06 Cam ve Metalin Birlikteliği06 Cam ve Metalin BirlikteliğiCam ve Metalin Birlikteliği06 Cam ve Metalin Birlikteliği

CAM VE METALİN BİRLİKTELİĞİ, CAMIN METALLE TÜMLEŞTİRİLMESİ YÖNTEMLERİ

TASARIMA KATKISI

GİRİŞ

Cam yüzyıllar önce insanlar tarafından bulunan ve yaşamımızın her bölümünde kullanmaya başladığımız, organik olmayan bir malzemedir.İçinde yiyecek ve içecek sakladığımız kavanoz ve şişeler, evlerimizin dışarıya açılan gözü pencereler, su içtiğimiz bardaktan tutunda, evimizin dekorasyonunda kullandığımız biblolara kadar her yerde karşılaştığımız bir maddedir cam.

Peki neden takıda kullanılmasın? Elbette ki kullanılabilir, kullanılmıştır da. Ama ilk önce camın nasıl bir malzeme olduğu hakkında bilgi edinelim.

1. CAMIN TANIMI

Cam, soğutma neticesinde kristalleşmeden katılaşan, organik olmayan bir ergitme ürünüdür. Cam yapımında daha ziyade doğada bol miktarda bulunan ve küçük bazı işlemlerle (öğütme, saflaştırma gibi) kullanıma uygun hale getirilen hammaddeler kullanılır.

1.1 HAMMADDELER

a). Ana Hammaddeler

-Kum

-Dolomit

-Soda

-Feldspat

-Kalker

b). Yardımcı Hammaddeler

-Sodyum Sülfat

-Seryum konsantre

-Çinko Selenit

-Kobalt Oksit

1.2 HAMMADDELER VE GÖREVLERİ

1.2.1. Kum (SiO2)

Camın ana hammaddesidir.

Ergitilmiş haldeki camın akışkanlığını azaltır.

Camın termik şoka, yani ani ısı farklılıklarına karşı dayanıklılığını artırır.

Asitlerin etkisine karşı camın direncini artırır.

Viskozitesini artırır.

Camın sıcaktan dolayı genleşmesini azaltır.Camın çalışma sıcaklığını artırır.

Camın mekanik mukavemetini artırır.

1.2.2. Dolomit

Cama CaO ve MgO verir.

Camın akışkanlığını azaltır.

Asitlere karşı mukavemetini ve camın sertliğini artırır.

Camı termik şoka karşı dayanıklı yapar.

CaO camın kimyasal direncini artırır, cama bozulmazlık sağlar.

MgO ‘de cama dayanıklılık sağlar fakat CaO kadar etkili değildir.

Kalker (Kireçtaşı CaCO3 ..... 55% CaO)

Cama CaO verir.

Suyun tesirine karşı camın direncini artırır.

Camın mekanik özelliklerini ve mukavemetini artırır.

Feldspat (Na2O.Al2O3.6SiO2 → Sodyum Feldspat yani Albit)

Ergitme ve afinasyonu (habbelerin camdan uzaklaştırılması) kolaylaştırır.

Cama Al2O3 verir (Kristallenme yi önler ve camı sağlamlaştırır).

Camın akışkanlığını azaltır.

Camın ani ısı değişikliklerine karşı direncini artırır.

Camın mekanik direncini artırır.

Camın refrakter malzemedeki (fırın içi tuğlaları) aşındırıcı etkisini azaltır.

Sıyın tesirine karşı camın direncini artırır.

Camın erimesini zorlaştırır.

Al2O3 camın kristallenme eğilimini azaltır ve sağlamlılığını artırır.

1.2.3. Soda

Ton başına cam içindeki en pahalı hammaddedir.

Ergime sıcaklığını düşürür.

SiO2 yapısını bozarak camın daha düşük sıcaklıkta erimesini sağlar.

Yakıt tasarrufu sağlar.

Na2O miktarı artarsa cam sudan kolay etkilenir.

Ergimiş camın akıcılığını artırır.

Camın ani ısı farklılıklarına karşı direncini azaltır.

Suyun tesirine karşı camın direncini azaltır.

Camın termik şoka karşı mukavemetini azaltır, çünkü genleşmesi fazladır.

Erimiş camın çalışma sınırlarını (viskozite) artırır.

Camın kimyasal dayanıklılığını azaltır.

Silis kumuna sodanın ilavesi (SiO2 + Na2O) iki madde arasında kimyasal bir reaksiyona neden olur. Silis kumu 1730 0C de erirken, soda silis karışımı 1000 0C ‘nin altında erir.

1.2.4. Sodyum Sülfat

Cam meydana gelirken, SO2 çıkışı ile ergimiş camın bünyesindeki habbeleri ve köpüğü giderir. Ergimeyi de kolaylaştırır. İstenilen ergime hızının oluşmasına yardımcı olur

1.2.5. Cam Kırığı

Erimeyi kolaylaştırır, yakıt tasarrufu sağlar.

Tekrar tekrar kullanılabildiği için büyük bir ekonomik kazanç sağlar.

Camın akıcılığını artırır.

Harman tabakasının üzerine beslenen cam kırığı, ergimeyi hızlandırdığı gibi harman tozumasını engeller

1.2.6. Seryum Konsantre :

Renksizleştirme işleminin kimyasal aşamasında kullanılır. Demir iyonlarının dengesini sağlar. Mavi/mor renk verir.

1.2.7. Çinko Selenit ve Kobalt Oksit :

Renksizleştirmede maskeleme amacıyla kullanılırlar. Fiziksel aşama için gerekir. Selen pembe renk verir.

Sodyum sülfat, Seryum konsantre, Çinko selemit ve Kobalt oksit renksizleştirme işleminde kullanılırlar.

1.2.8. Silis Kumu (SiO2)

Cama silisyum dioksit (SiO2) veren 3 hammadde kaynağı silis kumu, feldspat ve yüksek fırın cürufudur. Burada sözü edilen son iki hammadde ayrıca alüminyum oksidin (Al2O3) de ana kaynağıdır ve bunlar ergitme ve/veya afinasyonu kolaylaştırıcı hammaddelerdir.

