Bir işin yapılabilmesi için kullanılacak malzeme şekil, miktar, ölçü bakımından her istenildiği zaman bulunabilmelidir. Malzemenin aynı standartta farklı yerlerden bulunabilmesi önemlidir. Malzeme teminindeki aksama, bir işletmenin düşük kapasite ile çalışmasına yol açar.

Bir makine elemanını yapmak için piyasada çok çeşitli malzeme bulmak mümkündür. Ancak bu malzemelerden bir tanesi en uygun olanıdır. Fabrikasyon işçiliğine uygunluk; bir malzemenin talaş kaldırma, kaynak ile birleştirme, haddeleme, döküm gibi yöntemlerle imalat yapılmasına uygunluğu demektir.

Makine elemanlarının kullanılacakları yerde görevini yapıp yapamayacakları, taşımaları gereken özellikleri taşıyıp taşımadıklarının araştırılması ve belirlenmesi ile anlaşılır. Sertlik, dayanım, aşınma direnci, elektrik ve ısı iletkenliği, dövülebilme, dökülebilme, ergime, elastik ve plastik şekil değiştirme ve başka birçok özellik bir malzemenin kullanma alanında yeterli olup olmadığını açıklayan temel bilgilerdir. Gıda endüstrisinde çelik, dökme demir ve alüminyum alaşımları ağırlıklı olarak kullanılırlar.

Korozyon, madensel malzemelerin kimyasal ve elektrokimyasal yollarla aşınmasıdır. En sık malzemelerin oksitlenmesi olarak karşımıza çıkar ve malzemede doku kayıpları yaşanır. İlaç, tıp, gıda ve kimya endüstrisinde kullanılan malzemelerin korozyona dayanıklı malzemelerden olması gerekir.

A) Alüminyum Nedir?

        Alüminyum, demir-çelikten sonra dünyada en çok kullanılan metaldir. 1900’lü yılların baslarında dünya alüminyum üretimi doğal filizlerinden yolda 172.000 ton iken, 1977’de 14 milyon tona, 1980’ler de 17,5 milyon tona ve 2006 yılında 22 milyon tona ulaşmıştır. Diğer demir dışı metaller arasında alüminyum metal üretimi ve tüketimindeki yüksek artış hızının nedenleri; alüminyumun düşük yoğunluğu, yüksek ısı ve elektrik iletkenliği, ışık ve ısı yansıtıcılıyı, sıcak ve soğuk şekillendirilebilme kolaylığı ve ısıl işlemlerle ulaşılabilen değişik dayanım özellikleridir. Bugün bütün dünyada alüminyum ve alaşımları, büyük ticari değeri olan ve büyük miktarlarda üretilen malzeme grubu haline gelmiştir. Alüminyumun uçak ve otomotiv sanayinde önemli rol oynaması “stratejik” bir metal olarak görülmesine neden olmuştur. Alüminyum ve alaşımları bütün imalat sanayinin hemen her dalında; tarım, inşaat, kimya, gıda, ulaştırma, elektrik ve elektronik sektörlerinde giderek artan oranlarda kullanılmaktadır. Ülkemizde alüminyum sanayi oldukça yeni olmasına rağmen, alüminyum ürünlerine olan talep ve buna bağlı olarak yurt içinde islenen alüminyum ürünlerinin miktarı hızla artmaktadır.

          Hafif metaller sınıfından olan alüminyum, bileşikler halinde yer kabuğunun %8’ini oluşturur. Oksijen ve silisyumdan sonra doğada en çok bileşiği bulunan metaldir. 1886 yılında ABD’de Charles MartinHall’in alüminyum oksidi elektrolitik işlemler sonucu elde etmesiyle kullanılmaya başlanan alüminyum, daha sonra Fransa’da Paul Heroult tarafından elektroliz yöntemiyle elde edildi. Günümüzde de alüminyumun elektroliz yöntemiyle elde edilmektedir.

