3.2. Alüminyum asma tavan
4- Kenar profilleri: Alüminyum asma tavanlarda montaj işçiliği tamamlandığında, duvar
kenarlarında kalan kısımların estetik olarak iyi bir görüntü vermemesinden dolayı, bu
kısımların gizlenmesi gerekmektedir. Bu nedenle asma tavanın yapıldığı kot ölçüsünde
kenarların kapatılması için alüminyum malzemeden üretilmiş kenar profilleri
kullanılmalıdır. Kenar profilleri en fazla 60 cm aralıklarla duvara terazisinde dübelle
montaj yapılmalıdır.
19
3.3.2. Alüminyum asma tavan
5- Aksesuar üniteleri: Alüminyum asma tavanlarda; aydınlatma, ses, yangın detektörü,
kamera, havalandırma vb. ünitelerin kullanılması durumunda, üretici firmanın sistem
detayları göz önüne alınmalı ve buna göre imalat ve montaj yapılmalıdır. Kullanılacak
ünitelerin bağlantı için özel aparatları var ise bunlarda dikkate alınmalıdır. Takılacak
ünitelerden elektrikle ilgili olanlarının gerekli yalıtımı yapılmış olmalıdır.
20
3.3.2. Alüminyum asma tavan
OTURMALI (Lay-on )
SİSTEM
Taşıyıcı profillere alüminyum
plakaların
serbest
olarak
oturtulması suretiyle oluşturulur.
SARKMALI ( Lay-in )
SİSTEM
Yaklaşık olarak 11,50 mm.
sarkarak ygulandığından,fugaderz etkisi paneller arasında
tavanda şık bir derinlik etkisi
sağlar,hareketlilik yaratır. Montajı
hızlı olup tavan üstüne müdahale
çok kolaydır
GİZLİ TAŞIYICI ( Clip-in )
SİSTEM
Taşıyıcı
sistemlere
tırnaklı
alüminyum panellerin sıkıştırılması
ile üretilir. Paneller arasında derz
boşluğu yoktur. Plakalar birbirine
neredeyse
bitişik
düzendedir.
Özellikle
hijyen
gerektiren
mekanlar için öncelikli önerilen
21
uygulama biçimidir.Örn: hastane,
ameliyathane, mutfak, laboratuar
3.3.2. Alüminyum asma tavan
OTURMALI (Lay-on ) SİSTEM
GİZLİ TAŞIYICI ( Clip-in ) SİSTEM
22
3.3.2. Alüminyum asma tavan
Alüminyum Asma Tavan İmalatında Dikkat Edilmesi Gerekenler
1- Alüminyum panel veya kasetlerin istiflenmesi, nakliyesi sırasında dikkat edilmeli,
malzemelerin zarar görmesinden kaçınılmalıdır, gerektiğinde ambalaj yapılarak
istiflenmeli ve nakliyesi yapılmalıdır.
2- Taşıma askıları mutlak suretle sistemin önerdiği türden olmalıdır. Bağ teli, halat, delikli
lama vb. malzemelerle kesinlikle montaj yapılmamalıdır.
3- Taşıma askıları normal tavana en fazla 125 cm aralıkla dübelle bağlanmalıdır. İlk
konulan askı duvardan en fazla 60 cm mesafede olmalıdır.
4- Kenar profilleri, kot ölçüsünde en fazla 60 cm aralıkla dübelle duvara sabitlenmelidir.
5- Alüminyum asma tavanın montajından önce, tavanda kullanılacak su, elektrik vb.
tesisatların ölçüye uygun şekilde yapılmış olması kontrol edilmelidir.
23
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Günümüz cephe tasarımları; prestij, estetik, fonksiyonellik, konfor ve özellikle enerjinin
korunmasına yönelik olarak yapıyı tümüyle saran, giydiren bir anlayış ortaya
çıkarmaktadır. Bu anlayış doğrultusunda yapı cephesini tümüyle saran, giydiren ve
alüminyum doğrama cephe profilleri kullanılarak oluşturulan konstrüksiyona, alüminyum
giydirme cephe adı verilmektedir.
24
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Bina çerçeve sistemine asılmış duvarlar yapıyı dış etkilerden bir kabuk gibi korumak için
tasarlanır. Rüzgar yükleri en kritik tasarım parametresidir. Panel sistemin yükü
çerçevelere aktarması beklenir.
Alüminyum giydirme cephe
Alcoa Building, Pittsburgh,
Pennsylvania
Alüminyum çerçevenin
taşıdığı cam kaplama
cephe sistemi
25
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Alüminyum giydirme cepheler, projesinde belirtilen açıklıklarda ve her katın döşeme
betonuna alüminyum veya galvanizli çelikten üretilmiş ankarjlara bağlanan taşıyıcı
düşey profiller ile bunlar arasına istenilen yüksekliklerde cam takabilmek ve bunları
taşımak için düşey taşıyıcı profillere özel bağlantı elemanları ile bağlanan yatay kayıt
profillerinden oluşmaktadır.
26
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Alüminyum Giydirme Cephe Çeşitleri:
1. Kapaklı giydirme cephe sistemleri
2. Silikon (cam cephe) cephe sistemleri
Uygulama yöntemine göre hafif asma giydirme cephe sistemleri:
a. Çubuk cephe giydirme sistemi
b. Panel (Modüler) cephe giydirme sistemi
c. Yarı panel (Modüler) cephe giydirme sistemi
Ülkemizde en çok tercih edilen ve uygulanan sistem çubuk sistem olmaktadır.
Giydirme cephelerde kullanılacak alüminyum profillerin AA 6063 (AlMgSi0.5) alaşımında
27
olması gerekmektedir
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
1. Kapaklı Giydirme Cephe Sistemleri
Kapaklı sistemin uygulama kolaylığı ve
maliyetinin ucuz olması, yaygın olarak
kullanılmasını sağlamaktadır.