Kalite için kimyasal olarak silisin en yüksek değerde alüminyum oksit, demir oksit gibi impuritelerin de en düşük değerde olması istenir.

Kum içerisinde iri tane olursa bunlar fırında tam olarak ergiyemez, çekilen nihai cam plakası üzerinde katı bir taş parçası olarak görünür. Kum partikülleri çok ince olursa, ergitme prosesinde alev ve atık gazlar tarafından uzağa savrulur ve fırın içerisinde bazı kısımların üzerinde zarar verici etki yapar.

1.2.9. Alüminyum Oksit (Al2O3) – (Feldspat)

Feldspatlar alümina ihtiva eden diğer tabii kaynaklardandır. Rutubet oranları çok önemlidir. Bu oranlar üretilen cam cinsine göre de değişmektedir. Fiziksel özelliklerde önemli olan feldspat tanelerinin mümkün olduğunca 0.5 mm. ile 0.074 mm. arasında olmasıdır. Aksi taktirde iri taneler fırında ergime anında problem yaratır.

1.2.10. Sodyum Karbonat (Na2CO)

Genellikle SODA olarak isimlendirilen bu hammadde, soda-kireç-silis camlarının ana hammaddelerinden biridir. Bu arada üretilen ton başına cam içinde en pahalı olan hammaddedir. Sodyum karbonat tabiatta doğal olarak bulunabildiği gibi sentetik olarak Solvay metodu ile de üretilebilir.

Cam yapımında tercih edilen, tane iriliği nedeni ile daha az tozuma yapan granüle tipte ağır soda olanıdır.

Ülkemizin tek sentetik soda üretim fabrikası Şişecam bünyesinde Mersin’de faaliyet gösteren Soda Sanayii A.Ş. ‘dir.

1.2.11. Kalsiyum Oksit (CaO)

Kalsiyum oksidin iki temel hammadde kaynağı vardır. Bunlar kalker ve dolomit (veya dolomitik kalker)dir. Dolomit cama aynı zamanda magnezyum oksitte verir.

Kireçtaşı (CaCO3) (Kalsiyum Karbonat-kalker) ve Dolomit (CaCO3, MgCO3) cam harmanında önemli girdilerden biri olup, kalsiyum ve magnezyum karbonattan müteşekkildir.

1.3. DİĞER HAMMADDELER VE RENKLENDİRİCİLER

1.3.1. Sülfatlar

Sodyum sülfat (Na2SO4) cam harmanına ilk kez muhtemelen Leblanc metodu ile üretilen soda aracılığı ile girmiştir. Soda üretimi Solvay metodu ile yapılmaya başlanınca cam üreticileri daha önceki ergime hızlarını elde edebilmek için harmana ayrıca sülfat ilave edilmesi gerektiğini görmüşlerdir. Sodyum sülfat sentetik olarak üretilebildiği gibi doğal olarak da mevcuttur ve sodaya oranla çok daha yüksek düzeyde demir oksit içerir.

1.2.2. Cam Renklendiriciler

Kobalt oksit → Mavi / mor renk verir

2. RENKSİZLEŞTİRME

Soda–kireç camlarında hammaddelerdeki safsızlıklar dolayısıyla oldukça az miktarlarda bulunan demir oksidin oluşturduğu istenmeyen yeşilimsi rengin maskelenmesi işlemidir. Kimyasal ve fiziksel olmak üzere iki aşamada yapılır.

Bilim adamları camın seryum oksit ile renksizleştirilmesinde oluşan mekanizmanın büyük bir olasılıkla, seryum ve demirin CeFeO3 gibi bir kompleks oluşturduğunu ve bu şekilde cama renk veren serbest demir miktarını azaltarak, maskeleme işleminde daha az miktarda selenyum ve kobalt oksit kullanılmasını sağladığı görüşünde birleşmektedirler.

Ce–konsantre kullanımında, Sb2O3 beraberinde uygulanan NaNO3 ilavesine gerek kalmamaktadır.

3. KONTAMİNASYON

Camdaki demir kirlenmesidir. Çeşitli yollarla (kaya parçaları, tel vb. ile hammaddelerin kendi bünyelerindeki demir oksitler) demir, harmana girdiğinde cam rengine olumsuz etki eder.

Maliyet ve bulunabilirlik gibi unsurların dışında hammaddelerin taşıması gereken diğer özellikler şunlardır:

a.Hammadde, sadece belli bir cam kompozisyonunun gerektirdiği oksitleri sağlamalıdır.

b.Yeterince saf olmalıdır.

c.Ergitme ve afinasyon aşamalarında sorun yaratmamalıdır.

Cam üretiminde hammadde olarak Silis kumu (SiO2), Dolomit (CaCO3, MgCO3), Kireçtaşı (CaCO3), Feldspat (Na2O, Al2O3, 6SiO2), Soda (Na2O3) ve cam kırığı kullanılır.

avi / mor renk verir.

4. HARMAN

4.1. Harmanın Tanımı

Camın yapısındaki oksitleri verecek hammadde ve yardımcı hammaddelerden, uygun bir reçeteye göre tartılarak hazırlanmış karışıma HARMAN denir.

camın kimyasal içeriği şöyledir :

SiO2 ......%72

Al2O3 .....%1.5

Fe2O3 ..... %0.20

CaO ...... %9-10

MgO ....... %2.5-3.5

Kullanılmakta olan hammaddeler önceden hazırlanmış reçete miktarları oranında harman hazırlama bandı üzerine otomasyon sistemi ile boşaltılır ve mikserlere karışım işlemi için gönderilir. Mikserlerde karışmış olan harman, reçetede belirtilen oran kadar cam kırığı ile beraber fırınlara girmektedir.

Fırınlara giren harman, sıcaklığın 1500 0C civarında bulunduğu ergitme havuzunda ergitilir ve reaksiyon sonucu açığa çıkan gazlardan arınmış olarak throat bölgesinden geçer ve çalışma havuzuna gelir. Sıcaklığın 1250 – 1300 0C olduğu dinlendirilen cam daha sonra şartlandırılmak üzere F/H’lara geçer ve imalat makinelerine istenilen sıcaklık ve kalitedeki cam verilmiş olur.

