AlSi7Mg DÖKÜM ALAŞIMINDA T6 ISIL İŞLEM DEĞERLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Onur GÜVEN, Doğan ALPDORUK, Şükrü IRMAK

Transkript

1 AlSi7Mg DÖKÜM ALAŞIMINDA T6 ISIL İŞLEM PARAMETRELERİNİN MEKANİK DEĞERLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ Onur GÜVEN, Doğan ALPDORUK, Şükrü IRMAK

2

3

4 DÖKÜMCÜLÜK İSTENEN BİR ŞEKLİ ELDE ETMEK İÇİN SIVI METALİN SÖZ KONUSU ŞEKLİN NEGATİFİ OLAN KALIP BOŞLUĞUNA DÖKÜLMESİ İŞLEMİ

5 ALÜMİNYUM DÖKÜM ALAŞIMLARI Hall Herault Rafinasyon yönteminin geliştirilmesi ile Alüminyum kullanımının ekonomik olarak mümkün hale gelmesi Al Dökümü Mutfak Gereçleri, Dekoratif Amaçlı Uygulamalar 2. Dünya Savaşı Bir Kilometre Taşı Genişleyen Üretim ve Taşıma Sektörü (ihtiyaçları) Ticari ve Teknik Mühendislik İhtiyaçlar => Yeni Alaşımlar Enerji Krizi (Dayanıklılık / Hafiflik)

6 ZEME SEÇİMİ lzeme seçimi, üretim sektöründe ürünün fonksiyonelliğine göre tasarımının önemli bir adımıdır; Hafiflik (Özellikle hareketli sistemlerde) Mukavemet (Dayanım) Maliyet (Fiyat Üretim/Satış) Seri Üretime Uygunluk

7 İNYUM DÖKÜM ALAŞIMLARI Alüminyum döküm alaşımları genel karakteristikleri; Düşük Özgül Ağırlık / Yüksek Dayanım Düşük Ergime Sıcaklığı Düşük Gaz Çözünürlüğü (Hidrojen Harici) İyi Dökülebilirlik / Akışkanlık İyi İşlenebilirlik ve Yüzey Kalitesi İyi Korozyon Dayanımı İyi i Termal ve Elektriksel l İletkenlik lik

8 ZEME SEÇİMİ: Al Si Döküm Alaşımları Mekanik Özellikler Gerilme mukavemet özellikleri, Darbe dayanımı ve kırılma tokluğu, Yorulma özellikleri, Termal şok dayanımı, İşlenebilirlik Mikroyapı Tane Boyutu, Alaşım Kompozisyonu, Soğuma Hızı Döküm Kalitesi Akışkanlık, Kalıp, Katılaşma Hızı, Filtrasyon Isıl İşlem Çözeltiye Alma, Su Verme, Yaşlandırma

9 ZEME SEÇİMİ: Al Si Döküm Alaşımları Mekanik Özellikler Gerilme mukavemet özellikleri, Darbe dayanımı ve kırılma tokluğu, Yorulma özellikleri, Termal şok dayanımı, İşlenebilirlik Mikroyapı Tane Boyutu, Alaşım Kompozisyonu, Soğuma Hızı Döküm Kalitesi Akışkanlık, Kalıp, Katılaşma Hızı, Filtrasyon Isıl İşlem Çözeltiye Alma, Su Verme, Yaşlandırma

10 ZEME SEÇİMİ: Al Si Döküm Alaşımları Mekanik Özellikler Gerilme mukavemet özellikleri, Darbe dayanımı ve kırılma tokluğu, Yorulma özellikleri, Termal şok dayanımı, İşlenebilirlik Mikroyapı Tane Boyutu, Alaşım Kompozisyonu, Soğuma Hızı Döküm Kalitesi Akışkanlık, Kalıp, Katılaşma Hızı, Filtrasyon Isıl İşlem Çözeltiye Alma, Su Verme, Yaşlandırma

11 ISIL İŞLEM MALZEMENİN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞTİRİLMESİ VE İYİLEŞTİRİLMESİ İÇİN UYGULANAN ISITMA VE SOĞUTMA İŞLEMLERİDİR

12 İNYUM DÖKÜM ALAŞIMLARI Sınıflandırma Sınıflandırma Temel Alaşım Elementi 1xx.xx 2xx.x Alaşımlandırılmamış Alüminyum (% 99,0 veya daha yüksek safiyet) Bakır 3xx.x Silis ile Magnezyum ve/veya Bakır 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.xx 9xx.x Silisyum Magnezyum Kullanılmıyor Çinko Kalay Kullanılmıyor

