Plazma Püskürtmeyle Molibden Kaplama

Mühendis Haber Termal püskürtme ile seramik, metalik ve sermet kaplamalar, uçak endüstrisinde, otomobil üretiminde, kağıt endüstrisinde, kimyasal ve diğer endüstrilerde, yüzeylerin işleme performansını artırmaktadı. Örneğin; conta, rulman, şaft, türbin kanatları ve aşınma bilezikleri gibi birçok endüstriyel uygulamada, termal püskürtme kaplamalar, yüzey bozunmalarını azaltıcı ekonomik bir çözüm olmasından kullanımı hızla yaygınlaşmaktadırMo bazlı termal püskürtme kaplamalı malzemeler, sürtünme direncini artırmak ve birbiri üzerinde kayan elemanlarda kayma sürtünme direncini azaltmak amacıyla da başka uygulamalarda kullanılmaktadır. Mo bazlı kaplamaların bu üstün özellikleri, Mo yüzeyinde olu ş an ince film tabakasından kaynaklanmaktadır Kaplama yöntemi olarak alevle veya plazma püskürtme teknikleri kullanılmaktadır. Yüksek ergime sıcaklı ğ ına (2600 o C) sahip Mo kaplamalar, oksitli ve sülfürik ortamlarda dirençlidir. Sülfürlenme, birçok enerji dönü ş üm sistemlerinde önemli bir sorundur. Sülfürlenme genellikle dü ş ük oksijen (pO2~10 -18 Pa) ve yüksek sülfür (pS2~10 -1 -10 -3 Pa) içeren ortamlarda özellikle 700 o C’nin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelmektedir. Rekrakter malzemelerin yüksek sülfürlenme direncine sahip olması nedeniyle kaplama malzemesi olarak kullanımı büyük ilgi görmektedir. Bu anlamda, molibden, 10-12 g 2 cm -2 s -2 lik Kp de ğ eri ile (750°C’de pS2~10 -1 ) lık bir atmosferde, yüksek sülfürlenme direncine sahip bir metal olarak önem kazanmıştır.

Lazerle kesme

Lazer ışınının elde edilmesi kolaylaştıktan sonra uygulama alanları da artış göstermiştir. Mühendislikte kullanımı kaynak, kesme ve delme işlemleri şeklindedir. Lazerle yapılan üretim hem otomasyonu sağlamakta hem de üretim hatasını azaltmaktadır. Lazerin çeşitli tezgahlarda uygulanmasıyla üretim 24 saat yapılabilmekte, seri üretim sağlanmasıyla maliyet de azalmaktadır. Özellikle lazerle yapılan kesme işlemleriyle birçok kalıp ve aparatdan tasarruf sağlanmıştır. Bununla birlikte birçok makina kullanılmamakta, insan faktöründen kaynaklanan hatalarda azaltılmıştır. Çelik, nikel alaşımları, titanyum, krom, paslanmaz çelik, alüminyum ve alaşımları vb. malzemelerin kesme işlemleri yapılabilmektedir. Lazer kesmenin avantajları ise; kesme kalıp ve aparatı gerekmez, iş parçası kesme yüzeyi pürüzsüzdür, 0.012 inch’ten 2.125 inch’e kadar lazerle kesme yapabilmektedir, daha ucuza maliyet sağlanmaktadır, küçük bir nokta şeklinde yüksek yoğunluklu lazer ışını oluşmaktadır ve ısınma bu yoğun enerjiye rağmen çok az gerçekleşmektedir. Yapılan çeşitli programlarla özellikle AutoCAD ile, üretim çok hızlanmakta, aynı kalınlıkta birçok parça aynı anda kesilebilmektedir. Böylece aynı yerde kullanılacak parçalar aynı anda takımlar halinde kesilebilmektedir. LAZER OLUŞUMU ve MAKİNADAKİ İLETİMİ Karbondioksit lazer tezgahlarında lazer, karbondioksit gazına elektrik akımı verilerek oluşturulur. Bunun yanında kullanılan azot ve helyum gazı düşük verimde olan karbondioksit lazerine eklenerek verim %30 artırılmaktadır. Lazer karışım oranı CO2/N2 = 0.81, He ise » 1’dir[2,3]. Lazer ışını tezgahın rezonatör bölümünde cam tüpler içinde 10m’ye yakın bir mesafe kateder. Bu tüplerden gaz geçerken iki ucu arasından elektrik akımı verilerek lazer oluşturulur. Daha sonra lazerin tezgah üzerinde izlemiş olduğu yol Şekil 1’de görülmektedir. Lazerin bir ışın olması sebebiyle aynalar sayesinde yönleri değiştirilebilmektedir. En son olarak lazer ışını kesme kafasına gelmekte burada kesme işlemi yapılmaktadır. Lazer oluşumu için kullanılan gaz silindirlerinin makinaya mesafesi ise en fazla 10m kadar olmalıdır. Uygulama basıncı 6-10 bar’dır. Endüstriyel lazerlerin birçoğunda, lazer ışınının oluşabilmesi için özel gazların kullanılması gereklidir. Gazın kalitesi ve seçimi, lazerin güvenilirliğini ve işlemin verimliliğini doğrudan etkilemektedir. Lazer gazları genellikle, yüksek saflıkta özel gazlardır. Lazer gazları, makinaya ayrı ayrı tüplerde ya da önceden belli oranlarda karıştırılmış olarak verilmektedir. Bu ön karıştırma ya da gazların ayrı tüplerde verilmesindeki işlem parametreleri (gaz debisi, basınç saflığı vb.) her lazer makinası üreticisi tarafından belirlenir ve o şartlarda makinaya verilmektedir. Karbondioksit lazerini oluşturan gazlar şunlardır; Karbondioksit, Azot ve Helyumdur. Bazı lazer gazları 4 ya da 5 bileşen içerebilir (Ortama, CO2, N2 ve Helyumun dışında CO, H2 ve Ne eklenebilir İMALAT AKIŞININ PLANLANMASI Lazer tezgahının yerleşim planı ve yüklemenin uygun yapılması çok önemlidir. Lazer tezgahının en yüksek verimle çalışabilmesi için kullanılan sac malzemelerin iyi kalitede olması gerekmektedir. Paslı ya da düzgün olmayan çarpık malzemeler kesme kalitesini düşürmektedir, aksi durumda yüzeylerde kaynaklanma oluşmaktadır. Sac üzerine yerleştirilen parçalar arası mesafe en az sac kalınlığı kadar olmalıdır. Daire çevresini gezerek yapılacak dairesel kesmelerde minimum delik çapı 8mm olmalı, direk delme işlemlerinde ise delik çapları sac kalınlığının yarısı kadar olmalıdır. Daha büyük kalınlıklarda delik delme işlemi için sadece markalama yapılmaktadır. CAD(Computer Aided Design) aşamasında imal edilecek olan iş parçasının modeli tasarlanabilmekte ve imalat resmi yapılabilmektedir. İş parçasının imalat resimlerinin AutoCAD yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmesi büyük kolaylık sağlamaktadır. Lazer tezgahlarına ait programlarla da çizim gerçekleştirilebilmektedir. Eğer AutoCAD ile çizim yapılmışsa çizim .dwg uzantılı dosya halinde oluşturulur ve çizimde birden fazla katman (layer) bulunmamalıdır. Daha sonra bu çizim AutoCAD programında .dxf uzantılı dosya olarak kaydedilmektedir. Tezgaha ait programın alt programları yardımıyla çizim dönüştürülerek (convert) programda kullanılacak olan .geo uzantılı dosya haline getirilmektedir. Eğer çizim tezgaha ait programda yapılırsa bunlara gerek kalmadan .geo uzantılı dosya olarak kaydedilebilmektedir. Bu işlemlerden sonra tezgahın programı çalıştırılarak kesilecek parça veya parçaların sac plaka üzerinde yerleşim planı hazırlanmaktadır. Boyutları belli olan bir plaka üzerine kalınlıkları eşit olmak şartıyla tek bir parçadan belli sayıda veya birden fazla sayıda farklı parça yerleştirilebilir. Bu da takım halinde kesilen parçalar için uygun bir yöntemdir. Daha önceden hazırlanan .geo uzantılı dosya veya dosyalar çağrılarak sac plaka üzerine istenen sayı ve çeşitlilikte yerleştirilirler. Daha sonra kesme kuralı belirlenmektedir. CAM(Computer Aided Manufacturing) bölümünde ise bir veya birden fazla iş parçasının kesme simulasyonu, program yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Bununla kesmede oluşabilecek çeşitli hatalar değerlendirilmektedir. Örneğin; delik çapları çok küçükse farklı yerden lazer ışını girişi gerçekleştirilmekte ya da parçalar çok yakın yerleştirilmişse aralarındaki mesafe değiştirilmektedir. Lazerin kafa hareketleri ekranda görülmekte ve istenirse değişiklik yapılabilmektedir. Kafa hareketlerinin ayarlanmasında parça üzerindeki lokal ısınmalar dikkate alınmaktadır. Lazer tablosu belirlenip, program için bir numara verilmesi gerekmektedir. Bu program numarası programın kütüphanesinde üç farklı uzantılı dosya olarak saklanmaktadır. Sac üzerine yerleştirme işlemi bittikten sonra makinaya gönderilecek olan dosya uzantısı olan .taf dosyası oluşturulmaktadır. Daha sonra bu dosya makinadan kesim yapılacağı sırada çağrılmak üzere transfer edilmektedir. Operatör kesim yapma sırası geldiğinde parçayı verilen program numarası ile bilgisayardan çağırmaktadır Operatörün işlemleri yapması ve herhangi bir sorunda müdahale edebilmesi için operatör uygulama sayfası (Operator Setup Sheet) ve lazer kesme kafasının hareket şekli kağıt üzerine alınarak operatöre verilmektedir. Operatör için düzenlenen sayfada yapılan program için genel olarak program numarası, tarihi, malzemenin cinsi, ağırlığı ve boyutları, kaç plaka kesileceği, toplam kesme zamanı, kesme uzunluğu, kesilecek parça veya parçaların .geo uzantılı dosya isimleri, sayfa ismi belirtilir. Ayrıca program içinde bulunan her bir parçanın verilen parça ismi, geometrik dosya ismi, kesme kuralının ismi, program numarası, o parçanın kesme zamanı, o parçanın kesme uzunluğu, ağırlığı, kaç noktadan parçanın içine işleyeceği gibi bilgileri görülebilmektedir. Sac malzeme girildikten, parçalar yerleştikten, kalınlık belirlendikten sonra sac plaka ağırlığı ve lensin boyutu belirlenmektedir. Lazer tezgahıyla yapılan işlemin kesme zamanını da anında görebilmektedir. Makina da yapılan bir programdan çok fazla kesim yapılacaksa tekrar tekrar çağırılarak yapılabilmektedir. Tezgaha sac plaka el, forklift ya da vakumlu kollar yardımıyla yerleştirilebilir. Tezgahın üzerinde iki adet araba vardır. Bu arabalardan birisinin üzerine konulan sac işlemdeyken diğerine işlenecek sac malzeme yerleştirilir. İşlemi biten araba dışarı alınırken işleme girecek diğer araba alınır. Böylece zamandan çok büyük tasarruf sağlanır. Böylelikle kesilen parçalar toplanırken diğer arabadaki sac işleme başlar. Tezgah çalışmaya başladıktan sonra kesinlikle cam bölmeleri açılmamalıdır. Bu cam bölmeler radyasyona ve lazer ışınının göz ve cilde etkisine karşı koruyan malzemelerden yapılmıştır. Tezgahın hava gereksinimi ise bir kompresör yardımıyla sağlanmaktadır. Ayrıca tezgahın bulunduğu ortamın temiz olması gerekmektedir. Lazer tezgahının üzerinde bulunan bilgisayar ile programların çağrılması, işlemelerin yapılması ve o anki işlemelerin görülmesi sağlanır. İMALATI YAPILAN İŞ PARÇALARI Teknik resmi çizilen parçalar için hazırlanan iki farklı program çeşidi oluşturulabilir. Bunlardan ilki bir parçadan oluşan programdır. Genellikle bu program düzgün şekilli ve çok fazla miktarda üretimi yapılacak olan parçalar için tercih edilmektedir. Sac plaka tamamına sadece bu parça yerleştirilir (Şekil 2). Programda simulasyon yaptırılarak sorunlar görebilmektedir. Sac plaka üzerinde lazer kafasının hareketleri değiştirilebilir. Lazerin sac plaka üzerine giriş noktaları, lazerin kesme yaparken izlediği yollar ve lazer kafasının işlem dışı hareketleri görülmektedir. Hepsi farklı renklerle görünmektedir. Noktalı yerler lazerin ilk giriş noktalarını, dikdörtgen yerler lazer kesme işlemi yapılan yerleri, zikzaklı çizgiler ise lazer kafasının işlemsiz hareketini ifade etmektedir. Bu şekilde alınan çıktı ile herhangi bir sorunda lazeri nereden tekrar başlatılacağı görülebilmektedir. Tezgah üzerinde bulunan bilgisayar ekranında da bu simülasyon bulunmaktadır. Yukarıda görülen parça AutoCAD programı yardımıyla çizilip yukarıda anlatılan işlemler yapıldıktan sonra Şekil 2’de lazer kafasının hareketleri görülen program yapılmaktadır. Daha sonra lazer tezgahında kesme işlemi gerçekleştirilebilmektedir. İkinci olarak ise sac plaka üzerine birden çok sayıda farklı veya aynı parça yerleştirilerek yapılan programdır. Bu programla asimetrik parçaların aralarına veya kenarlarına diğer küçük boyutlu parçalar konarak malzemeden en az fireyi elde edecek programlar yapılabilir. Şekil 3’de görüldüğü gibi 15 tane farklı parça bir sac plaka üzerine yerleştirilmiştir. Bu kesimde malzeme şekillerinden dolayı oluşacak fire malzemeler üzerine küçük parçalarda yerleştirilerek fire azaltılmıştır. Bu programlama sayesinde aynı takım veya grupta kullanılacak malzemeler bir arada kesilmiştir. Kaynak, montaj ya da boyamaya gidecek olan parçaların tamamı bir arada bulunacağından malzemenin kontrolü de sağlanmış olmaktadır. Ülkemizde son yıllarda teknolojik imalat tezgahı olarak ithal edilen lazer kesme tezgahları otomotiv sektöründe üretim için büyük kolaylık sağlamaktadır. Otomotiv yan sanayisi olarak çalışan çeşitli fabrikalar lazer kesme tezgahını kullanarak rakiplerine büyük fark atmışlardır. Yapılan çalışmada lazer tezgahının genel özellikleri, lazer tezgahının kullanılmasıyla sağlanan kolaylıklar, lazer tezgahının hangi malzemeler için ve hangi kalınlıklar kadar kesme yapıldığı, parça programı yapılırken nelere dikkat edilmesi gerektiği ve bir imalat işleminin programlama aşamaları belirtilmiştir. Lazer tezgahında programlama yapılırken nelere dikkat edilmesi gerektiği ve program aşamasının daha etkili uygulanabilmesi ve kavranabilmesi için açıklamalar yapılmıştır. Lazer kesme tezgahında yapılan imalatta görülen olumsuzluklardan birisi ise tek darbede delik delme işlemi yapılan kısımlarda malzemede sertleşme görülmesidir. Bu kısımlara diş açma v.b. gibi işlemler yapılacağı düşünülüyorsa tek darbede delme yerine delinecek kısımlara sadece markalama işlemi yapılacak şekilde program yeniden gözden geçirilmelidir. Lazer tezgahını kullanmak için, tezgahın yapısını ve özelliklerini iyi anlamak gerekir. Kesilecek malzemenin tezgahın üzerine konulmasından kesilen parçaların alınmasına kadar geçen işlemler iyi takip edilmelidir. Programlama yapabilmek için tezgaha ait programın iyi bilinmesi gerekmektedir. Ayrıca iyi bir AutoCAD bilgisi ile programlama çok daha kolay gerçekleştirilebilir.

