Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

Transkript

1 Döküm Prensipleri Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar

2 BeslemeKriterleri

3 Darcy Kanunu

4 DökümdeDarcy Kanunu

5

6

7

8

9 KRİTİK KATI ORANI

10

11 Alaşım Kritik KatıOranı Çelikler % Alaşımlı çelikler % 45 Alüminyum alaşımları % Bakır alaşımları % 25 35

12 Darcy Kanunu

13 Permeameter Geçirgenlik Ölçümü: Ø. Nielsen: D. Dispinar: 2009 Al-Si Kritik Katı Oranı: %50

14 dendritik dendritik + ötektik

15 = 1

16 = 1 = 1 = 1 (1 ) = (1 ) ö ö ( ) = (1 )

17 ln ö = 1 1 ö ö = ( ö ) ö =( ö ) ö = 1 ( ö )

18 ö = 1 ( ö ) ö =exp ö 1

19 6 33 C o = 4

20 NiyamaKriteri

21 SıcaklıkGradienti: G Katılaşma hızı: V

22 Niyamakriteri Hansen vesham:

23

24 Mikroçekilmeboşluğu

25 Makroçekilmeboşluğu

26

27

28

29

30

31

32

33

34 Metalurji ve Malzeme Materials and Chemistry

35 SICAK YIRTILMA

36 SıcakYırtılma Dallanmışçatlakgörünümündedir

37 SıcakYırtılma Tanelerarasıgörünümündedir

38 SıcakYırtılma Hatanınoluştuğubölgetamamen dendritikmorofolojiyesahiptir

39 SıcakYırtılma Yüksekoranlasıcaknoktalardaoluşur

40 SıcakYırtılma Tamamengelişigüzelverastgeleolarak oluşur Her zamanhep aynışartlardaoluşacak diyebirkaideyoktur Sadecebelirlibaşlıalaşımlaraözgünbir hatadır!

41

42 Saveiko = P: basınç α: sıvının yüzey gerilimi A : temas halindeki sıvı tabakalarının alanı b: temas halindeki sıvı tabakaları arası mesafe g : yerçekimi ivmesi

43 ClyneveDavis SYE: Sıcak Yırtılma Eğilimi t s : sıcaknoktanınkatılaşması/ veya gerilim gidermesi için geçen süre t d : dökümparçasınınkatılaşması/ veya gerilim gidermesi için geçen süre

44 Al-Cu

45

46 TANE SINIRI TANE 1 TANE2 İKİNCİ FAZ TANE3

47

48

49

50

51

52

53

54 SIVI KATI

55 Hata, yırtılmakarakteristiğine sahiptir! Dolayısıyla, tekeksenliçekme kuvvetialtında oluşabilmektedir! Bu yüzden, beslemeileilgili problemlerileilişkisiyoktur Çekilmeboşluğundaolduğu gibix-ışınlarıaltındabelirgin olarakgözlemlenemeyebilirler

56 Campbell = ε : elastik şekil değiştirme α : termal genleşme katsayısı T : mushy bölgesindeki sıcaklık farkı L : döküm parçasının boyu l : sıcak noktanın uzunluğu

57 Örnek 300 mm boyundabirparça 30 mm uzunluğundasıcaknoktavar α: 2x10-6 Mushy bölgesindekisıcaklıkfarkı: 100 o C = = =2.10 =0.002

58 Sıcakyırtılmada: Çekirdekleşme Büyüme

59 N-Tec kalıbı

60

61 Metalurji ve Malzeme Materials and Chemistry

62 C: Şiddet

63 4 3 2 L: sayısal değer 1 = ( ) 6111 alaşımı için bir örnek:

64

65 WPI kalıbı

66

67

68

69

70

71

72 Mushy bölgedeki maksimum elastik deformasyon

73 SıcakYırtılamayınasılkontrolederiz? Çiluygulamaları ile Taneinceltmeile Farklıalaşımlarileçalışarak Uygunkalıptasarımıile Uygunşekildekalıpdolumuile????????