13 İNYUM DÖKÜM ALAŞIMLARI Sınıflandırma Sınıflandırma Temel Alaşım Elementi Yaşlandırma İşlemi 1xx.xx Alaşımlandırılmamış Alüminyum Yaşlanmaz (% 99,0 veya daha yüksek safiyet) 2xx.xx Bakır Yaşlanabilir 3xx.x Silis ile Magnezyum ve/veya Bakır Bazıları Yaşl. 4xx.x Silisyum Yaşlanmaz 5xx.x Magnezyum Yaşlanmaz 6xx.x Kullanılmıyor - 7xx.x Çinko Yaşlanabilir 8xx.x Kalay Yaşlanabilir

14 IL İŞLEM SAFHALARI Çözeltiye Alma (Solutionizing) Yapay Yaşlandırma (Artificial Aging) Su Verme

15 IL İŞLEM SAFHALARI Çözeltiye Alma (Solutionizing) Bu işlemin amacı, çökelecek fazı içeren aşırı doymuş tek fazlı bir katı çözelti elde etmektir C 3-6 saat ince kesitli parçalar 8-10 saat kalın kesitli parçalar

16 IL İŞLEM SAFHALARI Alaşımın çözeltiye alma sıcaklığından hızlı bir şekilde soğutulmasıdır. Suda su verme halinde soğuma hızı, 25 mm kalınlığındaki alüminyum alaşımı plaka için yaklaşık olarak 200 C/ saniyedir. Su verme ortamı olarak gliserin-su karışımı ve polimerlerden de yararlanılır. Su Verme

17 IL İŞLEM SAFHALARI Aşırı doymuş katı çözelti içersinde çözünmüş halde bulunan ikinci faz, sıcaklık ve zamanın etkisiyle kararlı bir faz olarak çökelir; Aşırı doymuş + Çökeltisi Bu dönüşüm için önce fazının çekirdeklenmesi ve sonra yayınma (difüzyon) ile büyümesi gerekir. Yapay Yaşlandırma (Artificial Aging)

18 sıl işlem parametrelerinin (uygulama süresi ve sıcaklıkları bazında) değiştirilerek elde edilecek numunelerin EYSEL ÇALIŞMALAR Çalışma Amaçları Çalışmada; AlSi7-Mg alaşımının laboratuar ölçeğinde seri üretim şartlarının (kalıp hazırlama, döküm, ısıl işlem ş vb. kademelerin) simüle edilmesi, Alaşımın kimyasal yapısı, Döküm sıcaklığı, Kalıp sıcaklıklarının kontrollü çalışılması ile

19 EYSEL ÇALIŞMALAR Parametre Seçimi

20 EYSEL ÇALIŞMALAR Deney Tasarımı (DoE)

21

22 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Akma Rp 0.2 N/ mm , , ,

23 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Akma Kopm ma Rp Rm 0.2 N/m mm ,87 136, ,53 158, , ,

24 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Akma Kopm Uzama Rp Rm 0.2 A N/m % mm , ,87 136,139 15, ,53 158, , ,324 11,

25 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Histogram of Akma; Kopma; % Uzama Normal 8 6 Akma 10,00 7,5 Kopma % Mg 0,2 0,3 0,4 quency Fre % Uzama ,0 2,5 0, Akma Mean StDev N 136,1 44, ,9 36, ,3 46,72 70 Kopma Mean StDev N 220,9 27, ,5 24, ,5 29,71 70 % Uzama Mean StDev N 13,72 4, ,03 5,671 67

26 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Akma Mukavemeti: Magnezyum Yüzdesi, Yaşlandırma Sıcaklığı, Yaşlandırma Süresi, Kopma Dayanımı: Magnezyum Yüzdesi, Yaşlandırma Sıcaklığı, Yaşlandırma Süresi, % Uzama: Yaşlandırma Sıcaklığı Sonuçlar

27 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar

28 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar

29

30 5, ,5

31 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar

32 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar

33 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar

34 EYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçlar Çalışmada; apılan optimizasyon sonucunda, jantlara uygulanan T6 ısıl işleminde ş çözeltiye alma süresi yaklaşık ş 1 saat, yaşlandırma süresi de yaklaşık 0,5 saat kısaltılarak; - Verimlilik artışıyla ekonomik kazanç sağlanmış, - Isıl işlem prosesindeki jant başına atık gaz miktarı azalmış, - Ürün kalitesinde i artış sağlanmıştır.

35