Haddeleme

(tamamı alıntıdır)
Şekil Değiştirme : Plastik ve elastik olmak üzere ikiye ayrılır. Haddelenerek şekil değiştirme plastik şekil değiştirmenin uygulama kollarından en önemlisini oluşturmaktadır.
Plastik ve elastik olmak üzere ikiye ayr
Plastik şekil Değiştirme : Cisimlerin plastik özelliğine, yani şekillerini kalıcı olarak değiştirme kabiliyetine dayanır. Metalde plastik şekil değiştirme, başlıca kristal kafeslerindeki kayma, ikiz teşekkülü neticesidir. Bundan başka yapılarındaki amorf kitleleri (tane sınırı kitleleri), kuvvetlerin sürekli tesiriyle akması sonucunda sürünme suretiyle de şekil değiştirir.
Plastik şekil değiştirme neticesinde meydana gelen değişmeler şekil değiştirme derecesine göre belirli bir sıcaklıkta kaybolmaya ve cismin yapısında yeniden kristal teşekkül etmeye başlar. Bu olaya yeniden kristalleşme veya rekristalizasyon adı verilir.
Şekil değiştirme esnasında metalin sıcaklığı, yeniden kristalleşme sıcaklığının altında ise soğuk şekil değiştirme, üstünde ise sıcak şekil değiştirme adı verilir.
Plastik şekil vermenin en büyük kısmı haddeleme ile yapılmaktadır. Haddeleme usulünde ilk amaç haddelenen malzemeyi sıkıştırmak yani daha yoğun hale getirmektir. Bu suretle bunker ve buna benzer boşluklar giderilir veya azaltılır. Aynı zamanda malzemedeki curuf birikintileri dışarı atılır. İkinci amaç malzemeyi daha küçük bir kesit haline getirmektir. Böylece çekikhanede dökülen ham bloklar; haddeler arasından geçirilerek, istenilen iç ve dış düzgünlükte ve teknikte kullanılabilir formlarda şekilli kesitler haline getirilir. Bu işleme haddeleme diyoruz. Haddeleme iç yapı bakımından ikinci derecede, dış yapı bakımından birinci derecede düzgünlük arz eder.
Haddelemede üç önemli unsur mevcuttur:
Tav Problemi.
Yolluk Problemi.
Kalibre Mevzuu.
Haddecilik bu üç ana temel üzerine oturtulmuştur.
2. HADDELEMEDE TAV PROBLEMİ VE TAVLAMA TEKNİĞİ
Ham blok veya yarı mamullerin haddelenmeden önce ısıtılmalarında iki amaç mevcuttur. Birincisi malzemeye plastiklik sağlamalı, böylece şekil vermeye karşı mukavemeti azaltılır. İkincisi çeliğin iç dokusunun düzeltilmesidir.
Bu işlemleri yapabilmek için malzemeler tav fırınlarında gerekli sıcaklığa kadar ısıtılıp ve bu sıcaklıkta belirli bir zaman bekletilir. Isıtma; malzemenin boyutlarına ve cinsine, fırının yapısına tabidir. Her fırının emniyetli ısıtma hızı vardır.Bu hız aşılacak olursa, o zaman üst yüze kadar çıkabilen çatlaklıklar oluşur. Malzeme tav fırınına sıcak veya soğuk olarak verilebilir. Soğuk olarak şarjda olaylar alçak ısı sahası ve yüksek ısı sahası diye ikiye ayrılır.
Çatlaklık teşekkülü bakımından alçak ısı sahasından ısıtma esnasında öyle gerilmeler oluşur ki; malzemede çatlaklıkların bile oluşmasına sebep olur. Buna göre ısıtma hızının alçak ısılarda, malzeme özelliği de göz önüne alınarak iyi tespit edilmesi gerekir.
Malzeme her tarafı aynı olmak şartı ile 700-800 0C 'yi aşınca ısıtma hızı arzu edildiği gibi alınabilir. Bu ikinci sahada en önemli nokta, malzemenin her tarafının eşit olarak arzu edilen ısıya tavlanmasıdır. Aksi halde çok kötü haddeleme hataları oluşur. Ve aynı zamanda kırılmalara da sebep olur.
Tavlamanın tesiri ile iç dokunun da düzeldiğini söylemiştik. Dökümden sonra soğuma esnasında meydana gelen kristal gerilmeleri dengeye gelirler.
Yüksek ısı sahasında iki olay meydana gelir:
Tufal Teşekkülü
Karbonun yanması.
Bu oluşumlar her ne kadar arzu edilmese de önüne geçilemez. Tufalın oluşması malzeme kaybına sebep olur. Karbonun yanması ile de malzeme özellikleri kötüleşir. Tufal yaklaşık olarak %1,5-4 arasında malzeme kaybına sebep olur.
Eğer malzeme haddinden fazla ısıtılırsa, iç dokuyu oluşturan kristaller fazla büyür ve malzemenin özellikleri iyi olmaz. Her malzemenin kendine göre ayrı ayrı tav derecesi vardır. Tav derecesi yanma ile mukavemet arasında kalır.
Mukavemeti düşürmek için sıcaklığı alabildiğine yükseltmeliyiz. Kaliteli çeliklerde bu durum daha da önem kazanır. Zira bu malzemeler yüksek sıcaklıkta bile yüksek mukavemet gösterirler.
Tav ısısının yanma ısısının altında olması ve plastikliğin en yüksek derecesini arz etmesi lâzımdır. Tav süresi bir çok faktörlerin tesiri altındadır. Yaklaşık bir hesap yöntemi olarak şu bağıntı verilebilir:
Z = C . B
Z : Tav süresi (saat)
: Tav süresi (saat)
B : Tavlanacak malzemede çap veya kenar uzunluğu (cm)
: Tavlanacak malzemede çap veya kenar uzunlu
C : Faktör olup;
: Faktör olup;
Alaşımsız Çeliklerde ........................................... C = 0.10 - 0.15
Alaşımlı İnşaat Çeliğinde .................................... C = 0.15 - 0.20
Yüksek alaşımlı inşaat ve hususi çeliklerde ........ C = 0.20 - 0.30
Alaşımlı takım çelikleri ....................................... C = 0.30 - 0.40
Malzemenin tavlanması genel olarak tav ocakları ile tav fırınlarında yapılmaktadır. Genellikle külçeleri tavlamak için kullanılan fırınlara tav çukuru adı verilir. Tav çukurlarının içine malzeme dikey olarak konur. Rejenaratif ve Reküperatif tav çukurları kullanılmaktadır.
3. HADDE TESİSLERİ
3.a. Büyüklüklerine Göre :
1. Blok hadde tesisi.
Yarı mamül haddeleyen tesislerdir (Blum, Slop ve Kütük).
2. Orta ebad hadde tesisatı.
Profil olarak 80 cm. den yukarı yuvarlak olarak ise 30 cm. den yukarı haddeleme yapan tesislerdir.
3. Ufak ebad hadde tesisleri.
3.b. Hadde Mamulüne Göre :
Profil hadde tesisleri.
Yuvarlak çubuk tesisleri.
Saç ve levha hadde tesisleri.
Boru hadde tesisleri.
Özel mamul tesisleri (Bandaj, Ray, Travers gibi).
3.c. Çalışma Tarzına Göre :
İleri geri hadde tesisi(Blok hadde gibi).
Üniversal hadde tesisi.
Açık sistem hadde tesisi.
Açık ve kontinü hadde tesisi(yarı kontinü).
Tam kontinü tesisleri.
4. HADDE DÜZENLERİ
Çeliğin haddelenmesinde "İkili hadde", "Üçlü hadde" ve "Dörtlü hadde" olmak üzere başlıca üç tip hadde düzeni kullanılır. İkili hadde birbiri üzerinde iki merdaneden üçlü hadde üç merdaneden ve dörtlü hadde de benzer şekilde dört merdaneden meydana gelir.İkili haddeler tek yönlü veya tersinir olmak üzere iki cinstir. İkili tek yönlü haddeler yalnız bir yönde haddeleme yapar. Malzeme haddeden geçtikten sonra merdanelerin üstünden geri döner ve tekrar haddeye girer.
İkili tersinir haddelerde merdanelerin dönüş yönü değiştirilebildiğinden malzeme merdaneler arasından alternatif olarak geçirilerek her iki yönde de haddeleme işlemi yapılır. Tersinir haddenin giriş ve çıkışında elektrikle her iki yönde tahrik edilebilen çok sayıda küçük çaplı merdanelerden meydana gelen uzun hadde masaları bulunur. Bunlar ikili tek yönlü haddelerde işlenmesi mümkün olmayan ağ4ır ve uzun malzemelerin işlenebilme imkanını sağlar. İkili tersinir haddeler sanayide önemli bir yer kaplar. Pasolar arasında malzemeyi çevirmeye yarayan manipülatörlerden donatılan bu tip haddeler slab, blum ve kütük imalinde kullanılmaktadır.
Üçlü haddelerde üst ve alt merdane devamlı olarak aynı yönde, orta merdane ise bunlara ters yönde olmak üzere döner. Malzeme alt pasodan üst pasoya mekanik olarak çalışan tablolarla yükseltilir. Genellikle üst ve alt merdane tahrik edilir, orta merdane sürtünme ile döner.
Dörtlü haddeler saç ve levha gibi yassı mamullerin haddelenmesinde kullanılır. Tek yönlü ve tersinir tipleri vardır. Bu tip haddelerde küçük merdaneler iş merdanelerini, büyük merdaneler ise destek merdaneleridir. İş merdanelerinin küçük olması geniş levhalar ve uniform kalınlıkta sıcak veya soğuk haddelenmiş saç imalini sağlar. Genellikle birkaç dörtlü hadde kontinü bir hat üzerinde birbirine yakın olarak inşaa edilir. Haddelenen malzeme bir haddeden çıkar, diğerine girer. Bu hadde grubuna "Tandem Hadde" denir.
Dörtlü haddenin diğer bir cinsi de haddelenmiş bant imalinde kullanılan "Dörtlü tersinir steckel haddesi"dir. Her iki yönde haddeleme yapabilen bu tip haddenin giriş ve çıkışında iki küçük çekme merdanesi ve bir tambur bulunur. Çekme merdaneleri haddeden geçen bantın tambura sarılmasını sağlar. Bu tamburlar, haddeleme esnasında çeliği sıcak tutan küçük ısıtma fırınları içinde çalışır ve haddelemenin tersinir olarak yapılmasına yardımcı olur. Şekil : 2 'de şematik olarak tersinir bir dörtlü "Steckel Haddesi" görülmektedir. Kuruluş masrafları az olan bu tip haddeler küçük kapasiteli fabrikalarda oldukça fazlaca kullanılmaktadır.5. HADDELEME SINIFLARI
5.1. Soğuk Haddeleme
Malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının altında yapılan haddelemeye soğuk haddeleme denir. Soğuk haddeleme, sıcak haddelenmiş şeritlere nazaran daha iyi çap toleransı ve düzgün yüzeyli şerit imalatı için kullanılır. Soğuk haddeleme neticesi meydana gelen yüzey sertliği (gerilme sertliği) mukavemeti arttırmak için kullanılabilir. Soğuk haddelenmiş çelik levhalar için başlama maddesi, devamlı, sıcak şerit haddelerden bozulan sıcak haddelenmiş saçlardır. Soğuk haddelenmiş levhalar ya sıcak haddelenmiş şeritlerden veya bakır alaşımları halinde direkt olarak dökümünden sonra soğuk haddelenir. Üç-beş tezgahlı (arka arkaya) yüksek devirli dörtlü haddeler çelik levha, alüminyum ve bakır alaşımlarının soğuk haddelemesi için kullanılır.
5.2. Sıcak Haddeleme
Malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerinde yapılan haddelemeye sıcak haddeleme denir.
İlk sıcak işleme operasyonu bir çok çelik üretimi için blum milinde yapılır. Blum mil'i 60 cm.den 137 cm. çapına kadar ikili reversibl merdanedir.
Blum haddelemesi ilk defa ingot yapısını bozduğundan bu iş tekrarlanan ısıtmalarla az ve dikkatli yapılır. Blum haddelemesi için büyük bir alaşımlı çelik ingotun 25 defa haddeden geçmesi her zaman mümkün olan şeydir. İstenilen ebatta kütük üretmek için blumu daima üçlü veya devamlı kütük milinde tekrar tekrar haddelemek lüzumludur. Kütük muhtelif tipteki bitirme haddelerde çubuklara hususi veya düz şekillere haddelenir. Makasla kesilen levhalar ikili, üçlü ve dörtlü haddelerde çapraz haddelenerek elde edilir ve sonra bütün kenarlarından kesilen ebatlara ayrılır. Diğer bir genel levha haddeleme usulü üniversal haddedir.
Bu tip haddede bir merdane iki yatay merdane ile diğeri ise dört dikey merdane ile ve kenar haddesi yapılabilecek şekilde montaj edilmiştir. Üniversal haddesi ingotu alarak direk olarak makaslanmaya ihtiyaç göstermeyen düzgün kenarlı levhalar haddeler. Bu haddeleme metodu ile ingot yalnızca uzunluğuna uzatıldığından zıt haddelemeye lüzum göstermez. Bundan dolayı üniversal hadde ile elde edilmiş levhaya nazaran daha az enine genişleme kabiliyetine sahip olacaktır. Devamlı haddehane 4 ile 6 kadar hazırlama tezgâhlarından ve 4 ile 8 kadar da finiş pasosunu ihtiva eden tezgâhlardan ibarettir. Geniş çapta ikili ezici hadde ile dilimi istenilen inceliğe yaymak için yayma haddesinden ibarettir.
Dörtlü inceltme tezgâhları genellikle şeridin genişliğini kontrol etmek için dikine ağızlı haddelerle donatılır. Yüksek basınçlı su, haddede meydana gelen talaşları götürmek için şerit üzerine püskürtülür. Dörtlü haddede "finish haddesi" de kullanılır. Başlama sıcaklığı 1.170 0C bitirme sıcaklığı istenilen kristal büyüklüğü ve mekanik mukavemetlere göre 690 0C - 850 0C arasında değişir.
Alüminyum alaşımlarının haddelenmesi için dörtlü sıcak haddeler kullanılmış olmasına rağmen ikili ve üçlü haddeler bir çok sıcak hadde için kullanılır.
6. HADDEHANEDE ÜRETİM AKIŞI
Haddehaneye gelen çelik ağır ingot'tur. Bu haddelenerek slab veya blum elde edilir. Slab levha üretiminde kullanılan dikdörtgen kesitli yassı hadde ürünüdür. Blum ise küçük kenarı en az 140 mm. olan dikdörtgen veya kare kesitli yassı üründür.
Slabın haddelenmesiyle levha ve rulo levha üretilir. Levhalar 4.75 mm'den kalın olan yassı ürünlerdir. Rulo levhalar 10 mm.'den kalındır.
Blum veya küçük ingotların haddelenmesiyle kütük, platina, boru takozu, ağır profiller elde edilir. En çok 120 x 120 mm. kesitli olan ürünlere kütük denir. Genişliği en çok 500-550 mm, kalınlığı en az 12 mm. olan yassı ürünler platina'dır. Boru takozları, çelik çekme boru üretim tesislerinde kullanılan kare veya dairesel kesitli malzemelerdir. Yüksekliği veya uzun kenarları en az 80 mm. olan her şekildeki profiller, köşebentler vb. ağır profillerdir.

Kütük işleyen haddehanelerde kütüklerin sıcak haddelenmesiyle çubuk ve hafif profiller elde edilir. Kangal şeklinde sarılan 5.5-6.35 mm. çapındaki çubuklar filmaşindir.En çok 12 m. boyunda kesilmiş 6-60 mm. çapındaki çubuklara yuvarlak çubuk denir. Üzerinde yuvarlak çıkıntılar bulunan çubuklar nervürlü çubuklardır. Kısa kenarı 60 mm.nin altında olan dikdörtgen, kare veya altıgen kesitli çubuklara köşeli çubuklar denir. Yüksekliği veya uzun kenarı 80 mm.den küçük olan her şekildeki profiller veya köşebentler de hafif profiller oluştur.

Platina veya rulo levhaların sıcak olarak haddelenmesiyle sıcak saç elde edilmektedir. 508 mm.den geniş, 4.75 mm 'den ince olan yüzeyi temizlenmemiş düz veya rulo halindeki saçlara siyah saç denir. Yüzeyi temizlenenlere dekape denir. 63 mm 'den geniş, 7 mm 'den ince rulo halindeki yassı malzeme boru bandıdır. Band ve şeritler genişliği 508 mm den az olan rulo halindeki malzemedir. Elektrik araçlarında kullanılan özel saçlara ise manyetik saç denir.
Soğuk haddelenmiş saç, band ve şeritler kalayla kaplandığında teneke elde edilir. Çinko ile kaplanmış saçlar galvanizli düz saç; bunların oluklandırılmışı ise galvanizli oluklu saçtır.
Çelik çubuklar soğuk çekme tesislerinde, filmaşin de tel çekme tesislerinde küçültülür.SONUÇ
Ülkemiz sanayiinin yassı hadde ürünleri talebi karşısında; Er-Demir ve Karabük Demir-Çelik Fabrikaları, her ne kadar KAM (Kapasite Arttırıcı Modernizasyon) projeleri ile yassı hadde mamul üretim kapasiteleri arttırma yoluna gidilmişse de yetersiz kalmaktadır.
Yurdumuza önemli oranlarda yassı hadde ürünleri ithalatı yapılmaktadır. O halde asıl olan vazife ülkemiz sanayiini bir bütün olarak geliştirmek için yeni üretim tesislerinin kurulmasıdır.