Fırın içerisinde kullanılan yakıt türü Fuel-oil No 6, Ç/H – F/H soğutma zonlarında kullanılan yakıt türü LPG ‘dir.

Cam tuğla üretiminde kullanılan cam kompozisyonu, zücaciye camı kompozisyonundan farklı değildir.

5. CAMIN YAPISI

5.1. Cam Yapıcılar

Cam yapıcı silisyum dioksit yada silistir.

Cam, sıvı yapısına sahip fakat solit gibi davranan bir maddedir.

5.2. Ağ Yapı Düzenleyiciler

Silise sodanın (sodyum oksit – Na2O) ilavesi iki madde arasında kimyasal bir reaksiyona neden olur.Soda ve silis karışımı, silisin ergime noktasından çok daha düşük bir sıcaklıkta reaksiyon verir.Diğer taraftan soda; daha kolay ergiyen bir ürün oluşturmak suretiyle, silisin daha düşük bir sıcaklıkta akıcı hale gelmesini sağlar.

Soda-silis camındaki soda miktarı artırıldığı takdirde; camın, su tarafından kimyasal olarak etkilenmesi de artar. bu nedenle, kolay ergitilebilen ve kolaylıkla şekillendirilebilen kullanımlı bir cam üretmek için, cam kompozisyonunda bazı ilaveler ile düzeltmeler yapmak gerekir.

Yaygın kullanılan, bilinen bir başka ağ yapı düzenleyici madde kireçtir (kalsiyum oksit–CaO).Kireç ilavesi camın kimyasal etkilere dayanıklılığını artırır.

5.3. Ara oksitler

Alümina, (Aluminyum Oksit – Al2O3) ara oksitlere bir örnektir. Bu maddeler kısmen bir cam yapıcı ve kısmen de bir ağ yapı düzenleyicisi gibi hareket eder.

Ara oksidin rolü; camın devitrifikasyon (kristallenme) eğilimini azaltmak ve sağlamlığını artırmaktır.

Ara oksitler, cam yapıcı ve ağ yapı düzenleyici maddelerin rolünü birlikte oynayarak, cam özelliklerini etkiledikleri gibi aynı zamanda, atomik ağ yapısını zenginleştirirler.

6. CAMIN TAHTA VE METAL İLE KARŞILAŞTIRILMASI

TAHTA	CAM	METAL
Geçirmez	Işığı geçirir	Geçirmez
Fazla dayanmaz, çürür.	Zayıf asitlerin etkisine dayanır.	Çoğu kolayca etkilenir.
Cam kadar dayanmaz.	Atmosferik etkiye dayanır.	Paslanır ve çürürler.
Tekrar şekillendirilemez.	Tekrar şekillendirilir.	Tekrar şekillendirilebilir.
Yanar.	Yüksek sıcaklıklara dayanır.	Dayanır.
Nem içerdiği için güvenli olmaz.	Oda sıcaklığında elektriği iletmez.	Elektriği iletir.

7. CAMIN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Camın günlük hayatımızdaki ve teknoloji dünyasındaki kullanımını belirleyen özelliklerin başında camın mekanik özelliklerini sayabiliriz. Camın tanıdığımız tüm malzemelerden farklı olan mekanik özellikleri, onun kalıcı deformasyonuna izin vermeyen molekül yapısından kaynaklanır. Bu temel özellik camın kırılma tokluğu düşük, kütlesel mekanik dayanımı yüksek olmakla birlikte yüzey hatalarına aşırı derecede duyarlı olan , kırılgan, kırıldığında yaralanmalara yol açabilen bir malzeme olmasına neden olur.

7.1. Deformasyon

Bir malzemenin yük altındaki davranışı gerilim-uzamaya bağlıdır. Malzemenin yük altındaki esnemesi yükle doğru orantılı ise buna elastik deformasyon denir.

Esnek deformasyon sonrasında malzeme üzerindeki yük artmadan uzama meydana gelmesi, kalıcı ( plastik ) deformasyon meydana geldiğini gösterir. Pek çok metal ve plastik bu biçimde kopar. Deformasyonun esnek bölge sonrasındaki aşamalarına gelindiğinde kopmaya yol açacak olan çatlakların uç kısımları malzemenin akması nedeniyle kütleşir , ilerleyişleri yavaşlar. Bu yüzden , bir tür sünek malzemelerin kırılmak için kırılgan malzemelere kıyasla daha fazla enerjiye gereksinimleri vardır.

Metallerinkine benzeyen kırılma davranışı gösteren malzemeler, kırılmadan önce uyarı verir, kalıcı deformasyon gösterirler. Kırılgan malzemeler ise hiçbir uyarı göstermez, aniden kırılırlar. Camın da içinde bulunduğu bu gruptaki malzemelerin kırık parçaları birbirine tam olarak uyacak biçimde bir araya gelebilir. Bu da camlarda kırılma anında kalıcı deformasyon gerçekleştiğinin göstergesidir.

7.2. Mekanik Dayanım

Mukavemet olarak da bilinen mekanik dayanım , bir cismin akma yada kırılmaya anında maruz kaldığı gerilimdir. Yani , kırılma dayanımı ƄF olarak gösterir isek ;

Ƅ=FF/A

Olur ki, burada FF kırılma anındaki yüktür. Yük cisim üzerine ne biçimde uygulanırsa uygulansın, bu tanım geçerlidir. Cam gibi kırılgan malzemeler, yalnızca çekme gerilimi altında kırılırlar, Basma gerilimi altındaki dayanımları çok yüksektir.

Bir malzemenin mekanik dayanımı, deformasyon davranışıyla ilişkilidir. Metaller ve plastikler iç yapılarıyla belirlenen bir dayanıma sahiptirler. Camın mekanik dayanımı ise, onun yüzey özellikleri tarafından belirlenir. Çünkü camın yüzeyinde hemen her zaman bulunan mikro çatlaklar, gerilim uygulandığında plastik deformasyon engeliyle karşılaşmadan hızla ilerlerken, metallerde ve plastiklerde bu yüzey hataları kütleşir ve ilerlerken arkalarında kalıcı bir deformasyon izi bırakırlar. .

