Alüminyum-silisyum alaşımlarının ve alçak basınçlı döküm prosesinin simülasyon destekli tasarımı

Bu çalışmanın amacı, alüminyum jant üretiminde, bütünleşik hesaplamalı malzeme mühendisliği yönteminin kullanılmasıyla alaşım geliştirme, alçak basınçlı döküm ve bu süreçteki yapısal analizlerin değerlendirilmesi ve jant imalatında optimum verilerinin elde edilmesiyle jant üretim sürecinin ekonomik bir modeli oluşturularak, ısıl işlem gerektirmeyen yeni nesil proses tasarımı gerçekleştirmektir. Böylece ham madde ve üretim parametrelerinin son ürünün performansına etkisi, pilot uygulamadan önce elde edilecek ve üretim bilgiye dayalı gerçekleştirilecektir. Tez kapsamında, alüminyum alaşımları ve alçak basınçlı döküm prosesi için, malzeme teknolojilerinde yeni nesil yaklaşımlardan bütünleşik hesaplamalı malzeme mühendisliğinin kullanılabilirliği, ülkemizde ilk kez çalışılmıştır. Doktora tezi, deneysel tasarım, bilgisayar destekli üretim, pilot üretim, test ve karakterizasyon çalışmaları olmak üzere dört aşamada planlanmıştır. Deney tasarımı aşamasında, tam faktöriyel deney tasarımı yöntemiyle alaşım kompozisyonu seçimi gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar destekli üretimde, hesaplamalı malzeme mühendisliği yazılımlarıyla, jant üretiminde kullanılan AlSi7Mg0.3 alaşımına eşdeğer olacak şekilde, alaşım elementleri çeşit ve miktarlarında özgün ötektik altı kompozisyonlar belirlenerek alaşım tasarımları gerçekleştirilmiş ve veri bankası oluşturulmuştur. Ardından bu veriler, doğrudan döküm simülasyonu yazılımına aktarılmış ve yeni alaşım kompozisyonlarıyla döküm simüle edilmiştir. Böylece, bütünleşik hesaplamalı malzeme mühendisliği yaklaşımlarının kullanılmasıyla, janta ait mikroyapısal ve mekanik özellikler, alaşım kompozisyonu bazında bilgisayar ortamında elde edilmiştir. İkinci aşamada, tasarlanan alaşım kompozisyonları hazırlanarak, endüstriyel ölçekte alçak basınçlı döküm yöntemiyle örnek jant imalatları gerçekleştirilmiştir. Test ve karakterizasyon aşamasında ise, spektral analizler, makro ve mikroyapısal incelemeler, sertlik ve çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Özetle, tez çalışmasında, alçak basınçlı dökümle alüminyum esaslı jant üretimi için bütünleşik hesaplamalı malzeme mühendisliği üretim verileri, gerçek üretim verileriyle karşılaştırılmış ve alaşım kompozisyonuna bağlı olarak tasarım doğrulama çalışmaları yapılmıştır.