Alaşım Elementlerinin Celik Yapısına Etkisi

Karbonlu Çelikler:Mn, Si gibi alaşım elementlerinin bir veya ikisinin çeliğin içindeki değerleri,-enaz- Mn %1,65 - Si %0,60 geçmiyor ve kimyasal bileşiminde başka herhangi bir alaşım elementinin belirli bir miktarda (en az) bulunması istenmiyorsa bu çelikler, karbonlu çelikler sınıfına girer. Alaşımlı Çelikler: Karbonlu çeliklerin normal olarak sağlanamayan kendine has özellikleri kazanmak için, bir veya birden fazla alaşım elementi katmak suretiyle yapılan çelikler alaşımlı çeliklerdir. Mn, Si gibi alaşım elementlerinin bir veya birden fazlasının, çeliğin içindeki değerleri Mn %1,65, Si %0,60’dan fazla olan ve bunlara öteki elementlerden -Al B Cr Co Mo Ni Ti W V Zr- birinin veya birkaçının bulunması istenen çelikler, alaşımlı çelikler sınıfına girer. Alaşımlı çeliğin, alaşım elementlerinin alt ve üst limit değerleri arasındaki fark çok az olup, alaşım elementi sayısı arttıkça, alınacak dökümlerde uygun olmayanların sayısı fazlasıyle artar. Alaşımlı çelik ingot ve kütüklerin gerek yüzünde gerekse içinde meydana gelmesi muhtemel çatlamalara neden olmaması için, özel kuyu ocaklarında ağır ağır soğutulur. Ayrıca haddeleme ve dövme işlemlerinden önce son olarak hatalar giderilir. Bu nedenlerden ötürü alaşımlı çelik yapımı, karbonlu çeliklere kıyasla daha zordur. Karbon: Çelikte başlıca sertleştirici etkisi olan elementtir. Karbon miktarındaki her artış, çeliğin sıcak haddeleme ve normalize edilmiş halindeki sertlik ve çekme dayanımını arttırır. Fakat esnekliğini, dövülme, kaynak edilme ve kesilme özelliğini zayıflatır. Mangan: Çeliğin dayanımını geliştirici bir alaşım elementidir. Esnekliğini az miktarda azaltır. Dövme ve kaynak edilme özelliğine olumlu etkide bulunur. Manganın, sertlik ve dayanımını arttıran özelliği, karbon miktarına bağlıdır. Manganın yüksek karbonlu çeliklerdeki etkisi, düşük karbonlu çeliklere oranla daha fazladır. Mangan suverme derinliğini arttırır. Paslanmaya -korozyona- olan dayanımını geliştirir. Silisyum: Çelik dökümlerde fiziksel dayanımı ve özgül ağırlığı arttırır. Silisyum, mangan gibi bütün çeliklerde bulunan bir elementtir. Çelik yapımında demir cevherinden, veya ocak astarı olan tuğlalardan da bir miktar silis, çeliğin bünyesine kendiliğinden girer. Silisyumlu çelikler deyimi; bileşiminde %0,4’dan fazla silisyum olan çelikler için kullanılır. Çelikte silisyumun bulunması esnekliği eksi yönde etkilese de beher %1 artış için çekme dayanımını 10 kg/mm2, akma dayanımını da benzer oranda arttırır. %14 arasında silisyum bulunan çelikler, kimyasal tepkilere karşı dayanımlı olduklarından, bu durumdaki çelikler dövülemezler.Fosfor: Fosfor; genel olarak çelikte zararlı olarak bilinir, yüksek nitelikteki çeliklerde fosfor yüzdesi en çok olarak 0,030-0,050 arasında tutulur.Kükürt: Kükürt; çeliği kırılgan yapar ve haddelenmesini güçleştirir. Çeliğin işlenebilme özelliğinin arttırılması söz konusu olmadığı hallerde, fosfor gibi istenmeyen yabancı maddeler olarak kabul edilen bir elementtir. Normal olarak müsaade edilen miktar en çok %0,025-0,050 arasında sınırlandırılır.Krom: Krom; çeliğin dayanım özelliğini arttıran fakat buna karşılık, esnekliğini çok az bir dereceye kadar eksi yönde etkileyen bir alaşım elementidir. Krom, çeliğin sıcağa dayanımını arttırır. Kabuk -tufal- yapmayı önler. İçinde yüksek oranda krom bulunması; çeliğin paslanmaya karşı dayanımını arttırır.Kromlu paslanmaz çeliklerde krom oranı arttıkça, kaynak edilebilme yeteneği azalır. Krom, dengesi çabuk bozulmayan karbürü meydana getirir. Çelikte beher %1 oranındaki krom yüzdesi artışına karşılık, çekme dayanımında yaklaşık olarak 8-10 kg/mm2’lik bir artış görülür. Aynı oran içinde olmamakla beraber, akma dayanımı yükselirse de çentik dayanımı düşer.Nikel: Nikel; çeliğin dayanımını silisyum ve mangana kıyasla daha az arttırır. Çelikte nikel, özellikle kromla birlikte bulunduğu zaman, sertliğin derinliklere inmesini sağlar.Krom nikelli çelikler paslanmaz, kabuklaşmaya ve ısıya dayanımlıdır. Özellikte düşük sıcaklıklarda, makine yapım çeliklerinin çentik dayanımını arttırır. Nikel, ıslah ve sementasyon çeliklerinin dayanımını arttırdığı gibi, istenen yapıdaki çelikler, paslanmaya ve kabuklaşmaya dayanımlı çelikler için, uygun bir alaşım elementidir.Molibden: Molibden; çeliğin çekme dayanımını özellikle ısıya dayanımıyle kaynak edilme özelliğini arttırır. Yüksek miktarda molibden, çeliklerin dövülebilmesini güçleştirir. Molibden, kromla birlikte daha çok kullanılır. Molibdenin etkisi volframa benzer.Alaşımlı çeliklerde molibden; krom nikelle birlikte kullanıldığında, akma ve çekme dayanımını arttırır. Molibden kuvvetli karbür meydana getirdiğinden, hava ve sıcakiş çeliklerinde, ostenitik pasa dayanımlı çeliklerde, sementasyon, makine yapım çelikleriyle ısıya dayanımlı çeliklerin yapımında kullanılır.Vanadyum: Vanadyum; çok düşük miktarda kullanıldığında çeliğin sıcağa dayanımını arttırır. Vanadyum, alaşımlı makine yapı çelikleri tane yapısının ince olmasını ve fiziksel özelliklerinin gelişmesini sağlar.Aynı zamanda çelik kesici uclarının, daha uzun zaman keskin kalmasını sağlar. Genellikle alaşımlı makine yapım çeliklerinde bulunan vanadyum miktarı %0,03-0,25 arasında değişir. Karbür yapmaya karşı kuvvetli bir eğilimi vardır. Çeliğin çekme ve akma dayanımını arttırır. Makine yapım ve sıcakiş çeliklerinde özellikle vanadyum krom, hava ve makine yapım çeliklerinde volframla birlikte kullanılır. Volfram: Volfram; çeliğin dayanımını arttıran bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinde, kesici kenarlar sertliğin artmasını kullanılma ömrünün uzamasını ve yüksek ısıya dayanımını sağlar. Bu yönden hava çeliklerinde, takım çeliklerinde ve ıslah çeliklerinde, alaşım elementi olarak yaygın bir şekilde kullanılır. Çelikte volframın bulunması belirli yüzdelere kadar kaynak edilebilme özelliğine geliştirici etkiler yapar. Çeliğe ilave edilecek beher volfram yüzdesi, akma ve çekme dayanımını 4 kg/mm2’ye kadar arttırır. Volframın karbür meydana getirmeye karşı kuvvetli bir eğilimi olup, yüksek çalışma sıcaklığında, çeliğin menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanımlı çeliklerin yapımında tercih edilir.

Plazma Destekli Yüzey Sertleştirme

Plazma destekli yüzey sertleştirme işlemlerinden olan plazma nitrürasyonu çevresel olarak temiz bir teknolojidir (Hombeck ve Bell,1997). Modern bir yüzey sertleştirme yöntemi olan plazma nitrürasyonu, günümüzde çelik, dökme demir, titanyum ve sinterlenmiş ürünlerde geniş ölçüde kullanılmaktadır. Geniş bir aralıkta hassas olarak ayarlanabilen pek çok parametresiyle plazma nitrürasyonu, konvansiyonel nitrürasyonla elde edilemeyen yapı ve özellikleri sağlar. Bu sebepten, plazma nitrürasyonu bilinen nitrürasyon yöntemlerine göre pek çok üstünlüğe sahiptir (Edenhofer, 1974).Plazma nitrürasyonu işlemi azot-hidrojen gaz karışımında vakum ortamında gerçekleştirilir. Yüksek gerilim altında iyonize olan gaz iletken hale gelir. Pozitif yüklü gaz iyonları katodik (negatif kutba bağlanan) iş parçası tarafından çekilirler. İyonların iş parçası yüzeyini bombardıman etmesiyle nitrürleme i ş lemi gerçekle ş ir (Edenhofer, 1976). Azot difüzyonuyla, iş parçası yüzeyinde, metalografik incelemede kolayca ayırt edilebilen iki tabaka oluşur. Yüzeydeki azotça zengin tabaka Fe4N ve Fe2-3N gibi demir-azot bileşiklerinden oluşur. Sadece birkaç mikron kalınlığında olan bileşik tabaka, dağlamadan etkilenmeyip, metalografik incelemede beyaz göründüğü için “beyaz tabaka” olarak da anılır. Bile ş ik tabaka, oldukça kalın olan “difüzyon tabakası” tarafından desteklenir. Bu tabakada azot, eriyik olarak veya bazı özel nitrürler halinde bulunur. Yapılmış olan pek çok çalışmaya rağmen plazma nitrürlenmiş çeliklerin aşınma mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir. Bell ve Sun, numunelerin, ş iddetli a ş ınma olmaksızın ağır yüklere dayanabilmesi için kalın ve mukavim bir difüzyon tabakasının gerekli olduğunu gösterdiler (Bell ve Sun, 1990). Aynı az alaşımlı çelik üzerinde, benzer işlem şartlarının kullanıldığı bir başka çalışmada kuru ve abrazif içerikli yağlamalı şartlarda malzeme kaybını azaltmak için, yüksek sertlik ve kalın difüzyon tabakası gerekliliğ iifade edilmiş tir (Karamı ş , 1991). Kalın bileşk tabakaya sahip olan bazı numunelerin, kuru sürtünme şartlarında diğerlerinden az aşınması bu çalışmanın şaşırtıcı sonuçlarından biridir. Oldukça gevrek olan, çok fazlı ve kalın bir bile ş ik tabakanın, malzemelerin aşıma hızını özellikle ilk aşınma saffhasında arttırdığı çeşitli deneysel çalış malarda ifade edilmiştir Fakat, bu genel bir kaide olmayıp, örneğin Peng bir sıcak iş takım çeliğinin abrazif aşınma davranışını incelediği çalış masında, plazma nitrürasyonu ile sertleştirilen yüzeylerin, çalış mada uygulanan diğer yüzey iş lemlerine göre daha iyi sonuç verdi ğ ini görmü ş tür (Peng, 1989). Plazma nitrürlenmiş martenzitik bir paslanmaz çeliğin, farklı temas ş artlarında a ş ınma davranı ş ının incelendiği bir çalı ş mada, benzer sıcaklıklarda daha kısa süre işlem gören numunelerin daha yüksek a ınma direncine sahip oldu ğ u görülmüştür

Kombi Cihazlarının Avantaj ve Dezavantajları

Kombi cihazlarının Avantajları ve Dezavantajları
Duvara monte edilen şofben tipindeki kombi cihazları hem ısıtma sıcak suyunu, hem de kullanım sıcak suyunu birlikte üretir. Cihazlar atmosferik brülörlü olup; ısıtma ve ısı değiştirici yüzeyleri paslanmaz çelik, bakır ve bronz malzemelerden yapılabilmektedir. Şekil olarak şofbenlere benzer ve duvara asılarak monte edilirler. Avantajları: a- Merkezi sistemlerin aksine her dairenin kendi kontrolünü kendisinin yapmasına olanak verirler. Her daire istediği kadar ısınıp, istediği kadar sıcak su kullanırken, tam olarak yaktığı kadar yakıt faturası öder. Apartmanda yakıt faturasını dairelere dağıtmak ve parayı toplama derdi ortadan kalkar.b- Hem ısıtma, hem de kullanma sıcak suyu temini aynı zamanda mümkündür. c- Duvara monte edildiği için az yer kaplar.d- Sirkülasyon pompası ve kapalı genleşme tankı üzerindedir. Paket ve kompakt yapısıyla daire içinde rahatlıkla kullanılabilir.Dezavantajları: a- Bir çok kalitede üretilirler. Standard kombilerin ömürleri 5-7 yıl gibi kısadır. Kaliteli ve son teknoloji ürünleri yeni cihazların ise ömrü 20 yılı bulmaktadır.b- İşletme maliyetleri merkezi sistemlere göre daha yüksektir. Türkiye'de apartman dairelerinin ortalama 100m² olduğu düşünülürse ve konforlu bir şekilde sıcak su kullanılması için en azından 20.000kcal/h kapasite gerektiği düşünülürse her daire için her zaman ısıtma ihtiyacından büyük bir cihaz seçilmek zorundadır. Bu durumda artan dur-kalk sayısına bağlı olarak yakıt tüketimi ve servis giderleri artacaktır. Bu sorunun aşılması için oda sıcaklığına göre de modülasyon yapabilen 3 tam modülasyonlu kombiler tercih edilmelidir. Kombi kesinlikle oda kumanda cihazı ile kullanılmalıdır. c-Kapasitelerinin sınırlı olması (Genellikle 20.000 - 25.000 kcal/h) villarda kullanımı kısıtlamaktadır. Ama zaten 300m² alanın üzerindeki bir villada yada dubleks dairede sıcak su ihtiyacı da fazla olacağı göz önüne alınarak sıcak su deposu olan (boylerli) cihazlar tercih edilmelidir. Bu tür daireler veya villalar için uygun çözüm Duvar Tipi Yoğuşmalı Kazanların kullanılmasıdır. d- Standart kombilerin verimleri daha düşüktür. Ama gelişen teknoloji ile yeni model Buderus Kombilerde verim %93,5'a kadar çıkarılmıştır. Bir çok düşük kalite yer tipi kazanda bile bu değer elde edilememektedir. Ama günümüzde baca gazındaki su buharını yoğuşturarak %107-109 verimlere ulaşan yoğuşmalı kazanlar tercih edilmektedir. Buna alternatif olarak Buderus Yoğuşmalı Kombi de kullanılabilir.e- Çok katlı apartmanlarda ilk yatırım maliyeti yüksek olmaktadır. Her daireye tek tek kombi alınmasıyla, merkezi bir sistem karşılaştırıldığında 3-4 daireli küçük apartmanlar haricinde her zaman kombi sisteminin daha pahalıya çıktığı görülmektedir.Tüm avantajları ve dezavantajları toparlandığında görülmektedir ki Kombi sistemi bir apartmanda sadece her dairenin kendi ısıtmasını kendi sağlaması avantajı ile tercih edilebilir. Eğer apartmanda bir birlik varsa, merkezi bir kazan dairesi daha verimli ve daha ekonomik olacaktır. Küçük binalarda ise (4-5 katlı binalar veya küçük villalar) pratikliği ile kombi ön plana çıkmaktadır. Önemle üzerinde durulması gereken konu kaliteli üç tam modülasyonlu kombi seçilmesidir.

Isı Merkezlerinin Çatıda Kurulmasının Avantajları

1. Kazan dairesi açısından a- Bodrum katı yapılması mümkün olmayan yerlerde ideal çözümü getirirb- Kıymetli bodrum katlarını kazanmak mümkün olur. c- Doğal gaz için gerekli pahalı havalandırma ve emniyet önlemlerinden ekonomi sağlanır. Herhangi bir gaz sızıntısı riski ve bunun yarattığı patlama tehlikesi çatı katında bulunmayacaktır. Olası bir gaz sızıntısı, gaz havadan hafif olduğundan yükselerek çatıdaki havalandırma bacasından dışarı kaçacağı için binada tehlike yaratmayacaktır. Ayrıca herhangi bir patlama halinde, çatının kolayca yırtılarak basıncı yok etmesi sonucu, binada oturma mahallerinde herhangi bir hasar yaratmayacaktır.d- Doğal gaz halinde depolama gerekmediğinden, kazan dairesinde fazla yere gerek yoktur. e- Yakıt depolama için depo yatırımına ihtiyaç yoktur. Sadece bir boru ile doğal gazın çatıya taşınması gerekir. Doğal gaz havadan hafif olduğundan, bir basınç kullanımına bile gerek kalmaksızın kendiliğinden yükselir. 2. Baca Açısından a- Kazanların doğal gaza dönüşümünde en büyük problem kömüre göre gelişi güzel projelendirilmiş ve kötü yapılmış bacalardan kaynaklanmaktadır. Doğal gazda dumandaki yüksek su buharı oranı dolayısı ile bacada yoğuşma olmaktadır. Bu yoğuşan sular bacaya komşu duvarlardan isli kara bir leke olarak yaşam mahallerine sızmakta ve istenilmeyen bir durum yaratmaktadır. Bunun önüne geçilmesi için çok pahalı önlemler gerekir. Böyle bir durumda bacanın iptal edilerek, kazan dairesinin çatıda düzenlenmesi basit ve pratik bir önlemdir.b- Yeni yapılacak binalarda baca olmayacak, gerek yapım masrafı, gerekse kazanılan inşaat alanı olarak önemli bir avantaj sağlayacaktır. c- Baca çekişindeki değişmeler ve bodrumda kazan dairelerindeki havalandırma cihazlarının yanmaya etkileri (vakum etkisi) ortadan kalkacaktır. Böylece kazanda işletme kolaylığı ve verim artışı elde edilecektir. Çekişteki değişmeler dolayısı ile ortaya çıkan kötü yanma ve kurum problemleri olmayacaktır. d- Durma sırasında baca çekişi olmadığından kazanda soğuma olmaz. e- Bacanın temizlik ve işletme giderleri azalır. 3. Kazan açısından a. Kazanda statik basınç olmayacağı için bütün uygulamalarda (yüksek bloklarda bile) normal tip kazan kullanılabilir.b. Bacada yoğuşma problemi olmadığından baca gazı sıcaklığı düşürülebilir ve kazanda en yüksek verim değerlerine çıkabilir.c. Atmosferik brülörlü kazanlar bu uygulama için idealdir. Bu kazanlarda sağlanması gerekli baca çekişi çok küçüktür. Aynı şekilde üflemeli brülör kullanılması halinde yine fazla baca çekişi gereksinmeyen yüksek basınçlı brülörler kullanılmalıdır. Bu her iki tip kazan da göreceli olarak küçük kazan tipleridir. Ayrıca dilimli döküm kazanların taşıma avantajı da vardır. Bunların çatıya taşınması problem yaratmaz. 4. Boru tesisatı açısındana- Açık genleşme kabı kullanan sistemlerdeki emniyet gidiş ve dönüş boruları haberci boruları ve bu boruların bütün katlarda kapladığı kayıp alandan ekonomi sağlanacaktır. Bunlardan oluşan ısı kaybı ve açık genleşme kabından emilen hava problemleri ortadan kalkar. Çatı katındaki merkezlerde kapalı genleşme kabı kullanılır. Genleşme deposu sistemin susuz kalmaması için kazanın üst seviyesinden daha yukarıya monte edilir. b- Sistemin havasını almak kolaylaşır. c- Kazanla birlikte pompa ve diğer armatürler de düşük basınç altında çalışırlar. Ayrıca sistemde çatı katında klima ve havalandırma santralleri de varsa bu cihazlara olan bağlantı daha kısalacaktır.

