Theses supervised by Prof. Dr. Mustafa Çiğdem
18 theses · Yıldız Technical University
Alüminyum alaşımlarının dökümünde kullanılan tane küçültücüler
Saf alüminyum, düşük yoğunluk, yüksek plastisite, yüksek ısı iletkenliği ve yeryüzünde bulunabilirliği sebebi ile endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. Fakat kaba taneli yapısı ve nispeten düşük mekanik özellikleri nedeni ile kullanımı kısıtlanmaktadır. Alaşımlama ya da tane küçültme işlemi ile olumsuzlukların giderilmesi gerekmektedir. Kimyasal tane küçültme işlemi, alüminyum alaşımlarının döküm proseslerinde bu amaca hizmet eden rutin bir adım haline gelmiştir. Bu işlemin amacı, ergiyiğe bir takım ilaveler yapılması ile heterojen çekirdeklenmenin sağlanmasıdır. Daha fazla aktif çekirdekleyici, tane boyutunun küçülmesine neden olmaktadır. Burada temel prensip; ergiyik içerisindeki çekirdekleyici ajanların, farklı noktalarda katılaşmayı sağlayarak tane büyümesini engellemesi ve eşeksenli küçük tanelerin oluşumunu teşvik etmesidir. Alüminyum alaşımlarının tane küçültme uygulamalarında çeşitli mastır alaşımları kullanılmakla birlikte en popüler ve etkin olanı Al-5Ti-1B alaşımıdır. Bu alaşımın yapısında bulunan TiAl3 ve TiB2 fazları, heterojen çekirdekleyici nokta işlevi görerek çekirdeklenmeyi sağlamaktadır. Mastır alaşımın tane küçültme etkinliği, bu fazların boyut dağılımı ve morfolojileri ile ilgilidir.Bu çalışmada ticari saf alüminyuma, K2TiF6 ve KBF4 tuzları ilave edilerek Al-5Ti-1B tane incelticiler üretilmiştir. Ergitme, alaşımlandırma ve döküm işlemi sırasında parametrelerde yapılan değişikliklerin ve döküm sürecinden sonra gerçekleştirilen plastik şekil verme ile ilgili ek işlemlerin, nihai ürünün tane inceltme performansına etkileri incelenmiştir. Üretilen Al-5Ti-1B bileşimindeki tane incelticilerin ticari saf alüminyuma (AA 1050) ilavesi ile tane küçültme etkinliklerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu doğrultuda üretim esnasında rol alan değişkenlerin etkileri incelenerek üretimin optimizasyonu ve nihai ürüne yapılacak ek işlemlerle tane inceltme performansının iyileştirilmesi hedeflenmiştir.
Alçı hidratasyonunda morfolojiye etki eden faktörler
Dereceli hassas kalıba döküm yönteminde, hazırlanan kalıbın morfolojisi (mikroyapı ve gözenek dağılımı) bütün prosesi etkileyen önemli bir parametredir. Kalıp morfolojisine bağlı olarak fiziksel özellikler, mekanik özellikler ve ısıl özellikler değişmekte ve bu özellikler döküm parçasının özelliklerini belirleyici bir role sahip olduğundan oldukça önem arz etmektedir.Hassas döküm kalıplarında bileşimin temelini alçı bazlı malzemeler oluşturmakta ve çeşitli oranlarda kullanılan farklı katkı malzemeleri ile kalıp morfolojisi kontrol edilmektedir. Bu çalışmada öncelikle değişik katkı malzemeleri kullanılmış ve bu katkı malzemelerinin bileşimdeki oranları optimize edilerek morfolojinin değişimi gözlemlenmiştir.
Alçı taşının transformasyonu ve etki eden unsurlar
Alçının kullanım yerlerine göre alçının transformasyonu bütün prosesi etkileyen önemli bir faktördür. Kullanım yerlerine, sıcaklığa ve nem oranına göre alçının transformasyonu önem kazanmaktadır. Alçının transformasyonunda oluşacak düzensizlikler üretilen parçanın fiziksel özelliklerini ve mekanik özelliklerini etkilemektedir. Alçının kullanım alanlarının çeşitli olması sebebi ile farklı katkı malzemeleri ile hazırlanan alçıların yüksek sıcaklıkta ne tür dönüşümlere uğradığı incelenmiştir.
