Lamel grafitli dökme demir motor bloklarında gerilim giderme tav süresinin mekanik özelliklere ve işletme maliyetlerine etkileri

Bu tez çalışmasında, motor bloklarında uygulanan 10 ve 15 saatlik gerilim giderme ısıl işlemlerinin boyutsal ölçümler, kimyasal analiz, mikroyapı, mekanik özellikler ve kalıntı gerilimler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Boyutsal ölçüm için TR20 CMM cihazı, kimyasal analiz için ARL 4460 optik emisyon spektrometresi, mikroyapı için Nikon marka optik mikroskop, sertlik ölçümü için Reicherter marka 3 ton yük kapasiteli cihaz, çekme sonuçları için 250 kN kapasiteli ekstansometreli Shimadzu marka çekme cihazı ve kalıntı gerilimler için kesme/işleme uygulaması ile gerinim ölçer metodu kullanılmıştır. Boyutsal ölçümler sonucu farklı ısıl işlem reçetesi uygulanan parçaların birçok bölgesinde boyutsal farkların olmadığı bir kaç bölgede minimal farklar olduğu belirlenmiştir. Kimyasal analiz sonuçları EN GJL-250 standartlarına uygunluk göstermiştir. Mikroyapı incelemelerinde, her iki ısıl işlemde de A tipi grafitlerin bulunduğu ve matrisin %99 perlitik yapıya sahip olduğu görülmüştür. 15 saatlik tavlama süresinin grafit parçacıklarının daha uzun, ince ve homojen dağıldığını ortaya koyduğu; böylece matris-grafit uyumunun artarak malzemenin sünekliğini iyileştirdiği tespit edilmiştir.Çekme test sonuçları, 15 saatlik gerilim giderme işleminin malzemenin akma dayanımını ve kopma uzamasını hafifçe artırırken, çekme dayanımını ise büyük ölçüde değiştirmediğini göstermiştir. Sertlik ölçümleri ise 15 saatlik işlem sonrası hafif düşüş göstermiştir ki bu durum işlenebilirliği artırıcı bir etki olarak değerlendirilmiştir.Yapılan kalıntı gerilim ölçümleri, 15 saatlik gerilim giderme ısıl işleminin özellikle yüksek gerilim içeren bölgelerde %40 ila %80 oranında kalıntı gerilme azalması sağladığını ortaya koymuştur. Bu azalma, motor bloğunun çatlama riski ve deformasyon eğilimini azaltarak termomekanik dayanıklılığını ve servis ömrünü artırmaktadır. Elde edilen sonuçlar, tav süresinin uzatılmasının iç gerilme giderimi açısından etkili bir yöntem olduğunu doğrulamaktadır. Isıl işlem süresinin 10 saatten 15 saate çıkarılmasıyla oluşan yıllık yaklaşık 26.273 Euro tutarındaki ek maliyetin detaylı analizine göre; bu farkın %64'ü doğalgaz tüketiminden (yaklaşık 16.949 Euro), %32'si işçilik maliyetlerinden (yaklaşık 8.400 Euro) ve yalnızca %4'ü elektrik enerjisi giderlerinden (yaklaşık 924 Euro) kaynaklanmaktadır. Isıl işlem fırın kapasitesi dikkate alındığında, her tavlama döngüsünde yaklaşık 10–11 tonluk motor bloğu işlem görmektedir. Yıllık 28.000 adet üretim baz alındığında, bu ek maliyet parça başına yalnızca %0,4'lük bir artışa denk gelmektedir. Bu maliyet dağılımı, enerji ve iş gücü optimizasyonunun önemini vurgularken; elde edilen yapısal iyileştirmelerle birlikte değerlendirildiğinde, maliyet artışının kabul edilebilir düzeyde olduğu tespit edilmiştir.