Kalorifer Tesisatı İle İlgili Yapılacak İşler

1. Eski kazan ve tesisat sökülüp kazan dairesi dışına çıkartılır.
2. Yeni kazan için beton kaide yapılır.
3. Kalorifer ve gaz tesisatı (Kazan bağlantıları dışında) yapılır.
4. Kalorifer kazanı monte edilir. (Kazan kılıfını takmayın)
5. Kalorifer kazanının boru tesisatı, doğal gaz ve baca bağlantıları yapılır.
6. Fayans ve seramik gibi duvar, yer kaplamaları tamamlanır.
7. Kalorifer tesisatı su ile doldurulup test yapılır. (Isıtma sisteminin devreye alınması ile ilgili bölüm 2.5.2.4.'e bakınız)
8. Doğal gaz tesisatı U manometre ile çok dikkatli test yapılır. Sayaçla, cihaz arasına test nipeli konur. Regülatörle sayaç arası ayrı kontrol edilir. Test 120 cm.'lik U manometreye su sıfır çizgisinde olacak şekilde su doldurulur. ~ 100 cm kadar hava basılır. Lastik hortumun bir ağzı tesisata, diğer ağzı U manometreye bağlanır. Gaz kaçağı olup olmadığı görülür (Gaz kaçağı yoksa 1 mm düşme olmaz).
9. Elektrik tesisatı a. Elektrik tesisatı mutlaka topraklanmalıdır. b. Elektrik dairesindeki elektrik panosu dışarı alınmalı. c. Aydınlatma yan duvarlarda ve tavandan 50 cm aşağıda olmalıdır. (Emniyet için) d. Floresan lamba kullanılmamalı.
10. Havalandırma tesisatı Kazan dairesi havalandırma tesisatı yapılır.
11. Boruların boya ve ısı izolasyonları ile tavan ve diğer boya işleri tamamlanır.
12. Kalorifer kazanının kılıfı ve Logamatik panel monte edilir.
13. Gaz idaresine şartnameye uygun tesisatı kontrol için başvurulur.
14. Doğal gaz sayacı alınıp monte edilir.
15. Gaz idaresine test ve kontrol için baş vurulur ve kontrol yapılır. Gaz açılır.
16. Yetkili servis sistemi devreye alır.

Doğalgaza dönüşüm ve doğal gaz cihazları

Doğal gaza dönüşümde en önemli konu ısıtma sisteminin dönüşümüdür. Burada en önemli karar seçilecek sistem ve kazan tipidir. Apartmanlarda eğer mevcut bir merkezi ısıtma sistemi varsa kuşkusuz en ekonomik çözüm merkezi ısıtma sıcak su kazanını dönüşümle veya değiştirerek doğal gazlı kazan haline getirmektir. Bu durumda istenirse, pişirme ve kullanma sıcak suyu üretimi amacı ile yeni bina içi gaz tesisatı yapılabilir. En ekonomik çözüm budur çünkü daire içi ısıtma tesisatına hiç dokunulmamaktadır. Doğal gaza geçerken mevcut merkezi ısıtma sistemini iptal ederek daire bazında münferit ısıtmaya geçilmesi halinde ısıtma tesisatının tadili gerekir. Bu hem daire içinde kırıp dökmeye neden olacaktır ve hem de toplam maliyet diğerinin dört katı mertebesinde rakamlara ulaşabilecektir. Doğal olarak maliyetler kullanılacak cihazlara çok bağlı olmakla birlikte, münferit ısıtmaya dönüşümün maliyetinin merkezi ısıtmaya göre çok fazla olacağı kesindir. İşletme maliyetlerinin münferit ısıtmada daha az olacağı da doğru bir tez değildir.
Eğer konfordan fedakarlık edilmiyor ve belirli odalar belirli zamanlarda devre dışı bırakılmıyorsa, kaliteli ve otomatik kontrollu bir merkezi sistemde tavsiye edilen düzeylerde ısıtma yapıldığında, münferit ısıtmaya göre daha fazla yakıt tüketilmesi söz konusu değildir. Unutulmamalıdır ki iç sıcaklıkların 1°C daha yükseltilmesi yıllık yakıt tüketiminde İstanbul ikliminde %10 mertebesinde daha fazla yakıt tüketimine neden olmaktadır. Bu nedenle doğal gaza dönüşen merkezi sistemlerde ideal olarak iç ortam sıcaklıklarının 20 °C değerinde sabit tutulması konfor ve yakıt ekonomisi açısından en iyi çözümdür.
Ortak yaşama uyum gösterememe ve paylaşım problemleri gibi sosyal problemler dışında rasyonel karar, apartmanlarda merkezi ısıtma sistemini muhafaza etmektir. Eğer yeni yapılan bir Apartman söz konusu ise, buralarda ısıtma sistemini baştan münferit ısıtmaya veya merkezi ısıtmaya göre projelendirmek mümkündür. Bu durumda her iki sistem kuruluş maliyetleri arasındaki fark yukarıdaki kadar fazla olmayacaktır. Ancak yine de ekonomi, işletme kolaylığı, konfor, tehlike riski ve yangın riski gibi faktörler açısından merkezi sistem avantajlara sahiptir. Kombi cihazlarının tek tek dairelere sokulması tehlike ve yangın riskini artıracaktır.
Özellikle yüksek bloklar söz konusu olduğunda en akılcı çözüm, ısıtmanın ve kullanma sıcak suyunun merkezi olarak kazan dairesinde temin edilmesi, yemek pişirme için de elektrikli ocak ve fırın kullanılmasıdır. Böylece gazı tamamen daire içlerinden çıkarmak ve riskleri minimuma indirmek mümkün olacaktır. Apartmanlarda doğal gaza geçerken mevcut kömür veya fuel oil yakan kazanların dönüşümü bu kazanların 12 yıllık yeni kazan olmalarının dışında düşünülmemelidir. Yeni doğal gaz kazanları pek çok modern özelliklere sahiptir. Yüksek verimli, güvenli, tam otomatik kontrollu, uzun ömürlü, sessiz, özel kazanlardır. Bu kazanların kullanılması halinde, eski kazanların dönüştürülmesi ile elde edilecek yatırım maliyeti avantajı kısa zamanda amorti edilecek ve kara geçilecektir. Avrupa ülkelerinde değil eski kazanların dönüşümü, klasik tip yeni doğal gaz kazanlarının bile kullanımı yasaktır. Artık günümüzde modern teknoloji ürünü yüksek verimli, düşük sıcaklık kazanlarının ve yoğuşmalı tip kazanların kullanımına izin verilmektedir.
Apartmanlarda kullanılacak merkezi doğal gaz kazanları öncelikle atmosferik brülörlü kazanlar olmalıdır. Bu kazanlar Buderus'ta 700 kW güce kadar bulunmaktadırlar. Bu kazanların brülörleri kendi içindedir. Ayrıca bir brülör takılmasına gerek yoktur. Brülörde bir hava üfleme vantilatörüne ihtiyaç yoktur. Hiçbir mekanik hareketli parça içermeyen bu kazanlar sessiz olmaları , servis ihtiyacı göstermemeleri ve ucuz olmaları (belli kapasitelere kadar) ile öne çıkmaktadırlar. Apartmanlarda ses çok önemli bir faktördür. Bu faktörün değerlendirmelerde ağırlıkla ele alınmasında yarar vardır.
Daha büyük kapasitelerde birden fazla sayıda atmosferik brülörlü kazan kullanılması veya üflemeli brülörlü kazanlara geçilmesi gerekir. Üflemeli brülörlü kazan kullanıldığında brülörün kazana uyum göstermesi çok önemli bir konudur. 100 kW güce kadar tek kademeli daha büyük güçlerde 1000 kW güce kadar çift kademeli ve daha sonra oransal (kademesiz kontrollu) brülörler kullanılmalıdır. Kazan kapasite seçimi için, tesisatı mevcut binalarda ısınma problemi yoksa, mevcut radyatörler sayılarak belirlenen toplam kapasiteye %5-10 emniyet payı ilave edilir. Villa tipi bağımsız konutlar için döşeme tipi kat kaloriferleri en uygun çözümlerdir. Buderus'ta villa kalorifer kazanları bulunmaktadır. Bu tip kazanlar atmosferik brülörlü ve üflemeli brülörlü olabilir. Atmosferik brülörlü tipleri tercih edilmelidir. Bu tip uygulamalar için yeni geliştirilen duvar tipi yoğuşmalı kazanlar ise çok yüksek verimleri ve çok az yer kaplamaları ile teknik açıdan rakipsizdirler. Özellikle döşemeden ısıtma uygulamalarında alt ısıl değere göre verim % 109'lara ulaşmaktadır. Aynı zamanda kullanma sıcak suyu da elde edilen bu kazanlarda birden fazla kazan kullanmak suretiyle 45.000 kcal/h kapasitelere kadar çıkılabilmektedir.
Boyler deposu tipe bağlı olarak cihazın içinde entegre olabildiği gibi ayrı da olabilmektedir. Yeni geliştirilen ön karışımlı brülör kullanılan Buderus'un bu tip kazanlarında emisyon değerleri ulaşılabilen en düşük değerlere sahiptir. Ayarlanan iç sıcaklıktan kumanda alarak modülasyonlu bir biçimde (yüke göre kapasiteyi kademesiz bir biçimde sürekli ayarlayarak) tam otomatik olarak çalışmaktadır. Yoğuşmalı kazanların ilk satın alma fiyatları diğerlerine göre yüksek olmakla birlikte, yüksek verimi ile kendini amorti etmektedir. Daha büyük güçlerde döşeme tipi yoğuşmalı kazanlar da mevcuttur. Bağımsız (münferit) ısıtma amacı ile doğal gazlı kat kaloriferi olarak, duvar tipi kombi cihazları kullanılmaktadır. Daha önce yapılmış kalorifer sistemi olmayan ve soba ile ısıtılan evlerde doğal gaza geçişte imkanlardan biri kat kaloriferi yapmak ve kazan olarak kombi cihazları kullanmaktır. Kombi cihazları hem ısıtma ihtiyacını ve hem de kullanma sıcak suyu ihtiyacını birlikte karşılamaktadır. Kombi cihazlarının bacalı ve hermetik olmak üzere iki tipi bulunmaktadır. Eğer baca imkanı varsa bacalı tipler tercih edilmelidir. Bacalı kombiler hem ucuzdur, hem de daha güvenlidirler. Buna karşılık baca olmayan yerlerde mecburen hermetik cihazlar kullanılır. Bunlar yakma havasını bir fanla dışarıdan alır ve yanma ürünlerini yine aynı fan yardımı ile dışarı atarlar cihaz dış hava bağlantısı için içiçe iki borudan oluşan bir baca kullanılır ve bu cihazlar mümkünse dış duvara yerleştirilirler. Kombi cihazlar havalandırılan odalara yerleştirilmelidir. Bu amaçla mutfak en uygun yerdir.
Bu cihazları banyo ve yatak odalarına yerleştirmek yasaktır. Kombilerin mutlaka baca gazı akış emniyeti olmalıdır. Duman gazlarının çıkışı herhangi bir nedenle engellendiğinde cihaza gaz beslemesi otomatik olarak kesilmeli ve yeniden ancak elle açılabilmelidir. Ayrıca düşük gaz basıncı emniyeti ve modülasyonlu brülör aranan özelliklerdir. Kombi cihazları 25.000 kcal/h kapasiteye kadar kullanılabilmektedirler.
Doğal gazın getirdiği imkanlardan yararlanmak için mutlaka tam otomatik kontrol sistemi kullanılmalıdır. Buderus'ta bu amaçla Logamatik panel geliştirilmiştir. Farklı tipte kazanlar için farklı Logamatik paneller geliştirilmiştir. Bu paneller sayesinde dış hava sıcaklığındaki değişimlere paralel olarak kazanın sisteme beslediği su sıcaklığı otomatik olarak ayarlanmakta, kazan programlanan saatlerde çalışmaya başlayıp, durmaktadır. Hatta yine dış sıcaklığa bağlı olarak hangi saatte çalışmaya başlayıp, duracağına sizin belittiğiniz saatte istediğiniz sıcaklığı temin etmek üzere kendi karar verebilmektedir. Ayrıca yaz-kış ayarları , dona karşı önlem, boyler kumandası v.s. olanaklar sağlamaktadır.

