Alüminyum, yeryüzünde oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan üçüncü element olmasına rağmen, endüstriyel çapta üretimi 1886 yılında elektroliz yönteminin kullanılmaya başlanması ile gerçekleşmiştir.

Alüminyum, diğer çok kullanılan metaller olan demir, kurşun ve kalay gibi, doğada bileşikler halinde bulunur. Alüminyumu oksit halindeki bileşiğinden ilk ayıran ve elde eden kişi, 1807 yılında, Sir Humprey Davy olmuştur. Daha sonra, Hans Christian Oersted, Frederick Wöhler ve Henri Sainte-Clairre Deville, alüminyum elde edilmesinde yenilikler getirmişlerdir.

Alüminyumun endüstriyel çapta üretimi ise, 1886 yılında ABD’de Charles Martin Hall ve Fransa’da Paul T. Heroult’un birbirlerinden habersiz olarak yaptıkları elektroliz yöntemi ile başlamıştır. Bu, günümüzde halen kullanılan yöntem olduğundan, 1886 yılı alüminyum endüstrisinin başlangıç yılı olarak kabul edilir.

1886 yılında Werner Von Siemens’in dinamoyu keşfi ve 1892 yılında K.J.Bayer’in, boksitten alümina elde etmesini sağlayan Bayer Prosesi’ni (Bayer Metodu) bulması ile alüminyumun endüstriyel çapta üretimi çok kolaylaşmış ve bu en genç metal, demir çelikten sonra dünyada en çok kullanılan ikinci metal olmuştur.

Alüminyum, fiyat, dayanıklılık ve hafiflik özellikleri birlikte değerlendirildiğinde birçok sektör için en optimal malzeme olarak karşımıza çıkmaktadır. Alüminyum, orijinal özelliklerinden herhangi birini kaybetmeksizin %100 oranında geri dönüştürülebilir bir malzemedir. Dünya üzerinde üretilen alüminyumun %75’i halen kullanımdadır ve alüminyumun geri kazanımında birincil alüminyum üretiminde kullanılan enerjinin %5’i kullanılır. Bu da birlikte düşünüldüğünde sürdürülebilirliği ve çevreciliğiyle ön plana çıkar.

Alüminyum, hava koşullarına ve korozyona karşı oldukça dayanıklıdır. Alüminyum’un doğal korozyon önleyici kaplaması bulunur. Ayrıca eloksal (kontrollü oksitlendirme) ile istenen yüzey görünümünün elde edilmesi sağlanır.

Alüminyum profiller, hafif ve dayanıklı olmalarının yanında çok yüksek bir uygulama hassasiyetine sahip oldukları için mimarlara, isteğe göre özelleştirilmiş tasarım olanakları sunarlar. Yani alüminyum profiller çok hassas ölçülerde üretilebilirler.

Alüminyum doğası gereği yüksek bir kimyasal dirence sahiptir, yani bakımı kolaydır, bakıra kıyasla ise daha hafif ve ucuzdur.

İnşaat sektöründe kullanılan alüminyum levha ve ekstrüzyon ürünü yapı malzemeleri toplam alüminyum tüketimi içinde önemli bir paya sahiptir.

Alüminyum’un fiziksel ve kimyasal özellikleri aşağıda verilmekle beraber genelde alaşım olarak karşımıza çıkacak alüminyumun kimyasal kompozisyonunu, üretim prosesini ve sertleştirme aşamalarının tanımlanması yapılmadan sadece bu değerlerin kullanılması yanıltıcı olur.

Alüminyum, yüzyıldan beri, tüm dünyada aynı yöntemle elde edilmektedir. Alüminyum elde edilmesi, iki aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada, Bayer Metodu ile boksit cevherinden “Alümina (Alüminyum Oksit)” elde edilir. İkinci aşamada ise, elektroliz ile alüminadan alüminyum elde edilir. Alümina tesisleri, genellikle boksit cevherlerinin yanına kurulur. Madenden çıkarılan boksit cevheri, sudkostik eriyiği ile muamele edilerek alüminyum hidroksit eldesi gerçekleşir. Bu işlem sonucunda oluşan erimeyen kalıntılar (kırmızı çamur) ayrılır ve alüminyum hidroksitin kalsinasyonu ile “alümina” elde edilir.

Bundan sonraki aşama, “alümina”nın “Alüminyum”a dönüştürülmesidir. Beyaz bir toz görünümündeki alümina, elektroliz işleminin yapılacağı hücre adı verilen özel yerlere alınır. Burada amaç, alüminyumu oksijenden ayırmaktır. Elektroliz işlemi için 4-5 volt gerilimde doğru akım uygulanır. Dipte biriken alüminyumun alınması ile işlem tamamlanır.

Genel olarak, ağırlıkça 4 birim boksitten, 2 birim alümina ve 2 birim alüminadan da 1 birim alüminyum elde edilir.

İlk zamanlarda üretilen birincil alüminyumun her tonu için 42.000 kwh olan enerji sarfiyatı, günümüzde ortalama 16.500 kwh/t değerine düşmüştür. Bu değer, en yeni teknoloji ile çalışıldığında 13.000 kwh/t olmaktadır.

Birincil alüminyum üretimi

Yukarıda söz edilen işlemler ile elde edilen alüminyum “Birincil Alüminyum (Primary Aluminium)” olarak tanımlanır.

İkincil alüminyum üretimi

Alüminyumun geri kazanımının, cevherinden elde edilmesine göre ekonomik olması ve %100 geri dönüştürülebilirliği sayesinde zaman içinde hurdalardan geri kazanıma verilen önem de arttırmıştır ve bu yönteme “İkincil Alüminyum (Secondary Aluminium)” üretimi denilmektedir.