Sarı-yeşil renkli değerli metal alaşımlarının dizaynı ve üretimi
Değerli metaller geçmişten günümüze dek insanoğlu için önemli bir yere sahip olmuşlardır. Özellikle altın, sahip olduğu parlak renk ve yüksek mekanik özellikleri ile her daim güç ve zenginlik sembolü olmuştur. Çağlar boyunca ziynet ve süs eşyaları olarak kullanılmış ve kuyumculuk sektörünün en önemli hammaddesi olmuştur. Kuyumculuk sektörü ülkemizde önemli bir yere sahiptir. Altın bu sektörün en önemli girdilerinin başında gelmektedir. Ciddi bir üretim hacmine sahip olan kuyumculuk sektöründe döküm için oldukça fazla ithal mastır alaşım kullanılmaktadır. Sektördeki yerli mastır alaşım açığını kapatabilecek bir alternatif oluşturma amacıyla yapılan bu çalışma, referans alaşımlardan elde edilen ürünlerle karşılaştırmalar yapılarak yürütülmüştür. Altın alaşımlarının dökümünde en yaygın yöntemlerden birisi hassas döküm yöntemidir. Bu çalışmada üretim yöntemi kayıp mum tekniği olarak da bilinen bu yöntemdir. Yöntemin adımları hakkında detaylı bilgiler verilmiştir. Bu çalışma kapsamında altının genel özellikleri, hassas döküm yöntemi ve bu yöntem ile altın üretimi ve altın alaşımları için renk, sertlik, çekme mukavemeti, uzama miktarı, DTA ve tane boyutu incelemeleri yapılmıştır. Bu incelemeler sırasında alaşımın dizaynında çeşitli değişiklikler yapılmış ve bu değişikliklerin alaşımın özelliklerine olan etkileri incelenmiştir. Üretilen numunelere uygulanan bütün testler referans alınan ithal mastır alaşım ürünlerine de uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar bire bir karşılaştırmalar yapılarak değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Altın, altın alaşımları, mekanik özellikler, renk, hassas döküm, sertlik, çekme testi, DTA, tane boyutu
Titan beyazı emayelerin kimyasal dayanımının arttırılması
Emayeler metal bir altlık üzerine camsı kaplama uygulanması sonucu elde edilen ürünlerdir. Dayanımı metal altığı sayesinde; korozyon ve aşınma dirençleri ise camsı kaplaması sayesinde oldukça yüksek olan bir malzemelerdir. Kullanım alanlarında çeşitli sıcaklıklardaki sıvılar, gazlar ve kimyasallarla temas halindedirler. Bu yüzden yüzeylerinin kimyasal dayanımlarının çok yüksek olması gerekmektedir. Emaye üretimi sırasında yüksek kimyasal dayanıma sahip yüzeyler elde etmek için emayeye kimyasal dayanım arttırıcı maddeler katılması gerekmektedir. Fakat bu maddeler emayenin ergime sıcaklığını arttırmakta ve üretimini ekonomik olmaktan çıkartmaktadır. Bunun yerine yüzeye kaplama yapmak daha ekonomik olmaktadır.Çalışmanın amacı titan beyazı emayelerin kimyasal dayanımlarının yüzey kaplaması yapılarak arttırılmasını sağlamaktır. Bu amaçla daha önce TU BERGAKADEMIE FREIBERG-ALMANYA `da camlar üzerinde denenip başarıya ulaşılmış olan AlCl3 kaplamaları emaye üzerinde yine TU BERGAKADEMIE FREIBERG Cam Bölümü Laboratuarlarında denenmiştir.Çalışmada en iyi sonuçları veren AlCl3 uygulama sıcaklığı ve miktarı belirlenmiş ve bu koşullarda kaplanan numunelere ilgili TS testleri uygulanmıştır. Ayrıca kimyasal dayanıma etki eden parametrelerden yüzey pürüzlülüğü ve yüzey enerjisi konuları etkileri araştırılmıştır.600 ºC `de 0,022 g AlCl3 kaplanma yapılarak en iyi sonuca ulaşılmıştır. Uygulanan TS testlerine göre kimyasal dayanımlarda yaklaşık %80 artma olduğu görülmüştür. Yüzey pürüzlülüğü ölçümleri sonucunda pürüzlülüğünün titan beyazı emayelerin kimyasal dayanımına etki etmediği sonucuna varılmıştır. Yüzey enerjisi ölçüm ve hesaplamaları sonucunda ise en düşük değerlere belirlenen sıcaklıkta ulaşılarak yüzey enerjisinin kimyasal dayanım üzerinde etkisi olduğu kanıtlanmıştır.