O halde cam içindeki çatlaklar, ne şekilde oluşmuş olursa olsunlar, daha sonra uygulanan yeteri kadar yüksek gerilim altında yalnızca esnek deformasyonlara yol açarak ilerlerler. Cam içindeki kırılma olayı, kırılma öncesi esnek deformasyon sırasında biriken potansiyel enerjinin birden bire kırık yüzeyleri oluşturacak şekilde açığa çıkmasıdır. Camda var olan bir çatlağı ilerlemeye başlatmak için gereken enerjiden daha az olduğu için, camda başlayan kırılma genelde orta yerde durmaz, bu çatlaklar cismin sınırlarına ulaşıncaya kadar devam eder.

Camların mekanik dayanımları, yüzey durumları tarafından belirlenir.Yüzey hataları ise mekanik , kimyasal ve ısıl etkilerle ortaya çıkar.

Yüzey durumu camlardaki kırılma olayının istatistiksel açıdan da etkiler. Yüzeyi homojen olarak aşındırılmış camların kırılma gerilimleri daha kesin olarak tahmin edilebilirken , düzgün yüzeyli camlar daha yayvan bir kırılma gerilimi histogramı verir.

. Camların günlük yaşantımızda kullanımı sınırlayan iki temel özellik kırılganlık ve güvenilmezliktir. Ürün tasarımcısı için ortalama kırılma geriliminden çok en düşük kırılma geriliminin anlamı olacağı için tasarımda bu en düşük değerin kullanılması zorunludur. Bu nedenledir ki; zedelenmiş yüzeyleriyle çok yüksek mekanik dayanım sergileyen cam, günlük kullanım nesnesi olarak kullanıldığında emniyetli tasarımdan kaynaklanan ağırlık bakımından rakiplerinin gerisine düşmektedir. Cam ürünlerde, özelliklede cam kaplarda hafifletmenin mümkün olabilmesi için cam yüzeylerinde temas kökenli zedelenmelerin engellenmesi gerekir.

Cam mekanik dayanımının kompozisyonla ilişkisi üzerinde pek çok çalışma yapılmış olmakla birlikte, teknolojik düzeyde cam dayanımının kompozisyonla değişmediği iddia dilebilir. Camın yüzey durumunun etkisi yanında, sıcaklık, cam kompozisyonu ve yükleme geçmişinin dayanıma etkisi önemsiz kalır

7.3. Statik Yorulma

Bir cama uyguladığımız gerilim o camın kırılma gerilimini aşması halinde camın kırılacağını, çünkü camda bu ana kadar oluşan esneme enerjisinin bu andan sonra çatlak yüzeyi oluşturmaya başlayacağını anlatılmıştı. Ancak çevre koşullarına, özelliklede atmosferde bulunan suya bağlı olarak kırılma geriliminden daha düşük gerilimlerde de kırılma meydana gelebilir. Buradaki mekanizma, çatlakların suyun etkisi ile yavaş yavaş ilerlemesi ve ani kırılmaya yol açacak boya ulaşmasıdır. Bu olaya statik yorulma adı verilir ki; kendi kendine temperli otomobil camları, mutfak kapları, basınçlı şişeler, veya üzerindeki yük değişmediği halde bir süre sonra çöken raflar statik yorulma kurbanıdır.

7.4. Camda Kalıcı Gerilme Oluşumu ve Temperleme

Kırılma sırasında cam içindeki çatlakların metal ve plastiklerdeki gibi kalıcı deformasyona neden olmadıklarını söylemiştik. Oysa cam içindeki kalıcı gerilmelerin oluştuğu bir başka ortam vardır. Camın sıvı halden camsı hale geçtiği cam dönüşümü aralığı. Soğuma sırasında oluşan kalıcı gerilimler oda sıcaklığına gelindiğinde kırılmaya yol açabildiği için, cam ürünlerin kontrollü bir biçimde soğutulması şarttır.

Yüksek sıcaklıklarda bir sıvı olan cam, yapısını bir katı gibi düzenleme fırsatı bulamadan soğur. Camsı yapı bu biçimde ortaya çıkar. Cam ne kadar soğursa , molekülleri o kadar birbirine sokulma olanağı bulacak, cam yapısı da o kadar yoğun , yani boşluksuz olacaktır. Bu demektir ki, bir cam parçasını dönüşüm sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklıktan oda sıcaklığına soğuturken eğer her bölgesini aynı hızla soğutmaz isek bu farklı bölgeler farklı yoğunlukta olacaktır. Bunun sonucunda ise oda sıcaklığına geldiğinde bu bölgelerin birbiri üzerine kuvvet uygulamaları, birbirlerini kasmalarıdır. Bu cisimde oluşan kalıcı gerilmelerden kurtulmanın tek yolu, camı tekrar cam dönüşüm sıcaklığının üzerine kadar ısıtarak kontrollü olarak soğutmaktadır

Camın bu ilginç özelliği, bir yandan üretim açısından zorluklar getirirken, diğer yandan mekanik dayanımının artırılması için olanak hazırlar. Camın mekanik dayanımının yüzeyinde bulunan mikro çatlakların yoğunluk ve derinlikleriyle belirlenir. Böyle bir cama ikinci kez çekme gerilimi uygulandığında bu mikro çatlaklar suyun da etkisiyle ilerleyerek, belli bir noktadan sonra ani kırılmaya neden olacaktır. O halde, cam yüzeyinde yaratılacak bir baskı gerilimi bu mikro çatlakları sıkıştırıp, çekme gerilmesi uygulanırken yüzey durumunun dayanım üzerindeki belirleyiciliğini ortadan kaldırabilir.

7.5. Mekanik Dayanımın Artırılması

Mekanik dayanımı yüzey durumu tarafından belirlenen camı kullanarak yük altında görev yapacak hafif ve güvenilir ürünler üretebilmek için:

1. Bu ürünlerin üretimden kullanım sonuna kadar yüzey zedelenmelerinden korunmaları

2.Yüzey hatalarının kırılmaya yol açmayacak bir ortama sokulması; yada

3.Yüzey hatalarının belli aralıklarla yok edilmesi gerekir.