İkincil alüminyum üretimi, birincil alüminyum üretimine göre %5-8 daha az enerji gerektirdiğinden daha ekonomiktir.

Alüminyum, ekstrüzyon, haddeleme ve döküm işlemleri ile çeşitli yarı-ürün ve ürünler haline dönüştürülür.

Yassı Ürünler

Sıcak ve soğuk haddeleme yöntemi ile alüminyumdan plaka, levha ve folyo gibi yassı ürünler elde edilir.

Ekstrüzyon Ürünleri

Ekstrüzyon yöntemi ile çeşitli kesitlerde alüminyum profil, çubuk, boru, lamalar ve filmaşin elde edilir.

Alüminyum, ekstrüzyon işlemine çok uygun bir metaldir. Böylece, kullanım amacına uygun şekil ve ölçülerde pek çok ürün, başka bir biçimlendirme işlemine gerek kalmadan ekonomik bir şekilde üretilir.

Döküm Ürünleri

Alüminyumdan, kokil, basınçlı veya kum döküm yöntemleri ile çeşitli büyüklük ve şekilde parçalar üretilir.

Alüminyum İletkenler

Bakırdan daha hafif olan alüminyum, elektrik enerjisinin nakledilmesinde büyük avantaj sağlamaktadır. Bu nedenle günümüzde enerji nakil hatları alüminyumdan yapılmaktadır. Alüminyum iletkenler, kontinü döküm ile filmaşin eldesi, filmaşinin haddede çekilerek tel haline getirilmesi ve tellerin örülmesi, ile oluşan üç aşamalı proses ile üretilirler.

Alüminyum, binaların çatı ve cephe kaplamalarında, kapı ve pencerelerinde, merdivenlerde, çatı iskeletinde, inşaat iskelelerinde ve sera yapımında büyük miktarda kullanılır.

Alüminyumun sağlamlığı yanında sahip olduğu dekoratif görünüm, eloksal kaplama ile bir bakıma ölümsüzleşir. Gerek doğal veya renkli eloksal kaplama, gerek ise lake kaplama (elektrostatik toz veya sıvı boyama) ile alüminyum; mimar ve mühendislere inşaat sektöründe zengin seçenekler sunar. İnşaat sektöründe; alüminyum ekstrüzyon, yassı-ürünler ve döküm ürünleri kapı/pencere doğramaları, cephe/çatı kaplamaları ve aksesuarların yapımında kullanılır.

Ayrıca alüminyum, ambalaj, taşıt araçları ve iletkenler sektörlerinde de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Bir metal elementin en az bir başka element (metal, ametal) ile birleşmesiyle oluşan homojen karışıma alaşım denir. Alüminyum, tercihen bazı özellikleri kazanması için bakır, mangan, silisyum, magnezyum ve çinko vb. elementler eklenerek alaşımlandırılır, yani saf olarak kullanılmaz. Örnek verecek olursak alüminyumun saf halde çekme dayanımı 49 MPa iken alaşımlandırıldığında 700 MPa‘a kadar çıkar. Alüminyum alaşımlar kimyasal olarak sınıflandırılırken notasyon olarak 4 haneli (XXXX) sayılar kullanılır. Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımlar olmak üzere 2 ana gruba ayrılır.

Dövme alaşımlar

• 1XXX serisi %99 < alüminyum
• 2XXX serisi ana bileşen Cu
• 3XXX serisi ana bileşen Mn
• 4XXX serisi ana bileşen Si
• 5XXX serisi ana bileşen Mg
• 6XXX serisi ana bileşen Mg ve Si
• 7XXX serisi ana bileşen Zn
• 8XXX serisi özel alaşımlar

olarak sınıflandırılır. 2XXX, 6XXX, 7XXX, 8XXX serileri ısıl işlem görebilirler.

Çinko (Zn), alaşıma sağlamlık ve sertlik kazandırır.

Bakır (Cu), ısıl işlem görebilme özelliği, sağlamlık ve sertlik kazandırır, korozyon direncini düşürür.

Manganez (Mn) ise akma ve gerilme mukavemetini arttırır, korozyon direnci sağlar.

Silikon (Si), Magnezyumla kullanıldığında ısıl işlem görebilme özelliği kazandırır, korozyon direncini arttırır.

Magnezyum (Mg) sağlamlık ve sertlik kazandırır, korozyon direncini ve kaynak kabiliyetini arttırır.

Mimari alüminyum sistemlerinde kullanılan alüminyum profiller de dahil olmak üzere profil, boru, çubuk, lama gibi sabit kesitli şekillerin boy olarak ürünler elde edilmesini sağlamaya uygun proses ekstrüzyondur. Ekstrüzyon prosesiyle alüminyum profil imalatı için kullanılan alaşımlar dövme alaşımlar grubundandır.

6XXX serisi alaşımlar

Mimari amaç için üretilen profiller, genellikle 6XXX alaşımlarından, ekstrüzyon yöntemi ile üretilir. Yukarıda belirtildiği üzere AA 6XXX seri alaşımlar, magnezyum (Mg) ve silisyum (Si) içerirler. Mg ve Si ile birlikte diğer empüritelerin (Fe, Cu, Mn, Zn gibi) oranları alaşımlara farklı özellikler kazandırır. Örneğin Demir (Fe) miktarı 0,20 % veya daha düşük olan 6XXX alaşımlar parlak yüzey elde etmek için daha uygundurlar. Mat yüzey elde etmek içinse yüksek demir oranları tercih edilmelidir.

