Vakum uygulamalı yüksek basınçlı döküm prosesinde (HPDC) ısı transferinin deneysel ve teorik incelenmesi

Yüksek basınçlı döküm metodunda, döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısının (IHTC) belirlenmesi parça kalitesinin iyileştirilmesi adına önemlidir. Bu değer döküm sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, enjeksiyon basıncı, enjeksiyon hızı, kalıp pürüzlülüğü, kalıp tasarımı, alaşımın türüne bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada A384 alaşımı kullanılarak yüksek basınçlı döküm sırasında ara yüzey ısı transfer katsayısı ve ısı akısı değerleri farklı enjeksiyon parametrelerine bağlı olarak hem deneysel hem de nümerik olarak belirlenmiştir. Bu doğrultuda kalıp ve döküm parçası üzerine konumlandırılan 18 adet termokupl ile zamana bağlı sıcaklık verileri deneysel olarak kayıt edilmiş ve C# ile hazırlanmış sonlu farklar metodu (FDM) kullanan program ile ara yüzey ısı transfer katsayısı ve ısı akısı hesaplanmıştır. Çalışmalar farklı enjeksiyon basıncı (80 – 160 bar), enjeksiyon hızı (1.5 – 2.5 m/s), kalıp sıcaklığı (373 – 453 – 533 K), döküm sıcaklığı (973 – 1033 K) parametrelerine bağlı olarak tekrarlanmış ve bu parametrelere ek olarak vakum uygulaması da yapılarak incelenmiştir. Bu bağlamda toplamda 48 farklı parametre kombinasyonunda deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmaların yanı sıra ANSYS Fluent programı kullanılarak yüksek basınçlı döküm prosesinin hem dolum hem de katılaşma aşamaları modellenmiştir. Böylelikle deneysel çalışmalarda kullanılan parametreler ile aynı zamanda nümerik analizi gerçekleştirilmiş ve elde edilen ısı transfer katsayısı sonuçları ile ısı akısı değerleri zamana bağlı grafikler olarak sunulmuştur. Çalışmalar neticesinde enjeksiyon basıncının, enjeksiyon ikinci faz hızının ve döküm sıcaklığının arttırılması ile hem IHTC değerinin hem de ısı akısının arttığı gözlemlenirken, kalıp sıcaklığının artması ile bu değerler düşmüştür. Ek olarak vakum uygulaması ile IHTC ve ısı akısı değerlerinin yükseldiği yapılan deneysel çalışmalar ile ortaya konmuştur.