Yüzey hatalarının başta mekanik temas (çarpma, sürtünme, değme) olmak üzere, termal şok ve kimyasal korozyon gibi etkinliklerle ortaya çıkar. Yüzey hatalarının oluşumunu önlemenin en etkili yolu kaplamalardır. Ağırlık azaltmanın hayati değer taşıdığı şişe üretiminde üretim ve kullanım sırasında şişelerin birbirlerine sürtünmeleriyle ortaya çıkan zedelenmeyi en aza indirmek için plastik türü kaplamalar uygulanılmaktadır. Soğuk uçta yapılan bu kaydırıcı kaplamaların cam yüzeyine yapışmasını sağlamak için sıcak uçta da silan bazlı kaplamaların uygulanması gerekmektedir.

Yüzey mikro çatlaklarını çekme gerilmesi altında kırılmaya yol açmayacak şekilde baskı gerilimi altına almak bir başka dayanım artırma yoludur. Bunun bir örneğini bir önceki bölümde ele almıştık. Isı temperleme yanında kimyasal yolla da yüzeyde bir basma gerilimi katmanı oluşturulabilir. Burada, cam yüzeyine yakın bulunan sodyum iyonları, daha büyük olan potasyum iyonları ile değiştirilir. İyon değişimi ile kimyasal temperleme de denen bu yöntemde sodyumlardan arta kalan boşluklara sıkışan potasyum iyonları yüzeydeki, cam yapısında basma gerilmesi yaratır.

Son olarak, oluşmuş bulunan yüzey hatalarının alevle eritilerek ya da hidroflorik asitle çözünerek ortadan kaldırılması, böylece de yeni ve zedesiz bir cam yüzeyi elde edilmesi mümkündün.

7.6. Camların Kırılması

Camların kırılması,ortaya çıkış biçimi ve olası sonuçları bakımından önem taşımaktadır. Kalıcı deformasyonu neden olmadan kırılan, parçaları bir araya getirildiğinde başlangıçtaki biçimi elde edebilen ve sert bir malzeme olan cam, bu özellikleriyle yararlanılmalara neden olabilmektedir.

Kırılma analizi, kırılmadan sonra oluşan parçaların incelenmesiyle kırılmanın nedenleri ve sürecine ilişkin bulgular elde eden bir bilim dalıdır.

Kırılma bağlamında önce camda çatlak ilerlemesine değinelim; bir çatlak, her zaman bulunduğu yerdeki en büyük çekme gerilmesinden dik bir konum almaya çalışır. Çatlağın hızı ise, cama uygulanan gerilimle birlikte artar.

8. BORCAMIN NORMAL CAMDAN FARKI

Borcam ergimiş halde iken içerisine eklenen %5 ile %23 bor oksit sayesinde normal cama oranla bazı farklılıklar gösterir. Isıya dayanımı artar. İmalatı sırasında çabuk ergimesini vedivitikasyonun önlenmesini sağlar. Aynı zamanda camın yansıtma, kırılma, parlama gibi özellikleri artar. Camın aside karşı dayanıklılığı artar. Çizilme riski azalır.

Camın içeriği ve mekaniği hakkında edindiğimiz bilgilerden sonra içerisinde camın uygulandığı bazı tekniklere göz atlım.

9. CAM SÜSLEME (VİTRAY) TEKNİKLERİ

Cam süsleme sanatında uygulanan 5 teknik var:

9.1. Mozaik Vitray: Mozaik vitrayın yapımı için gerekli olan malzemeler; beyaz cam materyalleri, transparan cam vitray boyası, siyah cam vitray boyası, fırça, siyah kontur, 40*30* mat cam

40*30 ebatlarında olan camın mat tarafına siyah konturla eskiz çizilir, çizilen eskizin içi fırça yardımı ile transparan cam vitray boyası ile boyanır. Boyanan bölgelere camlar serpiştirilir ve kurumaya bırakılır. Kuruduktan sonra eskiz siyah cam vitray boyasıyla boyanır. Bir süre daha kuruduktan sonra çerçeve yapılır.

9.2. Macunlu Vitray: Macunlu vitrayın yapımı için gerekli olan malzemeler; yapılacak yerin ebadı kadar cam alınır, selülozik vernik, selülozik tiner, renkli camlar, elmas, macun, ispirtolu kalem, pense ve silikon

Öncelikle eskiz çizilir ve renklendirilir. Eskiz camın altına yerleştirilir. Rengine göre cam alınır, eskizin üzerinde çizilir, sonra elmas yardımı ile cam çizilen yerden kesilir. Fazla parçalar pense ile alınır ve kesilen cam yerine koyulur. Bütün parçalar bu şekilde kesildikten sonra renkli camlar selülozik vernikle camdaki yerlerine yapıştırılır. Bu işlem de bittikten sonra camların araları macun ile doldurulur. Macun kuruduktan sonra selülozik tinerle silinir. Biten cam yapılan yere silikonla yapıştırılır. Renkli camlar bu iki camın arasında kalır.

9.3. Kurşunlu Vitray: Kurşunlu vitrayın yapımı için gerekli olan malzemeler; renkli camlar, elmas, ispirtolu kalem, pense, havya, kurşun, pamuk, lehim, selülozik tiner.

Öncelikle eskiz çizilir ve renklendirilir. Çizilen eskiz masa üstünde sabitleştirilir, bir köşesi iki kurşunla havya yardımı ile lehim yapılır. Rengine göre camlar alınır, eskizin üzerinde çizilir, sonra elmas yardımı ile cam çizilen yerden 1,5 mm dıştan kesilir. Fazla parçalar pense ile alınır ve cam kurşuna yerleştirilir. Açıkta kalan kısmı da kurşunla birleştirilip lehim yapılır. Lehim yapılan yer pamuk yardımıyla silinir. İşlem bu şekilde devam eder. Biten cam selülozik tinerle silinir ve yapılan yere yapıştırılır.

9.4. Boyalı Vitray: Boyalı vitray için gerekli olan malzemeler; cam vitray boyaları, fırça, kontür

Eskiz çizilir ve renklendirilir. Eskiz camın altına yerleştirilir ve kontür ile çizilir. Daha sonra oluşturulan renkler boyanır ve işlem biter.

Boyalı vitrayın başka bir tekniği de var. Yukarıdaki malzemeler aynen kullanılıyor. Ancak cam vitray boyası yerine fuxy cam vitray boyası ve leitz (şeffaf dosya)...