Kapaklı alüminyum giydirme cephesi uygulanacak yapılardan
alınan ölçülere göre hazırlanacak imalat projesine uygun
olarak düşey taşıyıcı ve yatay taşıyıcı profillerin gerekli
kesim, delik, kanal vb. işlemleri tamamlanır. Giydirme
yapılacak yapının kat döşemelerine, alından bağlanan ayarlı
ankrajlara düşey taşıyıcı alüminyum profiller asılır.
Giydirilecek cepheye sırayla asılan düşey taşıyıcılar arasına
yatay taşıyıcı profiller bağlanarak, giydirme cepheyi
oluşturacak ızgara sistemi hazırlanmış olur.
Sistem; kaplama elemanlarının taşıyıcı konstrüksiyon olan
metal ızgara üzerine sabitlenmesini sağlayan baskı profili ve
buradaki tespit elemanlarını gizleyen kapak profilinden
oluşmaktadır.
28
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
alından bağlanan ayarlı ankrajlar
Ankraj boltu
29
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
L tipi ve Z tipi ankrajlar
Pimli ara
boşluk ayarlı
Yarıklı ara
boşluk sabit
30
Pimli yandan montaj
sadece tutucu
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
1. Kapaklı Giydirme Cephe Sistemleri
Izgara sistemine cam ve bağlantı malzemelerinin
montajından sonra camı tutan baskı kapakları
düşey ve yatay profillere vidalanarak bağlanır ve
kapatma kapakları takılarak uygulama tamamlanır.
Giydirme cephe sistemi üzerinde açılır pencere kanadı olması istendiğinde, oluşturulan
ızgara sistemi arasına, sistem serisine uygun doğrama profilleri kullanılarak pencere
imalatı gerçekleştirilebilir. Kapaklı giydirme sistemi, atölye ortamında modüller halinde
üretilerek yapıya montaj edilebilme özelliğine de sahiptir.
Kapaklı sistemde alüminyum profillerin dış cephede
kendini açıkça göstermesi yeni arayışlar doğurmuş,
bunun sonucu olarak da strüktürel silikon sistemi
geliştirilmiştir.
Giydirme cephe sisteminin gerekli ısı yalıtımları ve
sızdırmazlığın sağlaması için, cephe sistemine uygun
EPDM veya silikon esaslı fitillerin kullanımını da
gerektirmektedir.
31
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
Silikon veya cam cephe giydirme sistemleri, cephede sürekli cam görüntüsünün olması
istenildiğinde kullanılan giydirme cephe uygulamasıdır. Bu sistem, kapaklı giydirme
cephe sistemindekine benzer ızgara sisteminin oluşturulması ve ızgara aralıklarına
alüminyum çerçevelere yapıştırılmış cam kasetlerin takılması ile gerçekleştirilmektedir.
Strüktürel silikon cepheler; kesintisiz ve istenmeyen elemanlardan arındırılmış büyük
cephe yaklaşımına karşılık olarak geliştirilmiş sistemlerdir. Camın taşıyıcı panellere
direkt yapıştırılarak, taşıyıcı amaçlı elemanlardan arındırılması mantığı ile
oluşturulmuştur. Bu yapışmayı sağlayan malzeme özel bir silikon olduğu için, bu sistem
“silikon cephe” ve camlar arasında bütünlük sağladığı için de “cam cama cephe” 32
olarak
adlandırılmaktadır.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
Silikon giydirme cephe sisteminin uygulanacağı yapıdan alınan ölçülere göre
hazırlanacak imalat projesine uygun olarak düşey taşıyıcı ve yatay taşıyıcı profillerin
gerekli kesim, delik, kanal vb. işlemleri tamamlanır. Giydirme yapılacak yapının kat
döşemelerine, ayarlı ankrajlara düşey taşıyıcı alüminyum profiller asılır. Düşey taşıyıcılar
arasına yatay taşıyıcı profiller bağlanarak, giydirme cepheyi oluşturacak ızgara sistemi
hazırlanmış olur.
33
Yatay ve dikey kayıt elemanlarının betonarme sisteme montajı
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
Alüminyum kaset profilleri ile oluşturulan kasetlere, bonding adı verilen sistemle
camların yapıştırılması ile cepheye takılacak kasetler oluşturulmaktadır. Camları taşıyan
kasetlerin dıştan tespit parçalarıyla taşıyıcı profillere vidalanarak veya bina içinden
sürülerek birbirine geçen kilit sistemi ile taşıyıcı profil sistemine bağlanır.
Kasetlerin taşıyıcı sisteme takılması
34
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Silikon cephe kaplama
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
Silikon cephe imalatında dikkat edilmesi gereken en önemli ayrıntı, cam yapıştırma
işlemidir. Camlar kaset profillerine özel yapıştırıcı silikon ile; tozsuz, kuru, normal ısıda
ve kapalı ortamlarda yapıştırılmalıdır. Yapıştırılacak yüzeyler her türlü toz, kir, boya, yağ
vb. unsurlardan arındırılmış olmalıdır, yapıştırma işleminden sonra kasetler bir hafta
süresince normal oda ısısında kurutulmalıdır.
Silikon cephe kaplama
Kapaklı cephe kaplama
35
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
2. Silikon (Cam) Cephe Giydirme Sistemleri
36
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
Çubuk sistem uygulamasında kullanılan çeşitli şekil ve boyutlardaki tespit elemanları
(ankrajlar); döşeme üstlerinde, betonarme parapetlerde veya döşemelerin cepheye
bakan yüzlerinde bulunmaktadır. Tespit elemanlarının sistem içinde kullanılacağı
bölgeler önceden belirlenmektedir. Kagir parapetli binalarda sistemin montajı için
parapette bırakılacak ön ankrajlar, sistemin statik emniyeti açısından çok önemli
olmaktadır. Çünkü sonradan dübeller ile yapılacak tespitler, tespitin yapıldığı noktadaki
betonarmenin kalitesinden tam emin olunamayacağı için sorun yaratabilecektir. Hafif
asma giydirme cephenin binaya daha sağlıklı şekilde monte edilebilmesi için;
kullanılacak galvaniz kaplama ya da paslanmaz çelik tespit elemanlarının parapet ve
kiriş yüzeylerine yerleştirilmesi beton döküm işleminden önce gerçekleştirilirse daha
sağlıklı sonuç alınmaktadır.
