SEARCH RESULT

Döküm kalitesinin yüksek tutulması malzeme özelliklerini etkileyen en önemli parametrelerin başında gelmektedir. Yüksek döküm kalitesi elde etmek için başlangıç ergiyik metal kalitesinin yüksek olması gerekmektedir. Ergitmede kullanılacak olan ingotun oksit içermemesi elzemdir. Ayrıca ergiyik metalin kalıbı en uygun şekilde doldurabilmesi için uygun besleyici ve yolluk dizaynı geliştirilmeli ve türbülans oluşturmaksızın ergiyik metalin kalıbı doldurması sağlanmalıdır [1-2]. Porozite malzeme özelliklerini olumsuz yönde etkilen bir diğer önemli parametredir [3]. Yapıya dahi olan yabancı gazların sebep olduğu gaz porozitesi ve katılaşan ergiyiğin büzülme hareketi esnasında oluşan büzülme porozitesi [4] ile porozite oluşum mekanizmasının açıklanabileceği düşünülse de bunun tam olarak yeterli olmadığı Champbell [5] Champbell ve Dışpınar [6] tarafından belirtilmiştir. Porozite oluşumu için tetikleyici bir görev gören hidrojenin yapıdan uzaklaştırılmasıyla yapı içerisinde var olan ve mekanik özellikleri olumsuz yönde etkileyen oksit filmlerin (bifilmler) yapıdan temizlenmesi sağlanmaktadır [7]. Bu çalışmada, % 18 Si içeren A390 alaşımında hidrojen ölçümleri gerçekleştirilmiş ve elde edilen hidrojen içeriği ile bifilm değerleri ve mekanik özellikler arasındaki ilişki araştırılmıştır. Sıvı alaşım elektrikli direnç ocağında 750 °C ye getirilip hidrojen ölçümü gerçekleştirildikten sonra basamak tipli yatay kalıplara dökülmüştür. Basamak kalıp dökümlerinden önce sıvı metalden azaltılmış basınç test kalıplarına döküm yapılarak RPT numuneleri elde edilmiştir. Basamak kalıplardan çekme test numuneleri elde edilirken azaltılmış basın test cihazından elde edilen RPT numunelerinden bifilm sayısı ve bifilm indeks hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Sıvı metalde ölçülen hidrojen içeriği ile bifilm değerleri ve mekanik özellikler arası ilişki incelenmiş ve sonuçlar Şekil 1’de sunulmuştur.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Mikdat Gurtaran Derya Dışpınar

ALÜMİNYUM döküm alaşımlarının, otomotiv ve havacılık endüstrilerinde kritik uygulamalarda kullanımı oldukça yaygındır. Bu nedenle, güvenilir dökümlerin sürekli üretilmesiyle beraber oluşan kusurların ve var olan kusur mekanizmalarının tam olarak anlaşılması zorunludur. Alüminyum döküm alaşımları, genellikle düşük ağırlık, geri kazanılabilirlik, kolay işlenebilirlik ve düşük maliyet gibi avantajlı özelliklere sahip olduğu için, bu özelliklerin istenildiği motor bloğu ve silindir başlıkları gibi çeşitli bileşenleri üretmek amacıyla otomotiv endüstrisinde kullanılmaktadır [1]. Alüminyum alaşımlarının en yaygın sınıfı alüminyum-silisyum-bakır (Al-Si- Cu) sistemidir. Alüminyum döküm alaşımlarında belirli bir kalitenin elde edilmesi için birçok parametrenin kontrol edilmesi elzemdir. Kullanım alanına göre istenilen özelliklerin eldesi amaçlı çeşitli işlemler döküm öncesinde, döküm esnasında ve döküm sonrasında uygulanmaktadır. Sıcak yırtılma alüminyum alaşımlarında görülen ve malzeme özelliklerini olumsuz yönde etkileyen en temel kusurlardan bir tanesidir. Sıcak yırtılmanın oluşması alüminyum alaşımlarının kullanımını sınırlandırmaktadır [2, 3]. Sıcak yırtılma, çatlak oluşumunu tetiklemektedir, çünkü tane sınırlarındaki dendritler arasındaki ince sıvı film, lokalize uygulanan yük, şekil değiştirme veya gerinim oranı ve sıvıdan katıya yoğunluk değişimi nedeniyle en son katılaşan bölgede oluşmaktadır [4]. Li [5] aynı zamanda interdendritik bölgede erimiş maddenin yetersiz beslenmesi nedeniyle emici bölgede çekme gerilmelerinin rolüne vurgu yapmıştır. Yüksek derecede yırtılma, interdendritik sıvı filmin azda olsa devamlı olduğu ve geçirgenliğin daha az olduğu peltemsi bölgenin kritik bir bölgesinde oluşur [6]. Peltemsi bölgenin boyutu ve ergimiş metalin peltemsi bölge içindeki katılaşma davranışı sıcak yırtılmayı da etkiler. He ve Huang ve ark. [7, 8] tarafından, sıcak yırtılma eğiliminin katılaşmanın son aşaması sırasında var olan ötektik sıvı miktarını etkilediğini gösterilmiştir. Ötektik içeriğin belli bir miktarının (birincil taneleri tamamen çevrelemek için gerekli) mevcut olması sıcak yırtılmayı azaltır. Saveiko teorisine [9] göre, daha sonraki katılaştırmada ince ve sürekli interdendritik film varlığı ve sıcak yırtılma eğilimi düşüktür.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Mikdat Gurtaran Derya Dışpınar