6XXX serisi (AlMgSi) alaşımları içinde mimari – inşaat sektöründe en yaygın kullanılanlar 6060 ve 6063 (EN ve yeni TS notasyonunda) ve AlMgSi0.5 (DIN ve eski TS notasyonunda) alaşımlarıdır. Bunların kimyasal bileşimleri genelde aynı olup, alt ve üst limitlerde farklılıklar gösterirler.

6005 / 6005A

EN AW / AA 6005, 6005A alaşımlar, 6063 ile kıyaslayarak ifade edersek; daha sert, mekanik özellikleri daha kuvvetli, ancak daha pahalı, daha zor ekstrüde edilen dolayısıyla kompleks geometrilerin üretimini zorlaştıran ya da engelleyen bir alaşımdır.

6005A alaşımından imal edilen profillere koruma amaçlı eloksal yapılabilir ancak yüzey kalitesi dekoratif görüntü elde etmeyi zorlaştırır.

Plastik şekil verme olanağı açısından da bu alaşım 6063 kadar başarılı değildir.

6060

Mukavemetin en önemli kriter olmadığı durumlar için yüzey işlem sonucunda optimal yüzey kalitesi için uygun olan alaşımdır. Mobilya profilleri gibi dekoratif öncelikler için tercih edilir.

6063

Uygulama alanları: Pencere, kapı ve cephe sistemlerinde mimari kesitler, mefruşat, çerçeve sistemleri, aydınlatma, basamak, ray elektronik modüller, elektro motor çerçeveleri, bağlantı elemanları, soğutucu, radyatör, pnömatik, sulama, mobilya profilleri gibi uygulama alanları vardır. 6063, 6060’a göre biraz daha sert ama daha zor ekstrüde edilebilirdir.

Karakteristik özellikleri: Korozyon dayanımı yüksektir, kaynak kabiliyeti çok iyidir, yorulma dayanımı yüksektir, soğuk şekillenebilir, karmaşık geometrilerde form verilebilir.

6082

6005 ile kıyaslandığında çarpma tokluğu biraz daha iyi ancak dekoratif eloksala yatkınlığı biraz daha kötüdür. Diğer özellikleri 6005 ve 6005A alaşımlarına benzer.

EN AW / AA 6082 alaşım, 6063 ile kıyaslayarak ifade edersek; daha sert, mekanik özellikleri daha kuvvetli, ancak daha pahalı, daha zor ekstrüde edilen dolayısıyla kompleks geometrilerin üretimini zorlaştıran ya da engelleyen bir alaşımdır.

6082 alaşımdan imal edilen profillere koruma amaçlı eloksal yapılabilir ancak yüzey kalitesi dekoratif görüntü elde etmeyi zorlaştırır.

Plastik şekil verme olanağı açısından da bu alaşım 6063 kadar başarılı değildir.

Uygulama alanları: Demiryolu vagonlarında ağır yapılar, kamyon korkulukları, gemi inşaat sektörü, köprüler, bisiklet, kazan, platform, flanş, hidrolik parçalar, pilon, gemi direkleri, tente boruları, perçin

Karakteristik özellikleri: Krozyon dayanımı yüksek, çok iyi kaynak yapılabilir, makine yapımı için uygundur, T4 ısıl işleminden sonra stabilize edilmiş formda soğuk şekillendirilebilme kabiliyeti çok iyidir, yorulma dayanımı orta seviyededir, kompleks parçalar için uygun değildir.

6101

Elektriksel iletkenliği yüksek ve aynı zamanda yüksek sertlikte profiller için 6101 alaşımı uygun olabilir. 1XXX serisi alaşımların da elektriksel iletkenliği yüksektir ancak 6101 kesme işleme açısından daha iyidir ayrıca 6101 alaşımın çekme dayanımı da 1XXX serisine göre daha iyidir.

6463

Parlak alüminyum elde etmeye en uygun alaşımdır.

Diğer Alaşımlar

1XXX

Bu serideki alaşımlar ısıl işleme uygun değildirler. Korozyon dirençleri iyidir. Nispeten yumuşak ve dayanıksız olmalarının yanında yüksek termal ve elektriksel iletkenlikleri sebebi ile tercih edilirler. Elektriksel iletkenliği elektrik endüstrisinde, yüksek termal iletkenliği de HVACR endüstrisinde tercih edilmesine sebep olur. Elektriksel iletkenliği iyi olan bir diğer alaşım 6101 alaşım, kesme – işleme açısından daha iyidir ve çekme dayanımı da 1XXX serisine göre daha iyidir.

2024

Uygulama alanları: Uçak sanayi, genel mühendislik uygulamaları, askeri ekipman, yüksek sertlik ve işlenebilirlik gerektiren parçalarda, kamyon tekerleklerinde, otomotivde kullanılır.

Karakteristik özellikleri: Isıl işlem uygulanabilir. Yorulma dayanımı yüksek, kaplama ile korozyon özelliği artar.

5005

Uygulama alanları: İnşaat sektöründe dış cephe uygulamaları, çatıda oluklu levha, marine ve offshore uygulamalarında, gıda ve kimya ekipmanlarında, reklam sektöründe, yol işaret levhalarında, eloksal gerektiren parçalarda, ambalaj sektöründe, soğutucu ve ısıtıcı ekipmanlarında, boru ve tüp yapımında kullanılır.

Karakteristik özellikleri: Atmosferik korozyona karşı çok iyi direnç. Çok iyi kaynak kabiliyeti. Dekoratif Eloksal için çok uygundur. Orta kuvvette alaşım.