Antioch yöntemiyle hazırlanan alçı kalıp ve dereceli hassas döküm kalıplarında segregasyon oluşumunun incelenmesi
Sızma ve segregasyon; dökülebilir refrakterler ve kalıpların üretiminde meydana gelen iki önemli problemdir. Bunların varlıgı, dökülebilir refrakterler ve kalıpların mekanik ve termal özelliklerinin degismesine sebebiyet verir. Sızma ve segregasyon (Çökelme) partikül boyutu ve dagılımı parametrelerinin kontrolü ve sızmayı önleyici katkıların ilavesiyle azaltılabilmektedir. Bu çalısmada kalıplardaki sızma ve katkıların etkisi incelenmistir. Elde edilen veriler referans numuneleri ile karsılastırılarak çalısmalara yön verilmistir. Sertlik degerleri ile çökelme arasındaki iliskiler incelenmistir. Her bir numune için elde edilen sonuçlar grafikler haline getirilerek partikül boyutu ve katkıların etkileri ortaya çıkarılmıstır. Anahtar kelimeler: Dökülebilir refrakterler, dökülebilir kalıplar, hassas döküm
Alçı ve alçı bağlı kalıplarda prizlenme genleşmesi
Bu çalışmada alçı bağlı dereceli hassas döküm tozlarında prizlenme genleşmesi incelenmiştir. Alçı bağlı dereceli hassas döküm kalıpları, özellikle dişçilikte ve kuyumculukta, altın gibi ergime derecesi düşük demir dışı alaşımların dökümünde kullanılır. Kalıbın bileşimi, bağlayıcı olarak kullanılan 25-27% oranında ?-alçı, refrakter özellik veren yaklaşık 70-73% oranında kuvartz ve kristobalit ile 2-5% oranında katkı ilavelerinden oluşur. Karışıma suyun ilave edilmesiyle beraber, bağlayıcı olarak kullanılan kalsine edilmiş kalsiyumsülfat yarıhidrat (CaSO4 .½ H2O) kaybettiği 1,5 mol suyu tekrar bünyesine alarak, kalsiyumsülfat dihidrat (CaSO4.2H2O) halinde kristallenerek katılaşır. Hidrate olarak büyüyen iğnesel yapılı alçı kristallerinin birbirini itmesi ve aralarında meydana gelen boşluklar sonucu prizlenme genleşmesi meydana gelir.Alçı bağlı dereceli hassas döküm kalıpları, alçının katılaşması esnasında meydana gelen prizlenme genleşmesi ve refrakter özellik veren kuvars ve kristobalitin yüksek sıcaklıklardaki polimorfik dönüşümleri sonucu, hacimsel genleşme gösterirler. Ancak bu genleşme, alçının yüksek sıcaklıklardaki kalsinasyonu ve dökülen metalin katılaşma sırasında gösterdiği çekme sonucu oluşan büzülmeyi karşılamamaktadır.Yapılan çalışmalarda önceden belirlenen çeşitli katkı maddeleri ilave edilerek alçı bağlı dereceli hassas döküm tozu karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımlardan uygun kalıp numuneleri dökülmüştür. Dökülen numuneler üzerinde çeşitli aralıklarla genleşme ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen değerler doğrultusunda katkı maddelerinin prizlenme genleşmesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Katkı maddelerinin miktarları optimize edilerek döküm esnasındaki toplam büzülmeyi karşılamak amacıyla en yüksek genleşme değerleri elde edilmeye çalışılmıştır. Döküm deneyleri sonucunda yüksek genleşme sağlanan numuneler ile referans numunelerinin taramalı elektron mikroskobu kullanılarak yüzey görüntüleri alınmış ve kalıp yüzeylerinin morfolojisi karşılaştırılmıştır.
Demirdışı alaşımların dereceli hassas dökümünde kullanılan kalıp malzemeleri
Bu çalışmada, dereceli hassas döküm yöntemi ile üretilen ürünlerin metalurjik karakteristiklerine kalıp malzemeleri değişkenlerinin etkileri araştırılmaktadır. Hassas döküm kalıplarından kimyasal ve boyutsal kararlılık, yeterli gaz geçirgenliği ve düşük yüzey kabalığı özellikleri istenmektedir. Bu özellikler ile kalıp malzemesi karakteristikleri arasında yakın bir ilişki mevcuttur. Hassas döküm kalıp malzemeleri kullanım sıcaklığına göre iki gruba ayrılmaktadır; ilk grup 1 100 °C -1200 °C ' a kadar uygulanabilirken, ikinci grup 1800 °C a kadar kullanılabilmektedir. Çalışmanın ana amacı dereceli hassas dökümle üretilen ürünlerde döküm kalitesine kalıp malzemesi bileşen ve boyutlarının etkisini belirlemektir. Bu amaçla özel boyut ve geometriye sahip standartlara uygun olarak hazırlanan çekme, yoğunluk ve basamaklı numuneler düşük sıcaklık dereceli hassas kalıp malzemesi ile kalıplanarak 92.5% Ag-% 7.5 Cu alaşımından santrifüj döküm yöntemi ile dökülmüş ve üzerlerinde çeşitli testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan ilk çalışmalar ve alınan sonuçlar döküm kalitesi üzerinde kalıp malzemesi değişkenlerinin birinci derecede etkili olduğunu göstermektedir.