37
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
Ancak Türkiye’de yapılan uygulamaların neredeyse tamamında tespit elemanları
sonradan yerleştirilmektedir. Dikey yöndeki ankraj aralıkları da taşıyıcı sistem kesitinin
tespitinde önemli bir etkendir. Ankraj montajı dübelle veya kaynakla yapılmaktadır.
Dübelli montaj yapılacağı zaman, tespit elemanının bağlanacağı beton kütlenin kalitesi
ve yüzey durumu dikkate alınmalı, buna uygun çap ve boyda dübel seçilmesi
gerekmektedir.
38
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
Çubuk (stick) sistem uygulamalarında, hazırlanan alt taşıyıcı konstrüksiyon üzerine cam,
metal, kompozit ya da taş panellerden oluşan cephe panelleri yerleştirilmektedir
(soldaki resim). Cam panellerin yerleştirilmesi sırasında kullanılan elastik fitiller,
konstrüksiyonda oluşan deformasyonların cama iletilmemesini sağlayan elemanlar
olmaktadırlar. Bazı uygulamalarda, bina dış köşelerinde yeterli yalıtımın
sağlanabilmesi için, bina yüksekliğince devam eden membran elemanlar da
kullanılmaktadır (sağdaki resim).
Çubuk sistem uygulaması
39
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
Cephe panellerinin tespit elemanlarına montajı tamamlandıktan sonra iç mekanda
parapet bölgesindeki panellere yalıtım uygulaması yapılmakta ve yalıtım örtüsü yangın
tutucu sac levhalarla kapatılmaktadır.
Yangın bariyeri uygulaması
40
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
a. Çubuk Cephe Giydirme Sistemi
Çubuk (stick) sistem; belirli aks aralıklarında yerleştirilen dikey kayıt elemanlarının
arasına, yatay kayıtların monte edilmesi ile oluşturulan sistemdir. Cephe panellerinin
içten veya dıştan takılması mümkündür. Diğer sistemlere oranla maliyetinin düşük
olması dolayısıyla, Türkiye’de en çok uygulanan sistem olmaktadır.
Ancak yatay ve düşey hareketlere karşı uyumu zayıf, büyük yüzeylerdeki montaj riski de
oldukça yüksektir. Bu nedenle çok iyi detaylandırılması ve iyi bir işçilikle monte edilmesi
gerekmektedir. Kat sayısı 20’nin üzerinde olan yapılar için tavsiye edilmeyen bir
sistemdir. Çubuk sistem dışında son yıllarda ülkemizde yarı panel ve panel sistem
uygulamaları da yapılmaktadır.
41
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
b. Yarı Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
Yarı panel sistem; kat ölçeğinde, yatay şeritler halinde hazırlanmış panellerden oluşan
sistemdir. Paneller fabrikada imal edilmekte ve şantiyeye taşınmaktadır. Camlar ise
panellere şantiyede monte edilmektedir.
Türkiye’deki
ilk
uygulaması
Sabancı
Center’da olmuştur. Ülkemiz 1. derece
deprem kuşağı üzerinde olduğundan,
deprem anında binadaki yatay ve düşey
hareketler oldukça belirgin olmaktadır. Bu
açıdan yarı panel sistem, özellikle yüksek
binalarda
uygulanan
giydirme
cephe
sistemleri için, yatay hareketlere karşı doğru
ve ekonomik bir çözüm olmaktadır. Bu
sistemle paneller, bina hareketlerine uyum
sağlayabilmektedir.
42
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
b. Yarı Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
Sabancı Center
43
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
Genellikle yüksek yapılarda tercih edilen cephe sistemidir, bu sistemde kullanılacak
modüller bina akslarına göre üretilmektedir. Atölye ortamında üretilen modüllerin
üzerine cam, fitil, mekanizma vb. her türlü elemanı bağlanarak tamamen bitmiş
taşınabilir sistem haline getirilir.
Modüller, cephesi giydirilecek yapı üzerindeki taşıyıcı düşey profillere, vinç yardımı ile
kaldırılarak, özel ekipmanlarla yerine montajları yapılmaktadır. Bu şekilde tüm modüller
üst üste ve yan yana sıralanarak cephe oluşturulmaktadır.
44
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
Panel sistem; giydirme cephe sistemini oluşturan doğrama elemanlarının, taşınabilir bir
aks ve bir kat yüksekliğinde hazırlanması ile oluşturulan sistemdir. Paneller uygulama
sırasında hiçbir işleme maruz kalmadan, özel ekipmanlarla yapıya monte
edilmektedirler. Yatay ve düşey bina hareketlerine tam olarak uyum sağlayabilen bir
sistem olan panel sistemle, hızlı bir montaj imkanı elde edilmektedir.
Son yıllarda az da olsa Türkiye’de de uygulanmaya başlanmış olan bir sistemdir. Panel
sistem sayesinde imalat ve uygulama aşamasında zamandan tasarruf
sağlanabilmektedir. Ülkemizde ilk defa İstanbul Levent’te inşa edilen İş Bankası
kompleksinde (3 gökdelen) uygulanmıştır.
45
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
c. Panel (Modüler) Cephe Giydirme Sistemi
Panel Cephe Uygulamasının Avantajları
• Çok daha kısa montaj süresi
• Modüller atölye ortamında hazırlandığı için daha kaliteli imalat
• Soğuk iklimlerde, zor şantiye şartlarında daha kısa sürede çalışma imkanı
• Yüksek ve büyük bina cephelerinin kısa sürede tamamlanması ve çalışma kolaylığı
sağlanması
• İçerisinde yaşanılan veya çalışılan mekanların cepheleri yenilenirken imalat süresinin
kısalığı nedeniyle iç mekanın daha kısa sürede çalışır hale getirilebilmesi
• Yüksek binalarda bina salınımlarına bağlı teloransların bu uygulama sayesinde
verilebilmesi.
