Değişen oranlarda sodyum kalsiyum bentonitleri içeren döküm kalıp kum karışımlarında optimum bentonit miktarının belirlenmesi ve analizi

Abstract

Bentonitler, bünyesinde yüksek oranda montmorillonit minerali bulunan, yüksek sıcaklıklara dayanabilen, yüksek plastisite özellik gösteren, iyi fiziksel ve kimyasal özellikleri olan ve geniş yüzey alanına sahip bir kildir. Su vb. moleküllerin varlığında şişme özelliği göstermesi, yüksek bağlayıcılık özellikte olması ve yüksek plastisitesi nedeniyle pek çok farklı sektörde kullanım alanına sahip olabilmektedir. Doğada bol olması ve eldesinin kolaylığı, çeşitli alanlarda veya sektörlerde kullanılabilmesine avantaj oluşturmaktadır. Metalurji sektöründe de yüksek bağlayıcılık özellikte olması sebebiyle döküm kalıp kum karışım reçetesinde ve ince taneli demir cevherlerinin peletlenmesinde sıkça kullanılmaktadır. Döküm endüstrisinin maliyeti düşük ve kalitesi yüksek olan döküm arayışı, döküm kalıbının dayanıklı ve iyi olmasını mecbur kılmaktadır. Bu doğrultuda dökümde bentonitlerin bağlayıcılık özelliklerinin yanı sıra, döküm kumuna kazandırdığı; kalıptan sıyrılma, dayanıklılık, plastisite, akıcılık ve döküm sonrası kolay dağılabilme özellikleri de ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada, Bilecik-Bozüyük bölgesine ait Na ve Ca bentonitlerin döküm sektöründe daha faydalı bir kullanım şartı elde edilebilmesi için değişen oranlarda kalıp kumuna karıştırılarak; yaş basma mukavemeti, yaş kesme mukavemeti, gaz geçirgenliği, kalıplanabilirlik indeksi ve shatter indeksi gibi belirleyici birtakım testlere tabi tutularak optimum bentonit ve nem miktarını içeren kalıp kum karışımı reçetesinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalarda, ortalama 61.8 AFS tane boyutundaki silisyum esaslı kalıp kumuna %3, %4.5, %6 nem oranlarında ve %7, %10, %13 oranlarında bentonit ilaveleri yapılmıştır. Hazırlanan kalıp kum karışımlarının %75Na-%25Ca, %50Na-%50Ca, %25Na-%75Ca ve %100Ca olmak üzere 4 farklı bentonit içeriğine sahip olmaları sağlanmıştır. %7 sabit bentonit için değerlendirildiğinde, %100Ca bentonit içerikli kalıp kum karışımında yaş basma mukavemeti %3 nem içeriğinde maksimuma ulaşmış ve 92.66 ± 4.61 kN/m2 olmuştur. Daha yüksek nem içeriklerinde ise düşüş gözlenmiştir.