Eskiz çizilir ve renklendirilir. Çizilen eskizin üzerine leitz yerleştirilir. Kontürle eskiz üzerinden geçilir. Kuruduktan sonra fuxy boya ile renklendirilir. 4-5 saat kuruduktan sonra eskiz leitz üzerinden çıkartılır. İstenilen yere yapıştırılır.

9.5. Tiffany: Tiffany'nin yapımı için gerekli olan malzemeler; renkli camlar, elmas, ispirtolu kalem, pense, havya, bakır folyo, lehim

Eskiz çizilir ve renklendirilir. Çizilen eskiz sabitleştirilir. Rengine göre camlar alınır, eskizin üzerinde çizilir, sonra elmas yardımıyla cam çizilen yerden kesilir. Fazla parçalar pense ile alınır. Camın kenarları bakır folyo ile kaplanır. Bütün parçalar bittikten sonra camlar birbirine havya yardımıyla lehimlenir. Biten cam yapılan yere yapıştırılır.

Genel Kurmay konferansŞekerbank genel müdürlük katında bulunan vitray çalışması

salonunda kullanılmış

vitray çalışması

Şekip Oğuz’a ait bilgisayarda çalışılmış eritme cam tasarımları

Şekip Oğuz tarafından yapılmış cam eritme denemeleri

10. MİNELEME

Mine; soda, boraks, silisyum ve kurşun oksidin aynı anda eritilmesi ile elde edilir. Karışım renksiz ve saydamdır. Katkı maddeleri ile rengi ve saydamlığı değiştirilebilir.

Mine, camın bir türevidir ve pek çok metal üzerine uygulanabilir. Demir, pik, bakır, pirinç, alpaka, gümüş, altın gibi. Mine mat, saydam, renksiz yada renkli olabilir. Renkler renksiz mineye metal oksitler eklenerek elde edilir. Renksiz mine eritici olarak adlandırılmaktadır. Mineler piyasada toz yada parça halinde satılmaktadır.

Mineleme yapılacak yüzey yağ, oksit ve diğer yabancı maddelerden tamamen temizlenmelidir. Temizlenmeyen oksit minede renk değişimine neden olabilir.

Mineleme oyma içine, modele (şablona) veya yüzeye uygulanabildiği gibi telkari içerisine de uygulanabilir.

Apikajur minede ise mine sadece yan duvarlar sayesinde tutulmaktadır. Altında metal olmadığından dolayı vitray etkisi yaratır. Yapımı sırasında hazırlanan metal iskelet düz bir yüzeye yerleştirilir. Bu yüzey platin, fosforlu bronz, mika olabilir. Minenin altına koyulan yüzeye yapışmaması gerekir. Minelenecek iskeletin üç çevresi arap tutkalıyla sıvanır. Bunun amacı minenin daha iyi yapışmasını sağlamaktır. Apikajur minede mine kalın katmanlar halinde sürülür. Böylelikle erime esnasında tüm boşluğu dolduracak malzeme elde edilir. Eritme işlemi suyun alınması ve kurutmayı müteakip kademeli olarak yapılmalıdır. İkinci katı sürerken kalınlık artırılır ve mineleme sonuçlandırılır.

10.1. Mineleme Örnekleri

11. CAMIN İŞLENİŞİ

11.1. CAM ÜFLEME: Akıcı haldeki sıcak cam, üflenerek ve çeşitli aletler yardımıyla şekillendiriliyor.

11.2. KUMA SICAK DÖKÜM: Hazırlanan veya var olan bir form kuma bastırılıyor ve fırından alınan sıcak cam, kum içinde oluşturulan kalıp alanı içine dökülüyor.

11.3. FÜZYON: Renkli plaka camlar, oluşturulacak desene göre kesilip düz bir cam üzerine yerleştirildikten sonra, yüksek ısıda birbiriyle kaynaştırılıyor ve istenirse bir kalıp içinde çökertiliyor.

11.4. KALIPLA CAM ŞEKILLENDIRME: Hazırlanan formdan kalıp alınıyor ve kırık cam parçalarıyla doldurulan bu kalıp yüksek ısıda fırınlanıyor.

11.5. BONCUK YAPIMI: Renkli cam çubuklar, şalümo adı verilen masa üstü ocak alevinde eritiliyor ve çelik tellere sarılarak cam boncuklara dönüştürülüyor.

11.6. LAMPWORKING (ALEVLE ÇALIŞMA): Cam çubuk ve borular, şalümo adı verilen masa üstü ocak alevinde eritildikten sonra üfleyerek veya çeşitli aletler yardımıylaşekillendiriliyor.

11.7. EMAY (MINE): Kullanılan toz boyalar, çeşitli tekniklerle bakır ve çelik üzerine uygulanıp, yüksek sıcaklıktaki fırınlarda pişirilerek sırlanıyor.

11.8. CAM HAMURU YÖNTEMİ

A-Cam kırıkları bir bağlayıcı ile hamur yapılır.

B-Bu soğuk hamur, seramik gibi elle ya da tornada istenilen biçime getirilir.

C-Gerekirse üzerine değişik renkler, süsler ya da kabartma işlemleri soğuk olarak yapılır.

D-Bitirilen biçim kurutulur.

E-Pişirilip camlaşması için sıcak ortama konur. Bu arada eriyip akışkanlaşan camın biçiminin bozulmaması için özel destekler gerekir.

F-Camlaşan biçim destek dokusundan temizlenip çıkarılır.

11.9. İÇ KALIP YÖNTEMİ

I-Cam hamuruna daldırma

A-Madeni çubuğun ucunda kum ve bitkisel dokuyla biçimlendirilen iç kalıp.

B-Erimiş cam içine daldırılan kalıbın çevresinde bir cam tabakası oluşur.

C-Kalıba yapışan cam tabakasının dış yüzü değişik yöntemlerle renklendirilip düzeltilir.

D-Soğuyan camın içindeki kalıp parçalanarak çıkarılır. Ama bu yöntemle biçimlendirilen camların iç yüzeyleri hiçbir zaman düzgün olamaz.