7XXX

Farklı firmalar alaşım alternatiflerini listelerken farklı 7XXX alaşımları tercih ederler, 7075, 7108, 7005 vb.  Hepsi için yüksek sertlik ve dayanıklılıkta alaşımlar olduklarını söylenebilir. Yorulma dayanımları yüksektir. Kaynak yapılabilirlikleri iyidir ve ısıdan etkilenen yerlerde sertliklerinde fazla bir düşüş meydana gelmez. Yapıştırıcı, perçin çivisi ve vidalara katılması önerilir. Dış ortamlarda koruyucu ile kullanılması önerilir çünkü korozyon direnci 6XXX serisi kadar iyi değildir. Şekil vermede de 6XXX serisi kadar başarılı değildir.

Uygulama alanları: Askeri ve Uçak sanayinde yüksek mukavemet gerektiren bileşenler, kauçuk ve plastik kalıplar, kayak direkleri, yüksek mukavemet istenilen makine parçaları, otomotiv sanayi, perçin, nükleer uygulamalar

Karakteristik özellikleri: 7010’a göre daha kolay yüksek sertliğe ulaşılabilir.

Alüminyum alaşımlar üzerinde farklı ısıl işlemler uygulanabilir. Alüminyum alaşımlarda ısıl işlem çeşitleri şunlardır:

O: Tavlanmış, F: Üretildiği gibi, H: Sertleştirilmiş, T: Isıl işleme tabi tutulmuş

T1: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış.

T2: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş, soğuk şekillendirilmiş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış.

T3: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, soğuk şekillendirilmiş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış.

T4: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve tabii yaşlanmaya bırakılmış.

T5: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş ve suni yaşlandırma yapılmış.

T6: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve suni yaşlandırma yapılmış.

T7: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve aşırı yaşlandırma yapılmış.

T8: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, soğuk şekillendirilmiş ve suni yaşlandırma yapılmış.

T9: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, suni yaşlandırma yapılmış ve soğuk şekillendirilmiş.

T10: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş, soğuk şekillendirilmiş ve suni yaşlandırma yapılmış.

Uygulanan ısıl işlem Tx (T1, T2 vb.) sembolleri ile alaşım numarasının yanına yazılarak malzemeyi tanımlamada kullanılır.

Alüminyum alaşımının oda sıcaklığında bekletilmesiyle, katı çözelti içindeki alaşım elemanlarının çözeltiden ayrılıp çökelerek sertleşmesi ile madde sertliğinin artmasına “doğal yaşlandırma” denir.

Alüminyum pencere ve cephe sistemlerinde kullanılan alüminyum profillerin ekstrüzyon işlemi sonrasında profiller termik (ısıl işlem) fırınlarında 180C’de 5 saat bekletilirler. Bu işleme “yapay yaşlandırma” denir. Bu şekilde doğal yaşlandırmayla elde edilemeyecek kadar yüksek sertlik değerlerine ulaşılabilir.

İlgili standart: TS EN 515 (Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Biçimlenebilir mamullerin temper kısa gösterilişleri)

Alüminyum biyetlerinin (silindirik alüminyum alaşım hammadde) alüminyum ekstrüzyon yöntemi ile şekillendirilmesi, tezgâhta soğutulması, standart yada özel boyda kesilmesi ve yapay yaşlandırmayla istenilen sertlik değerine kavuşturulması ile ham alüminyum profiller oluşturulur. Ham profiller standart olarak 6 metre üretilmekle beraber siparişe göre üretici ile anlaşıldığında farklı boylarla da sipariş edilebilir. Bazı bilgisayar programları kesim boylarını optimize ederek fireleri en aza indirmeyi sağlamaya yardımcı olur. Bu da uygulayıcı için daha az fire demektir. Isı yalıtım bariyeri takma işlemi ile 2 alüminyum profil arasına ısı yalıtım bariyeri denilen plastik profiller sürülür ve sıkıştırılır. Böylece ısı yalıtımlı alüminyum profil teşkil edilmiş olur.

Termiklenmiş ancak hiçbir yüzey işlemine tabi tutulmamış alüminyum profiller ham profil olarak isimlendirilirler. Ham profillerin üzerinde alüminyumun tabiatı gereği 1-2 mikron oksit tabakası bulunur. Bu tabaka da alüminyumu oksitlenmeye karşı bir miktar korur. Ancak estetik açıdan göze hitap etmesi ve korozyondan korunması için bu ham alüminyum profiller yüzey işlemlerden birine tabi tutulurlar. Bu yüzey işlemler; eloksal, elektrostatik toz boyama ya da ahşap desen kaplama olabilir.

Alüminyum, ekstrüzyon yöntemi ile kâğıt düzlemindeki (2 eksenli) bir geometriyi çok hassas ölçülerde istenilen boyda üretebilir. Bu yöntem ile mimari, otomotiv, gemi, uçak, elektrik, makina, kimya, gıda gibi birçok sektör için alüminyum profiller üretilebilmektedir.

Alüminyum Ekstrüzyon Presi

Alüminyum ekstrüzyon işlemi, alüminyum ekstrüzyon presleri ile gerçekleştirilir. Preslerin tonajları arttıkça, biyet (biye) çapları da büyür ve dolayısıyla basılabilecek maksimum kalıp büyüklükleri de artar ve daha çok figürlü kalıpların yapılmasına olanak verir.

Alüminyum Ekstrüzyon Prosesi

• İstenilen alüminyum profil şekline uygun tasarlanmış olan çelik kalıp ısıtılıp ekstrüzyon presine yerleştirilir.
• Yine önceden ısıtılmış olan silindir şeklindeki alüminyum ekstrüzyon pres kovanının içine sürülür.
• Ekstrüzyon presi zımba vasıtası ile biyeti kalıba doğru sıkıştırır.
• Kalıbın şeklini alan alüminyum biyet artık alüminyum profil olarak adlandırılır.
• Profil soğutularak germe ve istenilen boyda kesme işlemlerine tabi tutulur.
• Mimari alüminyum profillerin istenilen mekanik özellikleri alması için yapay yaşlandırma (termik) işlemi uygulanır.