74 BESLEME KRİTERLERİ

75 BeslemeKriterleri: Campbell

76 1. Sıvıbeslemesi En basitbeslemeşekli DKAS alaşımlarda en temel, hatta tek mekanizma Akışkan sıvının besleme yolu ve mesafesi geniş Basınçfarkıhemenhemenhiçyok

77 2. Kütlebeslemesi Yarıkatı kıvamdaki metal ile geri kalan sıvının beslemesi durumu Tipikolarakkatıoranın%50 olduğu(f s =0.5) durumlarda geçerlidir. Bazı deneysel çalışmalarda katı oranın%68lere kadar olduğu durumlarda da beslemenin devam ettiği tespit edilmiştir En önemli parametre: döküm kalınlığı ile tane boyutu arası oran Tane incelitisi ve porozite!

78 3. Dendritlerarası Artan katı oranı ile dendrit kolları arasından sıvının ilerlemeye çalışması: Darcy Kuralı

79 4. Yığınbeslemesi 5. Katı beslemesi Teknikolarakbirfarkyok Sadece konum olarak farklılık var Katı beslemesindeartıksıvınınhiçolmadığı, tamamen katı durumdaki hacimdeki azalma

80 Çekilmeboşluğumorfolojileri 1. Ortaçizgiporozitesi: DKAS

81 Çekilmeboşluğumorfolojileri 2. Süngerporozitesi: GKAS

82 Çekilmeboşluğumorfolojileri 3. Tabakaporozitesi: Homojenolmayansıcaklık gradienti

83 Çekilmeboşluğumorfolojileri 4. Yüzeydenbaşlayanporozite: Homojenolmayansıcaklıkgradienti

84 Çekilmeboşluğumorfolojileri 5. Yüzey porozitesi: İdeal döküm hatasız porozitesiz Yığın ve Katı besleme mekanizması sonucu

85 POROZİTE

86 Porozite Sıvıdankatınınoluşumundaolduğu gibi: 1. Çekirdekleşme 2. Büyüme

87 Porozite 1. gaz fazını oluşturacak atomların sıvı içerisinde difüzyonu 2. kritik çekirdek çapının oluşumu 3. kritik çekirdek çapının üzerine çıkabilen porozitenin büyümesi kademelerini içerir

88

89 Fisher Yaklaşımı

90

91 Heterojençekirdekleşme

92

93

94

95

96 Heterojençekirdekleşme

97 Büyüme

98 Porozitetürleri i. boyutuna göre makroporozite mikroporozite ii. oluşum sebebinegöre çekilme boşluğu gazporozitesi iii. besleme; olduğu durumlarda görülenporozite olmadığıdurumlarda görülenporozite

99 mikro makro

100 gaz boşluğu çekilme boşluğu

101

102

103 Çözünen gazlar: Al Fe Cu, Fe Cu, Fe Cu

104 Gazçözünürlüğü çözünürlük (cc/100g Al) sıcaklık ( o C)

105 mikroyapısalgörünüm gaz porozitesi (yüksek gaz) makro porozite (yüksek-orta gaz) çekilme boşluğu (orta-düşük gaz) mikro porozite (düşük gaz) poroziteningörünümü

106

107 Porozitenasıloluşur?

108 hava katı MeO sıvı metal

109 Campbell: Bifilm metal oksit sıvı metal bifilm

110 porozite: büyüme! katı çözünürlüğü düşük gaz çekirdekleşmeproblemiyok!

111

112

113 sıvımetal transferi

114 kalıp dolumu

115 Şarjlamasırasında

116 Poroziteyi etkileyen faktörler

117 oksit yapısı Yeni oksit: amorf ve ince Eski oksit: kristalin ve kalın

118

119 gaz içeriği gaz porozitesi (yüksek gaz) makro porozite (yüksek-orta gaz) çekilme boşluğu (orta-düşük gaz) mikro porozite (düşük gaz)

120 soğuma hızı porozite hacmi (%) gaz içeriği

121 intermetalik bileşikler

122

123 tane inceltme dendrit boyu (µm) gaz içeriği

124

125 döküm yapısı

126 besleme

127 BLİSTER

128 Blister

129

130

131 KALIP TASARIMI

132

133

134

135

136 gerçek zamanlı x-ışını görüntüleri

137

138

139 serbest düşen sıvı

140

141 dikey yolluk Campbell, Castings 2 nd Ed.

142 dikey yolluk

143 basamaklı (off-set) döküm noktası

144 kontrollü döküm

145

146

147

148

149

150 Alçak Basınçlı Döküm

151