Alüminyum ve Alüminyum Alaşımların Standart Gösterimleri

Yer kabuğunda en çok bulunan ikinci metalsel element olan ve günümüz endüstrisinde çelikten sonra en fazla kullanılan alüminyum ve alüminyum alaşımları; hafif olmaları, iyi ısıl ve elektrik iletkenlikleri, artırılabilen mukavemet özelikleri ve korozyona karşı dirençleri nedeniyle mühendis ve tasarımcılar için günümüzde önemli bir malzeme konumundadır. Özellikle son yıllarda, enerji tasarrufuna dönük çalışmalar, daha az yakıt harcayan hafif ve ekonomik taşıtların üretimini gündeme getirmiş ve alüminyum alaşımları, otomobillerde, otobüslerde, trenlerde, deniz taşıtları yapımında öncelikli olarak tercih edilen metalsel malzemeler olmuştur. Esasında bu alaşımlar, uzun yıllardır havacılık endüstrisinde kullanılmakta olan malzemelerdir ve artırılmış mukavemet ve darbe özelikleri sayesinde savunma sanayiinde de kullanıma girmişlerdir.
Endüstride kullanılan alüminyum alaşımları; dövme ve döküm alüminyum alaşımları olarak üretilmektedirler ve özellikle dövme alüminyum alaşımlarının ısıl işlem uygulanamayan (soğuk şekil değiştirme sertleştirmeli) ve ısıl işlem uygulanabilen (çökelme sertleştirmeli) birçok türü taşıt yapım endüstrisinde (otomobil, raylı taşıt, zırhlı taşıt vb.), uçak ve uzay araçları yapım ve gemi yapım endüstrisinde geniş uygulama alanı bulmaktadır. Bunlar; 2xxx, 5xxx, 6xxx ve 7xxx serisi alüminyum alaşımlarıdır. Bu çalışmada, dünyada ve ülkemizde endüstriyel uygulamaları hızla artan alüminyum ve alüminyum alaşımlarının tanıtımı yapıldıktan sonra, endüstride en çok kullanılan dövme alüminyum alaşımlarının Avrupa Standardlarına (EN) göre sınıflandırılmaları ve gösterimleri ele alınmaktadır. Alüminyum ve alüminyum alaşımları, günlük yaşantımıza kadar girmiş ve yaşamımızın ayrılmaz bir endüstriyel malzemesi konumuna gelmiştir. 19. yy.’da yeni tür metal alaşımları arayışı içinde olan bilim adamları, alüminyumun eldesiyle yeni bir metal türünün ortaya çıkmasının birçok problemi çözebileceğini düşünmüşlerdir. Az miktarlarda üretimi için oldukça pahalı olan, fazla enerji tüketen alüminyum, altından daha değerli bir metal konumuna gelmiştir. Günümüzde alüminyum ve alüminyum alaşımları, gıda, kimya, otomotiv ve gemi yapım, taşıt yapım, uçak yapım endüstrisi, makina ve cihaz yapımı ile mimari alanda ve inşaat sektöründe geniş kullanım alanına sahiptirler ve birçok özelikleri nedeniyle mühendis ve tasarımcılar için tercih edilen malzemeler konumuna gelmişlerdir. Alüminyumun ilk ticari uygulamaları, ayna çerçeveleri ve tepsilerde görülmüş; ana ürün olarak pazara sunulmuş, zaman içinde kullanımıyla doğrudan veya dolaylı olarak her yönüyle modern hayatta çeşitli uygulama alanları bulmuştur (Anderson 2000, Mathers 2002).
Çelikten sonra günümüz endüstrisinde en fazla kullanılan metalsel malzeme olan ve yer kabuğunda en çok bulunan ikinci element olmakla birlikte mühendislik uygulamalarında ekonomikliğiyle ön plana çıkan bir metal olan alüminyum ve alüminyum alaşımları; hafiflikleri, iyi ısıl ve elektrik iletkenlikleri, artırılmış mukavemet özelikleri ve korozyona karşı dirençleri nedeniyle mühendis ve tasarımcılar için tercih edilen malzemeler konumuna gelmişlerdir. Alüminyum, endüstriyel malzemeler içinde son keşfedilen metallerden biridir ve bu alaşımların kullanım alanının yaygınlaşmasında savunma, otomotiv ve havacılık endüstrisinin büyük bir katkısı olmuştur (Avner 1974, Tülbentçi 1987, Welding Handbook 1996, Anderson 2000, Mathers 2002).
Endüstride kullanılan alüminyum alaşımları; dövme ve döküm alüminyum alaşımları olarak üretilmektedirler ve özellikle dövme alüminyum ve alüminyum alaşımlarının ısıl işlem uygulanamayan (soğuk şekil değiştirme sertleştirmeli) ve ısıl işlem uygulanabilen (çökelme sertleştirmeli) birçok türü taşıt yapım endüstrisinde (otomobil, raylı taşıt, zırhlı taşıt vb.), uçak ve uzay araçları yapım ve gemi yapım endüstrisinde geniş uygulama alanı bulmaktadır. Bunlar; 2xxx, 5xxx, 6xxx ve 7xxx serisi alüminyum alaşımlarıdır.
Alüminyumun en önemli özelikleri olarak; özgül ağırlığının düşük olması, elektriği ve ısıyı çok iyi bir şekilde iletmesi, çok yumuşak ve sünek olması ile bazı alaşımlarının çökelme yolu ile sertleştirilebilmesi sayılabilir.
Alüminyumun ergime sıcaklığı düşük, buna karşın kendini çekmesi çok fazladır, bu bakımdan döküm yolu ile şekillendirme için saf alüminyum yerine, alüminyum alaşımları tercih edilir (Anık ve Dorn 1995, Tülbentçi 1987).
Alüminyum saflık derecesine göre sınıflandırılır. Mekanik özelikleri, içeriğindeki Si, Fe, Ti, Cu ve Zn gibi elementlerin etkisi ile yükselmesine karşın kimyasal maddelere karşı olan direnci azalır; mekanik özelikler alüminyuma uygulanan şekil verme işlemine bağlı olarak ta büyük ölçüde değişir (Tülbentçi 1987, Anık ve diğ. 1993).
Alüminyum % 99.0- 99.5- 99.8- 99.99 safiyet derecelerinde üretilir; % 99.99 saflıktaki alüminyum yüksek nitelikte saf alüminyum olarak tanımlanır ve burada fiziksel ve mekanik özelikler belirli bir şekilde kendini gösterir. Bu alüminyum yumuşaktır ve kolay işlenebilir, ısı ve elektriği iyi iletir, ışığı iyi yansıtır ve korozyona karşı oldukça dirençlidir (Tülbentçi 1987).
Bu makalede, dünyada ve ülkemizde endüstriyel uygulamaları hızla artan alüminyum ve alüminyum alaşımlarının kısaca tanıtımı yapıldıktan sonra, endüstride en çok kullanılan dövme alüminyum alaşımlarının Avrupa Standardlarına (EN) göre sınıflandırılmaları ve gösterimleri ele alınmaktadır.
2. Alüminyum ve Alüminyum Alaşımlarının Sınıflandırılması,
Standard Gösterimleri ve Uygulanan Sertleştirme İşlemlerine Göre Simgelendirilmeleri
Alüminyum alaşımları, alaşım elementlerinin çok farklı etkileri dolayısı ile, birbirinden çok farklı özeliklere sahiptirler ve bunlar genellikle dövme ve döküm alüminyum alaşımları olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar.
2.1. Dövme alüminyum alaşımları
Bu türe giren alaşımlar Cu, Mg, Mn, Si ve Ni gibi elementler içerirler; çoğu kez önce sürekli döküm yöntemi ile blok biçiminde elde edildikten sonra, homojenleştirme tavı uygulanır, haddeleme veya ekstrüzyon ile biçimlendirilirler. Döküm yapısındayken tane sınırlarında oluşan sürekli gevrek fazlar, şekillendirme sırasında parçalanır ve ana kütleye dağılır ve böylece alaşım soğuk şekillendirmeye uygun duruma geçer (Domke 1988).
Dövme alüminyum alaşımlarının simgelendirilmesi ve standardlaştırılmaları ilk olarak sistematik biçimde 1954 yılında Alüminyum Birliği tarafından gerçekleştirilmiştir. Burada dört numaralı bir tanımlama sistemi kullanılır. Bu sistem günümüzde hala geçerli olan bir sistemdir ve gerek Amerikan gerekse de Avrupa Standardlarının temelimni oluşturur.
Çeşitli ülkelerin ulusal standardlarında farklı simgelendirme ile tanımlanan dövme alüminyum alaşımları EN 573 serisi standardlarda detaylı olarak ele alınmıştır. Dövme alüminyum ve alüminyum alaşımlarının simgelendirilmesi ve kimyasal bileşimleri EN 573-3: 1995’te tanımlanmıştır. Ülkemizde de TS EN 412/Ocak 1987 "Biçimlenebilen Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları- Kimyasal Bileşimi" olarak standardlaştırılmışlardır. Bu konudaki TS EN standardı hazırlık aşamasındadır.
Değişik serilerdeki alüminyum alaşımlarının karakteristiklerinde dikkate alınacak farklılıklar bulunmaktadır ve bunlar alaşımların uygulama alanlarında farklılıklar yaratmaktadır.
Standard tanımlama sistemini anladıktan sonra, bir sonraki nokta önceden bahsedilen seriler içinde iki belirgin farklı alüminyum türü olduğunu kabul etmektir. Bunlar ısıl işleme tabi tutulabilen ve bu sayede mukavemetleri artırılabilen alüminyum alaşımları ve ısıl işleme tabi tutulamayan alüminyum alaşımlarıdır. Ark kaynağı uygulamalarının bu iki tür alaşım serisi üzerindeki etkileri göz önünde tutulduğunda bu fark özellikle önemlidir. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarına uygulanan mukavemet artırıcı yöntemlere göre simgelendirme EN 515: 1993’te yer almaktadır.
EN 573’e göre standard gösterimleri verilen alüminyum ve alüminyum alaşımları içinde en çok kullanılan alaşımlar 1xxx, 2xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx ve 7xxx serisi alaşımlardır bu alaşımların standard gösterimleri ve içerikleri sırasıyla Tablo 3, 4, 5, 6a, 6b, 7 ve 8’de verilmektedir.
1xxx, 3xxx ve 5xxx serisi dövme alüminyum alaşımları ısıl işlem uygulanamayan türlerdir ve bunlar yalnızca şekil değişimiyle sertleştirilebilirler. 2xxx, 6xxx ve 7xxx serisi dövme alüminyum alaşımları ise ısıl işleme tabi tutulabilirler. 4xxx serisi hem ısıl işleme tabi tutulabilir hem de ısıl işleme tabi tutulamaz alaşımlar içerir (Anderson 2000).
Isıl işleme tabi tutulabilir alaşımlar, en yüksek mekanik özeliklerini en genel olarak çözeltiye alma ısıl işlemi ile kazanırlar. Çözeltiye alma ısıl işleminde alaşım, çözelti içine alaşım elementleri veya bileşik katmak için yaklaşık 530°C‘ye kadar ısıtılır, arkasından hızlı soğutma gelir, bu işlem; oda sıcaklığında aşırı doymuş çözelti sağlamak için genelde su içinde yapılır. Genellikle bunu, yaşlandırma ısıl işlemi takip eder. Yaşlandırma; istenen akma özelikleri için, aşırı doymuş çözeltiden bir miktar element veya bileşiğin çökeltilmesidir. Burada, çökelme sonucunda tanelerin içinde, ışık mikroskobu ile seçilemeyen çok ufak zerreler oluşur. Bu submikroskobik zerreler kafeste kaymayı önler böylece alaşım sertleşir ve akma ve çekme mukavemeti yükselir (Tülbentçi 1987, Anık ve diğ. 1993).
Isıl işleme tabi tutulamayan alaşımlar en yüksek mekanik özeliklerini, soğuk şekillendirme yoluyla sertlik ve mukavemeti artırma yöntemi olan şekil değiştirme sertleştirmesi ile kazanırlar. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarına uygulanan temel sertleştirme işlemlerinin gösterimi Tablo 9, 10 ve 11’de verilmiştir. Ayrıca, ülkemizde hala geçerli olan TS 1321’e göre de tanımlanan bu işlemler toplu olarak Tablo 12’de gösterilmiştir.
6061-T6, 6063-T4, 5052-H32 ve 5083-H112 alaşımlarının gösteriminde olduğu gibi alaşım numaralama sistemini ısıl işlemle bir tire ile birleştiren, serilerin harflerini alaşım gösterim numarasının takip ettiği sistemdir ve bu gösterim tüm standardlarda aynıdır.
2.2. Döküm alüminyum alaşımları
Bu tür alaşımların büyük çoğunluğu silisyum içerir; %11.7Si içeren alaşım ötektik bileşimde olduğundan çok üstün döküm özeliklerine sahiptir. Bu alaşımın korozyona direnci ve kaynak kabiliyeti de oldukça iyidir. Döküm alüminyum alaşımlarına bir miktar bakır katılması, talaş kaldırma özeliklerini geliştirir, buna karşın, korozyon direncinde azalmaya neden olur (Tülbentçi ve Kaluç 1985).
Döküm alüminyum alaşımlarına silisyumdan başka magnezyum katılarak çökelme yolu ile sertleştirilebilen ve deniz suyunun korozif etkilerine dirençli alaşımlar elde edilir.
Alüminyum Birliği’nin standardizasyonuna göre alaşımları ülkemizde de TS 410/Nisan 1975’de yayımlanmış "Alüminyum Alaşımlarından Yapılan Dökümlerin Bileşimi" adlı standardda tanımlanmışlardır. Günümüzde bu tür alaşımlar için hazırlanmış olan EN 1706 ve EN 1780 serisi standardlar geçerlidir.
3. Sonuç
Günümüzde, alüminyum ve alüminyum alaşımları düşük yoğunlukları, yüksek mukavemetleri, iyi korozyon dirençleri ve uygun kaynak kabiliyetleri nedeniyle çeliklerden sonra en çok kullanılan metalsel malzemelerdir. Alüminyum ve alüminyum alaşımları, eklenen alaşım elementlerinin etkisiyle mekanik özelikleri ve korozyon dirençleri değiştiğinden dolayı saflık derecesine göre sınıflandırılırlar.
Alüminyuma eklenen alaşım elementleri, alaşımın mekanik özeliklerini değiştirebildiği gibi ısıl işlem ve kaynak kabiliyetini de önemli ölçüde etkiler. Bu açıdan, dünyada öncelikle Alüminyum Birliği tarafından sınıflandırılması yapılan alüminyum ve alüminyum alaşımları Avrupa Birliği tarafından da Avrupa Standardları bazında sınıflandırılmışlardır. Bu standardlar, DIN standardlarındaki gösterimden tamamen farklı olup büyük ölçüde Amerikan Standardlarına yakınlık göstermektedir. Ülkemizde, bu konudaki standardlar, henüz hazırlanmamıştır. Bu açıdan, bu sektörlerde çalışan mühendis ve teknik elemanların özellikle yeni Avrupa Standardlarına (EN) göre gösterimleri bilmelerinde yarar vardır. Bu amaçla bu çalışmada, endüstriyel olarak alüminyum ve alüminyum alaşımlarını kullanan ve/veya kullanacak olan sektörlerdeki mühendis ve teknik elemanların yararlanması amacıyla alüminyum ve alüminyum alaşımları tanıtılmış ve sınıflandırılması, ilgili Avrupa Standardlarındaki (EN) gösterimleri açıklanmıştır.

Dökme demiri kaynak etmek

Dökme Demirlerin kimyasal kompozisyonu ve özel mikroyapısı nedeniyle kaynak öncesinde birkaç kural dikkate alınmalıdır. Gri dökme demir, demir-karbon-silis alaşımıdır. Karbon mikroyapı içinde iki farklı şekilde bulunabilir : Karbon ve demir bileşiği şeklinde (Sementit, Fe3C) Serbest karbon olarak, lamellar grafit veya grafit kürecikleri şeklinde Eğer metal kaynak sıcaklığından oda sıcaklığına çok hızlı şekilde soğursa, karbonun serbest karbon olarak çökelmesi için yeterli zaman olmaz, sert ve kırılgan beyaz dökme demir oluşur (sementit, ledeburit, martensit). Bu özellikle ana metalle benzer kompozisyona sahip ilave metal kullanılırsa olur. Bu oluşumu engellemek için iş parçası ön tav yapılmalı ve kaynak sonrası çok yavaş soğuması sağlanmalıdır. Farklı kimyasal kompozisyondaki ilave metallerin (nikel alaşımlı dökme demir elektrodları) kullanımı ısı girdisinin ve sert dönüşüm bölgelerinin dar sınırlar içinde kalmasını sağlar ve kaynak dikişinin mekanik özelliklerinin yeterli düzeyde tutulmasını sağlar. Mümkün olan en iyi sonucu alabilmek için aşağıdaki kurallara mutlaka uyulmalıdır : İş parçasının hazırlanması :ana metal tüm yabancı maddelerden temizlenmelidir (ör: yağ, gres, pas). Çatlaklar kaynak ağzı ( yakl. 90°’lik açı ile) açılarak temizlenmeli ve iki ucuna stop deliği açılmalıdır. Kaynaklı birleştirmelerde malzeme kalınlığına göre V, X veya U- kaynak ağzı ( yakl. 90°’lik açı ile) açılarak hazırlanmalıdır. Kaynak ağzı açma veya oyma taşlama, pinomatik aletlerle veya OERLIKON E 900 oyuk açma elektrodu ile yapılabilir. Kaynak ağzının yaklaşık 20 - 30 mm iki yanındaki yüzeyler taşlanarak temizlenmelidir. : Keskin köşelerden ve kenarlardan kaçınılmalıdır. Ön tav ve kaynak :Eğer kaynak aynı kimyasal kompozisyondaki elektrod veya oksi-asetilen çubuğu ile yapılıyorsa, iş parçasının tümü yaklaşık 600°C’ye kadar homojen olarak ön tav yapılmalıdır. Kaynaklı parça, fırında, sıcak kumda veya kül içinde yavaş soğutulmalıdır. : Dökme demiri “soğuk kaynak” yaparken, kısa pasolarla (20-30 mm) kaynak yapılmalı ve hemen çekiçle dövülmelidir. İş parçasının kaynak esnasında çok ısınmasına izin verilmemelidir. Nikel içerikli kaynak elektrodları kullanılıyor olsa da karmaşık geometriye sahip iş parçalarının kaynak öncesi 300 - 350°C’ye kadar ön tav yapılması tavsiye edilir. İş parçasının dışına taşmayan çatlaklar, dıştan içe doğru kaynak yapılmalıdır. Gri dökme demirin sızdırmaz kaynağı :Sızdırmaz kaynaklar yalnız tamamen ön tav yapılmış iş parçalarında mümkündür.