İkiz merdane döküm tekniği ile üretilen 1050 alaşım alüminyum levhaların anodik oksidasyon kalitesinin artırılması
ÖZETİkiz merdane döküm tekniğiyle üretilen levhaların anodizasyonu üzerine çalışılmıştır.Bu levhaların piyasada kabul gören DC levha kalitesine getirilmesi amaçlanmıştır.Hem sıradan hem de bazı döküm parametreleri değiştirilerek yüzey kalitesi artırılmışTRC levhalar alınmıştır. Levhalar, aşındırma banyo konsantrasyon, sıcaklık ve aşındırmasüresi için yapılan deney tasarımına göre işlenmiş, bunun dışındaki yağ alma,deoksidasyon, anodizasyon, durulama şartları sabit tutulmuştur.Farklı aşındırma işlemleri sonrası anodize edilen levhalar, oksit tabaka görünüm,parlaklık, renk farkı, pürüzlülük özellikleri açısından incelenmiştir.Çalışılan önişlem ve anodizasyon parametrelerinde, TRC levhada elde edilen oksittabaka yapısı DC levhadakine göre oldukça farklıdır. Taramalı elektron mikroskobu ileyapılan incelemelerde hücre ve gözenek boyut ve sayılarının farklı olduğu anlaşılmıştır.Anodizasyon tabakasının hücre ve gözenek yapısı üzerinde, metalin kimyasalkompozisyonu, mikroyapısı, anodizasyon banyo şartlarının etkisi büyüktür. Ancak buçalışmada anodizasyon öncesi TRC levha yüzey kalitesinin artırılması dahedeflendiğinden, aşındırma banyo parametreleri üzerine odaklanılmıştır.Farklı bir teknikle dökülüp, yüzey kusurları traşlanarak giderildikten sonra elde edilenDC levha anodizasyon tabaka kalitesinin, sürekli döküm tekniği ile birçok proses aşamasıatlandıktan sonra aynı şekilde elde edilmesi veya değişik anodizasyon parametreleri ile bukaliteye yaklaşılması için daha başka denemeler yapılması da gerekmektedir.Anahtar sözcükler: anodizasyon, TRC, SEM, deney tasarımıI
Toz metalurji yöntemi ile tungsten katot üretimi ve sinterlenmesi
Vakum tüp teknolojisi elektron hareketinin elektrik ve manyetik alanla etkileşimi temeline dayalıdır. Katotlar vakum elektronik cihazlarının elektron kaynağı olarak tasarlanırlar. Elektron demetindeki enerji elektromanyetik RF kaynağı tarafından komunikasyon, güvenlik ve savunma sanayide, ısıtma, radar, medikal ve bilimsel uygulamalar için gigahertzlerden terahertzlere varan elektromanyetik sinyale dönüştürülür. Tungsten termiyonik katotlar tungsten tozların sıkıştırılarak silindir pelet haline getirilmesi ve 2000°C nin üzerinde hidrojen atmosferinde belli süre bekletilerek sinterlenmesi ile %80 yoğunluğa ve %20 porozlu yapıya sahip olacak şekilde hazırlanırlar. Bu porozlu yapı emprenye sırasında emdirilen oksit malzemeler için depo vazifesi görür. Emprenye malzeme ise baryum oksit (BaO), kalsiyum oksit (CaO), aluminyum oksit (Al2O3) malzemelerden oluşur. Belli oranlarda baryum-kalsiyum-alumina içeren termiyonik malzemeler molar yüzdesine göre 5:3:2, 4:1:1 ve 3:1:1 oranında BaO:CaO:Al2O3 olacak şekilde sıralanır. Termiyonik katot 1000°C ile 1100°C civarında ısıtılarak çalıştırılır. Bu sırada emdirilen malzemedeki baryum yüzeye doğru nüfuz ederek elektronun termiyonik emisyonu için düşük iş fonksiyonu oluşturması için aktif bir tabaka oluşturur. Daha iyi performansta çalışan tungsten tabanlı bir termiyonik katot elde etmek için porozitenin tüm tungsten matris içinde eşit ve dengeli dağılmış olması çok büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden porozite dağılımı en önemli parametrelerden birini teşkil etmektedir. Bu çalışma kapsamında uygun (%80) yoğunlukta ve porların homojen bir şekilde dağıldığı katot elde edilmiştir. Isıtma testinde 1050oC'ye kadar ısıtılarak tümleştirme işleminin başarıldığı ispatlanmıştır.
Toz metalurji yöntemi ile tungsten katot üretimi ve sinterlenmesi
Vakum tüp teknolojisi elektron hareketinin elektrik ve manyetik alanla etkileşimi temeline dayalıdır. Katotlar vakum elektronik cihazlarının elektron kaynağı olarak tasarlanırlar. Elektron demetindeki enerji elektromanyetik RF kaynağı tarafından komunikasyon, güvenlik ve savunma sanayide, ısıtma, radar, medikal ve bilimsel uygulamalar için gigahertzlerden terahertzlere varan elektromanyetik sinyale dönüştürülür. Tungsten termiyonik katotlar tungsten tozların sıkıştırılarak silindir pelet haline getirilmesi ve 2000°C nin üzerinde hidrojen atmosferinde belli süre bekletilerek sinterlenmesi ile %80 yoğunluğa ve %20 porozlu yapıya sahip olacak şekilde hazırlanırlar. Bu porozlu yapı emprenye sırasında emdirilen oksit malzemeler için depo vazifesi görür. Emprenye malzeme ise baryum oksit (BaO), kalsiyum oksit (CaO), aluminyum oksit (Al2O3) malzemelerden oluşur. Belli oranlarda baryum-kalsiyum-alumina içeren termiyonik malzemeler molar yüzdesine göre 5:3:2, 4:1:1 ve 3:1:1 oranında BaO:CaO:Al2O3 olacak şekilde sıralanır. Termiyonik katot 1000°C ile 1100°C civarında ısıtılarak çalıştırılır. Bu sırada emdirilen malzemedeki baryum yüzeye doğru nüfuz ederek elektronun termiyonik emisyonu için düşük iş fonksiyonu oluşturması için aktif bir tabaka oluşturur. Daha iyi performansta çalışan tungsten tabanlı bir termiyonik katot elde etmek için porozitenin tüm tungsten matris içinde eşit ve dengeli dağılmış olması çok büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden porozite dağılımı en önemli parametrelerden birini teşkil etmektedir. Bu çalışma kapsamında uygun (%80) yoğunlukta ve porların homojen bir şekilde dağıldığı katot elde edilmiştir. Isıtma testinde 1050oC'ye kadar ısıtılarak tümleştirme işleminin başarıldığı ispatlanmıştır.