Surface of most liquid metals is covered by a film that forms as a result of the reaction of atmosphere with the metal. These films are harmless as long as they remain on the surface. However, they can be entrained into the bulk of the melt when the surface is disturbed, such as with additions to the melt, and/or when new surfaces are created, such as during pouring. These entrained films are called bifilms because of their double, film-on-film nature [1]. In aluminum alloys, they remain in the liquid and have a deleterious effect on casting quality, mechanical properties and performance of castings. To produce high quality aluminum castings, it is essential to start with a melt that is substantially free from bifilms and bifilm-opening agents such as hydrogen dissolved in liquid aluminum and intermetallics such as Fe-containing phases [2]. When initial melt quality is poor and/or significant damage is given to liquid metal, casting suffer from defects, such as pores, inclusions and hot tears. Although pores and hot tears have been traditionally regarded as intrinsic defects [3], i.e., occurring as a result of metal properties, recent research [1] has shown that the root cause of pores and hot tears are bifilms. Moreover in situ experiments with solidifying transparent liquids have shown that hot tears are initiated by pores or inclusions. Strontium is added to Al-Si alloys so that the morphology of Si eutectic changes from acicular to fibrous with the intention of improving mechanical properties [4, 5]. However, Sr additions have been reported [6] to increase porosity in Al castings. Some users have even reported that the increased porosity more than negates any beneficial effects of Sr, and consequently they abandoned modification by Sr [7]. Bifilms in the melt and Sr additions interact to initiate pores in Al-Si alloys [8].

