Toz metal parçaların indüksiyonla sinterleme prosesinin deneysel ve teorik olarak modellenmesi

Bu tez çalışmasında, demir esaslı toz metal parçaların indüksiyonla sinterleme işlemi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında %3 Cu, % 0,5 Grafit ve yağlayıcı olarak %0,8 Kenolube içeren Högenas ASC 100.29 demir tozu kullanılmıştır. Ön ısıtma, sinterleme süresi, konveyör bant hızı ve kademeli soğumanın, indüksiyonla sinterlemeye etkileri ve bu sinterleme parametrelerinin numunelerin mekanik özelliklerine etkileri deneysel ve nümerik olarak araştırılmıştır. Toz metal malzemelerin iç yapılarındaki gözenekliliğe bağlı mikro-mekanik özelliklerinin deneysel olarak saptanması oldukça güçtür. Bu özellikleri araştırmak amacıyla numunelerin SEM BEC modundaki iç yapı fotoğrafları görüntü işleme yöntemi kullanılarak gerçek mikro yapı görüntülerinin nümerik analizleri yapılmıştır. Toz metallerin sinterleme parametrelerinin değişimi mikro yapıyı ve dolayısıyla mekanik ve mikro mekanik özelliklerini oldukça etkilediği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, endüstriyel toz metal parçalarda, indüksiyonla sinterlemede kontrollü iç yapı oluşumu sağlanarak üstün mekanik ve fiziksel özelliklerin elde edilebileceği görülmüştür. İndüksiyonla sinterlemede malzemeler üzerindeki ısı kontrolü oldukça güçtür. Çalışmada, indüksiyonla ayarlanabilir düşük-orta (2,5-5 kHz) frekansta ön ısıtma işlemi denenmiştir. Bununla birlikte, indüksiyonla ısıtma işlemi nümerik olarak modellenerek numuneler içerisinde oluşan ısı dağılım grafikleri çıkarılarak, deneysel verilerle aktarılmış en doğru sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. İndüksiyonla sinterlenen numunelere; 10 Amper akım değerinde, düşük frekansta (2,5 kHz), 600 °C derecede, 5 Kw gücünde ön ısıtma ve 17.5 Amper akım değerinde orta frekansta (45 kHz) 1120 °C derecede, 12 Kw gücünde, Argon gazı atmosferinde sinterleme işlemi uygulanarak numuneler üzerindeki ısıl şok engellenmiş ve üstün fiziksel ve mekanik özellikler sağlanmıştır. İndüksiyonla sinterlemede geliştirilen PLC kontrollü konveyör bant ile optimum ısınma şartları gerçekleştirilmiştir. Hızı kontrol edilebilen konveyör bant ile seri üretime uygun bir sistem tasarlanmıştır. indüksiyonla sinterleme ile 10x10x55 mm boyutlarındaki numuneye göre en uygun sinterleme konveyör hızı saptanmıştır. Deneysel ve nümerik sonuçlara göre en uygun sinterleme parametreleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Toz Metalurjisi, İndüksiyon ile Sinterleme, Görüntü İşleme Analizi