Toz metalurji yöntemi ile tungsten katot üretimi ve sinterlenmesi
Vakum tüp teknolojisi elektron hareketinin elektrik ve manyetik alanla etkileşimi temeline dayalıdır. Katotlar vakum elektronik cihazlarının elektron kaynağı olarak tasarlanırlar. Elektron demetindeki enerji elektromanyetik RF kaynağı tarafından komunikasyon, güvenlik ve savunma sanayide, ısıtma, radar, medikal ve bilimsel uygulamalar için gigahertzlerden terahertzlere varan elektromanyetik sinyale dönüştürülür. Tungsten termiyonik katotlar tungsten tozların sıkıştırılarak silindir pelet haline getirilmesi ve 2000°C nin üzerinde hidrojen atmosferinde belli süre bekletilerek sinterlenmesi ile %80 yoğunluğa ve %20 porozlu yapıya sahip olacak şekilde hazırlanırlar. Bu porozlu yapı emprenye sırasında emdirilen oksit malzemeler için depo vazifesi görür. Emprenye malzeme ise baryum oksit (BaO), kalsiyum oksit (CaO), aluminyum oksit (Al2O3) malzemelerden oluşur. Belli oranlarda baryum-kalsiyum-alumina içeren termiyonik malzemeler molar yüzdesine göre 5:3:2, 4:1:1 ve 3:1:1 oranında BaO:CaO:Al2O3 olacak şekilde sıralanır. Termiyonik katot 1000°C ile 1100°C civarında ısıtılarak çalıştırılır. Bu sırada emdirilen malzemedeki baryum yüzeye doğru nüfuz ederek elektronun termiyonik emisyonu için düşük iş fonksiyonu oluşturması için aktif bir tabaka oluşturur. Daha iyi performansta çalışan tungsten tabanlı bir termiyonik katot elde etmek için porozitenin tüm tungsten matris içinde eşit ve dengeli dağılmış olması çok büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden porozite dağılımı en önemli parametrelerden birini teşkil etmektedir. Bu çalışma kapsamında uygun (%80) yoğunlukta ve porların homojen bir şekilde dağıldığı katot elde edilmiştir. Isıtma testinde 1050oC'ye kadar ısıtılarak tümleştirme işleminin başarıldığı ispatlanmıştır.
Hassas dökümde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar
İlk uygulama örnekleri çok eski çağlara dayanan hassas döküm yöntemi, modern üretim teknikleri içerisinde de olukça önemli bir yere sahiptir. Hassas döküm yöntemi, işlenerek üretilmesi zor karmaşık şekilli parçaların üretiminde kullanılan veya işlenmesi zor metallerden tek kademede parça üretmek için tercih edilen özel bir döküm yöntemidir. Yöntemin hassaslığı kullanılan harcanabilen modelden gelmektedir. Modeller, düşük ergime sıcaklığına sahip ve kolay şekillendirilebilen genellikle mum veya benzeri bir plastik esaslı malzemeden üretilmektedir. Model ergitilerek kalıptan uzaklaştırıldığı için kalıplarda ayırma yüzeyi bulunmaz, kullanılan model ve kalıp malzemelerine bağlı olarak da yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet geleneksel kum kalıba döküm yöntemlerine göre yüksektir. Hassas döküm, son veya son şekle yakın bir üretim sağladığı için döküm sonrası işlemleri en aza indirger.Hassas döküm yönteminin kabuk ve dereceli olmak üzere iki çeşidi vardır. Kabuk hassas döküm yönteminde model ağacı çevresinde katmanlı bir seramik kabuk oluşturulur. Dereceli hassas döküm yönteminde ise kalıp, içi boş silindirik bir derece içerisinde oluşturulur. Modelin yerleştirildiği derece içerisine hazırlanan seramik çamurunun dökülmesi ile kalıp tek kademede yapılır. Dereceli hassas dökümün başlıca kullanım yerleri kuyumculuk ve ağız içi protezlerin üretimidir.Bu çalışmada dereceli hassas kalıba döküm yöntemi ile yüksek boyutsal hassasiyet ve yüzey kalitesine sahip parça dökümü için alçı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemesinin geliştirilmesi ve kalıplama prosedürünün tespiti hedeflenmiştir. Laboratuvar şartlarında üretilen kalıp malzemeleri ve endüstriyel olarak kullanılan ticari kalıp malzemeleri ile dökümler yapılmış ve gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmalarıyla çeşitli değişkenlerin yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet üzerindeki etkisi araştırılmıştır.Alçı bağlı kalıp malzemeleri özellikle kuyumculukta takı üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır ve nispeten düşük döküm sıcaklığına sahip (< 1200 °C) metal ve alaşımların dökümünde tercih edilmektedir. Laboratuar şartlarında ticari alçı bağlı kalıp malzemeleri ile aynı özellikleri gösteren alçı bağlı kalıp malzemeleri geliştirilmiş ve döküm işlemlerinde başarıyla kullanılmıştır. Dereceli hassas döküm kalıp malzemelerinden yüksek sıcaklık (>1200 °C) dökümlerine uygun olanları çoğunlukla fosfat bağlı olanlardır. Bu malzemeler yine kuyumculukta ve ayrıca ağız içi protezlerin dökümünde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemeleri fosfat bağlı kalıp malzemelerine alternatif bir türdür. Laboratuar şartlarında yüksek alümina çimentosu üretilmiş ve bu bağlayıcı bileşen ile çeşitli kalıp malzemesi kompozisyonları geliştirilmiş ve özellikleri fosfat bağlı ticari malzemeler ile karşılaştırılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda öncelikle tez çalışmasının ana amacı olan alçı bağlı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemelerinin geliştirilmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Dereceli hassas döküm yönteminde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar da büyük ölçüde tespit edilerek nedenleri ve nasıllarıyla birlikte ortaya konmuştur. İleriye yönelik olarak, çalışma konusu özellikle bağlayıcı morfolojilerinin değiştirilmesi ve geliştirilmesi yönünde devam ettirilebilir.
