ALÜMİNYUM DÖKÜMDE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ETKİLEYEN PARAMETRELER İÇİN DENEY TASARIMI

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ALÜMİNYUM DÖKÜMDE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ETKİLEYEN PARAMETRELER İÇİN DENEY TASARIMI"

Soner Ece
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ALÜMİNYUM DÖKÜMDE MEKANİK ÖZELLİKLERİ ETKİLEYEN PARAMETRELER İÇİN DENEY TASARIMI Can DEMİR*, Elvan B. MENTEŞE*, M.Alper TOGAY* *COMPONENTA DÖKTAŞ., Manisa ÖZET Alüminyum dökümde; artan oranda emniyet parçaların ve yüksek süneklilik gerektiren parçaların üretilmeye başlanması nedeniyle, mekanik özelliklerin önemi artmıştır. Alüminyum dökümde, mekanik özellikleri etkileyen çok sayıda parametre vardır. Bu parametreler üzerine uygulanan deney tasarımı ile parametreler ve sonuçları arasındaki ilişki deneysel olarak ortaya konmaya çalışılmıştır. Bu makalede, bu çalışma ve sonuçları paylaşılacaktır Anahtar kelimeler: Alüminyum döküm, Deney Tasarımı, Mekanik Özellikler DESIGN OF EXPERIMENT FOR MECHANICAL PROPERTIES IN ALUMINIUM CASTING ABSTRACT Nowadays, importance of mechanical properties in aluminium casting increase due to increase on production of safety and high ductility parts. There are several parameters effecting mechanical properties. It s tried to find out relation among these parameters and mechanical properties by using design of experiment methodology. We ll share this trial and results with tis paper. Keywords: Aluminium Casting, Design of Experiment, Mechanical Properties GİRİŞ Otomotiv sektöründe; günümüzde giderek artan çevre şartları ve maliyet nedeniyle daha az yakıt tüketen araçların tasarımları gündeme gelmektedir. Bu tasarım hedeflerine ulaşmadaki parametrelerden bir tanesi de daha hafif araçların tasarlanıp, üretilmesidir. Hafif araç hedeflerine ulaşmanın yolu ise mevcut parçalarda daha hafif malzeme ile üretimden geçmektedir. Hafif malzemeler seçiminde en önemli kriter, parçanın araç üzerinde üzerine gelen yükleri karşılayacak mekanik özelliklerde olmasıdır. Bu kriterleri kolaylıkla karşılayacak birçok parça hafif malzemeler ile değiştirilmiştir. Günümüzde ise, araçların daha hafifletilmesi için şasi üzerinde ağır yüklere maruz kalan emniyet parçaların da alüminyum gibi daha hafif malzemeler ile değiştirilmesi gündeme gelmiştir. Bu durum, alüminyum döküm proseslerinde daha yüksek mekanik özelliklerin sağlanmasını gerektirmektedir. Mevcut test imkanlarımız ve araştırmanın boyutu nedeniyle, bu çalışmada çekme testi ile bulgular değerlendirilmiştir. Alüminyum dökümde çekme test sonuçlarını etkileyecek parametreler ise döküm sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, gazlılık, modifikasyon ve tane inceltme olarak seçilmiştir.

Alüminyum dökümde, mekanik özellikleri etkileyen çok sayıda parametre vardır.