Biodizel

Dizel motorlarda yakıt olarak kullanılan ve yenilenebilir biyolojik maddelerden türetilen yakıtlar biodizel olarak adlandırılır [1]. Hayvansal yağlar ile soya fasulyesi, mısır ve ayçiçeği gibi bitkisel ürünlerin yağlarından biodizel yakıt üretiminde faydalanılır. Biodizel saf olarak kullanılabileceği gibi petrolden elde edilen dizel yakıtla karıştırılarak da kullanılabilir. Sebze yağlarının yakıt olarak kullanılabileceğini ilk olarak 1900 lü yılların başında Rudolph DIESEL yer fıstığı yağıyla dizel motoru çalıştırarak göstermiştir. Fakat petrol hazır bir sektör olduğu için yaygınlaşması ancak bazı özel olaylar sonucu ve kısıtlı olmuştur. İkinci dünya savaşı, 1970 lerdeki petrol darboğazı ve yeni dönemde çevre bilincinin artması yeni enerji kaynaklarına ilgiyi artırmıştır Biodizel ismi ilk olarak 1992 yılında Amerika Ulusal SoyDiesel Geliştirme Kuruluşu tarafından telaffuz edildi. Kimyasal olarak yenilenebilir yağ kaynağından türetilen uzun zincirli yağlı asitlerin mono alkol esterleri olarak tanımlanır. Yani biyolojik kaynaklardan elde edilen ester tabanlı bir tür oksijenli yakıttır ve sıkıştırmalı (dizel) motorlarda kullanılabilir Mazotla belli oranlarda karıştırılarak kullanılabilir. Bu oran; ekonomi, gaz emisyonu, yama özelliği gibi birçok faktöre bağlıdır ve genelde %20 lik karışım kullanılır. Bakterilerle ayrışabilen, zehirsiz, sülfürsüz ve hoş kokuludur. Bitkisel yağların metil veya etil esteridir. Bu konuda araştırma ve üretim yapan ülkelerin favori ürünü soya fasulyesidir. Elde edilen bitkisel veya biyolojik yağlar alkolle (genelde metanol) karıştırılır ve sodyum hidroksitle tepkime hızlandırılır. Kimyasal reaksiyon sonunda bir ester ve gliserin oluşur. Ester yakıt olurken gliserinde değerli bir ürün olarak birçok sektörde kullanılır Gelişmiş ülkelerde bu konuda yapılan Pazar Araştırması, Ürün Geliştirme, Bilinçlendirme ve Fiyat İyileştirme gibi araştırma faaliyetleri sonucunda üretimde büyük aşamalar kaydedilmiştir. Tüketimi ise sürekli verim ve etkileri konusunda izlenmektedir. İlk yaygın kullanım alanı eski model belediye otobüsleri olmuş (1993); fiyat konusunda mazottan pahalı olması sebebiyle %20 karışımı kullanılmıştır. Su araçlarında kullanımının çok daha fazla çevresel fayda oluşturduğu 180 Beygir Gücündeki bir test teknesinde kullanımıyla gösterilmiştir (1994). Kaptan Bryan Peteson saf biodizel yakıtla 40.000 Mil ve 40 ülkeyi kapsayan iki buçuk yıllık test gezisi yapmıştır. Diğer bir faydalı kullanım alanı ise yer altı maden sektörüdür.Çift zamanlı, dört zamanlı, mekanik kontrollü, elektronik kontrollü, direk enjeksiyonlu ve endirek enjeksiyonlu motorlarda yapılan deneylerde saf biodizelin kullanılmasıyla motorun daha yeni ve temiz kaldığı gözenmiştir. Karbon atımı azalmış ve çözülmüş organik saçılma artmıştır. Bu araştırmalar bir ürün standardı oluşturma çabasıdır, bu konuda Amerika ve Avrupa’da çalışmalar vardır ve ulaşılmak istenen nokta bir dünya standardı oluşturmaktırYakıt olarak kullanılacak yağlardaki ilk işlem yoğunluğunu azaltmaktır. Yağları alkolle esterleme işlemi alkolün katalizör etkisinden de faydalanmak amacıyla tercih edilmektedir. Bu işlemlerin sonucunda her 100 birim biodizel yakıt elde edilirken 11 birim gliserin ortaya çıkmaktadır. Atık gibi görünen gliserin birçok sanayi alanında kullanılmaktadır. Diğer bir yakıt üretim yöntemi ise Kolza (Brassica Napus: Avrupa kökenli sarı çiçekli yağlı bir yem bitkisi) tohumlarının soğuk preslenmesidir. Bu yöntemde gliserin yan ürünü ortaya çıkmaz. İşlenmemiş yağı yakıt olarak kullanan araçlar da yapılmaktadır. Fakat motor teknolojileri yeni ve seri üretimde olmadığı için şimdilik pahalıdır. Kanada’nın Su ile Kimyasal İşlem ismini verdiği farklı bir yöntemi de vardır.Mazot egzoz atığının zehirli etkisinin yok olması için gerekli süre 30 gün civarında iken biodizel katkılı yakıtta bu süre iç kat kısalmaktadır. En yaygın araştırma yapılan yerler; bazı Avrupa ülkeleri, Amerika, Yeni Zelanda ve Kanada’dır. En çok kullanılan deneme alanları ise; kamyon, araba, lokomotif, otobüs traktör ve deniz araçlarıdır. Karşılaşılan en önemli dezavantaj ise maliyet fiyatı konusunda olmaktadır. Şu anda 26$ olan petrole karşı biodizelin fiyatı 40-50$ civarında olmaktadır. Eğer devletlerin çevreci bakış açısı gelişirse sübvansiyon uygulamak faydalı olacaktır. Yoğunluğunun fazla olması da soğuk iklimli yerlerde saf kullanımı bir sorun oluşturmaktadır Avrupa’da 1995-1996 yıllarında yağlı tohum fiyatlarının yarı yarıya artması ile üretim alanı 0.9 milyon hektara ulaşmıştır. Sadece soya fasulyesi için planlanan hammadde amaçlı ekimin 1 milyon tona ulaşması beklenmektedir. Ayrıca petrol ürünü yakıtlara uygulanan yüksek vergilerin %90’ının biodizel yakıtlara uygulanmaması 1994 Şubatında Avrupa Parlamentosu’ nda kabul edilmiştir. Bunlar biodizelin mazota alternatif olabilme şansını artırmıştır. Batı Avrupa’da 1995 yılında esterleme işlemi ile elde edilen biodizel yakıt 1.1 milyon ton olmuştur. Yan ürün olarak elde edilen gliserin ise 80.000 tondur. Bu yüzden Almanya gibi bazı ülkeler gliserin oluşturmamak için esterleme ile biodizel elde etme yöntemine sınırlama getirmiştir. Gliserin açığa çıkarmayan bir yöntem yakma işlemidir. Fakat bu yöntem atıkları, çevresel etkisi ve ek maliyeti yüzünden tercih edilmemektedir. Bu yüzden Almanya soğuk presleme yöntemine odaklanmaya başlamıştır. 1995 yılının başlarında Japonya’da üç yıllık çalışma sonucu 0.2 milyon tonluk yıllık yağlı tohum ekim seviyesine ulaşılmıştır. Amerika’da ise 2000 li yıllarda alternatif yakıt katkı miktarının %10 seviyesine ve 2010 lu yıllarda ise %30 düzeyine çıkarılması amaçlanmıştır. Bu amaçla resmi araçlarda %10 katkılı dizel yakıt kullanımı başlamıştır. Karşılaşılan en büyük sorun büyük petrol şirketlerinin aleyhte kampanyalarıdır. 1990 yılında Kanada CANOLA (Canada ve Oil isimlerinin birleşmesinden adlandırılmış ve Kanada’nın genetik ıslah ile 1956 yılında geliştirdiği bir üründür) ekimine başladı fakat pahalılığı sorun olamaya başlayınca 1994 yılında Brassica Juncia çeşitlerine yönelmekle maliyeti düşürmeye çalışmıştır. Kanada CANOLA üretiminin en önemli müşterisi Japonya’dır. Kanada petrol rafine tekniğine benzer bir yöntem ile biodizel üretimi yapmaktadır. Bu yöntemle CETANE (dizel yakıt güçlendiricisi), NAFTA (benzin katkısı) gibi yan ürünler elde edilmektedir. CETANE katkılı dizel yakıt yeşil dizel olarak bilinir. Emisyon ve performans testlerinin olumlu çıkması yüzünden bu isim verilmiştir. Tüm üretimine rağmen Kanada’da biodizel yakıt olarak ticari bir sektör henüz yokturYüksek üretim maliyeti yüzünden saf veya katkı olarak biodizelin kullanımı çok ilgi çekmemiştir. Atık yağlarının geri dönüşümlü olması maliyeti az miktarda düşürmektedir. Bu ise kısa vadede mazota rakip olma şansını ortadan kaldırmaktadır. Avrupa, yaygın üretimi sübvansiyon ve petrol ürünlerinden alınan yüksek vergilerle teşvik etmektedir. Bazı büyük şehirlerdeki hava kirliliği de biodizel katkılı kullanımını zorunlu hale getirmiştir Fiyatında bir ucuzlama olmaz ise, madenlerde, hava kirliliği olan alanlarda, ırmak kenarı yerleşimin yoğun olduğu yerlerde her şeye rağmen tercih edileceği düşünülmektedir. Ayrıca vergilerdeki bir miktar azaltma katkılı dizelin fiyatını düşürecektir. Süper CETANE katkılı dizel ise zaten fiyat açısından cazip bir katkıdır Kullanımını teşvik amacıyla 2002 temmuz ve ağustos aylarında Amerikanın Kentucky ve Ohio bölgelerinde 280 otobüs 50.000 galonluk %20 katkılı biodizel yakıtla 4.000.000 km yol kat etmiştir. Minnesota eyaletinde 2001 yılında katkılı biodizel yakıta %2 ve 2002 yılında %5 lik vergi indirimi yapılmıştır. Ayrıca mazotun toksik etkisini %90 azalttığı önemli bir propaganda malzemesi yapılmıştır. Amerika’daki en önemli reklam avantajları olarak global ısınma, enerji güvenliği, çevresel ve tarımsal faydaları, petroldeki sülfür seviyesinin düşürülmesindeki politik baskılar sık sık vurgulanmaktadır. 2001 yılında yeni enerji kaynaklarına aktarılan devlet desteği 2000 bütçesine göre 240.000.000$ daha fazla olmuştur. Ağırlığını ağaç ve etanolun oluşturduğu biokütle Amerika enerji kullanımının %3 ünü karşılamıştır. Gelecekte biokütle kullanımının yıllık 348 milyon varile yani üç katına çıkması planlanmaktadır. Böylece 70 milyon arabadan yayılan 100 milyon ton egzoz gaz atığından kurtulmak planlanmaktadırÇiftliklerde ölen hayvanların bedenlerinden biodizel elde etme çalışmaları İskoçya’ da devam etmektedir. Dünyadaki en büyük biodizel üretim tesisi California’ daki Bakersfield tesisinde 1999 üretimi 500.000 galon ve 2002 üretimi 15 milyon galon iken 2003 üretiminin 35 milyon galona çıkması planlanmaktadırİki yıl önce Almanya’da bir çiftlikte bir araba ve traktörün CANOLA yağından elde edilen yakıtla çalıştırıldığını duyan Joshua and Kaia Tickell çifti 1997 yılında University of South Florida's New College in Sarasota (USA) da bir araştırma çalışması başlattılar. Tadilat yaptıkları güneş enerjisi destekli biodizel ile çalışan Veggie Van isimli panelvan ile 10.000 millik bir seyahate çıktılar. Bu seyahatin tamamında lokantalardan topladıkları atık yağlarla kendi ürettikleri yakıtı kullandılar Polonya’da 1991 yılından beri Aviation Enstitüsü, Varşova’da kolza tohumlarından metil ester ile biodizel elde etmek için çalışma ve testler devam etmektedir. Ve 7 ayrı benzin istasyonunda %5 lik karışımlı yakıt satılmaktadırEsterleme yeni bir işlem değildir. 1853 yılının başında E.Duffy ve J.Patrick tanımlanmıştır. Esterlenmiş bitkisel yağ ilk olarak II.Dünya Savaşı’nda Güney Afrika’da iş makinalarında kullanılmıştır. Yoğunluğu mazotun iki katı ve moleküler ağırlığı ise 1/3 dür. Dizel motorların çoğu yağlamalı ve yüksek sülfür içeren yakıt sistemi üzerine tasarlanmıştır. Bu motorlarda biodizel yakıtın kullanımı sülfür emisyonunu azaltırken yağlı içeriği ile motorun yağlanmasına da yardımcı olmaktadır. Egzozdan atılan yanmış yağ ise tekrar esterleme ile yakıta dönüştürülebilmektedir. Kimyasal olarak esterlemenin tanımı ise; ortamdan trigliserin molekülü veya yağlı asit almak, serbest asitleri nötrleştirmek, gliseirni çıkarmak ve bir alkol esteri oluşturmaktır. Yukarıdaki söylenenleri gerçekleştirmek için, metanol (odun alkolü) sodyum hidroksitle karıştırılır ve sodyum metoksit elde edilir. Bu tehlikeli sıvı bitkisel yağla karıştırılıp dinlenmeye bırakılınca, gliserin dibe çöker ve metil ester (biodizel) üstte kalır. Gliserin başta sabun olmak üzere 1500 çeşitten fazla üründe kullanılmaktadır 17 Kasım 1997 tarihinde yakıt tankında soya fasulyesinden elde edilen biodizel bulunan küçük bir uçak Minesota (USA) göklerinde gösteri uçuşu yaptı (Pilotun ismi James Tasma). Daha sonraki model uçaklar üzerinde yapılan uzun süreli testlerde, yakıt verimi ve yakıt temizliğinin yanında yakıt borularında tıkanma/korozyon problemlerinde de azalma gözlenmiştir. Günümüzde Amerika’da üretilen biodizel yakıtın %90 lık kısmı soya fasulyesi esaslıdır. Smithfield isimli bir şirket çöp atıklarından biogaz üretimi yapmaktadır. Bu gaz daha sonra biometanol haline dönüştürülüp nakledilmekte ve kullanım yerlerinin yakınlarındaYukarıda anlatılanların dışında biodizel sektörünün diğer bir avantajı ise, soya fasulyesi bitkisinin toprağı temizleme ve havadaki karbondioksiti emmesidir. Bu özelliği ve yakıt olarak kullanılması ile küresel ısınma açısından da yararlı bir yakıttır. Biodizelin; temiz, zehirsiz, bakterilerle ayrışabilir, sülfürsüz ve kansere neden olmamasının yanı sıra aşağıdaki özelliklere de sahiptir. · Tarım sektöründe canlanma, · İç göç azalması, · Fabrika ve istihdam oluşturma, · Petrol ambargo ve kriz risklerini azaltma, · CO2 miktarını %78 oranında düşürmesi, · Dış bağımlılığı azaltması, · Yenilenebilir bir enerji kaynağı olması, · Atıklarının gübre ve yem olması ve doğaya zarar vermemesi, · Hidrokarbon ve karbonmonoksit yayılışını azaltması, · Parçacık ve duman yayılışını azaltması, · Yüksek miktarda CETANE içermesi, · Kalitesi çeşitli Uluslararası standartlarca kabul edilmiş olmasıdır. “Gelecek nesillerimiz için insanlığın gelişen değeri, Kyoto Protokol’una uymak ve onu ilerletmektir.” biodizel haline getirilmektedir

Yakıt Pilleri

(tamami alintidir, quarters)
Bu konu mayis 2006'nin ayinin en cok tiklanan konusu olmustur,392 kez tiklanmistir.