Alüminyum alaşımlarının dökümünde kullanılan tane küçültücüler
Saf alüminyum, düşük yoğunluk, yüksek plastisite, yüksek ısı iletkenliği ve yeryüzünde bulunabilirliği sebebi ile endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. Fakat kaba taneli yapısı ve nispeten düşük mekanik özellikleri nedeni ile kullanımı kısıtlanmaktadır. Alaşımlama ya da tane küçültme işlemi ile olumsuzlukların giderilmesi gerekmektedir. Kimyasal tane küçültme işlemi, alüminyum alaşımlarının döküm proseslerinde bu amaca hizmet eden rutin bir adım haline gelmiştir. Bu işlemin amacı, ergiyiğe bir takım ilaveler yapılması ile heterojen çekirdeklenmenin sağlanmasıdır. Daha fazla aktif çekirdekleyici, tane boyutunun küçülmesine neden olmaktadır. Burada temel prensip; ergiyik içerisindeki çekirdekleyici ajanların, farklı noktalarda katılaşmayı sağlayarak tane büyümesini engellemesi ve eşeksenli küçük tanelerin oluşumunu teşvik etmesidir. Alüminyum alaşımlarının tane küçültme uygulamalarında çeşitli mastır alaşımları kullanılmakla birlikte en popüler ve etkin olanı Al-5Ti-1B alaşımıdır. Bu alaşımın yapısında bulunan TiAl3 ve TiB2 fazları, heterojen çekirdekleyici nokta işlevi görerek çekirdeklenmeyi sağlamaktadır. Mastır alaşımın tane küçültme etkinliği, bu fazların boyut dağılımı ve morfolojileri ile ilgilidir.Bu çalışmada ticari saf alüminyuma, K2TiF6 ve KBF4 tuzları ilave edilerek Al-5Ti-1B tane incelticiler üretilmiştir. Ergitme, alaşımlandırma ve döküm işlemi sırasında parametrelerde yapılan değişikliklerin ve döküm sürecinden sonra gerçekleştirilen plastik şekil verme ile ilgili ek işlemlerin, nihai ürünün tane inceltme performansına etkileri incelenmiştir. Üretilen Al-5Ti-1B bileşimindeki tane incelticilerin ticari saf alüminyuma (AA 1050) ilavesi ile tane küçültme etkinliklerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu doğrultuda üretim esnasında rol alan değişkenlerin etkileri incelenerek üretimin optimizasyonu ve nihai ürüne yapılacak ek işlemlerle tane inceltme performansının iyileştirilmesi hedeflenmiştir.
