Isıl işlem yapılabilen ve solvüs eğrisi gösteren alüminyum dökümlerde en sık kullanılan ısıl işlem olan T6, çözeltiye alma, su verme ve yaşlandırma aşamalarından oluşan işlemdir. Çözeltiye alma ısıl işleminde malzemenin solvüs eğrisi üzerindeki bir sıcaklığa ısıtıldıktan sonra, hızla bu sıcaklıktan soğutulması ile aşırı doymuş katı eriyik yapısı oluşturulur. Burada amaç çökelme sertleştirmesi yaratacak elementlerin çözünerek katı çözelti içinde hapsedilmesidir. İşlem sıcaklığı ve süresi parçanın kesit kalınlığı ve bileşimine bağlı olarak maksimum homojenizasyon sağlayacak şekilde seçilmelidir. Çözeltiye alma adımında üç faz görülür. Birincisi alaşım elementlerinin çözünerek zengin bir alüminyum matriks fazının oluşturulması ki bunlar daha sonra çökelme şertleşmesi yaratacaktır, ikincisi çözünmeyen bileşenlerin küreşelleşmesi ve üçüncüsü mikroyapının homojenleşmesidir

Hızlı soğutma yani suverme işlemi çözünen elementlerin çözeltide kalmasını sağlamaktadır. Hızlı su verme çökelti sertleştirmesi özelliğini iyileştirirken, çarpılma ve kalıntı gerilimlerin oluşumunuda yol açar. Su verme işlemi sıcak su, polimerli su yada yüksek hızlı fanlarla hava ile yapılabilir. Su verme işleminin en önemli detaylarından biride çözeltiye alma işleminden çıkan parçanın çok kısa süre içinde su verme işlemine tabi tutulmasıdır. Su verme sonrasında çözeltide kalan çözünen elementler, oda sıcaklığında yavaşça çökelmeye başlarlar. Bir süre sonra bazı alaşımlar oda sıcaklığında oldukça sertleşebilirler. Buna doğal yaşlanma adı verilir. Suni yaşlandırma olarak anılan işlem ise döküm parçaların 100-200 °C gibi sıcaklıklarda tutulması ile yaşlandırmanın hızlandırılmasıdır. Yaşlandırma sıcaklığında süre arttıkça yavaş yavaş çökelti yapısı oluşur ve sertlik maksimum değerine doğru artar. Daha fazla yaşlandırmaya devam edilirse sertlik düşmesinin görüldüğü aşırı yaşlanma durumu ortaya çıkar.

Alüminyum ve alaşımları günümüzde yaşamımıza girmiş yaşamın ayrılmaz bir malzemesi haline gelmiştir. Hafifliği, iyi ısı ve elektrik iletkenliği ve korozyona karşı dayanıklılığı nedeniyle; gıda endüstrisi, kimya endüstrisi, otomotiv ve gemi endüstrisi, makine ve cihaz yapımı ile mimari ve inşaat yapımında geniş çapta bir kullanma alanına sahiptir. Çeşitli endüstri dallarında kullanılan başlıca alüminyum ve alaşımları Tablo-1’de gösterilmiştir. Bu alaşımların günümüzde birleştirilmesi %50 nispetinde kaynakla yapılmaktadır.

Alüminyum ve alaşımlşarını cıvata ve perçinleme yoluyla birleştirme dışında kullanılan birleştirme yöntemleri; kaynak, lehimleme ve yapıştırmadır. Bugün bu yöntemler çeşitli endüstri kollarında geniş çapta kullanılmakta, bazen de lehimleme, yapıştırma ve nokta kaynağı birlikte kombine edilmektedir.

Alüminyum ve alaşımlarının kaynağı, normal çeliğin kaynağına nazardan birçok farklılıklar gösterir. Çeliğin kaynağına göre daha zor ve sorunludur. Bunun için malzemeyi ve özelliklerini (fiziksel ve metalurjik) çok iyi tanımak ve ona göre önlemler almak gerekir.

Alüminyum ve alaşımlarının kaynak kabiliyetine aşağıdaki etkenler tesir eder. Bunlar sırasıyla; 

a- Saf alüminyum 658 ° C gibi düşük bir sıcaklıkta ergimesine rağmen, yüzeyimdeki oksit tabakası (Al ₂ O ₃ ) 2050 ° C gibi yüksek bir sıcaklıkta ergir.

c- Yüksek elektrik iletkenliği nedeniyle elektrik direnç kaynağında sorunlar ortaya çıkmaktadır. (Q=R.l ² .t) 

d- Yüksek ısıl genleşmeden ötürü, kaynak sırasında meydana gelen distorsyonlar (çarpılmalar ve kendini çekmeler) büyük olur. Dolayısııyla gerekli önlemler alınmadığı zaman, gerilme çatlakları oluşur. Alüminyum ve alaşımları ile %0,15 karbonlu çeliğin fiziksel özellikleri karşılaştırmalı olarak Tablo-2’de gösterilmektedir. 