Ekstrüzyon yöntemi ile elde edilen alüminyum profilin kesiti profil boyunca sabittir. İstenilen kesitteki profili elde etmek için çelik alüminyum ekstrüzyon kalıpları imal edilir ve defalarca kullanılmak üzere saklanır. Alüminyum doğrama profilleri imal eden bir alüminyum ekstrüzyon fabrikasında kasa, orta kayıt, kanat, çıta profillerinin farklı et kalınlıkları, farklı derinlik ve genişlik varyasyonları da düşünüldüğünde yüzlerce profil üretmesi dolayısıyla en az o kadar da çelik ekstrüzyon kalıbı olması gerekmektedir.

Ekstrüzyon presleri uyguladıkları baskı gücüne göre sınıflandırılırlar. Büyük presler büyük profilleri küçük presler de küçük profilleri çekmeye daha uygundurlar. Teoride büyük preslerde de küçük şekilli profiller figür sayısı (bir kalıptan çıkan profil sayısı) arttırılarak çekilebilecek olsalar da pratikte şekilsel toleransların kontrolünün zorluğu açısından bu her zaman mümkün olmaz.

TS EN 12020-1 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – EN AW – 6060 ve EN AW – 6063 alaşımlarından ekstrüzyon ile imal edilmiş hassas profiller – bölüm 1: Teknik muayene ve teslim şartları

TS EN 12020-2 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – EN AW – 6060 ve EN AW – 6063 alaşımlarından ekstrüzyon ile imal edilmiş hassas profiller – bölüm 2: Boyut ve şekil toleransları

TS EN 13981-1 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – yapısal demiryolu uygulamaları için mamuller – Muayene ve teslim için teknik şartlar – Bölüm 1: Ekstrüzyona tabi tutulmuş mamuller

TS EN 755-1 Alüminyum ve alüminyum alaşımları-Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 1: Teknik muayene ve teslim şartları

TS EN 755-2 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 2: Mekanik özellikler

TS EN 755-3 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 3: Yuvarlak çubuklar, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-4 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 4: Kare kesitli çubuklar, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-5 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 5: Dikdörtgen kesitli çubuklar, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-6 Alüminyum ve alüminyum alaşımları-Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller- Bölüm 6: Altıgen çubuklar, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-7 Alüminyum ve alüminyum alaşımları- Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller- Bölüm 7: Dikişsiz borular, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-8 Alüminyum ve alüminyum alaşımları- Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller- Bölüm 8: Lomboz borular, boyut ve şekil toleransları

TS EN 755-9 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilmiş tellik çubuk/çubuk, boru ve profiller – Bölüm 9: Profiller, boyut ve şekil toleransları

TS EN 13957 Alüminyum ve alüminyum alaşımları – Ekstrüzyonla imal edilen yuvarlak, rulo halinde boru – Genel uygulamalar için – Özellikler

Alüminyum profiller çok çeşitli şekillerde üretilebildikleri gibi çok çeşitli yüzey görünümlerinde de üretilebilirler. Alüminyum yüzey işlemler ürüne istenen estetik görünümü kazandırmasının yanında profillerin korozyona ve aşınmaya karşı olan dirençlerini de arttırmaya yardımcı olur. Genel olarak 3 farklı yüzey işleminden bahsedebiliriz.

1. Eloksal, Anodik Oksidasyon, Anodizasyon
2. Elektrostatik Toz Boyama
3. Ahşap Görünüm, Ahşap Desen

Alüminyuma kendi metalik görüntüsünü bozmadan kahverengi ve siyah tonları, hatta bakır ve altın rengi verilebilen, elektrokimyasal yüzey işlem çeşidine “eloksal” denir. Eloksal işlemi öncesinde uygulanan önişlemler ise metalik görünümün dokusunu ve mat ya da parlak olması durumunu belirler.

Qualanod belgesi

Üretim tarafından bakıldığında öncelikle eloksallı alüminyum profillerin Qualanod kalite belgesine sahip üreticiler tarafından üretilmiş olması şartı aranmalıdır.

Eloksal ön işlemleri

Eloksal önişlemleri sırasıyla mekanik ve kimyasal önişlemlerdir ve istenen yüzey görünümüne göre değişiklik gösterir. Mat bir görünüm isteniyorsa satinaj mekanik önişlemi uygulanır. Bu yönteme göre paslanmaz çelikten fırçalar ile ekstrüzyon çizgileri yok edilir ve fırçaların oluşturduğu kendine has bir satin yüzey tekstürü profile hâkim olur. Parlak bir görünüm isteniyor ise polisaj önişlemi uygulanır. Buna göre sıvı ya da katı bir cila ile profiller parlatılır.

DIN 17611’de eloksal önişlemleri ve renk seçimleri için standart isimlendirmelere gidilmiştir. Buna göre E0, E1, E2, E3, E4, E5 ve E6 önişlemleri EV1, EV2, EV3 ve EV6 da renk seçimini belirtmek üzere E6EV1 dediğimizde E6 (Kimyasal Matlaştırma) önişlemi sonrasında EV1 (Natürel Renk) istendiği anlamına gelir. EURAS (European Association of Anodising Companies) Avrupa Eloksalcılar Birliği’nin isimlendirmesinde ise C0, C31, C32, C33, C34 ve C35 isimlendirmeleri kullanılır.