2 Birden fazla parametre olması ve parametreler arası etkileşimleri de gözönüne alarak denemede deney tasarımı kullanılması kararlaştırılmıştır. DENEY. Deney Şartları Numune alımı için şirketimizdeki mevcut kokil çekme çubuğu kalıbımız kullanılmıştır. Kalıba soğutma sağlamak için hava kanalları açılmış ve bu kanallardan hava-su karışımı verilerek deneyler esnasında kalıp soğutması sağlanmıştır. (Şekil ) Şekil. Deneyde kullanılan çekme çubuğu kalıbı. Malzeme olarak AlSiMg seçilmiş olup, kimyasal analiz limitleri aşağıdaki gibidir. Tablo. AlSiMg analiz limitleri Malzeme Si Mg Fe Cu Mn Zn Ni Pb Sn AlSiMg ,5,8....8,3,5,5 Deney için diğer ekipmanlar, prosesimizde üretim esnasında kullanılmakta olan araç ve gereçlerdir.. Deney Tasarımı Deneyler için etken faktör olarak beş adet faktör belirledik. Bunlar özellikle mekanik özelliklere direk etkisi olduğunu düşündüğümüz metal sıcaklığı, soğutma uygulaması, gazlılık oranı, modifikasyon ( oranı) ve tane inceltme (Bor ilavesi) etkinliği olarak belirlendi. Her bir parametre için ikişer test değeri belirledik (Tablo ) Tüm bu parametreleri çapraz eşleştirerek bir deneme planı ortaya çıkardık. (Tablo3) Buna göre 3 ayrı deneme tanımladık ve herbir denemeyi de 4 kez tekrarlayarak 8 deney oluşturduk. Oluşturulan denemeler sırasıyla döküldü ve çıkarılan çekme çubuğu numuneleri ısıl işlem uygulandıktan sonra işletilerek çekme testine tabi tutuldu. Çekme testi sonrası her bir numunenin DAS ölçümü, porozite ve çekinti durumu incelendi.

Kalıba soğutma sağlamak için hava kanalları açılmış ve bu kanallardan hava-su karışımı verilerek deneyler esnasında kalıp soğutması sağlanmıştır. (Şekil ) Şekil.

3 .Tablo. Seçilen deney parametreleri ve test değerleri Deney No Döküm Sıcaklığı Kalıp Soğutma Gazlılık (%DI) 69 Yok 73 Var,3 Tablo 3. Deneme planı Deney No Döküm Sıcaklığı Kalıp Soğutma Gazlılık %DI 73 Yok,3 73 Var, Var 4 69 Yok 5 69 Yok, Var 7 73 Var 8 69 Var 9 73 Yok,3 73 Var 69 Yok 69 Yok, Yok 4 69 Var 5 73 Yok 6 73 Var, Var 8 73 Yok 9 69 Yok 73 Yok,3 69 Yok,3 69 Yok, Yok 4 69 Var, Var, Yok 7 73 Var, Yok, Var, Var, Var 3 69 Var,3

Deneme planı Deney No Döküm Sıcaklığı Kalıp Soğutma Gazlılık %DI 73 Yok,3 73 Var,3 3 73 Var 4 69 Yok 5 69 Yok,3 6 69 Var 7 73

4 3. Deney Bulguları Akma ve çekme analizi: Her iki verinin ana etkenler grafiği incelendiğinde birbirlerinden çok da farklı hareket etmedikleri gözlenmektedir. (Grafik ve 3). Hem akma hem de çekme mukavemetlerinin bir numaralı etkeni gazlılık olarak görülmektedir. Gazlılık oranındaki yükselme ile net bir şekilde her ikisininde düştüğünü gözlemliyoruz. Döküm sıcaklığı çekme sonucunu etkileyen ikinci önemli faktör olarak gözükmekte, bunun yanında akma mukavemeti ile de doğrusal bir ilişkide olduğu görülmektedir. Soğutmanın varlığı her iki etkeni de etkilememiş görülmektedir. ve ilaveleri ise ikincil olarak etkili faktörler görüntüsü çizmektedir. oranındaki artış mukavemetler üzerinde olumlu bir görüntü çizerken, ilavesi hem akma hem de çekme mukavemetlerinde negatif etkiye yol açmıştır. Beklenenin aksine gibi görülen döküm sıcaklığının pozitif etkisi ve soğutmanın etkisiz olması daha sonraki bölümlerde tartışılacaktır. 69, CEKME Dokm sic Sogutma GAzlilik Şekil. Deney parametreleri ile kopma mukavemeti ilişkileri 3 69,3 7 AKMA Dokm sic Sogutma GAzlilik Şekil 3. Deney parametreleri ile akma mukavemeti ilişkileri Uzama değerleri analizi: Uzama değerleri ana etkenler grafiği incelendiğinde (Şekil 4) ana etken faktörün döküm sıcaklığı olduğu görülmektedir. Uzama değerlerinin döküm sıcaklığı ile doğrusal bir ilişkisi olduğu grafikten görülmektedir. Soğutmanın varlığı tıpkı mukavemetlerdeki gibi herhangi bir etki yaratmamıştır. Diğer etkenler ise ikincil seviyede kalmış ancak herbirinin de pozitif etkiye sahip oldukları, gazlılık ve arttıkça uzamalarında artması durumu, grafikten gözlenmiştir.