Tablo-2: Alüminyum ve alaşımlarının fiziksel özelliklerinin %0,15 karbonlu çelikle karşılaştırılması 

e- Alüminyum ve alaşımları doğal sert, soğuk olarak sertleştirilmiş veya ayrışma sertleşmesine tabi tutulmuş bulunur. Bunların kaynak kabiliyeti de farklılıklar gösterir. Tablo-3’te başlıca alüminyum alaşımlarının kaynak kabiliyetleri görülmektedir. 

Tablo-3: Alüminyum ve alaşımlarının kaynak kabiliyeti 

f- AlMn, AlSi,AlCu ve AlMg gibi katılaşma entervali geniş olan alaşımlarda sıcak çatlamanın oluşumu eğilimi vardır. Sıcak Çatlaklar genellikle solidüs çizgisinin (eğrisinin) üzerinde ve katılaşma aralığında meydana gelir. Bunun için bu alaşımlarda, katılaşma aralığı dar olan alaşım grupları seçilmelidir. Ayrıca çatlamaya karşı hassas olmayan ilave kaynak malzemesinin (tel veya elektrod) kullanılması gerekir. 

g- Gerilme çatlakları da kuvvetli kendini çekmeler sonucu solidüs eğrisinin altında meydana gelir. Bu çatlaklar, uygun bir konstrüktif şekillendirme, kaynak sonrası ısıl işlemler, kaynak yöntemi ve tekniği uygulanarak önlenir. 

Alüminyumun oksijene karşı ilgisi fazla olduğundan, yüzeyinde hemen 0,1 mikron kalınlığında Al ₂ O ₃ oluşur ve bu oksit tabakası aynı zamanda yüzeye kimyasal bileşiklere karşı bir dayanıklılık kazandırır.Fakat bu tabakanın mevcudiyeti alüminyum ve alaşımlarının kaynağını zorlaştırır. Kaynak yapılırken yüzeyde bulunan Al ₂ O ₃ tabakasının ergitilmesine çalışılırken (2050 ° C), bundan çok daha düşük sıcaklıkta ergiyen alüminyum dökülür ve kaynak çubuğundan düşen damlalar kaynak yapılacak esas metal ile birleşemez.Onun için kaynaktan önce bu tabakanın oluşmaması için önlemler almak gerekir. 

b- Alüminyum ve alaşımları yüksek bir ısı iletim katsayısına sahiptir. Bunun için kaynak yerinde ısı yoğunluğunu sağlamak için daha fazla ısı girdisine ihtiyaç vardır. Diğer taraftan, alüminyum ve alaşımlarında,çeliğe nazaran daha geniş bir bölge ısının tesiri altındadır. Şekil-1’de alüminyum ile çeliğin kaynağındaki isotermler gösterilmektedir. Ayrıca saf alüminyumda yüksek ısı iletimi dolayısıyla ergimiş kaynak banyosu soğuyup çabuk katılaştığından, dikişte gözenekler oluşur.

Alüminyum döküm alaşımlarında Mikro-yapıyı değiştirmek için uygulanan aşılama işlemine tane inceltme denir. Aşılama daha küçük ve eş eksenel tane elde etmek için yapılan bir işlemdir.

Alaşımda iri tanelerin oluşmaması için yüksek döküm sıcaklığından sakınılır. Normal (Tm+0,2Tm) sıcaklıklarda döküm yapılır. Kokil döküm parçalarda tane inceliği sağlarlar. Ayrıca, nikel, sodyum, bor, krom, titan, v.b. elementler ince taneli Mikro-yapı oluşumuna yardımcı olan elementlerdir. Alüminyum alaşımlarında katı eriyik mukavemetleşmesi yapan Cu, Mg, Zn, v.b. elementler katılaşma sonunda küçük taneli eş eksenel bir Mikro-yapı oluştururlar. İçerisinde yüksek miktarda Cu ve Mg bulunan alüminyum alaşımları daha kolay tane inceltilirler.