46
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Transparan Dış Cephe Fittingsler (Cam Tutucular)
47
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Standartlar ve Deneysel Kontrol Yöntemleri
Giydirme cephe sistemlerinin yüksek ve büyük yüzeyli binalarda uygulanması; olası
hataların büyük maliyetlerle ifade edilmesi anlamına gelmektedir. Bu nedenle, imalat ve
uygulamadan önceki deneysel çalışmalar çok önemli ve gerekli olmaktadır. Giydirme
cephe sistem seçiminde dikkate alınması gereken kriterlerin başında standartlara
uygunluk gelmektedir. Türkiye’de henüz giydirme cephe sistemlerine yönelik belirgin
standartlar yürürlükte olmamakla birlikte, ASTM, BS ve DIN normlarında, giydirme
cephelere yönelik çeşitli standartlar mevcuttur. Ülkemizdeki büyük firmalar, bu
standartlar doğrultusunda sistem üretimini gerçekleştirmektedirler.
Amerikan ASTM (American Society for Testing and Materials) Standartları’nda, giydirme
cephelerde uygulanması gereken deney yöntemleri; ASTM E283-91: Hava İnfiltrasyon
Deneyi, ASTM E330-90: Strüktürel Dayanım ve Rüzgar Dayanımı Deneyi, ASTM E33186: Su Geçirimsizlik Deneyi ve AAMA 501.1-83 Dinamik Su Basınç Deneyi olmaktadır.
Yapı elemanları ve malzemelerinin yangına karşı dayanımını içeren ASTM E119
standardı, son dönemlerde giydirme cephelere de uyarlanmıştır ve günümüzde yangın
dayanım testi bu standarda göre yapılmaktadır. Amerika’da 1986 yılında kurulan, The
Cladding Technology Centre of Taywood laboratuarlarında, her tür giydirme 48
cephe
sistemi testi yapılmaktadır.
3.3.3. Alüminyum giydirme cepheler
Standartlar ve Deneysel Kontrol Yöntemleri
Türkiye’nin tek giydirme cephe deney merkezi, Çuhadaroğlu Alüminyum Sanayi ve
Ticaret A.Ş. bünyesinde kurulmuş olan KAPEDAM “Araştırma ve Geliştirme” merkezidir.
KAPEDAM deney laboratuarlarında, her bina için özel olarak yaratılan sistemlere,
yukarıda belirtilen uluslararası standartlarda istenilen her türlü test uygulanabilmektedir
Giydirme cephe sisteminin uygulanacağı bir binada, uygulama öncesi yapılacak olan
deneyler; rüzgar yükü, ölü ve hareketli yükler, çarpma yükü, bina hareketleri, hava
geçirgenlik, su geçirimsizlik, ısı geçirgenlik direnci (U değeri), kondensasyon, ses
geçirimi, yangın dayanımı gibi özelliklere karşı alınacak önlemlerin bilinmesi açısından
önem taşımaktadır.
Ayrıca; özellikle camların kimyasal yapıştırma yoluyla taşıtıldığı strüktürel silikon cephe
sistemlerinde; yapıştırma teknikleri, yüzey yapışma testleri ve bunların denetlenmesi son
derece önemli olmaktadır.
49
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Alüminyum trapez ve ondüle çatı kaplama elemanları
a) Trapez ve ondüle: Eloksal koruması ile uzun süre
sertliğini korur, çizilmeye ve hava koşullarına direnç
sağlanır. Garajlarda, yalıtım gerekmeyen basit çatı
kaplama işlerinde (Alaşım ve kondüsyon:3003/3105H18)
b) Yağmur oluğu: Kötü hava koşullarına, çiziklere,
korozyona, buzlanmanın vereceği zarara karşı direnç,
renklerde solmama. Diğer yağmur oluklarına göre daha
hafif ve sağlam. Biçim alma özelliği sayesinde çok
çeşitli şekil ve stillerde üretebilme. Montaj kolaylığı.
(Alaşım ve kondüsyon: 1050/3003/3105- H14/H24/H26)
c) Çatı aksesuarları: Dayanıklılık, dizayn esnekliği, kolay
şekillenebilirlik ve korozyon direnci. Alüminyumdan
yapılan saçak altı, sıva dibi ve mahya gibi çatı
aksesuarları (Alaşım ve kondüsyon: 3003/3105-H24/H26)
50
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Tek kat trapezler, ısı izolasyonu ihtiyacı olmayan
çatılar ve cephelerde kullanılabilir.
51
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Yine tek kat trapezlerin kullanıldığı bir diğer alan da teras çatı uygulamalarıdır. Bu tür
uygulamalarda çatının üst kısmında membranlı su izolasyonu yapılmaktadır. Membran
altında rijit ısı izolasyon malzemeleri kullanılmakta ve en altta da tek kat trapezler
bulunmaktadır.
52
Bazı teras çatılarda sandviç panel doğrudan uygulanmaktadır.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Tek kat alüminyum trapez uygulamaları
Daha çok estetik görünüme önem verilen tonoz çatı uygulamalarında da tek kat
trapezler kullanılmaktadır. Projeye değerlerine uygun olarak, tek kat trapezler
bükülmekte ve tonoz kaplamasına uygun hale gelmektedir.
Trapez Levhalar farklı iklim koşullarından etkilenmeden uzun yıllar dayanıklılığını koruyan, Alüminyum veya
galvaniz sacdan, boyalı veya boyasız olarak, kullanım yerine, amacına ve farklı aşık aralıklarına göre değişik
kalınlık ve formlarda üretilebilir.
53
Fonksiyonel tasarımları sayesinde yalıtımsız veya çeşitli yalıtım malzemeleri ile birlikte kullanılabilir. Radius
(eğrisel) form verilebilir.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Sandviç paneller: Endüstriyel Tesisler, Alışveriş Merkezleri, Spor Kompleksleri, Sağlık
ve Sanat Merkezleri gibi mekanlarda çatı ve cephe kaplama malzemesi olarak
kullanılmaktadır.