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Remzi Çetin Derya Dışpınar

Alüminyum ve alaşımları, düşük yoğunluk, düşük korozyon direnci, iyi dökülebilirlik ve kolay şekillendirebilirlik gibi özellikleri sayesinde endüstrilerde geniş ölçüde kullanılan malzemelerdir [1]. Bu alaşımlarının özelliklerinin kritik uygulamalarda kullanılması ve kullanımlarının her geçen gün daha da artması sebebiyle iyileştirilmesi ve geliştirilmesi üzerine yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Döküm alüminyum alaşımlardan istenilen özelliklerin elde edilmesi için öncelikle döküm kalitesi yüksek tutulmalıdır. Ergiyik metal kalitesinin yüksek tutulması döküm kalitesini arttırmaktadır [2]. Sıvı alüminyum yüksek sıcaklığa sahip olduğu çok kolay oksit oluşturabilmektedir ve döküm için tüm parametreler optimum hale getirilse dahi döküm esnasında oluşan oksitlerin yapı içerisine dahil olması ile birlikte malzeme performansında kötüleşme meydana gelmektedir [3,4]. Ergitilen ingottan veya kalıptan gelen oksit filmler (old bifilmler) ile döküm esnasında türbülans oluşumundan kaynaklanan yeni oksit filmlerin (young bifilmler) yapı içerisine katlanarak sürüklenmesi malzeme içerisinde poroziteye neden olan en temel faktördür. İstenilen özelliklerin eldesi ve porozitenin azaltılması için öncelikle bu bifilmlerin oluşmasını engellemek veya ergiyik içerisindeki bu bifilmleri temizlemek gerekmektedir [5]. Gaz giderme işlemi bifilmleri yapıdan temizleme amaçlı kullanılan yöntemlerden bir tanesidir [6]. Sistem mevcut gazları ergiyik içerisinden cürufa taşırken beraberinde bifilmleri de götürmesini kapsamaktadır. Bifilm temizleme amaçlı yapılan bir diğer işlem alaşım elementi ilavesidir [7]. Bu çalışmada, farklı master alaşımları (Sr ve Ti) birlikte ve ayrı ayrı sıvı A356 alaşımına ilave edilerek gaz giderme işleminin bu alaşımın mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Elektrikli direnç ocağında ergitilen A356 alaşımın döküm sıcaklığı 740 °C olarak sabit tutulmuştur. İlk olarak ilave alaşım kullanılmadan gaz gidermeli ve gidermesiz dökümler gerçekleştirilmiş ve ardından sırasıyla Sr, Sr+Ti ve Ti ilaveleri yapılarak dökümler gerçekleştirilmiştir. Dökümlerde altı adet 13 mm çapında ve 150 mm uzunluğunda çekme test numunesi elde edilebilecek kalıplar kullanılmıştır. Elde edilen döküm numuneleri talaşlı işleme ile çekme testi numuneleri ölçülerine getirilmiş ve Instron marka çekme test cihazında teste tabi tutulmuştur. Çekme testlerinden elde edilen çekme mukavemeti, akma mukavemeti ve % uzama değerleri Şekil 1’de verilmiştir.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Derya Dışpınar

Günümüzde filaman sarım Cam Takviyeli Plastik (CTP) borular doğal gaz ve petrol iletim hatları başta olmak üzere askeri amaçlı portatif köprü konstrüksiyonları gibi birçok uygulamada yapısal eleman olarak kullanılmaktadır. Söz konusu CTP borular kullanıldıkları uygulamalarda çeşitli sebeplerden darbelere maruz kalabilmektedirler. Bu durum CTP boruların gözle görülemeyecek düzeyde hasarlanmasına sebep olabilmektedir. Filaman sarım borular yüksek rijitlik ve mukavemet özellikleriyle sıkıştırılmış sıvılar için iyi bir alternatif malzemedir [1-3]. Bu borular çelik, beton ve asbest borularla kıyaslandığında pürüzsüz iç yüzeyleri sayesinde düşük sürtünmelere ve düşük basınç kayıpları ile verimlidirler [4]. Yukarıda belirtilen sebeplerden filaman sarım borular dikkat çekmişlerdir. Bundan dolayı birçok yazar tarafından boruların mekanik özellikleri ve hasar modları incelenmiştir [5]. Yapılan araştırmalarda, hasarların matris çatlağıyla başladığı ve sızıntı yoluyla devam ettiği, akabinde delaminasyon ve elyaf kırılması ile sonuç hasarı oluştuğu görülmüştür [6-7]. Polimerik malzemeler genellikle yarıstatik yüklemelerde sünek davranırlar ancak, yüksek birim deformasyon seviyelerinde rijitlikleri ve dayanımları artar [8]. Polimerik kompozit malzemeler darbe yüklerine maruz kaldıklarında, viskoelastik özellikleri ve matris yüzeyi ile takviye malzemesi arasındaki sürtünme, sönümleme ve enerji yutma özelliği sağlar [9]. Tabaklar arasında meydana gelen delaminasyon kayda değer miktarda darbe enerjisini sönümler [10-11]. Bu çalışmada (±55°)3 filaman sarım E-camı/epoksi kompozit boruların dinamik cevabı incelenmiştir. Kompozit borulara 1.5 - 2 - 2.5 - 3 m/s çarpma hızlarında düşük hızlı darbe cevabı deneysel olarak araştırılmıştır. Farklı hız seviyesine bağlı olarak elde edilen kuvvet-zaman ve kuvvet yer değiştirme grafikleri incelenmiştir. Düşük hızlı darbenin kompozit boru numunesinde meydana getirmiş olduğu hasarlar irdelenmiş, uygulanan hızlara bağlı olarak değişen hasar alanlarını incelenmiştir.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Lokman Gemi Mehmet Kayrıcı Muhammet Uludağ Dilek Soylu Gemi Ömer Sinan Şahin