          Mühendislik uygulamalarında ve insan yaşamında önemli ölçüde kullanım alanı bulan alüminyumun en belirgin özelliği hafifliğidir. Magnezyum ve berilyumdan sonra en hafif metaldir. Alüminyum alasım halindeyken yoğunluğu çok az artmasına rağmen mukavemeti de önemli miktarda artmaktadır. Alüminyum iyi bir ısı ve elektrik iletkenidir; kolayca dökülür ve islenebilir ve korozyona dayanıklıdır. Sıcak ve soğuk şekillendirilebilme, dekoratiftik özelliklerinden dolayı makine imalatı, metal sanayi, inşaat, kimya, gıda sanayi, ulaştırma, elektrik-elektronik sanayi, uzay sanayi ve diğer birçok ortamlarda kullanılmaktadır

           Alüminyum Alaşımlarını Oluşturan Elementler

Ana metali alüminyum olan alaşımlara “Alüminyum Alaşımları” denir. Bunlara hafif alaşımlar da denir. Alüminyum alaşımları bakır, çinko, silisyum, magnezyum, manganez, demir, nikel, titan vb. elementleri ilave edilerek oluşturulur. Özellikleri; hafif olmaları, ısı ve elektrik iletkenlikleri, ısıl işlemlere elverişli olmaları ve bazı kimyasal etkilere karşı dayanıklı olmalarıdır. Alüminyum alaşımları döküme elverişlidir. Aynı zamanda, dövme, çekme ve haddeleme ile biçimlendirilen alüminyum alaşımları da hazırlanmaktadır. Korozyona dayanıklı ve zehirlenme tehlikesi yaratmadıklarından ilaç sanayinde ve gıda maddelerinde koruma maddesi olarak kullanılmaktadır. (Anonim,2019a.) Alüminyum alaşımlarının yanında gösterilen harflerden T ısıl işlem görmüş anlamına gelmektedir. Alüminyum alaşımlarına uygulanan ısıl işlemler T harfi ile birlikte 1 ile 10 arasında yer alan sayı yazılarak gösterilir. Örneğin T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 ve T10 şeklinde gösterilmektedir (Savaşkan, 2018). Alüminyum 7XXX alaşımının çözündürme işleminden sonrası yapay yaşlandırılmış halindeki malzemesi T6 harfi ve sayısıyla yazılarak karşılanmaktadır.

              Alüminyum 1xxx Serisi

Bu alaşımlarda en az %99 alüminyum, empürite olarak yapısında silisyum ve demir içerirler. Dayanıklılığı artırmak için %0,12 Cu ilave edebiliriz. Bu alaşımlar yüksek oranda haddeden geçirilerek levha veya folyo haline getirilerek kullanılabilirler. 1100 alaşımının tavlanmış vaziyette çekme dayanıklılığı 90 MPa’dır.

              Alüminyum 2xxx Serisi

Bu seri alaşımların ekserisine bakırın yanında magnezyum ve düşük miktarda diğer elementlerden ilave edilir. 2xxx serisi alaşımları birim ağırlık mukavemetinin yüksek olması gerekirken uçak endüstrisi gibi alanlarda kullanılır. Bu alaşımlar, katı eriyik mukavemetlenmesi ve çökelti sertleşmesiyle dayanıklı bir yapıya kavuşurlar. Özellikle sanayide uygulama alanı bulan bu alaşım 2024 alaşımdan oluşmaktadır. 2004-T6 alaşımı %4,5 Cu, %1,5 Mg ve %0,6 Mn içerir ve çekme mukavemeti 442 MP’dır.

              Alüminyum 3xxx Serisi

Bu serinin en önemli alaşımı 3003‟ tür. Bu alaşım 1100 alaşımına %1,25 Mn ilavesi ile oluşturulur. 3003 alaşımının tavlanmış durumda çekme mukavemeti 110 MP’dır. Bu da gösteriyor ki Mn eklenmesi mukavemeti artırır. Bu serinin alaşımları iyi işlenebilirliğin icap ettiği yerlerde kullanılabilen genel amaçlı alaşımlardır.

             Alüminyum 4xxx Serisi 

Bu seride ki alaşımlar Silisyum katılarak kaynak ve lehimleme işlemlerinde erime noktası düşürülmekte, böylelikle alaşımın kaynak ve lehimleme kabiliyeti artmaktadır. Silisyum, alaşımın akıcılık özelliğini arttırmaktadır. Bu nedenle döküm teknolojisinde karmaşık geometrik şekillerin üretilmesine imkân sağlamıştır. 4043 alaşımı, yaygın olarak kaynak dolgu teli olarak kullanılmaktadır.

             Alüminyum 5xxx Serisi

Bu serinin temel alaşım elementi olan magnezyum katı eriyik mukavemetlenmesi sağlar ve içindeki miktar %5 „e kadar çıkartılabilir. Bu serinin sanayide kullanılan en önemli alaşımı 5052’dir. Bu alaşım %2,5 Mg, %0,2 Cr içerir ve tavlanmış durumdaki çekme kuvveti 193 MP’dır .