İlk yakıt pili 1839’ da Galli bir hakim ve bilim adamı olan sir William Grove tarafından üretildi. 1960’ larda ABD uzay programında geliştirilmiş olup atmosfere sadece saf su bırakan ve patlamalı olmayan bir kimyasal elektriksel enerji çevirimi sağlayan ve hiç bir hareketli parçası olmayan solar enerjiden ucuz ve nükleer güçten daha az riskli olan yakıt pillerini seçene kadar pratik bir batarya türü olarak yakıt pilleri hiç önemsenmedi. Yakıt pilleri “Gemini” ve “Apollo” mekiklerinde kullanılmış olup, şu anda bile uzay istasyonları için elektrik ve su sağlamaktadır. 2. YAKIT PİLİNİN ÖNEMİ Yeni bir bin yıla girerken yakıt pilinin dünya çapında araçların kullanımında inanılmaz şekilde artacağı ve enerji için dünya çapında rağbet göreceği tahmin ediliyor. Enerji stoklarımızı korumak, çevremizi korumak ve yaşam kalitesini düzeltmek için dünyanın enerji ihtiyaçları için teknolojiden yeterince yararlanmak gereklidir. Arabalar, evler ve enerji santralleri için yeterli çok yönlü bir teknolojiye ihtiyaç vardır. Çevremize verilen zararları tersine döndürmeye yardım edebilecek yeterince temiz bir teknoloji gereklidir. O teknoloji yakıt pilleridir. Yakıt hücreleri, konvansiyonel güç üretim sistemlerine göre aşağıdaki üstünlüklere sahiptir. - Çevresel kirlilik oranı düşüktür. - Enerji üretim verimi oldukça yüksektir. - Farklı yakıtlarla çalışabilir. (Doğal gaz, LPG, Metanol ve Nafta) - Egzoz ısısı yeniden kazanılabilir. - Modüler yapıdadır. - Montaj süresi kısadır. - Çok yüksek miktarda soğutma suyu ( deniz suyu gibi ) gerektirmez. - Güvenilir bir sistemdir. - İşletim karakteristiği uygulamada kolaylıklar sağlar. - Geleceğe yönelik olarak gelişme potansiyeli oldukça yüksektir. - Katı atık ve gürültü problemi yoktur. 3. YAKIT PİLLERİNİN ÇEŞİTLERİ Elektroliti dışında tüm yakıt pillerinin dizaynı neredeyse aynıdır. Kullanılan elektrolit malzeme çeşidine göre 5 çeşit yakıt pili tanımlayabiliriz. 1- Değişken proton membranlı yakıt pilleri 2- Fosforik asitli yakıt pilleri 3- Alkalin yakıt pilleri 4- Eriyik karbonatlı yakıt pilleri 5- Yoğunlaştırılmış oksitli yakıt pilleri Özel uygulama alanlarında her yakıt pili teknolojisi kendini çekici kılan uygulama özelliklerine sahiptir. Pil pazarı büyük güç ünitelerinden düşük watt uygulamalarına taşımada büyük değişiklikler gösterir. Her pazar payı farklı bir enerji teknolojisi yaklaşımına uyum gösterir. Halen ticari teknolojide geçerli tek pil çeşidi fosforik asit pilleridir. Bunlar savunma bölümü yakıt pili geliştirme programında kullanılmaktadır. Fosforik asit teknolojisi yüksek uygulama derecelerinde sıvı asiti kontrol edebilmek için düşük dereceli destek sistemlerinde, çok pahalı materyallerin kullanımında ve daha iyi durumda muhafazasında başarıyla uygulanır. Alkalin pil teknolojisi uzay mekiği uygulamalarında ve NASA’ nın diğer uygulamalarında geniş kullanım alanı bulur. Alkalin yakıt pilleri genelde iletim için kullanılırlar. Fakat havada bulunan karbon oksitlere karşı çok duyarlı olduğu için yer uygulamalarında kullanmak zordur. Eriyik karbonat teknolojisi daha yüksek derecelerde çalışırlar ve en çok 1-20 MV kapasite aralığına uygundur. Büyük güç santralleri ile yeniden üretme tesislerinde kullanılırlar. Dünyada sınırlı sayıda uygulama alanları vardır. Yoğunlaştırılmış oksijen teknolojisi de yüksek derecelerde kullanılır. Bu yüksek işlem dereceleri sayesinde tasarı ve uygulama dalları çok özendiricidir. Plakaları soğutmak için basınçlı katot havasını kullanır. Yakıt pili dizileri sıcaklık, su ve basıncı kontrol eden ve sistemin kendi başına çalışmasını sağlayan pek çok alt sisteme sahiptir. Bu alt sistemler; su pompaları, su arıtma istasyonları, hava kompresörleri, soğutma pompaları ve radyatörler olabilir. Bir yakıt pilinin gücü ve verimi çok parklı değerlerde olabilir. Bir çoğunun ebatları küçük olup 0,5 ve 0,9 volt arasında DC elektrik üretirler. Bazı piller düşük ve orta voltajlı sistemlere daha yüksek voltaj üretmek için bir grup halinde “yığın” adı ile çalıştırılabilirler. Yakıt pili üretim tesisinde güç bölümünün en önemli kısmı “yığın” kısmıdır. Diğerleri ise yakıt alıcısı ( işleyicisi ) ve güç düzenleyicisidir.
PARAMETRE
ALKALİN YAKIT PİLİ
FOSFORİK ASİT YAKIT PİLİ
YOĞUNLAŞMIŞ OKSİTLİ YAKIT PİLİ
ERİYİK KARBONATLI YAKIT PİLİ
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ
ÇALIŞMA DERECESİ (°C)
80 – 250
150 – 220
650 – 1000
600 – 700
50 – 120
PLATİN KULLANIMI
Yok
Var
Yok
Yok
Var
GÜÇ YOĞUNLUĞU ( W/kg )
35 – 105
120 – 180
15 –20
30 –40
350 – 1500
VERİM ( % )
42 – 73
40 – 47
45 – 50
50 – 57
40 – 60
ATIK ISI KULLANIMI
Yok
Sınırlı
Var
Var
Yok
Hz YAKIT KAYNAĞI
Saf Hz
İşlenmiş Metanol, Doğal Gaz
Doğal Gaz
Doğal Gaz
İşlenmiş Metanol, Doğal Gaz
Şekilde Yakıt pillerinin karşılaştırılması gösterilmiştir. Yakıt alıcısı hidrojence zengin doğal gaz veya diğer yakıtlardan karbondioksit ve belirli miktarda karbonmonoksit çekerler. Yakıt pillerinde hidrojen sağlanması için yakıt işlemenin 3 farklı yolu vardır. 1- Buhar metodu : Buharla hafif hidrokarbon yakıtlarının reaksiyonundan oluşan basit bir metottur. 2- Parçalı oksidasyon : Yakıtın tamamen yanmamasıdır. Daha ağır hidrokarbon sıvıları kullanımı ve üretimi içerir. 3- Gazlaştırma : Kömürü oksijen ve buharla yüksek sıcaklıkta reaksiyona sokarak kömürü gazlaştırır. En son olarak DC elektriği AC elektriğe çeviren ve güç düzenleyicisi denilen bir çevirici bulunur. Bu kısım aynı zamanda yükün ihtiyacına göre farklı değerlerde regüleli ve akım çıkışları sağlar. 4. BİR YAKIT PİLİ NASIL ÇALIŞIR Tükenmez ve hiç bir zaman şarj olmaya ihtiyacı olmayan yakıt pilleri yakıtın enerjisini direk olarak elektro kimyasal yolla elektrik enerjisine çevirirler. Anot yakıtlanmayı ve katot oksitlenmeyi sağladığı zaman yakıt pilleri sürekli bir batarya bir batarya gibi çalışır. Bir batarya gibi sessiz ve hareketsizdir. Fakat bataryadan iki yolla farklıdır. Tehlikeli maddeler içermez ve kirlemeksizin yenilenebilir. Bir yakıt kaynağı olarak kullanılır. Yakıt pilinin çalışması için hidrojen – oksijen veya hidrojen – hava gereklidir. Bir yakıt pilinin merkezi iki elektrot arasına yerleştirilmiş elektrolitten meydana gelmiştir. Hava, katot yüzeyi üzerinden geçer. Elektronlar katoda doğru bir dış devre yoluyla taşınırken hidrojen iyonları da elektrolit yoluyla oksijen elektroda göç ederler. Katotta oksijen ve hidrojen iyonları ile elektronların reaksiyona girmesiyle su elde edilir. Elektronların dış devre yoluyla akışı ile elektrik üretir. Yakıt kullanımındaki yüksek verim nedeniyle, bu elektro kimyasal işlemden çıkan yan ürünler sıcaklık, ısı, buhar halinde su ve anottan katoda elektron akışından doğan elektrik akımıdır. Yakıt pilleri önce enerjilerini gerçek yanma çekline çıkarırlar. Türbin ile bu enerjiyi mekanik ( hareket ) enerjisine çevirirler. Sonunda mekanik enerjiyi dinamo kullanarak elektrik enerjisine çevirirler. Yakıt pilleri; yakıtı ve okside eden maddeyi kimyasal olarak yanma olmaksızın bir araya getirerek geleneksel yanmadaki enerji kayıplarını önler ve kirliliğine neden olmaz. Farklı elektrolid maddelerinden üretilen yakıt pillerinin farklı çeşitleri vardır. Her bir yakıt pili türü, farklı potansiyel kullanışına sahiptir. Elektro kimya yakıt pillerin proton değişim membranlı veya onun dolu polimeri üzerindeki gelişmiş mekanizmasına odaklanmıştır. Proton değişim membranlı yakıt pilleri 85 °C civarındaki alçak bir sıcaklık oranıyla işletilmiştir. Onlar yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler ve derhal dolu kapasiteyle çalışabilir ve değişken güçlü göstergelerle ayarlanabilirler. Değişken proton membranlı yakıt pilleri aydınlatma araçları, uzak mesafeler. İçin dağıtılmış güç üterim birimleri ve deşarj edilebilir pillerin yenilenmesi gibi daha küçük uygulamalarda da ilk adaydır. Yakıt hücresi çalışma hücresi suyun elektrolizinin tam tersidir. Yakıt hücresi için reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir. · Hidrojen elektrotta, H2 ® 2H+ + 2e- · Oksijen elektrotta, ½ O2 + 2H+ + 2e- ® H2O · Toplam reaksiyon, H2 + ½ O2 ® H2O 5. YAKIT PİLİNDE NE TÜR YAKITLAR KULLANILABİLİR Bütün dünyada, güç üretimi, ısınma ve ulaşım amaçları için kullanılan fosil yakıtlar, çevreye verdiği zararlar bilindiği halde halen enerji üretiminin önemli bir bölümünü teşkil etmektedir. Daha verimli çalışan santraller ve daha az karbondioksit ( CO2 ) üreten otomobillere rağmen atmosferdeki CO2 oranı, diğer zararlı sera gazları ve partiküler madde oranı giderek artmakta ve dünyanın sıcaklık ortalamasının yükselmesine neden olmaktadır. Gerekli olan temiz, çevreye zarar vermeyen ve verimli enerji dönüşüm ( veya üretim ) teknolojisinin bulunmasıdır. Açıklanan bu çevresel etmenleri karşılayan ve alevli yanmaya alternatif olarak yakıt pilleri gösterilmektedir. Yakıt pilleri yenilenebilir enerji kaynaklarına enerji farklılığı ve geçiş yükseltimi sağlanabilir. Yer yüzünde en çok bulunan element olan hidrojen direk kullanılabilir. Yakıt pilleri aynı zamanda hidrojen içeren yakıtlar metanol, etanol ve doğal gaz içeren yakıtlar ile benzin ve dizel yakıtları bile kullanabilir. Hidrojen içeren yakıtlar genellikle hidrojeni ayrıştıran bir “yakıt ayrıştırıcısına” ihtiyaç duyarlar. Enerji aynı zamanda biyokütle, rüzgar, güneş enerjisi veya diğer yenilenebilir kaynaklardan da sağlanabilir. Yakıt pilleri günümüzde topraktan elde dilen yakıtlar ve atık su arıtma üniteleri de olmak üzere bir çok farklı yakıtı çalıştırmaktadır. Şekilde fosil yakıtlarla çalışan yakıt pili görülmektedir. 6. YAKIT PİLLERİNİN UYGULAMA ALANLARI Çevreye zarar vermeyen, elektrik üretim verimi oldukça yüksek sesiz çalışan atık olarak sadece su, elektrik akımı ve ısı üreten yakıt pillerinin, çevre kirliliğinin oldukça yüksek boyulara ulaştığı günümüzde ulaştırma sektöründe de yerini alması yakın gözükmektedir. Dünya çapında hala gösterim testleri devam etmekte olan ve yakıt pilleri ile çalışan otobüs, tren, otomobil ve denizaltı gibi taşıt uygulamaları da mevcuttur. Kullanılan elektrot tipine göre çeşitli isimler alan yakıt hücre tipleri arasında birim hacim başına üretilen güç miktarı en yüksek olan değişken proton membranlı yakıt pili oldukça sık kullanılmaktadır. Şekilde PEM yakıt pili üzerindeki çalışmalar görülmektedir. Yakıt pilli otomobiller diğer akülü araçlara göre daha çekicidir. Akülü araçların avantajlarını sunmaları yanında, yakıt pilli araçlar daha çabuk yakıt ikmali yapıp ikmal aralığını artırırlar. Yakıt pilli arabalar, içten yanmalı motorlu araçlara göre daha az bakım gerektirirler ve daha sessizdirler. Aynı zamanda standart bir motora göre daha az hareketli parçası bulunur. Bir değişken proton membranlı yakıt pilinin işletim ömrü, araba ömründen daha uzundur. Yakıt hücreli araba hurdaya çıktığı zaman tümüyle geri kazanım mümkündür. Ayrıca yakıt pilleri hidrojen kullanımı ile araçlarda sıfır emisyon ve diğer yakıtların kullanımı ile de yaklaşık sıfır emisyon sağlanabilir. Yakıt pilleri bir ızgara – güçlü aküsü olan araçtan daha etkili çalışma sağlayabilir. Yakıt pilli arabalar türlü gazların oluşumundan daha az bir sistem genişliği sağlarlar. Çevresel etmenler göz önüne alındığında enerji verimi ve çıkan zararlı madde oranları karşılaştırıldığında yakıt pilleri en iyi durumdadır.

Enerji (KWh/100 km)
Karbondioksit ( CO2 )
Nitrit İyonu ( NO2 )
Sülfit (SO2)
Karbon ( CO )
VOC
BENZİN
76
19,6
65
8
620
210
DİZEL
63
16,7
95
19
103
50
DOĞAL GAZ
57
12
4
< 1
< 1
< 1
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ (METANOL)
34
7
1
< 1
< 1
< 1
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ (HİDROJEN)
28
6,2
1
1
< 1
< 1
SIFIR EMİSYONLU ARAÇ