II-Cam hamurunu kalıba sarma

A-Madeni çubuğun ucundaki iç kalıp üzerine sıcak cam hamuru sarılır. Düzgün bir yüzeyde döndürülerek düzleştirilir ya da renklendirilir.

B-Soğuduktan sonra içi boşaltılır.

11.10. BİNÇİÇEK YÖNTEMİ

I-İki parçalı kalıp.

A-İki parçadan oluşan seramik kalıbın boşlukları, renkli cam parçalarıyla düzenli bir biçimde doldurulur.

B-Kalıp ve içindekiler erimeyi sağlayacak kadar ısıtılır.

C-Soğuduktan sonra, seramik dış kalıp kırılır, ortaya çıkan cam temizlenir.

II-Tek parçalı kalıp

A-Tek parçalı seramik kalıp, alttaki boşluktan renkli cam parçalarıyla doldurulur.

B-Eriyip camlaşması sağlanacak kadar ısıtılır ve sonra soğutulur.

C-Soğuduktan sonra seramik dış kalıp kırılır ve ortaya çıkan cam biçim temizlenir.

11.11. DÖKÜM YÖNTEMİ

A-Seramikten hazırlanan kalıbın iç boşluğu tasarımlanan camın biçimini oluşturur.

B-Erimiş cam bu kalıbın içine dökülüp uygun koşullar altında soğutulur.

C-İyice soğuduktan sonra kalıp parçalanır ve içinden çıkan cam biçim çeşitli temizleme ve düzeltme işlemleri geçirir. Bu yöntemle elde edilen cam biçimleri genellikle kalın olur.

11.12. EZME YÖNTEMİ

A-Uygun bir yüzey üzerine erimiş cam konur.

B-İstenilen biçimdeki kalıp batırılır.

C-Cam sertleşince kalıp alınır.

11.13. ÜFLEYEREK ŞİŞİRME YÖNTEMİ

A-Madeni boru, erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan dışarıya alınan boru bir yandan döndürülüp, bir yandan içeri hava üflenerek, cam kütlesinin ortasında bir hava boşluğu oluşturulur.

D-Döndürülen borudan üflenerek cam küre şişirilir ve büyütülür.

E-Kalıp içine sokulan camın, borudan üflenerek, kalıbın biçimini alması sağlanır.

F-Kalıptan çıkarılıp soğutulur.

G-Ağzı kesilir ve düzeltilir.

11.14. ÇEVİRME-SAVURMA YÖNTEMİ

I- Çubuk üzerinde çevirme

A- Madeni çubuk erimiş cama daldırılır.

B- Çubuk döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C- Potadan dışarı alınan çubuk uygun hızla döndürülerek ucundaki cam dıştan çeşitli araçlar yardımıyla biçimlendirilir.

D- Kesin biçim verilen cam borunun ucundan kırılarak çıkarılır.

E- Eğer cam, çubuğun çevresine sarılarak biçimlendirilmişse, vurularak çıkarılır.

II- Kalıp içinde savurma

A-Madeni çubuk erimiş cama daldırılır.

B-Çubuk döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan dışarıya alınan çubuğun ucundaki cam döner kalıbın içine aktarılır.

D-Kalıp uygun hızla döndürülünce cam yayılmaya ve kalıbın biçimini almaya başlar.

E-Gereken hız ve süre sonunda yumuşak cam kalıbın içine sıvanmış ve onun biçimini almış olur. Dışarı alınıp soğutulur.

11.15. SARMA YÖNTEMİ

A-Madeni boru erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan çıkarılan cam dışarıda biçimlendirilir ve gerekli ısıya indirilir.

D-İstenilen değişik renk ve özellikteki erimiş cama daldırılıp yeniden çevresine cam sarılması sağlanır.

E-Potadan çıkarılıp biçim yeniden düzeltilir.

F-İstenilen değişik renk ve özellikteki diğer erimiş cama daldırılıp çevresine cam sarılır.

G-Potadan çıkarılıp kesin biçim verilir ve borudan kesilip soğutulur.

11.16. İÇTEN DIŞA ÇEVİRME YÖNTEMİ

A-Madeni boru erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan çıkarılan cam dışarıda biçimlendirilir ve gerekli ısıya indirilir.

D-İstenilen değişik renk ve özellikteki erimiş cama daldırılıp yeniden çevresine cam sarılması sağlanır.

E-Potadan çıkarılıp biçim yeniden düzenlenir.

F-Biçimlendirilen camın ucu delinip açılır.

G-Özel araçlarla yeniden ısıtılıp yumuşayan camın ağzı tümüyle genişletilip biçimlendirilir.

H-Kesin biçimini alan cam borudan ayrılıp soğutulur.

11.17. ÇEKME VE AKITMA YÖNTEMİ

Camcılıkta akıtma yöntemi şöyle uygulanmaktadır:

A-Madeni boru erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan çıkarılan akıcı durumdaki cam hemen kalıbın üzerine getirilir. Sıcak cam kendiliğinden kalıbın içine akar. Gerektiğinden fazlası kesilir.

D-Akıcı durumdaki cam kalıbın biçimini alır ve soğuyarak sertleşir.

Çekme ise şöyle uygulanmaktadır:

A-Madeni boru erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Çubuğun ucundaki cam dışarı çıkarılır ve kabaca biçimlendirilir.

F- Bu sıcak kütleye soğuk bir çubuğu yapıştırarak ya da özel araçlarla tutup çekerek uzatılır.

G- Cam sıcak olduğu sürece çekilip uzatılabilir ve biçimlendirilebilir. Sıcak kütle geç soğuduğu için, tümüyle bitinceye kadar çekilebilir.

11.18. ÇEŞMİBÜLBÜL YÖNTEMİ

A-Madeni boru erimiş cama daldırılır.

B-Boru döndürülerek uç kısımda cam toplanması sağlanır.

C-Potadan çıkarılan cam dışarıda biçimlendirilir ve yeterli ısıya indirilir.

D-Soğutulan cam, içine soğuk cam çubukların düzenlendiği kalıba sokulup üflenir ve çubuklar henüz sıcak olan gövdeye yapışır.

E-Yeniden ısıtılan cam yumuşar ve çubuklarla bütünleşir.