               Alüminyum 6xxx Serisi

Mg2Si intermetalik bileşikleri çökeltinin sertleştirilmesiyle dayanıklılığı artar. En yaygın kullanılan alaşım 6061 alaşımıdır ve bu alaşım %1 Mg, %0,6 Si ve %0,3 Cu içerir. 6061-T6 alaşımının çekme mukavemeti 290 MPa’dır. Bu seri otomotiv sektöründe genel amaçlı yapı elemanı olarak kullanılmaktadır.

              Alüminyum 7xxx Serisi 

Bu serinin önemli alaşım elementi çinkodur. Bu seri alüminyum, çinko, magnezyum alaşımları ve alüminyum, çinko, magnezyum, bakır alaşımları olmak üzere iki alt gruba ayrılmaktadır. Minimum çekme mukavemeti 580 MPa olan 7178 alaşımı, uçak yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bakır ile desteklenen bu serinin alüminyum alaşımlarının korozyon direnci diğer serilere göre daha düşüktür.

               Alüminyum Alaşımlarının (AA) Kullanım Alanları ve Tercih Edilme Nedenleri 

Yiyecek ve içecek alanında kullanılan alüminyum sayesinde birbirinden farklı şişeler daha sağlam bir yapıya kavuşur. Teneke kutuların oluşturulmasında tercih edilen element, kırılmadığı için değerlendirilebilir. Kolaylıkla şekil alabilen maden, bu özelliği nedeniyle birbirinden farklı sektörde kullanılır. Bakır gibi madenlerden daha uygun fiyatlı olması nedeniyle alüminyum, spot ışıkları, mutfak malzemeleri ve bisiklet gibi ürünlerin yapımında da kullanılır. Aynı zamanda uçak, otomobil motorları, ev aletleri gibi alanlarda da belirtilen element tercih edilir. Bazı ülkeler alüminyum üretimlerini sınırlandırmış olsalar da ülkemizde şu an için hala birbirinden farklı sektörde kullanılır. Kolay bir şekilde dönüştürülebilmesi nedeniyle doğaya zarar vermez. Özellikle yiyecek ve içecek kutularının hazırlanmasında alüminyum, en çok tercih edilen elementlerden bir tanesidir. Alüminyum üretiminde en üst sırada Almanya yer alır. Çin de ülkesinde alüminyum rezervleri az olmasına rağmen en çok üretim yapan ülkelerden bir tanesidir .

          Alüminyum, en kullanışlı ambalaj malzemelerinden birisidir. Alüminyum, esnek ambalaj, buruşuk kap, mutfak folyosundan ilaç ambalajına kadar birçok çeşitli ambalaj uygulamalarına mükemmel cevap verir. Banyoda diş macunu tüpünden, marketlerdeki sayısız ürünler (çikolata vb.), mutfakta folyoya sarılı fırın yemekleri ve buzdolabındaki soğuk meşrubatlara kadar, alüminyum pek çok ürünü sarar ve korur. Alüminyumun homojen yapısı, ince folyo (alüminyum kâğıt) şeklinde üretilebilmesi, hava geçirmezliği ve kolay şekillenebilmesi onu ideal bir ambalaj malzemesi yapar.

Alüminyum folyo, hava ve mor-ötesi ışınları geçirmediğinden, gıdaları doğal renk ve tatları ile birlikte korur. Alüminyum, folyo olarak vakumlu ambalajlarda, metalize film (alüminyum kaplı plastik) olarak da ısı ile kapanan ambalajlarda (yoğurt, ilaçlar vb.) en tercih edilen malzemedir. Alüminyumun en yaygın kullanıldığı alanlardan birisi de meşrubat ve içki kutularıdır. Dünyada kullanılan tüm içecek kutularının %80’i alüminyum kutulardır. Bunun nedeni, hafif, açılması kolay, darbeye dayanıklı, sağlam, çabuk soğutma özelliği ve geri kazanılabilir olmalarıdır.

          6061-T6 AA Özellikleri 

AA6061-T6 serisi alüminyumun işlenmesi esnasında belli başlı problemler oluşmaktadır. Bunlardan en önemlisi ise işlenen parçanın freze takımına yapışmasıdır. Bunun sonucunda kesici takım değiştirilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda devir ve ilerleme hesabı tekrar gözden geçirilip azaltılır.