12,5

106
2,5
Şekilde Taşıt enerji dönüşümü sistemleri enerji ve emisyon karşılaştırması gösterilmiştir. Planlamalara göre Kanada’ da yakıt pilli otobüslerin 20. yüzyılda ticari olarak kullanılacağı, yani diğer geleneksel teknolojiler ile eşit üretim ve kullanım maliyetine sahip olacağı öngörülmektedir. 1993 yılında Kanada’da yakıt pilli şehirlerarası transit otobüs üretimi ile ilgili başlayan çalışmalar halen devam etmektedir. Bazı demir yolu şirketleri ve lokomotif üreticileri gelecek 10 – 15 yıl içerisinde ticari yakıt pilli lokomotif üretimi planlamaktadır. Özellikle uzun mesafeler arasında ( çöl veya geniş ova ) ve elektrikli tren ulaşımının elektrik direkleri, enerji kablo ve taşıma maliyetlerinin arttığı durumlarda yakıt pilleri tek başına enerji üreten bir sistem olarak alternatif gözükmektedir. Denizaltı uygulamalarında ise, nükleer enerji ile çalışan denizaltıların artan maliyetleri ve çevre tehditleri, dizel motorlu denizaltıların gürültü ve belirli aralıklarla yüzeye çıkma zorlukları nedeniyle yakıt pilleri ile çalışan denizaltılar üreticiler için oldukça cazip gelmektedir. Yakıt pillerinin ilk uygulamalarını meydana getiren uzay aracı çalışmaları devam etmektedir. Bu tür uygulamalar oldukça ilginçtir: uzay aracı güneş görebildiği sürece enerjisini güneş pilleri ile sağlamakta ve artan enerjinin bir kısmı ile araçta bulunan su elektroliz yolu ile bileşenleri olan hidrojen ve oksijene ayrışmakta , ve güneş görülmeyen vakitlerde ise üretilen hidrojen ve oksijen yakıt pillerinde bir araya getirilerek su, elektrik akımı sağlamaktadır. Bu konuda NASA’ da yoğun çalışmalar sürmektedir. 7. YAKIT PİLLERİNİN MALİYETİ NEDİR Birçok firma araştırma amaçlı küçük üniteler satmaktadır. Fiyatları çeşitlidir. Araçlarda yaygın olması için yakıt pilleri çok daha ucuz olmalıdır. Mevcut araba motorlarının maliyeti yaklaşık 3000 $/ kW’ dır. Yakıt pilinin maliyetini bu seviyeye getirmek daha çok araştırma gerektirmektedir. Çeşitli firmaların yaptıkları çalışmalara göre uygulanabilir ve yaygın bir araç yakıt pilinin 2000’ de elde edilebileceğine dair güvenceler vermektedir. Yakıt pilleri, birçok kullanım avantajlarına rağmen oldukça yüksek üretim maliyetleri nedeniyle ancak, gelecek yüzyıl için CO2 emisyonlarını azaltmaya yardımcı en önemli enerji dönüşüm teknolojili olarak görülmektedir. İş komünikasyon şirketlerinin yaptığı son çalışmalardan birine göre yakıt pili toplam pazarın 1998’ deki 355 ABD dolarından 2003 yılında 1.3 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmiştir. “General Motors” ve “Ford” firmasının çalışmalarına göre yakıt pilli motorlar, içten yanmalı motorlarla aynı fiyatta üretilebilecektir.
1. YAKIT PİLLERİ NEREDEN GELMİŞTİR
İlk yakıt pili 1839’ da Galli bir hakim ve bilim adamı olan sir William Grove tarafından üretildi. 1960’ larda ABD uzay programında geliştirilmiş olup atmosfere sadece saf su bırakan ve patlamalı olmayan bir kimyasal elektriksel enerji çevirimi sağlayan ve hiç bir hareketli parçası olmayan solar enerjiden ucuz ve nükleer güçten daha az riskli olan yakıt pillerini seçene kadar pratik bir batarya türü olarak yakıt pilleri hiç önemsenmedi. Yakıt pilleri “Gemini” ve “Apollo” mekiklerinde kullanılmış olup, şu anda bile uzay istasyonları için elektrik ve su sağlamaktadır. 2. YAKIT PİLİNİN ÖNEMİ Yeni bir bin yıla girerken yakıt pilinin dünya çapında araçların kullanımında inanılmaz şekilde artacağı ve enerji için dünya çapında rağbet göreceği tahmin ediliyor. Enerji stoklarımızı korumak, çevremizi korumak ve yaşam kalitesini düzeltmek için dünyanın enerji ihtiyaçları için teknolojiden yeterince yararlanmak gereklidir. Arabalar, evler ve enerji santralleri için yeterli çok yönlü bir teknolojiye ihtiyaç vardır. Çevremize verilen zararları tersine döndürmeye yardım edebilecek yeterince temiz bir teknoloji gereklidir. O teknoloji yakıt pilleridir. Yakıt hücreleri, konvansiyonel güç üretim sistemlerine göre aşağıdaki üstünlüklere sahiptir. - Çevresel kirlilik oranı düşüktür. - Enerji üretim verimi oldukça yüksektir. - Farklı yakıtlarla çalışabilir. (Doğal gaz, LPG, Metanol ve Nafta) - Egzoz ısısı yeniden kazanılabilir. - Modüler yapıdadır. - Montaj süresi kısadır. - Çok yüksek miktarda soğutma suyu ( deniz suyu gibi ) gerektirmez. - Güvenilir bir sistemdir. - İşletim karakteristiği uygulamada kolaylıklar sağlar. - Geleceğe yönelik olarak gelişme potansiyeli oldukça yüksektir. - Katı atık ve gürültü problemi yoktur. 3. YAKIT PİLLERİNİN ÇEŞİTLERİ Elektroliti dışında tüm yakıt pillerinin dizaynı neredeyse aynıdır. Kullanılan elektrolit malzeme çeşidine göre 5 çeşit yakıt pili tanımlayabiliriz. 1- Değişken proton membranlı yakıt pilleri 2- Fosforik asitli yakıt pilleri 3- Alkalin yakıt pilleri 4- Eriyik karbonatlı yakıt pilleri 5- Yoğunlaştırılmış oksitli yakıt pilleri Özel uygulama alanlarında her yakıt pili teknolojisi kendini çekici kılan uygulama özelliklerine sahiptir. Pil pazarı büyük güç ünitelerinden düşük watt uygulamalarına taşımada büyük değişiklikler gösterir. Her pazar payı farklı bir enerji teknolojisi yaklaşımına uyum gösterir. Halen ticari teknolojide geçerli tek pil çeşidi fosforik asit pilleridir. Bunlar savunma bölümü yakıt pili geliştirme programında kullanılmaktadır. Fosforik asit teknolojisi yüksek uygulama derecelerinde sıvı asiti kontrol edebilmek için düşük dereceli destek sistemlerinde, çok pahalı materyallerin kullanımında ve daha iyi durumda muhafazasında başarıyla uygulanır. Alkalin pil teknolojisi uzay mekiği uygulamalarında ve NASA’ nın diğer uygulamalarında geniş kullanım alanı bulur. Alkalin yakıt pilleri genelde iletim için kullanılırlar. Fakat havada bulunan karbon oksitlere karşı çok duyarlı olduğu için yer uygulamalarında kullanmak zordur. Eriyik karbonat teknolojisi daha yüksek derecelerde çalışırlar ve en çok 1-20 MV kapasite aralığına uygundur. Büyük güç santralleri ile yeniden üretme tesislerinde kullanılırlar. Dünyada sınırlı sayıda uygulama alanları vardır. Yoğunlaştırılmış oksijen teknolojisi de yüksek derecelerde kullanılır. Bu yüksek işlem dereceleri sayesinde tasarı ve uygulama dalları çok özendiricidir. Plakaları soğutmak için basınçlı katot havasını kullanır. Yakıt pili dizileri sıcaklık, su ve basıncı kontrol eden ve sistemin kendi başına çalışmasını sağlayan pek çok alt sisteme sahiptir. Bu alt sistemler; su pompaları, su arıtma istasyonları, hava kompresörleri, soğutma pompaları ve radyatörler olabilir. Bir yakıt pilinin gücü ve verimi çok parklı değerlerde olabilir. Bir çoğunun ebatları küçük olup 0,5 ve 0,9 volt arasında DC elektrik üretirler. Bazı piller düşük ve orta voltajlı sistemlere daha yüksek voltaj üretmek için bir grup halinde “yığın” adı ile çalıştırılabilirler. Yakıt pili üretim tesisinde güç bölümünün en önemli kısmı “yığın” kısmıdır. Diğerleri ise yakıt alıcısı ( işleyicisi ) ve güç düzenleyicisidir.
PARAMETRE
ALKALİN YAKIT PİLİ
FOSFORİK ASİT YAKIT PİLİ
YOĞUNLAŞMIŞ OKSİTLİ YAKIT PİLİ
ERİYİK KARBONATLI YAKIT PİLİ
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ
ÇALIŞMA DERECESİ (°C)
80 – 250
150 – 220
650 – 1000
600 – 700
50 – 120
PLATİN KULLANIMI
Yok
Var
Yok
Yok
Var
GÜÇ YOĞUNLUĞU ( W/kg )
35 – 105
120 – 180
15 –20
30 –40
350 – 1500
VERİM ( % )
42 – 73
40 – 47
45 – 50
50 – 57
40 – 60
ATIK ISI KULLANIMI
Yok
Sınırlı
Var
Var
Yok
Hz YAKIT KAYNAĞI
Saf Hz
İşlenmiş Metanol, Doğal Gaz
Doğal Gaz
Doğal Gaz
İşlenmiş Metanol, Doğal Gaz
Şekilde Yakıt pillerinin karşılaştırılması gösterilmiştir. Yakıt alıcısı hidrojence zengin doğal gaz veya diğer yakıtlardan karbondioksit ve belirli miktarda karbonmonoksit çekerler. Yakıt pillerinde hidrojen sağlanması için yakıt işlemenin 3 farklı yolu vardır. 1- Buhar metodu : Buharla hafif hidrokarbon yakıtlarının reaksiyonundan oluşan basit bir metottur. 2- Parçalı oksidasyon : Yakıtın tamamen yanmamasıdır. Daha ağır hidrokarbon sıvıları kullanımı ve üretimi içerir. 3- Gazlaştırma : Kömürü oksijen ve buharla yüksek sıcaklıkta reaksiyona sokarak kömürü gazlaştırır. En son olarak DC elektriği AC elektriğe çeviren ve güç düzenleyicisi denilen bir çevirici bulunur. Bu kısım aynı zamanda yükün ihtiyacına göre farklı değerlerde regüleli ve akım çıkışları sağlar. 4. BİR YAKIT PİLİ NASIL ÇALIŞIR Tükenmez ve hiç bir zaman şarj olmaya ihtiyacı olmayan yakıt pilleri yakıtın enerjisini direk olarak elektro kimyasal yolla elektrik enerjisine çevirirler. Anot yakıtlanmayı ve katot oksitlenmeyi sağladığı zaman yakıt pilleri sürekli bir batarya bir batarya gibi çalışır. Bir batarya gibi sessiz ve hareketsizdir. Fakat bataryadan iki yolla farklıdır. Tehlikeli maddeler içermez ve kirlemeksizin yenilenebilir. Bir yakıt kaynağı olarak kullanılır. Yakıt pilinin çalışması için hidrojen – oksijen veya hidrojen – hava gereklidir. Bir yakıt pilinin merkezi iki elektrot arasına yerleştirilmiş elektrolitten meydana gelmiştir. Hava, katot yüzeyi üzerinden geçer. Elektronlar katoda doğru bir dış devre yoluyla taşınırken hidrojen iyonları da elektrolit yoluyla oksijen elektroda göç ederler. Katotta oksijen ve hidrojen iyonları ile elektronların reaksiyona girmesiyle su elde edilir. Elektronların dış devre yoluyla akışı ile elektrik üretir. Yakıt kullanımındaki yüksek verim nedeniyle, bu elektro kimyasal işlemden çıkan yan ürünler sıcaklık, ısı, buhar halinde su ve anottan katoda elektron akışından doğan elektrik akımıdır. Yakıt pilleri önce enerjilerini gerçek yanma çekline çıkarırlar. Türbin ile bu enerjiyi mekanik ( hareket ) enerjisine çevirirler. Sonunda mekanik enerjiyi dinamo kullanarak elektrik enerjisine çevirirler. Yakıt pilleri; yakıtı ve okside eden maddeyi kimyasal olarak yanma olmaksızın bir araya getirerek geleneksel yanmadaki enerji kayıplarını önler ve kirliliğine neden olmaz. Farklı elektrolid maddelerinden üretilen yakıt pillerinin farklı çeşitleri vardır. Her bir yakıt pili türü, farklı potansiyel kullanışına sahiptir. Elektro kimya yakıt pillerin proton değişim membranlı veya onun dolu polimeri üzerindeki gelişmiş mekanizmasına odaklanmıştır. Proton değişim membranlı yakıt pilleri 85 °C civarındaki alçak bir sıcaklık oranıyla işletilmiştir. Onlar yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler ve derhal dolu kapasiteyle çalışabilir ve değişken güçlü göstergelerle ayarlanabilirler. Değişken proton membranlı yakıt pilleri aydınlatma araçları, uzak mesafeler. İçin dağıtılmış güç üterim birimleri ve deşarj edilebilir pillerin yenilenmesi gibi daha küçük uygulamalarda da ilk adaydır. Yakıt hücresi çalışma hücresi suyun elektrolizinin tam tersidir. Yakıt hücresi için reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir. · Hidrojen elektrotta, H2 ® 2H+ + 2e- · Oksijen elektrotta, ½ O2 + 2H+ + 2e- ® H2O · Toplam reaksiyon, H2 + ½ O2 ® H2O 5. YAKIT PİLİNDE NE TÜR YAKITLAR KULLANILABİLİR Bütün dünyada, güç üretimi, ısınma ve ulaşım amaçları için kullanılan fosil yakıtlar, çevreye verdiği zararlar bilindiği halde halen enerji üretiminin önemli bir bölümünü teşkil etmektedir. Daha verimli çalışan santraller ve daha az karbondioksit ( CO2 ) üreten otomobillere rağmen atmosferdeki CO2 oranı, diğer zararlı sera gazları ve partiküler madde oranı giderek artmakta ve dünyanın sıcaklık ortalamasının yükselmesine neden olmaktadır. Gerekli olan temiz, çevreye zarar vermeyen ve verimli enerji dönüşüm ( veya üretim ) teknolojisinin bulunmasıdır. Açıklanan bu çevresel etmenleri karşılayan ve alevli yanmaya alternatif olarak yakıt pilleri gösterilmektedir. Yakıt pilleri yenilenebilir enerji kaynaklarına enerji farklılığı ve geçiş yükseltimi sağlanabilir. Yer yüzünde en çok bulunan element olan hidrojen direk kullanılabilir. Yakıt pilleri aynı zamanda hidrojen içeren yakıtlar metanol, etanol ve doğal gaz içeren yakıtlar ile benzin ve dizel yakıtları bile kullanabilir. Hidrojen içeren yakıtlar genellikle hidrojeni ayrıştıran bir “yakıt ayrıştırıcısına” ihtiyaç duyarlar. Enerji aynı zamanda biyokütle, rüzgar, güneş enerjisi veya diğer yenilenebilir kaynaklardan da sağlanabilir. Yakıt pilleri günümüzde topraktan elde dilen yakıtlar ve atık su arıtma üniteleri de olmak üzere bir çok farklı yakıtı çalıştırmaktadır. Şekilde fosil yakıtlarla çalışan yakıt pili görülmektedir. 6. YAKIT PİLLERİNİN UYGULAMA ALANLARI Çevreye zarar vermeyen, elektrik üretim verimi oldukça yüksek sesiz çalışan atık olarak sadece su, elektrik akımı ve ısı üreten yakıt pillerinin, çevre kirliliğinin oldukça yüksek boyulara ulaştığı günümüzde ulaştırma sektöründe de yerini alması yakın gözükmektedir. Dünya çapında hala gösterim testleri devam etmekte olan ve yakıt pilleri ile çalışan otobüs, tren, otomobil ve denizaltı gibi taşıt uygulamaları da mevcuttur. Kullanılan elektrot tipine göre çeşitli isimler alan yakıt hücre tipleri arasında birim hacim başına üretilen güç miktarı en yüksek olan değişken proton membranlı yakıt pili oldukça sık kullanılmaktadır. Şekilde PEM yakıt pili üzerindeki çalışmalar görülmektedir. Yakıt pilli otomobiller diğer akülü araçlara göre daha çekicidir. Akülü araçların avantajlarını sunmaları yanında, yakıt pilli araçlar daha çabuk yakıt ikmali yapıp ikmal aralığını artırırlar. Yakıt pilli arabalar, içten yanmalı motorlu araçlara göre daha az bakım gerektirirler ve daha sessizdirler. Aynı zamanda standart bir motora göre daha az hareketli parçası bulunur. Bir değişken proton membranlı yakıt pilinin işletim ömrü, araba ömründen daha uzundur. Yakıt hücreli araba hurdaya çıktığı zaman tümüyle geri kazanım mümkündür. Ayrıca yakıt pilleri hidrojen kullanımı ile araçlarda sıfır emisyon ve diğer yakıtların kullanımı ile de yaklaşık sıfır emisyon sağlanabilir. Yakıt pilleri bir ızgara – güçlü aküsü olan araçtan daha etkili çalışma sağlayabilir. Yakıt pilli arabalar türlü gazların oluşumundan daha az bir sistem genişliği sağlarlar. Çevresel etmenler göz önüne alındığında enerji verimi ve çıkan zararlı madde oranları karşılaştırıldığında yakıt pilleri en iyi durumdadır.
Enerji (KWh/100 km)
Karbondioksit ( CO2 )
Nitrit İyonu ( NO2 )
Sülfit (SO2)
Karbon ( CO )
VOC
BENZİN
76
19,6
65
8
620
210
DİZEL
63
16,7
95
19
103
50
DOĞAL GAZ
57
12
4
< 1
< 1
< 1
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ (METANOL)
34
7
1
< 1
< 1
< 1
DEĞİŞKEN PROTON MEMBRANLI YAKIT PİLİ (HİDROJEN)
28
6,2
1
1
< 1
< 1
SIFIR EMİSYONLU ARAÇ


12,5

106
2,5
Şekilde Taşıt enerji dönüşümü sistemleri enerji ve emisyon karşılaştırması gösterilmiştir. Planlamalara göre Kanada’ da yakıt pilli otobüslerin 20. yüzyılda ticari olarak kullanılacağı, yani diğer geleneksel teknolojiler ile eşit üretim ve kullanım maliyetine sahip olacağı öngörülmektedir. 1993 yılında Kanada’da yakıt pilli şehirlerarası transit otobüs üretimi ile ilgili başlayan çalışmalar halen devam etmektedir. Bazı demir yolu şirketleri ve lokomotif üreticileri gelecek 10 – 15 yıl içerisinde ticari yakıt pilli lokomotif üretimi planlamaktadır. Özellikle uzun mesafeler arasında ( çöl veya geniş ova ) ve elektrikli tren ulaşımının elektrik direkleri, enerji kablo ve taşıma maliyetlerinin arttığı durumlarda yakıt pilleri tek başına enerji üreten bir sistem olarak alternatif gözükmektedir. Denizaltı uygulamalarında ise, nükleer enerji ile çalışan denizaltıların artan maliyetleri ve çevre tehditleri, dizel motorlu denizaltıların gürültü ve belirli aralıklarla yüzeye çıkma zorlukları nedeniyle yakıt pilleri ile çalışan denizaltılar üreticiler için oldukça cazip gelmektedir. Yakıt pillerinin ilk uygulamalarını meydana getiren uzay aracı çalışmaları devam etmektedir. Bu tür uygulamalar oldukça ilginçtir: uzay aracı güneş görebildiği sürece enerjisini güneş pilleri ile sağlamakta ve artan enerjinin bir kısmı ile araçta bulunan su elektroliz yolu ile bileşenleri olan hidrojen ve oksijene ayrışmakta , ve güneş görülmeyen vakitlerde ise üretilen hidrojen ve oksijen yakıt pillerinde bir araya getirilerek su, elektrik akımı sağlamaktadır. Bu konuda NASA’ da yoğun çalışmalar sürmektedir. 7. YAKIT PİLLERİNİN MALİYETİ NEDİR Birçok firma araştırma amaçlı küçük üniteler satmaktadır. Fiyatları çeşitlidir. Araçlarda yaygın olması için yakıt pilleri çok daha ucuz olmalıdır. Mevcut araba motorlarının maliyeti yaklaşık 3000 $/ kW’ dır. Yakıt pilinin maliyetini bu seviyeye getirmek daha çok araştırma gerektirmektedir. Çeşitli firmaların yaptıkları çalışmalara göre uygulanabilir ve yaygın bir araç yakıt pilinin 2000’ de elde edilebileceğine dair güvenceler vermektedir. Yakıt pilleri, birçok kullanım avantajlarına rağmen oldukça yüksek üretim maliyetleri nedeniyle ancak, gelecek yüzyıl için CO2 emisyonlarını azaltmaya yardımcı en önemli enerji dönüşüm teknolojili olarak görülmektedir. İş komünikasyon şirketlerinin yaptığı son çalışmalardan birine göre yakıt pili toplam pazarın 1998’ deki 355 ABD dolarından 2003 yılında 1.3 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmiştir. “General Motors” ve “Ford” firmasının çalışmalarına göre yakıt pilli motorlar, içten yanmalı motorlarla aynı fiyatta üretilebilecektir.