Tane inceltme işlemi ile;

1. Mekanik özellikler (sertlik ve dayanım) %10-20 artar.
2. Tane sayısı arttığı için, gözenekler de Mikro-yapıya homojen bir şekilde dağılır ve sızdırmazlık sağlar.
3. Makro çekmeden mikro çekmeye geçildiği için sıcak yırtılma riski azalır.
4. Alaşım elementleri yapıya eşit dağıldığından, ısıl işlemlerde iyi sonuçlar alınır.
5. Tane sınırı alanı arttığı için bölgesel enerji merkezleri de artmaktadır. Bu da kesme kuvvetlerini azaltarak malzemenin işlenebilme özelliğini geliştirir.
6. İnce taneli yapılar döküm sıcaklığını azalttığı gibi, döküm parçaya da besleme kolaylığı sağlar.

Alüminyum alaşımlarının ergitilmesinde potalı ve potasız ocaklar kullanılır. Potalı ocaklarda gazların metale temasını önlemek için pota yükselticileri ve kapaklar kullanılır. Potasız ocaklarda alev maden üzerine değil ocak tavanına yöneltilir. En tehlikeli gazlar hidrojen ve karbon monoksittir. Bunlar döküm parçalarda gaz boşluğu hatalarına sebep olur. Alüminyum ve alaşımlarının ergitilmesi demir ve alaşımlarının ergitme işleminden daha kolay olduğu için ve ergime derecesinin düşük olması nedeniyle hemen her ocakta ergitme yapılabilmektedir. Fakat amaca uygun ocak seçmek önem arz etmektedir. Ocakların büyüklükleri, yapımında kullanılan malzemeler, yükleme yöntemleri, şekilleri (hareketli veya sabit) ve ergitme kapasiteleri gibi pek çok faktör ocak seçiminde etkili olmaktadır. Ergitme kullanılan yakıt türleri zaman içerisinde katıdan sıvıya, sıvıdan gaza ve sonunda elektrikle ergitme tercih edilen yöntem olmuştur. Özellikle geliştirilen yeni yalıtım malzemeleri ocaklardaki ısı kaybını azaltarak yakıt ve enerji tasarrufu sağlamaktadır. Sıvı ve gaz yakıtla çalışan ocaklarda yanma atığını atma durumu olmadığından ısı uzun süre ocak içinde tutulabilmektedir. Metallerin elektrikle ergitilmesinde ısı kaybının daha az olması önemli bir ekonomik kazanç sağlamaktadır. İndüksiyon ocaklarının ilk kurulum masraflarının yüksek olması kullanımını sınırlamaktadır.

Üretim şekillerine göre ergitme ocakları;

1. Potalı ocaklar
2. Yansımalı alevli ocaklar (reverberatory)
3. İndüksiyon (elektrikli) ocaklar

1. Potalı ocaklar

Ocağın merkezindeki potanın etrafında belli bir boşluk bırakılarak, ateş tuğlasıyla etrafı örülmüş ocaklardır. Tuğlaların dış çevresinde yalıtkan veya ısı iletkenliği çok düşük tozlarla kaplanmış ve bu yalıtkan malzemelerin çevresi de sac ile sarılmıştır. Kullanılan yakıta göre brülör (üfleyici, yakıcı) kullanılır. Basınçlı hava ile ocak içerisine püskürtülen yakıt ocak içerisinde tutuşturularak yüksek ısı değerlerini çıkılması sağlanır. Potalı ocaklarda alev alüminyum alaşımlarına değmediği için “dolaylı ısıtmalı ocak” (indirect flame type furnace) olarak ta adlandırılırlar.

2. Yansımalı alevli (YA) ocaklar

Büyük miktarlardaki alüminyumun ergitilmesinde bu ocaklar kullanılmaktadır. Sıvı metal ile alev temas halindedir. Bu nedenle ergitme işleminin sürekli kontrol edilmesi gerekir. Sıvı alüminyuma çarpan alevler yüzeyde türbülansa neden olur. Ayrıca yanma atıkları da cüruf oluşmasına neden olur ve sıvı alüminyumun gaz emmesi de kaçınılmazdır. Gaz emmesini engellemek için alüminyum külçeler 450-500 0C’de ön ısıtıldıktan sonra ocağa konulmalıdır. Sıvı alüminyumun sıcaklığı da fazla yükseltilmemelidir. Bu ocaklarda yüksek alüminalı ateş tuğlaları kullanılmaktadır. Daldırma banyosu bulunduğundan, talaş, hurda ve ince kesitli geniş yüzeyli alüminyum parçalarının fazla yanma kaybı olmadan ergitilmesi mümkündür. Daldırma banyosunda gaz gidericiler ve tane incelticilerin sıvı alüminyuma katılması da mümkündür.