Hazırlanan proje doğrultusunda çatı konstrüksiyonu tamamlanır. İstenilen boyda
hazırlanan sandviç paneller çatı konstrüksiyonuna monte edilir. Sandviç panel,
uygulaması kolay, hızlı, ekonomik bir çatı kaplama sistemidir. Büyük metrajlı çatılar kısa
zamanda kapatılabilmektedir. Fazla detayı olmayan düz çatılarda tercih edilmektedir.
Alüminyum sandviç paneller
- Sıva, boya gibi kaplamalara gerek
kalmaksızın, yüksek su ve ısı yalıtımı
- Yük taşıma kapasitesi / ağırlık
performansı
- Korozyon direnci.
Alüminyum sandviç paneller için alaşım
olarak 3003/3105-H26 kullanılabilir.
54
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Sandviç panel; ortasında;
- poliüretan,
- eps (genleştirilmiş polistiren),
- taş yünü
- cam yünü
gibi ısı yalıtım amaçlı dolgu malzemesi ile her iki yüzünde metal trapez levha
(alüminyum levha veya boyalı galvaniz saç) olan çatı, cephe ve soğuk oda
malzemesidir.
Dolgu tipine göre; çatı, cephe ve soğuk oda sistemlerinde kullanılır.
Mimar ve mühendislerin bir yapıyı tasarlarken dikkate aldığı; ısı yalıtımı, hava
geçirimsizliği, hijyen, terleme, güvenlik, estetik gibi ihtiyaçları karşılayacak uygun
panel seçimi için sandviç panel türlerinin tanınması gerekir.
55
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Fabrikasyon olarak üretilen sandviç paneller, dış levhalar ve iç dolgu malzemesi hazır bir
sistem olarak monte edilir.
56
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Poliüretan köpüğün elde edilmesi, poliol sistem ile
uygun izosiyanatın belli
oranlarda karışımı ve bu karışımın bir kabartıcı gaz yardımıyla genleşmesinden oluşur.
Kabartıcılar ya poliol sistemin içerisine önceden katılır yada uygulama sırasında sisteme
enjekte edilerek karıştırılır. Kabartma maddesi arttırıldıkça genleşme oranı artar ve
oluşan köpüğün yoğunluğu azalır. Poliüretanın kullanım yerine ve cinsine bağlı olarak
hacimlerinin 100 katına kadar genleştirilmesi mümkündür.
Poliol Sistem + İzosiyanat + Kabartıcı =>Reaksiyon =>Poliüretan Köpük + Isı
Poliol sistem ve polimerik izosiyanat hammaddelerinin karıştırılmasıı ve şişirici gaz (Npentan yada 141 –B) yardımıyla genleşerek sert bir köpük haline gelmesiyle oluşur.Sert
köpük aynı zamanda Sandwich panel üretiminde kullanılmaktadır.Oluşan köpük
hücrelerinin %90-95 si kapalı olduğu ve rijid bir yapı verdikleri için bu köpüklere
sert köpükler denir. İyi bir ısı izolasyonu tutucusudur.Bu izolasyon Sandwich panel
üretimi ve kullanımı için önemli bir değerdir. Bundan dolayı rijid sistemler ısı yalıtımı
57
amacıyla kullanılır.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Poliüretanlar temel olarak iki farklı polyol tipinden üretilir. Bu temel malzeme özelliklerine
bağlı olarakta farklılık gösterirler. Polyester polyol bazlı poliüretanlar, polyeter bazlı
poliüretan köpüklerden farklı avantajlara sahiptir.
Daha iyi solvent ve yağ dayanımı
Daha iyi UV dayanımı
Daha iyi adhezyon dayanımı
Yüksek ısı dayanımı
Yüksek gerilme dayanımı
Homojen köpük yoğunluğuna dikkat
Poliüretan köpükle doldurulmuş
alüminyum sandviç panel
58
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Poliüretan; sertlik, esneklik, yüzey dokusu v.s. gibi özellikleri birbirinden çok farklı
yüzlerce çeşidi bulunan geniş bir ailenin genel adıdır. İstenilen form ve boyutlarda pratik
olarak üretilebilmesi çok geniş bir uygulama alanı bulmasını sağlamıştır
1. Sert Köpük Poliüretan (Rigid Foam): Isı yalıtımı malzemesi. Döküm
püskürtme tekniği ile uygulanır. (30-100 kg/m3).
veya
2. Sünger Köpük Poliüretanlar (Flexible Foam): Koltuk, mobilya vs. üretiminde
kullanılır. (30-60 kg/m3).
3. Yarı Sert Poliüretanlar (Semi-Rigid Foam): Darbe ve enerji absorbe etme özelliği.
(Otomobillerin komple ön panelleri, kask, teknelerin dış kaplamaları). (100-300 kg/m3)
4. Elastomer poliüretan (Elastomer Foam): Çok sert ve büyük darbeleri alabilen
malzemelerdir. (Araba tamponu). (Yoğunluğu 800 kg/m3 ‘ün üzerindedir.)
5. Tam Elastomer Poliüretanlar ( Casting Elastomer Foam): Aşınmaya ve darbelere
çok dayanıklı malzemelerdir. (Aşınabilecek makine parçaları, tekerlek ve silindirler).
Sanayi tesislerinde zemin kaplamaları, dayanıklı mobilya parçaları, tenis kortu, atletizm
59
pisti vs.
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
6. Sert Kabuklu Poliüretanlar (Rigid Integral Skin Foam): Yüksek derecede sert,
dayanıklı ve hafif olan malzemelerdir. (Masa, Pencere Profilleri, makine parçaları,
kaynak ekipmanları). 300-700 kg/m3
7. Esnek Kabuklu Poliüretanlar (Flexible Integral Skin Foam): El ile temasta esneye
bilen fakat dayanıklı malzemelerdir. Direksiyon simidi, sandalye kol yeri). 300-600 kg/m3.
8. Tam Kabuklu Poliüretanlar (Integral Skin Foam): Esnek ve dayanıklı malzemeler.
(ayakkabı, ayakkabı tabanı). 400-550 kg/m3
60
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Alüminyum paneller arasına EPS (genleştirilmiş
polistiren) yalıtım dolgusu (mineral yün)
yerleştirilebilir.