Hassas dökümde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar
İlk uygulama örnekleri çok eski çağlara dayanan hassas döküm yöntemi, modern üretim teknikleri içerisinde de olukça önemli bir yere sahiptir. Hassas döküm yöntemi, işlenerek üretilmesi zor karmaşık şekilli parçaların üretiminde kullanılan veya işlenmesi zor metallerden tek kademede parça üretmek için tercih edilen özel bir döküm yöntemidir. Yöntemin hassaslığı kullanılan harcanabilen modelden gelmektedir. Modeller, düşük ergime sıcaklığına sahip ve kolay şekillendirilebilen genellikle mum veya benzeri bir plastik esaslı malzemeden üretilmektedir. Model ergitilerek kalıptan uzaklaştırıldığı için kalıplarda ayırma yüzeyi bulunmaz, kullanılan model ve kalıp malzemelerine bağlı olarak da yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet geleneksel kum kalıba döküm yöntemlerine göre yüksektir. Hassas döküm, son veya son şekle yakın bir üretim sağladığı için döküm sonrası işlemleri en aza indirger.Hassas döküm yönteminin kabuk ve dereceli olmak üzere iki çeşidi vardır. Kabuk hassas döküm yönteminde model ağacı çevresinde katmanlı bir seramik kabuk oluşturulur. Dereceli hassas döküm yönteminde ise kalıp, içi boş silindirik bir derece içerisinde oluşturulur. Modelin yerleştirildiği derece içerisine hazırlanan seramik çamurunun dökülmesi ile kalıp tek kademede yapılır. Dereceli hassas dökümün başlıca kullanım yerleri kuyumculuk ve ağız içi protezlerin üretimidir.Bu çalışmada dereceli hassas kalıba döküm yöntemi ile yüksek boyutsal hassasiyet ve yüzey kalitesine sahip parça dökümü için alçı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemesinin geliştirilmesi ve kalıplama prosedürünün tespiti hedeflenmiştir. Laboratuvar şartlarında üretilen kalıp malzemeleri ve endüstriyel olarak kullanılan ticari kalıp malzemeleri ile dökümler yapılmış ve gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmalarıyla çeşitli değişkenlerin yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet üzerindeki etkisi araştırılmıştır.Alçı bağlı kalıp malzemeleri özellikle kuyumculukta takı üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır ve nispeten düşük döküm sıcaklığına sahip (< 1200 °C) metal ve alaşımların dökümünde tercih edilmektedir. Laboratuar şartlarında ticari alçı bağlı kalıp malzemeleri ile aynı özellikleri gösteren alçı bağlı kalıp malzemeleri geliştirilmiş ve döküm işlemlerinde başarıyla kullanılmıştır. Dereceli hassas döküm kalıp malzemelerinden yüksek sıcaklık (>1200 °C) dökümlerine uygun olanları çoğunlukla fosfat bağlı olanlardır. Bu malzemeler yine kuyumculukta ve ayrıca ağız içi protezlerin dökümünde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemeleri fosfat bağlı kalıp malzemelerine alternatif bir türdür. Laboratuar şartlarında yüksek alümina çimentosu üretilmiş ve bu bağlayıcı bileşen ile çeşitli kalıp malzemesi kompozisyonları geliştirilmiş ve özellikleri fosfat bağlı ticari malzemeler ile karşılaştırılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda öncelikle tez çalışmasının ana amacı olan alçı bağlı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemelerinin geliştirilmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Dereceli hassas döküm yönteminde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar da büyük ölçüde tespit edilerek nedenleri ve nasıllarıyla birlikte ortaya konmuştur. İleriye yönelik olarak, çalışma konusu özellikle bağlayıcı morfolojilerinin değiştirilmesi ve geliştirilmesi yönünde devam ettirilebilir.
Hassas dökümde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar
İlk uygulama örnekleri çok eski çağlara dayanan hassas döküm yöntemi, modern üretim teknikleri içerisinde de olukça önemli bir yere sahiptir. Hassas döküm yöntemi, işlenerek üretilmesi zor karmaşık şekilli parçaların üretiminde kullanılan veya işlenmesi zor metallerden tek kademede parça üretmek için tercih edilen özel bir döküm yöntemidir. Yöntemin hassaslığı kullanılan harcanabilen modelden gelmektedir. Modeller, düşük ergime sıcaklığına sahip ve kolay şekillendirilebilen genellikle mum veya benzeri bir plastik esaslı malzemeden üretilmektedir. Model ergitilerek kalıptan uzaklaştırıldığı için kalıplarda ayırma yüzeyi bulunmaz, kullanılan model ve kalıp malzemelerine bağlı olarak da yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet geleneksel kum kalıba döküm yöntemlerine göre yüksektir. Hassas döküm, son veya son şekle yakın bir üretim sağladığı için döküm sonrası işlemleri en aza indirger.Hassas döküm yönteminin kabuk ve dereceli olmak üzere iki çeşidi vardır. Kabuk hassas döküm yönteminde model ağacı çevresinde katmanlı bir seramik kabuk oluşturulur. Dereceli hassas döküm yönteminde ise kalıp, içi boş silindirik bir derece içerisinde oluşturulur. Modelin yerleştirildiği derece içerisine hazırlanan seramik çamurunun dökülmesi ile kalıp tek kademede yapılır. Dereceli hassas dökümün başlıca kullanım yerleri kuyumculuk ve ağız içi protezlerin üretimidir.Bu çalışmada dereceli hassas kalıba döküm yöntemi ile yüksek boyutsal hassasiyet ve yüzey kalitesine sahip parça dökümü için alçı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemesinin geliştirilmesi ve kalıplama prosedürünün tespiti hedeflenmiştir. Laboratuvar şartlarında üretilen kalıp malzemeleri ve endüstriyel olarak kullanılan ticari kalıp malzemeleri ile dökümler yapılmış ve gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmalarıyla çeşitli değişkenlerin yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet üzerindeki etkisi araştırılmıştır.Alçı bağlı kalıp malzemeleri özellikle kuyumculukta takı üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır ve nispeten düşük döküm sıcaklığına sahip (< 1200 °C) metal ve alaşımların dökümünde tercih edilmektedir. Laboratuar şartlarında ticari alçı bağlı kalıp malzemeleri ile aynı özellikleri gösteren alçı bağlı kalıp malzemeleri geliştirilmiş ve döküm işlemlerinde başarıyla kullanılmıştır. Dereceli hassas döküm kalıp malzemelerinden yüksek sıcaklık (>1200 °C) dökümlerine uygun olanları çoğunlukla fosfat bağlı olanlardır. Bu malzemeler yine kuyumculukta ve ayrıca ağız içi protezlerin dökümünde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemeleri fosfat bağlı kalıp malzemelerine alternatif bir türdür. Laboratuar şartlarında yüksek alümina çimentosu üretilmiş ve bu bağlayıcı bileşen ile çeşitli kalıp malzemesi kompozisyonları geliştirilmiş ve özellikleri fosfat bağlı ticari malzemeler ile karşılaştırılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda öncelikle tez çalışmasının ana amacı olan alçı bağlı ve yüksek alümina çimentosu bağlı kalıp malzemelerinin geliştirilmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Dereceli hassas döküm yönteminde boyutsal hassasiyete ve yüzey kalitesine etki eden unsurlar da büyük ölçüde tespit edilerek nedenleri ve nasıllarıyla birlikte ortaya konmuştur. İleriye yönelik olarak, çalışma konusu özellikle bağlayıcı morfolojilerinin değiştirilmesi ve geliştirilmesi yönünde devam ettirilebilir.