Alüminyum ve alaşımları mukavemet, hafiflik ve aşınma gibi özelliklerinin yüksek seviyede olması sayesinde endüstride büyük bir önem arz etmektedir [1]. Alüminyum alaşımlarından ötektik Al-Si alaşımı (A413), kusur içermeyen döküm üretimine fırsat tanıması, mükemmel basınç dayanımı, iyi sıcak yırtılma direnci, iyi dökülebilirlik, iyi işlenebilirlik ve yüksek aşınma direnci gibi özelliklerinden dolayı otomotiv ve havacılık endüstrisi tarafından ihtiyaç duyulan bir alaşımdır [2, 3]. Alüminyum alaşımlarına, sahip oldukları özelikleri iyileştirmek amacıyla tane inceltici ve modifiye edici master alaşımları ilave edilmektedir. Kaba taneli yapıların inceltilmesi sayesinde Al-Si alaşımlarında yüksek dayanım özellikleri yaygın olarak elde edilmektedir [4]. Tane inceltici olarak en çok kullanılan alaşım elementleri, titanyum veya titanyum-bor, modifiye edici olarak kullanılan alaşım elementi ise Na ve Sr esaslı alaşımlardır [5]. Titanyum-Borür, tanenin inceltilmesi için TiAl3 gibi aktif tane incelme fazlarıyla etkileşime giren kararlı çekirdeklenme bölgeleri oluştururken, Ti içermeyen AlB2 parçacıklarının tane inceltme prosesinde önemli bir rol oynadığı ve iyi bir tane inceltici olduğu saptanmıştır [6]. Tane inceltici etkisi üzerine yapılan çalışmalarda; hem TiAl3 hem de AlB2 parçacıklarını içerecek şekilde üretilen Al-3Ti-3B alaşımının, Al-%7 Si alaşımı için hızlı ve etkili bir tane inceltici olduğu gözlemlenmiştir [7, 8]. Bu çalışmada %12 silisyum içeren A413 primer alaşımına iki farklı tane inceltici (AlTi5B1 ve Al-3B) ve Sr ilave edilerek dökümler gerçekleştirilmiştir. Ergitme işleminde elektrik rezistanslı fırın ve SiC pota kullanılmıştır. Sıvı metal 650°C‘ye geldiğinde tane inceltici ve/veya modifiye edici master alaşımı ilave edilip 10dakika beklendikten sonra dökümler yapılmıştır. Kalıp olarak 13 mm çapında 150 mm uzunluğunda 6 adet silindirik boşluk içeren çekme test kalıpları kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre ilave master alaşımına göre mekanik özelliklerin değişimi Şekil 1’de verilmiştir.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ

Alüminyum ve alaşımları hafif olmasının yanında sahip olduğu yüksek mukavemet ve iyi fiziksel özellikleri sayesinde demir dışı metaller arasında endüstriyel alanda en çok tercih edilen metaldir. Alüminyuma, akışkanlık ve mekanik özellikler gibi birçok özelliği kazandıran silisyum ilavesi çok sık yapılan bir işlemdir [1]. Yüksek oranda silisyum ilavesi alüminyuma, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, yüksek aşınma dayanımı ve düşük ısıl genleşme gibi özellikleri kazandırmak için gerçekleştirilmektedir [2]. Alüminyum esaslı alaşımların dökümünde ilave işlemlerinin yanında kaliteyi etkileyen diğer bir parametre de döküm kusurlarıdır. Porozite döküm kalitesi üzerinde en büyük etkiye sahip döküm kusurudur [3]. Bu konu üzerinde yapılan çalışmalarda [4- 6] porozite oluşumun ana kaynaklarından birinin sıvı metalde çözünmüş hidrojen olduğu iddia edilmiştir. Diğer bir ana kaynak da çekinti porozitesi olarak tanımlanmış ve literatürde bu şekilde yer almaktadır [5, 7]. Sıvı metalin hidrojen içeriği ile mekanik özellikler arasında ilişki olup olmadığını araştıran birçok çalışma mevcuttur [5, 8, 9]. Denton ve Spittle yaptıkları çalışmada [10] döküm esnasında yapılan Sr ilavesinin Al-Si alaşımlarında H2 içeriğinin artmasına neden olduğunu iddia etmiştir. Bunun da poroziteyi arttırdığını iddia etmişlerdir. Bu çalışmada %18 Si içeren ETİAL 195 alaşımı primer olarak temin edilip, dökümlerde kullanılmıştır. Elektrik rezistanslı fırında SiC pota kullanılarak ergitilen alaşım 750 °C de basamak tipli dikey kalıplara dökülmüştür. Farklı kalınlıklarda basamaklar içeren kalıbın en ince basamağı 120x60x10 mm ölçülerindedir. Diğer basamakların 15,20 ve 30 mm kalınlığındadır. 20 mm kalınlığındaki basamak bu çalışmada incelemeye tabi tutulmuştur. Bu basamaktan mekanik özellikleri belirlemek amacıyla çekme test numuneleri elde edilmiştir. Diğer taraftan dökümlerden önce sıvı metalde çözünmüş H2 ölçümü ve azaltılmış basınç test numunelerinin dökümü gerçekleştirilmiştir.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Ömer Can Sevinç Lokman Gemi Derya Dışpınar