EPS köpük
61
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Alüminyum paneller arasına taş yünü yalıtım
dolgusu (mineral yün) yerleştirilebilir.
62
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Alüminyum paneller arasına cam yünü yalıtım
dolgusu (mineral yün) yerleştirilebilir.
Cam yünü
63
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Alüminyum paneller arasında mineral yün
kullanılması
durumunda
yangın
performansı.
64
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Sandviç panel dolgu malzemelerinin termik
iletkenlik katsayılarının ahşapla karşılaştırılması
65
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Yoğuşmanın dolgu elemanında hasara yol açmaması için nem (buhar) bariyeri
uygulamaları
Buhar bariyerleri
66
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Kompozit panel
Plastik çekirdeğin her iki yanına füzyon tekniği ile yapışmış, ön
işlemli ve boyalı iki alüminyum tabakadan oluşan bu paneller iç
ve dış mimari uygulamalarda tercih edilmektedir.
Özellikleri:
Yangına, korozyona ve iklim koşullarına karşı dayanıklılık.
Üstün ses yalıtımı.
Hafif ve sert yapı.
Kolay şekillendirebilme.
Özgün mimari dizayn esnekliği.
Kullanım alanları:
Ön cephenin yeniden modellenmesi ve tasarımı, dış cephe
giydirme, çatı kontrüksiyon kaplamaları, kanopi kaplamaları,
balkon ve tünel giydirme, kapı ve sürgülü paneller, oda bölmeleri
ve kurumsal kimlik uygulamaları.
Alaşım ve kondüsyon:
3105/3003-H24/H26
67
3.3.4. Alüminyum trapez ve sandviç paneller
Kanopi (canopy, saçak)
benzin istasyonlarında pompaları, otel girişleri ve
kamusal yapılarda (havaalanı vb.) kullanıcıları dış
hava şartlarından koruyan mimari elemandır.
Uzay kafes veya çelik konstruksiyondur. Kaplama
cinsine göre ışık geçirebilir.
68
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Ses ve ısı yalıtımlı alüminyum flexible hava kanalları
Yüksek dayanımlı helezon çelik tel ile takviyeli,
laminasyonlu mikro perfore alüminyum folyolardan imal
edilmiş, üzeri cam yünü takviyeli hava kanallarıdır
Yalıtım malzemesinin üzerine alüminyum laminasyonlu bir
dış ceket yani nem bariyeri giydirilmiştir.
Düşük ve orta basınçta çalışan, klima, havalandırma,
egzoz ve benzeri hava aktarım sistemlerinde ana
makinalarda oluşan gürültünün hava akışı ile taşınımını
engeller. Bununla beraber ısı yalıtımı özelliğiyle ısı kaybı
ve/veya kazancını engeller, yoğuşmayı önler.
Menfez, anemostad, difüzör v.b gibi her türlü hava dağıtım ve toplama elemanlarıyla
birlikte kullanılabilir.
Son derece yüksek esneme, bükülme ve sıkıştırılabilme özelliğine sahiptir.
Montajı, taşınması ve stoklaması kolay ve pratiktir.
Herhangi bir yangın esnasında zehirli gaz çıkaracak zararlı madde içermez.
69
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Menfezler
Dağıtıcı Menfez:
Alüminyum profilden imal edilen
dağıtıcı menfezler üfleme kanallarda
kullanılır. Aerodinamik yapıya sahip
kanatlar ayarlanır, damperli veya
dampersiz tipleri mevcuttur.
Toplayıcı Menfez: Alüminyum profilden
imal edilen toplayıcı menfezler, emiş
kanallarında kullanılır. Kanat ayarlı,
damperli veya dampersiz tipleri mevcuttur.
Transfer Menfezi: Kapı, duvar,
cam v.s. hava sirkülasyonunun
olması
gereken
mekanlarda
kullanılır.
Daha
farklı
malzemelerle
üretilen menfezler de mevcuttur.
70
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Anemostad: Havalandırma sistemlerinde
besleme havasının etkili bir biçimde tavana
paralel olarak yayılmasını sağlayan hava
çıkış elemanlarıdır.
Üfleme ve emiş amaçlı olarak genellikle
ofislerde,
mağazalarda,
okullarda,
hastanelerde, otellerde kullanılmaktadır.
Gemici anemostad: Alüminyum veya
DKP sacdan imal edilir. Tuvalet vb. küçük
mahallerin havalandırması için kullanılır.
Standart olarak vidalıdır. Klipsli ve kör
kasalı olarak da imal edilirler.
İstenilen renkte eloksal veya elektrostatik
toz boya ile boyanabilir.
71
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Tavan çok yüksekse
Difüzör: Türbülans etkisi ile giren havanın
sıcaklık farkının azalmasını ve hava hızının
çok yönlü dağıtılmasını sağlar.
Havalandırma kanallarından ofis, toplantı odası,
dükkan gibi ortamlara sıcak veya soğuk
şartlandırılmış havanın dağıtılması veya bu
ortamlardan kirli havanın emilmesi için
kullanılırlar.
Lineer
(Slot)
Difüzör:
Havalandırma
sistemlerinde, özellikle basık tavanlarda hava
dağıtıcı veya hava toplayıcı olarak kullanılırlar.
Üflenen havanın düşey ya da tavana paralel
yönde üflenmesini sağlayan yönlendirici
kanatlara sahiptir.
Swirl Difüzör: 6 metre yüksekliğe kadar olan mekanlarda kullanılırlar.
Difüzör üzerindeki hava akış ağızlarından havanın dönerek yayılması ile,
taze hava ve mahal havasının karışması çok hızlı bir şekilde gerçekleşir.
72
3.3.5. Alüminyum hava kanalları
Jet nozul difüzör
Swirl difüzör
73
Lineer (Slot) Difüzör (duvarda da olabilir)
3.3.6. Alüminyum beton kalıpları
vince gereksinim duymadan, insan gücüyle rahatlıkla taşınabilen
SKYDECK
Alüminyum Panelli Döşeme Kalıp Sistemi
74
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Karayolu köprülerinde köprü tabliyesi (bridge deck) en önemli bileşendir. Geleneksel
olarak köprü tabliyeleri betonarme, çelik veya ahşap malzemeden yapılmaktadır. Son
yıllarda alüminyum alaşımları ve lif takviyeli kompozitler de köprü tabliyesi üretiminde
alternatif yaklaşımlar olarak piyasaya sunulmaktadır.