Önişlem isimlendirmeleri
E0 yağ alma ve oksidasyon
E1 zımparalama
E2 fırçalama
E3 mekanik polisaj
E4 zımparalama + fırçalama
E5 zımparalama + polisaj
E6 kimyasal matlaştırma

Renk notasyonları
EV1 natürel renk
EV2 gümüş
EV3 altın sarısı
EV6 siyah

EURAS renk notasyonları
C0 natürel eloksal rengi
C31 çok açık bronz rengi
C32 açık bronz
C33 bronz
C34 koyu bronz
C35 siyah
C36

Buna göre alüminyumu korozyondan korumak için temel olarak eloksal yüzey işlemi E0 EV1 kullanılabilir. Dekoratif görüntü haricinde giydirme cephelerde camın alüminyuma taşıtılacağı alüminyum yüzeylerinde de eloksal olması istenebilir.

Eloksal prosesi

Eloksal prosesi elektrokimyasal bir işlemdir. Buna göre alüminyum profil asitli bir elektrolit içine anot olarak daldırılır. Banyoda bulunan katotlarla anot davranışındaki profiller arasında doğru akım geçirilir ve bu yöntemle alüminyum profil yüzeyinde alüminyum oksit esaslı koruyucu 5-30 mikron arasında bir oksit tabakası oluşturulur.

Eloksal tabakası kaç mikron olmalı?

Bu konuda aşağıdaki grafikten faydalanılabilir. 25 µm (mikron, mikrometre) kalınlığında eloksal kaplamanın hava şartlarına göre 0.07 ila 0.50 µm/yıl kadar erozyona uğradığı görülmektedir.

Eloksal tabakası aşınma miktarı (mikro metre – yıl)

Özetle 25  µm kalınlığındaki eloksal tabakasının dayanma süresi 40 yıl, kötü hava şartlarında 30 yıl civarındadır.

DIN 17611’e göre mimari amaçla kullanılan eloksallı profillerde 20 mikrometre eloksal tabakası olması istenir. İngiliz standardına (BS) göre ise 25 mikrometre olması istenir.

Alüminyum profillerin yüzeyi toz boya ile kaplanarak istenilen renkte görünüm elde edilebilir. Standart RAL renkleri, renk karışımları, özel renkler, bunlara ilaveten kadife, pürüzlü vb. yüzey efektleri, hatta kendini temizleyebilme gibi yüzey özellikleri de toz boya kaplama ile elde edilebilir. Bu kadar çok çeşit olması eloksal ile kıyaslandığında bir avantajdır.

Qualicoat belgesi

Üretim tarafından bakıldığında öncelikle toz boyalı alüminyum profillerin Qualicoat kalite belgesine sahip üreticiler tarafından üretilmiş olması şartını aranmalıdır. 500’ün üzerinde ürün ve 400’ün üzerinde lisanslı boya kaplama tesisi bulunmaktadır.

Toz boya kaplama nedir?

Elektrostatik toz boyama, toz boyama, toz kaplama olarak da isimlendirilir.

Toz boya, serbestçe püskürtülen kuru toz olarak uygulanan bir kaplama türüdür. Kaplama  elektrostatik olarak uygulanır ve daha sonra ince bir tabaka oluşturacak şekilde akışına izin vermek için ısı altında kürlenir.

İki ana toz boya kategorisi vardır: Termoset ve termoplastik polimerler. Kullanılan en yaygın polimerler polyester, poliüretan, polyester-epoksi, düz epoksi ve akriliklerdir. Toz boya kaplama prosesinin bileşenleri üreticiden üreticiye az da olsa değişiklik gösterebilir.

Toz boya, alüminyum yüzeyinde, metali korozyona karşı koruyacak ve çeşitli hava şartlarına maruz kalırken uzun süren cazip bir görünüm sağlayacak, sert ve sürekli bir kaplama oluşturmak için kullanılır. Toz boya esas olarak ev aletleri, alüminyum ekstrüzyon ürünleri (pencere profilleri, diğer mimari profiller vb.) otomotiv ve endüstriyel uygulamalar için yaygın olarak kullanılır.

Toz Boya Özellikleri

Toz boya, sıvı bir taşıyıcıya sahip olmadığından, geleneksel likit kaplamalara göre daha kalın kaplamalar meydana getirebilir. Kaplama işlemi az uçucu organik bileşikler VOCs yayar. Birkaç toz rengi birlikte kürlenebilir, böylece renklerin tek bir katman içinde karışımına ve özel efektlere izin verilir. Pürüzsüz, dokusuz kaplamalara olanak veren kalın kaplamaların uygulanması nispeten kolaydır, ince kaplamaların uygulanması kolay değildir.

Toz boyanın en önemli avantajlarından biri, toz boyama prosesi sırasında ürüne tutunamayan fazla tozların geri dönüştürülebilmesidir.

Toz boya kaplamanın likit kaplamaya (PVDF hariç) göre fark edilen birçok avantajı (sertlik, parlaklık vb.) aslında polimerlerin bir karakteristiğidir.

Toz boya kaplama işlemi

1. Hazırlama süreci ve ön işlem

Toz boya kaplama işleminden önce alüminyumun temizlenmesi çeşitli kimyasal ve mekanik yöntemlerle olur. Yöntemin seçimi, toz boya kaplanacak parçanın malzemesine ve boyutuna ve aynı zamanda bitmiş ürünün performans gerekliliklerine bağlıdır.

Ön işlem prosesi metali hem temizler hem de tozun metale tutunmasını arttırır. Kimyasal ön işlemler genellikle çok aşamalı olarak gerçekleşir ve yağ giderme, gravür, de-döküm, çeşitli durulama ve kromatlama gibi aşamalardan oluşur.

Son zamanlarda, kromatların kullanılmasını önleyen süreçler geliştirildi. Titanyum ve zirkonyum kimyasalları ve silanlar da korozyona karşı ve toz yapışmasını arttırıcı benzer performanslar göstermekteler.