Bifilmler, döküm için kullanılan ingottan ve ergiyikten gelip veya döküm esnasında türbülans nedeniyle oluşup yapıya dahil olup alüminyum döküm alaşımlarının mekanik ve mikroyapı özelliklerini olumsuz yönde etkileyen bir kusurdur. Bifilmler oksit filmlerin katlanmasıyla yapıya dahil olmakta ve yapı içerisinde açılıp porozite oluşumunu başlatmaktadır. Bu sebepten yapıyı bifilmlerden temizlemek elzemdir [1]. Bifilmleri yapıdan temizlemek için yapıda var olan hidrojenin gaz giderme yoluyla uzaklaştırılması, tane inceltici Ti master alaşımlarının ilavesi, Sr modifikasyonu gibi işlemler uygulanmaktadır. Hidrojen, döküm esnasında ve sonrasında yapıya kolayca difüze olmakta ve porozite oluşumunu tetikleyici yönde etkilemektedir [2]. Hidrojen gaz giderme işlemi ile yapıdan uzaklaştırılırken bifilmler de hidrojenle beraber kısmen temizlenmiş olmaktadır [3]. Tane inceltici Ti master alaşımlarının ilavesi ile bifilmlerin pota dibinde birikmesi sağlanmaktadır. Yoğunluğu alüminyum alüminyumdan büyük olan titanyum potanın alt kısmına doğru hareket ederken beraberinde bifilmleri de götürmekte ve yapıyı kısmen temizlemektedir [4]. Dökülebilirliği ve dolayısıyla döküm kalitesini arttırmak için Al-Si alaşımları Sr ile modifiye edilmektedir [5,6]. Modifiye işleminde gevrek Si taneciklerinin yönlenmeleri Sr tarafından kısıtlanmakta ve daha sünek bir yapı meydana getirmektedir. Bu çalışmada, Al7Si0,3Mg alaşımına Sr modifiye edilerek ilave sonrası sıvı durumda tutma zamanının döküm kalitesine etkisi incelenmiştir. Dökümlerde 5kW gücünde elektrikli direnç ocağı ve A50 boyutunda 22 kg kapasiteli SiC pota kullanılmıştır. Alaşım 740°C’ye getirildikten sonra Sr ilavesi gerçekleştirilmiş ve ardından 20, 40, 60 ve 120 dakika beklenerek dökümler gerçekleştirilmiştir. Dökümlerden önce Alspek marka hidrojen ölçüm cihazı ile sıvı metalde çözünmüş hidrojen miktarı ölçülmüştür. Hidrojen ölçümünden sonra ilk olarak azaltılmış basınç test kalıplarına dökümler gerçekleştirilmiştir. Bu kalıplardan elde edilen numuneler üzerinde bifilm ölçümleri yapılarak bifilm indeks hesaplamaları yapılmıştır. Son olarak da basamak tipli kum kalıplara dökümler gerçekleştirilmiştir. 30X60X120 mm ölçülerindeki en kalın basamak kesiti üzerinde yoğunluk hesaplamaları yapılmıştır. Tüm ölçümlerden elde edilen sonuçların sıvı durumda bekletme zamanına göre değişimleri incelenmiş ve sonuçlara Şekil 1’de sunulmuştur.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Muhammet Uludağ Remzi Çetin Lokman Gemi Derya Dışpınar