Geleneksel olarak köprü tabliyelerinde yaşanan korozyon ve betonun çeşitli dış etkilerle
bozulması problemleri, servis ömründen daha kısa sürede bakım ve onarım maliyetleri
getirebilmektedir.
Çok üstün özelliklere sahip (yüksek çekme dayanımı ve tokluk) alüminyum alaşımlarının
geliştirilmesi alüminyum alaşımı kompozitlerin köprü tabliyelerinde kullanılmasını
sağlamaktadır.
Alüminyum alaşımlarının korozyon dayanıklılığı ve hafifliği de tabiliye üretiminde avantaj
sağlar.
75
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Eski betonarme veya çelik köprülerin yıpranan tabliyelerini daha hafif tabliyelerle
değiştirmek (redecking) için alüminyum alaşımları ideal malzemelerdir. Böylece ağır
tabliye hafifleyecek hem de mevcut tabliyenin onarımı ve güçlendirilmesi için yapılacak
maliyetler ortadan kalkacaktır.
Değişim hafif malzemeler kullanıldığı için hızlı bir şekilde yapılabilir.
Tabliyenin hafiflemesi köprü kirişleri ve kolonlarında yapılacak güçlendirme maliyetlerini
de azaltacaktır.
76
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tabliye değiştirme uygulaması
Alüminyum alaşımları köprülerde 80 yıldır kullanılmaktadır. İlk alüminyum köprü tabliyesi
1933 yılında Pittsburg'da Smithfield Street Köprüsünde çelik ve ahşap karma kompozit
bir köprü tabliyesi sökülerek yerine monte edilmiştir. Köprünün yük taşıma kapasitesinin
arttırılması amacıyla bu değişiklik yapılmıştır. O zamandan beri yüzlerce köprü
tabliyesinde alüminyum alaşımları kullanılmaktadır.
1818: ahşap, 1835: yanıyor.
1835: tel kablolu asma köprü
1900'lerde çelik ahşap taş karma
1933: Alüminyum alaşım döşeme
1967: daha iyi bir alüminyum alaşımı
ile değiştirilmesi
1993: çelik döşeme ile değiştiriliyor
(ekonomik nedenlerle)
77
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tabliye değiştirme uygulaması
78
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tüm bileşenleri alüminyum köprü
1946'da ABD'de ve 1950'de Kanada'da demiryolu ve otoyol köprülerinde alüminyum
tüm köprü elemanlarında kullanımı ile ilgili denemeler alüminyum üreten firmalar
tarafından yapılmıştır. Bu köprülerden Kanada'daki Arvida köprüsü (Saguenay nehri
üzerinde) günümüzde de cevher taşıyan kamyonlara hizmet vermektedir.
Tabliye, kirişler, kemer ve
dikmelerin tümü alüminyum
alaşımından üretilmiştir.
88 metre açıklık
Aluminum Company
of Canada (Alcan)
Tümü alüminyum malzemeden olan Kanada'daki Arvida köprüsü
79
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum köprü kirişleri
1950*60'lı yıllarda ABD'de karayolu altyapısını geliştirme çalışmalarında alüminyum
köprü tabliyeleri sıkça kullanılmıştır.
1958'de ABD'nin Iowa eyaletinde Des Moines yakınlarındaki 86. Sokak ile I-80'i
bağlayan İki şeritli ve dört açıklıklı köprüde alüminyum alaşım kirişler kullanılmıştır.
Dünyanın ilk alüminyum kaynaklı+bulonlu birleşimli köprü uygulamasıdır. Alaşım 5083H113 ve kaynak dolgu metali 5183'tür. Döşemede ise beton tercih edilmiştir. 1993'e
kadar servis veren köprü otoyolda yapılan düzenleme ile güzergah dışı kalmıştır.
Bu köprünün kiriş elemanları sökülerek
yapılan testlerde, kiriş malzemesinin
yaklaşık 40 yıllık sürede çekme
dayanımı
ve
yorulma
dayanımı
açılarından
önemli
bir
kayba
uğramadığı tespit edilmiştir.
80
Historic American Engineering Record
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Al alaşım profil kirişler
81
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Kaynaklı ve bulonlu birleşimler
82
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1960'larda uçak tasarımcıları tarafından kullanılan Fairchild veya
Unistress yöntemleri ile alüminyum alaşım üçgen kutu köprü
kirişleri üretilmiştir.
En büyüğü
Sykesville Bypass Köprüsü
Maryland eyaletinde Patapsco Nehri üzerindeki yol için 100 metre açıklık geçilmek üzere
1963'te açılmıştır. Köprü 2 adet betonarme ayağa oturmaktadır.
(a) Alüminyum ve çelik bağlantı elemanları arasında meydana gelen temas korozyonu
(b) Kutu profillerden suyun drene edilmesi ile ilgili sorunlar nedeniyle kirişlerde oluşan
galvani korozyonu ve pitting korozyonu
nedenleri ile 2004'te kirişler çelikle değiştirilmiştir.
83
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Yeni köprünün inşaatı sırasında eski köprü kullanılmaya
devam edilmiştir. Tarihi önemi nedeniyle sökülmemiştir.
84
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Sykesville Bypass yeni köprü
85
Sykesville Bypass eski köprü
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1990'ların ortasında Corbin asma köprüsünün (Huntington, Pensilvanya) çelik tabliyesi
aşırı korozyon nedeniyle alüminyum alaşım tabliye ile değiştirilmiştir. Yoğun korozyon
nedeniyle taşıma kapasitesi 7 tona düşen tabliye alüminyum alaşım (6063-T6) ile
değiştirildiğinde ölü yük azaldığı için taşıma kapasitesi 22 tona çıkmıştır. Tabliyede
ekstrüzyon I profilleri ve için boşluklu profiller kullanılmıştır.