Alüminyum A356 alaşımının titreşimli dökümü
Alüminyum sektöründe kaliteli ürünlere olan talep gün geçtikçe artmaktadır. bu amaçla yeni alaşımlar geliştirilmeli veya kulanılmakta olan malzemelerin özellikleri yeni üretim yöntemleriyle iyileştirilmelidir. Bu amaçla, Bu tez çalışmasında alüminyum sanayisin de büyük oranda kullanılan alüminyum A356 (Al7Si0,3Mg) alaşımı birincil (külçe) ve ikincil (hurda) kullanılmıştır. bu alaşımlarla yapılan dökümler titreşimli ve titreşimsiz olarak tekrarlanmıştır. Böylece, titreşimin birincil ve ikincil alüminyumun mikroyapı özellikleri ve sertlik üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Mikroyapı görüntüleri alınarak birincil dentrit boyları (DAS), ikincil dentrit kolları arası mesafe (SDAS) ve faz oranları ölçülmüştür. Ve her bir numunenin Brinell sertlikleri (2,5 mm bilya çapı, 62,5 kgfyük) grafik olarak gösterilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda titreşimli dökümün genel olarak birincil denrtit boylarını ve ikincil dentrit kolları arasındaki mesafeyi genel olarak azaltma yönünde etkisi olduğu ve Numune içerisinindeki porozitelerin titreşim etksisiyle numunede üst kısımlara doğru taşındığı gözlemlenlenmiştir. Faz oranlarının döküm numunelerine göre artış veya azalış gösterdiği saptanmıştır. Ayrıca sertlik değerlerinin titreşim uygulmasıyla birlikte az miktarda artış gösterdiği ancak numune yüzeyindeki farklı bölgelerde ve birincil alüminyum ve ikincil alümünyum alaşımında genel olarak aynı etkiyi göstermediği sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Titreşimli döküm, Titreşimli Katılaşma, A356, [Al7Si0,3Mg], Sertlik, Dendrit
Alüminyum A356 alaşımının titreşimli dökümü
Alüminyum sektöründe kaliteli ürünlere olan talep gün geçtikçe artmaktadır. bu amaçla yeni alaşımlar geliştirilmeli veya kulanılmakta olan malzemelerin özellikleri yeni üretim yöntemleriyle iyileştirilmelidir. Bu amaçla, Bu tez çalışmasında alüminyum sanayisin de büyük oranda kullanılan alüminyum A356 (Al7Si0,3Mg) alaşımı birincil (külçe) ve ikincil (hurda) kullanılmıştır. bu alaşımlarla yapılan dökümler titreşimli ve titreşimsiz olarak tekrarlanmıştır. Böylece, titreşimin birincil ve ikincil alüminyumun mikroyapı özellikleri ve sertlik üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Mikroyapı görüntüleri alınarak birincil dentrit boyları (DAS), ikincil dentrit kolları arası mesafe (SDAS) ve faz oranları ölçülmüştür. Ve her bir numunenin Brinell sertlikleri (2,5 mm bilya çapı, 62,5 kgfyük) grafik olarak gösterilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda titreşimli dökümün genel olarak birincil denrtit boylarını ve ikincil dentrit kolları arasındaki mesafeyi genel olarak azaltma yönünde etkisi olduğu ve Numune içerisinindeki porozitelerin titreşim etksisiyle numunede üst kısımlara doğru taşındığı gözlemlenlenmiştir. Faz oranlarının döküm numunelerine göre artış veya azalış gösterdiği saptanmıştır. Ayrıca sertlik değerlerinin titreşim uygulmasıyla birlikte az miktarda artış gösterdiği ancak numune yüzeyindeki farklı bölgelerde ve birincil alüminyum ve ikincil alümünyum alaşımında genel olarak aynı etkiyi göstermediği sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Titreşimli döküm, Titreşimli Katılaşma, A356, [Al7Si0,3Mg], Sertlik, Dendrit