Döküm sıcaklığı çekme sonucunu etkileyen ikinci önemli faktör olarak gözükmekte, bunun yanında akma mukavemeti ile de doğrusal bir ilişkide olduğu görülmektedir.

5 69,3 6,5 6,5 UZAMA 6, 5,75 5,5 Dokm sic Sogutma GAzlilik Şekil 4. Deney parametreleri ile uzama ilişkileri SDAS değerleri analizi: Yapılan deneylerden çıkarılan tüm numunelerin kesitlerinin incelenmesi ile (Şekil 5) alınan ortalama SDAS değerleri ile çizilen ana etken grafiğinde (Şekil 6), döküm sıcaklığı ve stronsiyum değerlerinin primer etken olduğu görülmektedir. Döküm sıcaklığı ve oranının artması ile DAS değerlerinde düşme görülmektedir. Diğer tüm etkenler ise, soğutma,, Gazlılık, ikincil etken olarak görülmektedir. Tüm parametreler SDAS değerleri ile ters ilişkilidir, etkenlerdeki artışlar SDAS değerlerinin düşmesine yol açmaktadır Şekil 5. Deney numuneleri üzerinde yapılan SDAS ölçümü ve raporlaması,5 69,3, DAS ort,7,3,99 Dokm sic Sogutma Gazlilik Şekil 6. Deney parametreleri ile SDAS ilişkileri

etken grafiğinde (Şekil 6), döküm sıcaklığı ve stronsiyum değerlerinin primer etken olduğu görülmektedir. Döküm sıcaklığı ve oranının artması ile DAS değerlerinde düşme görülmektedir.

6 SONUÇLAR Şekil 7. Test numunelerinde oluşan farklı tip ve seviyede porozite oluşumu Çoklu parametre etkileşimi oluşan denemelerde, deney tasarımı kullanımı sonuca ulaşmada en etkin yoldur. Araştırmada oluşan porozitelerin tipi ve seviyesi (Şekil 7) ile denenen parametreler ve mukavemet özellikleri arasındaki ilişkinin de incelenmesinin önemli olduğu görüldü. Bu konuda araştırmalar devam ettirilecek. Mukavemet sonuçlarının T6 ısıl işlemi sonrası alınması, denemeye ısıl işlem koşullarının yansımasıda dikkate alınması gerekir. Dolayısıyla, yeni denemelerin ısıl işlem yapılmadan yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Parametreler arası etkileşimler, incelenmesi gereken diğer bir konudur. KAYNAKLAR. Six Sigma Magazine, Craig Tonner, Sep. 3, 3.. What is Six Sigma? The Roadmap to Customer Impact 6σ, Genaral Electric Yayını Sigma Consultants, L.L.C., Oct.,, FORD. 4. Erhan Arda, Burcu Aracıoğlu, Yiğit Kazançoğlu, XXIV. Ulusal Kongresi, Haz. 4.

Bu konuda araştırmalar devam ettirilecek. Mukavemet sonuçlarının T6 ısıl işlemi sonrası alınması, denemeye ısıl işlem koşullarının yansımasıda dikkate alınması gerekir.

Benzer belgeler

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control «İnce ve Kalın Kesitli SiMo Küresel Dökme Demirlerin Isıl İşlem Öncesinde ve Sonrasında Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri» «The Effect of Heat Treatment To Microstructure and Mechanic Properties of Thin