86
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
İsveçte eski köprü tabliyeleri yerine içi boş ekstrüzyon alüminyum alaşımları 20 yıldır
kullanılmaktadır. Bu sürede sadece Stockholm çevresinde 30'dan fazla köprüde
tabliyeler alüminyum kompozit tabliye ile değiştirilmiştir. Aşağıda 6063 alaşımı ile
üretilem T5 ve T6 ekstrüzyon profillerin enkesitleri görülmektedir.
Ortotropik köprü tabliyeleri: Anizotropik (yönlere göre farklı davranan yapı sistemi)
87
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Ortotropik köprü tabliyelerinin kompozit köprünün diğer elemanları ile bağlantıları
88
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
1995 yılında Norveç Forsmo'da inşaa edilen hem kirişi
(girder) hem de tabliyesi (deck) alüminyum
alaşımından oluşan köprünün şantiyeye taşınması,
vinçle kaldırılıp montajı
89
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Köprü tabliye sistemleri ile ilgili deneysel
çalışma; ekstrüzyon yöntemli ile üretilen profiller
kullanılarak, çok boşluklu üçgensel yapılı bir
tarzda üretilmektedir.
Eurocode 9 standardının öngördüğü güvenlik
limitleri dikkate alınarak oluşturulan çeşitli
sistemler bulunmaktadır.
Ekstrüzyon yöntemi ile üretilen üçgen formlu elemanların kaynakla
(MIG) birleştirilmesi sonucu oluşan köprü tabliyesi
90
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Tabliyede kullanılan alüminyum alaşımının mekanik özellikleri ile kaynaklama yapılan
bölgenin (ısıl işlemden etkilenen kısım) mekanik özellikleri aşağıdaki tabloda
görülmektedir. Kaynaklanan bölgede bir miktar akma ve çekme dayanımı kaybı
meydana gelmiştir.
MIG kaynağında dolgu metali olarak AW 5356 alaşımı kullanılmıştır.
91
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Deneysel çalışmaları 2.10 m genişlikte ve 3.2 m uzunluktaki plakada 16 adet
üçgen ekstrüzyon birbirine kaynaklanarak gerçekleştirilmiştir.
Çeşitli yükleme
konfigürasyonları
30 ton (2*15) yüklemede tüm
konfigürasyonlar arasında ölçülen
maksimum sehim 3.16 mm
92
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Aşırı yüklemeler de (1. ve 2. yüklemelerde 56 ve
90 tona kadar çıkılmış) yapılarak hasarın
nerelerde meydana geldiği incelenmiştir. Genel
olarak eğilme gerilmesinin lokalize olduğu
noktalarda kaynak atması şeklinde göçme olduğu
tespit edilmiştir.
Bu deneyler statik olup, döşemenin yorulma
performansı da incelenmektedir.
93
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Monolitik ekstrüzyon profillerin oluşturulması
94
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum köprü tabliyelerinin rijitliğini arttırmak için bir değer yol da plakaya dik yönde
parçalar kaynatılarak rijitlik arttırmaktır. Ancak bu durumda kayna ısısından etkilenen
bölge artmakta tabliyenin taşıma gücü azalmaktadır. Kaynağın yarattığı ısıl hasarın
dikkate alınmadığı ve alındığı numerik analizlerin sonucunda taşıma gücü farklılıkları
tespit edilmiştir.
95
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Analizde 70 GPA elastik modül ve 260 MPa akma dayanımına sahip alüminyum alaşımı
kullanılmıştır. Ancak kaynaktan etkilene bölgelerde akma dayanımı 150 MPa
seviyelerine düşmektedir.
96
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Bu farklılık modellere aşağıda görüldüğü gibi yansıtılmaktadır. Kırmızı kısımlar dayanımı
düşük ikinci bir malzeme olarak tanımlanmıştır.
Kaynak noktası
97
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Kaynak etkisi de sisteme yansıtıldığında plakanın performansının düştüğü tespit
edilmiştir.
98
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Alüminyum ile karbon lif takviyeli polimerlerin (CFRP) birlikte kullanımı ile hibrit köprü
tabliyeleri üretimi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bu kompozitlerde alüminyum
alaşımın eğilme rijitliğini arttırmak mümkündür.
99
3.3.7. Köprü tabliyelerinde alüminyum kullanımı
Kaymayı engelleyici profil
şekillendirmesi yapılabilir.
Köprü tabliyelerinde yüzey
pürüzlülüğü ve kaydırmazlık
Alüminyum köprü tabliyeleri aşınma etkisine
karşı dayanıklılık için çeşitli kalınlıklarda kum
epoksi karışımı bir tabaka ile kaplanabilirler.
100
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
Alüminyum kubbeler 50-60 metre çaplı olabilir.
Yerinde monolitik olarak kaldırılıp monte
edilebilir. Petrol ve kimyasal depolama
tanklarında sıkça kullanılır.
Tayvan Tuz ve kimyasal depolama
tankları
101
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
Kubbelerde alüminyum
üstünlükleri:
malzemesinin
çelik
ve
ahşaba
- Yüksek spesifik dayanım (dayanım/ağırlık oranı)
- Yüksek korozyon direnci
- Çok farklı formlar verilerek istenen kesitin kolayca üretilebilmesi
(plakalı yapıda, kolay kaynaklanabilir ve dökülebilir bir metal)
- Kubbe inşa edilirken tek işçi tarafından kolayca taşınıp monte
edilebilecek parçalar halinde üretilebilir.
102
3.3.8. Kubbelerde alüminyum kullanımı
150x30.8 m çaplı Crystogon® kubbesi içinde Botanik bahçesi bulunmaktadır.
Yoğun korozif ortam (sıcak ve yüksek nem), Des Moines, Iowa
164x30.8 m çaplı kuzey kutbunda
laboratuvar ve ölçüm istasyonu olarak
kullanılan kubbe yapısı
320x30.8 m çaplı kireçtaşı depolama
103
kubbesi, Mojave, Kaliforniya
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
9 454 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content