Kaplamadan önce yüzeyin hazırlanmasına yönelik bir başka yöntem de aşındırıcı kumlama ya da kumlama olarak bilinir.

2. Toz boya uygulama prosesi

Toz boyayı metal nesnelere uygulamak için en yaygın yol elektrostatik bir tabanca kullanarak tozu püskürtmektir. Silah, toza pozitif bir elektrik yükü verir. Toz, daha sonra mekanik veya sıkıştırılmış hava vasıtasıyla topraklanan boyanacak parçaya doğru ivmelenerek püskürür. Daha sonra, tozla kaplanan cisim ısıtılır ve tozun eriyerek muntazam bir film tabakası şeklinde boyanan parçaya yayılması sağlanır.

3. Kürlenme

Bir termoset toz yüksek bir sıcaklığa maruz bırakıldığında erir, akar ve daha sonra kimyasal olarak tepkimeye girerek ağ yapısında daha yüksek molekül ağırlıklı bir polimer oluşturur.

Bu kürleme işlemi, belirli bir sıcaklıkta belli bir sürede gerçekleşebilir. Normalde tozlar 10 dakika boyunca 200 °C sıcaklıkta (390 °F) kürlenirler.

Toz boya kaplamalı alüminyum için uygulamalar

Toz boya kaplamalı alüminyum, bir dizi inşaat projesinde uygulama alanı bulabilen bir yapı malzemesidir. Alüminyum üzerindeki toz boya, metalin korozyon direnci kabiliyetini arttırmaya yardımcı olur. Bu da malzemeyi dış mekanlarda kullanım için ideal duruma getirir.

Mimari toz boya kaplaması beyazdan başlayarak sayısız RAL renginde ve diğer özel renklerde, istenilen efektlerde geniş görünüm seçeneği sunar.

Endüstriyel kullanımlar, toz boya için en büyük pazarlardan biridir. Örneğin otomotiv endüstrisi bu konuda dinamik bir büyüme kaydetmektedir.

Sonuç

Toz boya kaplama seçimi, uygulamaya bağlıdır ve sadece kişisel bir seçim değildir. Toz boya kaplama çözücü içermez ve kaplama işlemi tehlikeli atık yaratmaz. Proses sırasında metale yapışmayan fazla tozların da geri dönüştürülebilir olması toz boyama işlemini çevre dostu bir metot yapmaktadır.

Alüminyum profillerin istenilen yüzey renk ve özelliklerine sahip olmaları için eloksal ve elektrostatik toz boyama işlemlerinden biri uygulanır. Eloksal yüzey işlemi sonucunda alüminyumun metalik yüzeyi halen fark edilebilirken toz boyama sonucunda yüzey daha plastik bir görünüm kazanır.

Bu 2 yüzey işlem seçeneğini kıyasladığımızda;

Eloksal’ın avantajları:

• Bakımı kolaydır, suyla silinerek eski görüntüsüne kavuşturulur.
• Soyulma, pullanma yapmaz.
• Saydam bir renklendirme olduğu için alüminyumun doğal metalik yüzeyi fark edilir.
• Güneşe karşı dayanıklıdır, solmaz. Oysa organik kaplamalar ultraviyole ışınlardan etkilenir.
• Hangi açıdan bakılırlarsa bakılsın tutarlı bir renk görürsünüz.
• Camı alüminyuma silikon ile yapıştırdığımız silikon cephe uygulamalarında boya gibi kalkma problemi olmaz.
• Boya kalkması gibi bir durum olmaz, soyulma yaşanmaz. Çünkü eloksal kaplama yüzeyin bir parçasıdır.
• Fiziksel temasa ve aşındırıcı temizlik malzemelerine daha dayanıklıdır. Bu açıdan erişilebilecek ve temas oluşabilecek yerlerde kullanımı daha kolaydır.

Eloksal’ın dezavantajları:

• Şehir yaşamındaki asidik kirleticilere karşı zayıftır.
• Renk çeşitleri toz boyamaya göre oldukça azdır.
• Aynı rengi tutturmak daha zordur, özellikle ara koyu renkler istendiğinde daha zordur
• Sadece mat ve parlak yüzeyler elde edilebilir
• Sadece alüminyum eloksal yapılabildiği için diğer malzemelerle cephede uyumu zordur
• Sonradan oluşan çizik vb gidermek zordur.

Elektrostatik toz boyama avantajları:

• Aynı partide üretilmelere bakılmaksızın renk tutturmak sorun teşkil etmez.
• Renk çeşitleri çok fazladır.
• Asidik ve alkali kimyasal temizleyicilere dirençlidir.
• Proses havayı kirletmez.
• Toz boyalar sıfır ya da neredeyse sıfıra yakın uçucu organik bileşikler yayar.

Elektrostatik toz boyama dezavantajları:

• Önişlemler doğru yapılmaz ise “Filiform Korozyon” dediğimiz etki görülür.
• Portakallaşma görülebilir.
• Tebeşirlenme görülebilir.
• Silikon cephede camı silikon ile tutturmaya uygun değildir.

Alüminyumun bir avantajı da ısı yalıtımlı profiller ile yapılan alüminyum doğramalarda mekânın içe bakan tarafındaki ve dışa bakan tarafındaki alüminyum parçaların farklı renklerde olabilmeleri hatta farklı yüzey işleme tabi tutulabilmeleridir. Bu sayede örneğin iç mekâna bakan yüzeyde ahşap görünüm sağlanırken dış mekana bakan yüzeyde binanın dış mimarisindeki renge (örneğin naturel eloksal renge) sadık kalınabilir. Bu da alüminyum doğramaların bir diğer avantajıdır.