YA ocaklarında verimli çalışabilmek için dikkat edilmesi gereken hususlar şunlardır:

1. Sıvı alüminyum belli bir seviyede sürekli olarak ocak içinde bulunmalıdır.
2. Sıvı alüminyumun sıcaklığı döküm sıcaklığının çok üstüne çıkarılmamalıdır.
3. Ani soğumalardan kaçınılmalı, yani kontrollü sarj malzemesi girilmelidir.
4. Ani sıcaklık artışının olmamasına dikkat edilmelidir.

3. İndüksiyon (elektrikli) ocakları

Genel olarak içinden dalgalı akım geçen bakır bobin ile bunu besleyen güç ünitesi ve yüksek ısıya dayanıklı refrakter malzemelerle astarlanmış bir potadan oluşur. Şebeke akımı ile (50 Hz) çalışan ocaklara düşük frekanslı, 1000-5000 Hz ile çalışan ocaklara orta frekanslı ve 10 000 Hz üzeri çalışan ocaklara da yüksek frekanslı indüksiyon ocakları denir. Orta ve yüksek frekansları elde edebilmek için pahalı transformatörler (güç kaynakları) kullanılır. Bu ocakların en büyük özelliği alüminyum ergitiminde yanma kaybını en aza indirir ve enerji tasarrufu sağlar. Özellikle ocaklardaki yüksek frekanstan kaynaklanan karıştırma etkisinden dolayı alaşımlama için tercih eldir. İndüksiyon ocaklarında ısı hassas olarak kontrol edilebildiğinden tutarlı ve iyi sonuçlar alınabilmektedir

Basınçlı dökümde en önemli faktörlerden biri de kalıp sıcaklığıdır. Basınçlı döküm kalıplarında kalıp dizaynına ve kesit kalınlığına bağlı olarak ısısal şartlar ayarlanır. Kalıbın devamlı çalışması esnasında tutulması gereken optimum sıcaklık limitleri; alaşımın sıcaklığı, preslenecek metalin ağırlığı,döküm hızı, kalıp boşluğunun yüzey alanı ve kesiti ve soğutma şartlarına bağlı olarak seçilir. Kalıbın istenen alanları, örneğin çıkıcılar, bakır ilâveler ve sıyırma tipi ısıtıcılar kullanılarak ısıtılır, ince kesitler metal giriş ağzından uzak­ta ise döküm çevresine kanallar ilâve ederek ince kesitli bölgelerde metal akışı arttırılabilir. Kalıp gereğinden soğuk ise, tam dolmama veya yetersiz besleme iç porozite gibi döküm hataları oluşur. Kalıp sıcaklığı yeterinden fazla sı­cak ise kalıbın tahrip olması söz konusudur. Kalıp sıcaklığının artması so­ğutma kanallarıyla kontrol edilir.

- Çinko alaşımları : Çinko esaslı alaşımlar için en uygun kalıp sı­caklığı (165-245°C)’dir. İnce kesitli parçalar için yüksek ağır kesitli par­çalar için ise düşük sıcaklıklar kullanılır.

- Alüminyum alaşımları : Bunlar için çinko esaslılara nazaran ka­lıbı daha yüksek sıcaklıkta tutmak gerekir (220-315°C), ortalama ola­rak (230°C) kullanılabilir. Alüminyum alaşımlarında yüksek sıcaklık ih­tiyacı ve oksitlenme karakterinden dolayı iyi döküm elde etmek, çinko esaslılara nazaran çok daha zordur. Alüminyumun çelik kalıplara etkisi kalıp sıcaklığındaki artış ile artar, kalıba yapışma olur.

- Magnezyum alaşımları : Magnezyum esaslı alaşımlar için opti­mum kalıp sıcaklığı (245-275°C) arasındadır. Döküm parçasının kesit kalınlığına ve kalıp malzemesi cinsine bağlı olarak (300°C)’a kadar yük­sek olabilir.

- Bakır alaşımları : Bakır esaslı alaşımlar için kalıp sıcaklığının (315-700C) civarında olması istenir. Kalıp içinde yerleştirme durumu­na göre sıcaklık seçilir, kalıp ömrünün uzun olması bakımından kalıp sı­caklığının alt sınırda veya civarında tutulması tercih edilir. Son yularda geliştirilen (Thixo – Casting) yöntemi ile yüksek sı­caklık gerektiren alaşımların pres dökümünde büyük kolaylık sağlanabil­miştir