Ultrasonic Characterization of Pumice Added Wall Tiles with Factorial Design Analysis

Öz

The production of ceramic tiles is affected by many factors depending on the raw materials, equipment and technology used in the production process. To reach the desired density and strength of the final product can be made with suitable control arrangements at each stage. Density, water absorption and bending strength measurement tests are commonly used in the quality control of ceramic tiles. In addition to these measurements, controlling the production immediately and examining more products in less time is possible by ‘ultrasonic testing method’. In this study, the effect of variation of pumice amount in wall tiles and sintering temperature on the ultrasonic properties were investigated using factorial experimental design. The sintering temperature and the amount of pumice were found to be the most effective factors on the velocity of ultrasonic waves, elasticity and shear modules, Poisson’s ratio.  Interaction factor has no effect on the investigated characteristics. The velocity of ultrasonic waves was inversely proportional with the apparent porosity and elasticity and shear modules, Poisson’s ratio also changed depending on the velocity of ultrasonic waves.

Anahtar Kelimeler

• Wall tile, pumice, ultrasonic testing, experimental design.

Pomza İlaveli Duvar Karolarının Ultrasonik Karakterizasyonunun Faktöriyel Tasarım ile İncelenmesi

Öz

Seramik karo üretiminde hammaddelere, kullanılan donanım ve teknolojiye bağlı olarak üretim sürecini etkileyen pek çok faktör bulunmaktadır. Nihai ürünün istenilen yoğunluk ve mukavemete ulaşması her aşamada yapılacak uygun düzenlemelerle mümkündür. Seramik karoların kalite kontrolünde yoğunluk, su emme ve mukavemet ölçüm testleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ölçümlere ilave olarak üretime anında müdahale edebilmesi ve daha kısa sürede daha çok ürün incelenebilmesi ‘ultrasonik test yöntemi’ ile mümkün olmaktadır. Bu çalışmada duvar karolarının içerdiği pomza miktarlarının ve sinterleme sıcaklığının değişiminin ultrasonik özellikler üzer[1]ine olan etkisi faktöriyel deney tasarımı yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Ultrasonik dalgaların ilerleme hızları, elastisite ve kayma modülleri, Poisson oranı üzerinde en etkin faktörler sinterleme sıcaklığı ve pomza miktarı olarak bulunmuştur. Etkileşim faktörünün ise incelenen özellikler üzerinde etkisi bulunmamaktadır. Ultrasonik dalgaların ilerleme hızı görünür gözenek miktarı ile ters orantılı değişmiş ve dalgaların ilerleme hızına bağlı olarak elastisite ve kayma modülleri ile Poisson oranları da değişim göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Duvar karosu, pomza, ultrasonik test, deney tasarımı.

Kaynakça

1. Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Toprak Sanayi Hammaddeleri (Seramik killeri, kaolen, feldispat, profillit, wollastonit, talk) Çalışma Grubu Raporu, DPT Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, Ankara, 2001 http:// www. ekutup.dpt.gov.tr/madencil/sanayiha/oik622.pdf Civan L., “ Pomzanın Sır Bileşeni Olarak Kullanılması ve İncelenmesi”, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir, 2011
2. Çayırlı S., “ Farklı Tür Pomzaların Kesikli Öğütme Ortamındaki Davranışlarının İncelenmesi ve Modellenmesi”, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 96s, Isparta, 2008
3. Çimento Hammaddeleri ve Yapı Maddeleri, 7. Beş Yıllık Kalkınma Planı Özel İhtisas Komisyon Raporu, Cilt 1-2-3, DPT, Ankara, 1996 http:// www. ekutup.dpt.gov.tr/madencil/sanayiha/oik491c1.pdf.
4. Shilling C.H., Gray J.N., “ Needs and Opportunities for NDE in Ceramic Processing, Ceramic Transactions”, Westerville, 1-19s, A.B.D., 1997
5. Elbehiery H.M., Hefnawy A.A., Elewa M.T., “Quality Control Enhancement via NonDestructive Testing for Green Ceramic Tiles”, 46 th IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems, Proceedings book, 1130-1133, 2003
6. Arnold W., Reither H., “ Nondestructive Testing of Ceramic Engineering Components by X-ray and Ultrasonic Techniques”, Advances Ceramics: Proceedings of an International Symposium on Advanced Ceramics (Ed: Ganguly, G., Roy, S.K., Roy, P.R.), Trans Tech Publications, 56-57, 393-410s, İsviçre, 1991
7. Grandt Jr., A.F., “Fundamentals of Structural Integrity Damage Tolerant Design and Nondestructive Evaluation”, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, A.B.D., 2004
8. Gür C.H., “Tahribatsız Tekniklerin Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesindeki Yeri”, 1. Uluslar arası Tahribatsız Muayene Sempozyumu ve Sergisi, Bildiriler Kitabı, Türkiye Mühendis ve Mimarlar Odası Birliği Metalurji Mühendisleri Odası, 357-372s, Ankara, 1999

9. Panakkal J.P., Willems H., Arnold W., “ Nondestructive Evaluation of Elastic Parameters of Sintered Iron Powder Compacts”, Journal of Materials Science, 25, 1397-1402s, 1990
10. Bhardwaj M.C., Neeson I., Stead G., “Introduction to Contact-free Ultrasonic Characterization and Analysis of Consolidated Materials”, NDTnet, 5, 2000.
11. Eren E., Kurama S., “Using Ultrasonic Test Method for Porosity Characterization of Porcelain Bodies”, ICCPS-11 International Conference on Ceramic Processing Science, Abstract Booklet, 195, Zurich, İsviçre, 2010
12. Besterfield D.H., Besterfield C., Besterfield G.H., Besterfield M., “Total Quality Management”, Prentice Hall Inc., New Jersey, 1995
13. Taylan D., “Taguchi Deney Tasarımı Uygulaması”, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 73s, Isparta, 2009
14. Montgomery D.C., “Design and Analysis of Experiments” 5th ed., John Wiley & Sons, New York, 2001.
15. Yüksel M., Meran C., “Malzeme Bilgisine Giriş”, Makine Mühendisleri Odası, Cilt 2,Yayın No MMO/545, 2010
16. Medding J.A., “Nondestructive Evaluation of Zirconium Phosphate Bonded Silicon Radomes”, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Virginia Polytechnic Institute and State University,Virginia, 1996. http://kursatozcan.com/ders_notlari/f_bayram_kayac_mekanigi.pdf. http://www.muhfak.ktu.edu.tr/metalurji/lab_foyler/ultrasonik%20muayene.pdf) mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/d73e7e7ec54f8ac_ek.pdf?dergi=768. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/66d856ef1a6b02f_ek.pdf.
17. Aras A., ve Demirhan H., “Firing Behaviour of Alkaline Earth Flux in Ceramic Bodies: The Effect of Magnesite on Firing Mineralogy and Physical Properties”, Key Engineering Materials, 264-268, 1523-1526s, 2004
18. Kocabaş M.S., “Porselen Karo ve Anortit Minerali ile Geliştirilen Kompozisyona Magnezyumlu Kil ve/veya Handit İlavesinin Teknolojik Özellikler Üzerine Etkisi”, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Gebze, 2007.
19. Özçep F., Karabulut S., Özgüven B, Sanlı O., “Tahribatsız Test Yöntemleri ve Ultrasonik Hız Ölçümleri”, http://www.jeofizik.org.tr/resimler/ekler/76a0caeaa1b986b_ek.pdf?dergi=34.