Ahşap görünümlü alüminyum, alüminyum profillerin yüzeyine ahşap desenli film kaplanması ve fırınlanarak bu filmin üzerindeki desenin alüminyum yüzeyine transfer edilmesi ile elde edilir. Ahşap desen kaplama işlemi 2 aşamadan oluşur:

Öncelikle alüminyum profiller, elektrostatik toz boyama işlemine sokulur. Bu işlemde ahşap desenin (meşe, çam vb.) tonunu (açık ya da koyu) belirleyen kahve tonlarında astar boya uygulanır.

İkinci aşamada ise profillerin üstü ahşap transfer kâğıdı ile kaplanır ve profilin 2 ucundan vakumlanarak fırınlanır. Fırınlama işleminde kağıt üzerindeki desen, alüminyum profil yüzeyine transfer olur ve işlemin sonunda filmler sökülür.

Astar boya ile farklı tonlarda, transfer kağıdı ile de farklı desenlerde yüzey elde edilebildiğinden sonuçta “astar tonu” x “transfer kağıdı deseni” kadar farklı çeşitte yüzey elde etmek mümkün olur.

Ahşap desenli profillerin Qualideco sertifikasına sahip olmaları önerilir.

Alüminyum pencerelerin ısı yalıtımı sağlaması için alüminyum profillerin iç ve dış kabukları arasına plastik profiller yerleştirilir ve ısı köprüsü oluşması engellenir. Peki bu ısı yalıtım bariyerleri alüminyum profillere nasıl monte edilir? Kayma değerlerinin standartlarca belirtilen değerleri tutması nasıl sağlanır?

Alüminyum profillere ısı yalıtım bariyeri montajı 4 aşamada gerçekleşir:

Alüminyum profillere diş açılması (knurling)

Alüminyum profillerde ısı yalıtım bariyerlerinin gireceği kanallara diş açılması işlemi kayma mukavemetini güçlendirmek amacı ile yapılır. Bu işlem doğru yapılmadığı takdirde ısı bariyerleri alüminyum profil kanallarına yeterince sıkışmaz ve rijitlik testinde (shear stress test) profillerin istenen değerleri vermemesine sebep olur. Diş açma (knurling) makinaları sertleştirilmiş özel 2 diskin alüminyum profil üzerinde yürütülmesi prensibi ile çalışır. Uygun bir diş açma işleminde alüminyum profillerde keskin dişler oluşmalı ve bu dişler arasındaki boşluklar dişlerden 3 kat fazla alana sahip olmalıdır. Böylece 2 materyal arasındaki en uygun tutunma sağlanmış olur.

Isı bariyerlerinin alüminyum profillerdeki bariyer yuvalarının içine sürülmesi (assembly, insertion)

Poliamit yalıtım bariyeri üreticileri profilleri sadece boy profiller olarak değil isteğe göre bobin olarak da sevk etmektedir. İster boy olarak olsun ister bobin olarak yalıtım profillerinin alüminyum profillere sürülmesini kolaylaştırmak için geliştirilmiş makinalar mevcuttur.

Isı bariyerlerinin alüminyum profillere sıkıştırılması (curling, crimping, rolling)

Alüminyum profil kanallarına sürülmüş olan ısı yalıtım profillerinin sıkıştırılması işlemi (rolling / crimping) yine bu iş için tasarlanmış makinalar yardımıyla olur. İyi bir sıkıştırma işlemi için profillerin boyutlarına en uygun ayarlar makinaya otomatik ya da manuel olarak girilir. Sıkıştırma işlemi sırasında dönmeler, kırılmalar yaşanmaması için baskı ayarları özenle yapılmış olmalıdır. Dönme, kırılma ya da iyi sıkışmama gibi problemlerin sebebi ısı yalıtım bariyerleri olabildiği gibi çoğu zaman profile göre doğru ayarlanmamış disklerin oluşturduğu baskıdan kaynaklanmaktadır.

Rijitlik – Kayma mukavemeti testi (rigidity test)

Isı bariyerlerinin alüminyum profillere iyi tutunup tutunmadığı test ettiğimiz aşamadır. Kayma mukavemeti testi sayesinde kompozit profillerin doğru montajı test edilmiş olur. Bu aşamaların tümü sektör için özel tasarlanmış makinalarla gerçekleştirilir.

Türkiye’de alüminyum profil üreticisi çok sayıda firma bulunuyor. Birçoğu İstanbul, İzmit, Tekirdağ ve çevresinde olan alüminyum profil üreticileri (alüminyum profil fabrikaları) yurdun Adana, İzmir, Konya, Zonguldak, Kayseri gibi dört bir yanında bulunmaktadır. Global, büyük sistem üreticileri ise Türkiye’deki alüminyum profil fabrikaları ile birlikte çalışarak profillerini lokal olarak Türkiye’de ürettirme yolunu seçerler. Türkiye’de üretim yapan alüminyum esktrüzyon (alüminyum profil) firmaları global firmaların bu ihtiyaçlarını karşılayacak kalitede üretim yaparlar. Yine bu Türkiye’deki alüminyum profil üreticilerinin birçoğu, kendi alüminyum pencere, kapı ve cephe sistemlerine de sahiptirler. Yani hem alüminyum profil üreticisi hem de mimari alüminyum pencere, kapı, cephe sistem evi, mimari sistem tasarımcısı, üreticisi olarak çalışırlar. Bunun için de bu alüminyum firmaları ya kendi mimari ürün geliştirme ofislerine sahiptirler yada bunun için dışarıdan tasarım desteği alırlar.

Türkiye’de faaliyet gösteren Sistem Evi firmaları ve Ekstrüzyon firmalarına ilgili linklerden ulaşabilirsiniz.