F-Biçim yeniden potaya daldırılıp çubukların çevresi camla kaplanır.

G-Kalıpta son olarak biçimlendirilir. Bu biçimlendirmede istenilen ‘burkulmalar’ el hüneriyle verilir.

H-Bitmiş olan biçim soğutulur ve kesilir.

11.19. ‘DÖNDÜREREK’ CAM BİÇİMLENDİRMEDE TEMEL İLKELER

I- Küresel biçimler

A- Döndürülerek biçimlendirilen camın dış yüzü parlak olur.

B- Aynı küre, aynı kalıp içinde döndürülmeden de biçimlendirilebilir. Ancak yüzeyi parlak olmaz.

II- Döndürülerek biçimlendirmede temel biçimler

A-Küre

B-Silindir

C-Koni

D-Küre, silindir ve koni parçalarından tasarımlanmış karmaşık biçimler.

11.20. KALIP İÇİNDE ‘DÜŞEY HAREKETE BAĞLI’ BİÇİMLER

I- Hem dönmeyle, hem de doğrusal hareketle elde edilebilecek biçimler.

II- Yalnız doğrusal hareketle kalıp elde edilebilecek biçimler. Eksene paralellik sağlandığı sürece her türlü biçim bu yolla üretilebilir.

11.21. ‘DOĞRUSAL HAREKETLE’ BİÇİM ELDE ETMEDE ALT PARÇANIN KATKILARI

A-Kalıbın alt yüzü ikiye bölünmüştür.

B-Kalıbın alt yüzü çeşitli düzlemlerde düzenlenmiştir.

C-Kalıbın alt yüzündeki çıkıntılar tasarımın alt yüzündeki çıkıntıların oluşumunu sağlamıştır. Bu tür yöntemler etkili bir taban çözümüne yardımcı olurlar.

^{11.22. KALIP IÇINDE ‘HAREKET ETMEDEN’ CAM BIÇIMLENDIRME}

A-Biçimin genel dokusu, camın kalıp içindeki hareketini engellemektedir. Kalıbın dokusal özellikleri cama geçer.

B-Biçimin kendisi, kalıp içinde hareket edemeyecek gibidir.

C-Biçimindeki girinti ve çıkıntılar camın kalıp içindeki hareketini önler.

D-Biçimin bir kesimi, hareket edebilecek gibidir. Ama diğer kesimi bunu önler. Kalıp içinde hareket etmeden biçimlendirilen camların genel görünümündeki belirgin özellik çok parlak yüzeylerin bulunamayışıdır.

12. TAKI’DA CAM

Hep takıda yenilikten, çağdaşlıktan bahsediyoruz. Peki bu yeniliği yapmak için kendi tasarımlarımızı hatta kullandığımız takıları ne kadar değiştiriyoruz? Bence takıda yenilik sadece modellerin değiştirilmesi ile değil kullanılan malzeme çeşitlerinin çoğaltılmasıyla olmalı. Bu sayede malzemeye göre tasarımlar yapılarak çağdaş tasarımlara daha kolay ulaşılabilir.

Geçmişten bugüne kadar kuyumcular ve takıcıların kullandığı ve bizlerinde uygulamaya çalıştığı birçok teknik ve malzeme var. Peki biz hangisini tam olarak biliyoruz? İşte bu malzemelerden farklı olan camın, takıda kullanımında metalle birlikteliğini ve tasarıma katkısını inceliyorum.

Camı bugüne kadar çok farklı yerlerde gördük. Bunların ilki kullandığımız bardaklardır. Eskiden bardaklar olabildiğince düz üretiliyorlardı, şimdilerde endüstriyel tasarımcıların tasarladığı bardaklardaki farklılıklar göz kamaştırıcı. Sadece bir bardak tasarımında çok farklı şekillere dönüştürülebilen cam takılarda metallerle bir araya getirilerek neden kullanılmasın?

Özellikle sırf camdan yapılmış takıların renkleri ve şekilleri açısından insanların beğenisini kazandığını biliyoruz. Birde bu cam örneklerinin farklı metallerle bir araya getirildiğini düşünelim. Bence çok iyi tasarımlar ortaya çıkar.

Belki camı takıda kullanmama sebebi olarak kırılganlığı ileri sürülebilir. Doğrudur da. Fakat hangi malzemenin riski yok ki? Bu arada cam üretimindeki çeşitliliği de göz ardı etmememiz gerekir. Mutfaklarda kullanılan ısıya dayanıklı, kırılma riski azaltılmış borcamlar bizim bu düşüncemizi çürütmez mi? Birde günümüzde sırf camdan üretilmiş boncuklar ve takılar varken, kırılganlığını ileri sürerek camı takıda metal ile tümleştirerek kullanmamamız saçma olmaz mı?

Şunu unutmamak gerekir ki tasarımda bir takıya başlamadan önce kullanılacak malzemelerin tüm özelliklerinin bilinmeli ve bu özelliklerden faydalanarak yapılmalıdır. Camın ısıya direnci ve kırılganlığı onun bir özelliğidir.

Belki gerçek yada yapay taşlarda uygulayamadığımız lehim yöntemleri onların yerine kullanabileceğimiz camda mümkün olabilir. Bu bize takı yapımında bazı kolaylıklar sağlayacaktır. Isıdan etkilense bile camdaki form değişiklikleri çok farklı görüntüler elde etmemizi sağlayabilir.

Camın kırılganlık riskini metalle birleştirilmesi sonucu azaltmak gibi bir şansımızda var. Asıl sorun metal ile nasıl birleştirebileceğimizde. İşte tasarım burada önemini kazanıyor.

Neden diğer taşlara uyguladığımız sıkıştırma, yuvaya oturtturma yada bir pim ile tutturma yöntemlerini camda uygulamayı denemiyoruz? Belki ona uygun yöntemler bile keşfedebiliriz?

Kısacası diğer malzemeler gibi camında sınırlarını bildiğimiz müddetçe yapamayacağımız hiçbir şey yok. Bu sorular bize şimdiye kadar camın takı üzerinde mineleme ile kullanılmasından, yani iki boyuttan üçüncü boyuta çıkmamızı sağlayabilir.

13. CAM KULLANILMIŞ TAKI ÖRNEKLERİ