YOLLUK TASARIMI DÖKÜM TEKNOLOJİSİ UYGULAMALARI - 1. Dr.Çağlar Yüksel ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Benzer belgeler
YOLLUK SİSTEMLERİ VE AKICILIK

Akışkanların Dinamiği

Akışkanların Dinamiği

Soru No Puan Program Çıktısı 3, ,8 3,10 1,10

NÖ-A NÖ-B. Adı- Soyadı: Fakülte No:

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

ATIK SULARIN TERFİSİ VE TERFİ MERKEZİ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I BERNOLLİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

ZEMİNLERİN GEÇİRİMLİLİĞİ YRD. DOÇ. DR. TAYLAN SANÇAR

İdeal Akışkanların 2 ve 3 Boyutlu Akımları

HAVALANDIRMA DAĞITICI VE TOPLAYICI KANALLARIN HESAPLANMASI

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

5. BORU HATLARI VE BORU BOYUTLARI

SOĞUTMA ÇEVRİMLERİ 1

DÜZENLİ AKIMLARDA ENERJİ DENKLEMİ VE UYGULAMALARI

Taşınım Olayları II MEMM2009 Akışkanlar Mekaniği ve Isı Transferi bahar yy. borularda sürtünmeli akış. Prof. Dr.

ÇÖZÜMLER ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VII

Borularda Akış. Hesaplamalarda ortalama hız kullanılır.

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

ÇÖZÜMLER. γ # γ + z A = 2 + P A. γ + z # # γ # = 2 + γ # γ + 2.

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

Bölüm 8: Borularda sürtünmeli Akış

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

AKIŞ ÖLÇÜMLERİ. Harran Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü. Dr.M.Azmi AKTACİR-2010-ŞANLIURFA 1

VANTİLATÖR DENEYİ. Pitot tüpü ile hız ve debi ölçümü; Vantilatör karakteristiklerinin devir sayısına göre değişimlerinin belirlenmesi

P u, şekil kayıpları ise kanal şekline bağlı sürtünme katsayısı (k) ve ilgili dinamik basınç değerinden saptanır:

T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DÖKÜM TEKNOLOJİSİ (MMM 3007) DERSİ ÖDEVİ

TAŞINIMIN FİZİKSEL MEKANİZMASI

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

2. POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİ 2.1. CİSİMLERİN POTANSİYEL ENERJİSİ. Konumundan dolayı bir cismin sahip olduğu enerjiye Potansiyel Enerji denir.

SIVI AKIŞKANLAR SIVI AKIÞKANLAR

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ LABORATUVARI

Akışkanlar Mekaniği Yoğunluk ve Basınç: Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesi olarak tanımlanır.

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 4

İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VIII ÇÖZÜMLER

Proses Tekniği 3.HAFTA YRD.DOÇ.DR. NEZAKET PARLAK

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

BAĞLI POLİGON BAĞLI POLİGON

Orifis, Nozul ve Venturi Tip Akışölçerler

Hidroliğin Tanımı. Hidrolik, akışkanlar aracılığıyla kuvvet ve hareketlerin iletimi ve kumandası anlamında kullanılmaktadır.

Kütlesel kuvvetlerin sadece g den kaynaklanması hali;

Ercan Kahya. Hidrolik. B.M. Sümer, İ.Ünsal, M. Bayazıt, Birsen Yayınevi, 2007, İstanbul

«Demir Dökümlerde Uygulanan Noktasal Besleme Teknolojisindeki En Son Gelişmeler» «Latest Developments In Spot Feeding For Iron Castings»

3. ÜNİTE BASINÇ ÇIKMIŞ SORULAR

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

1-Kömür Kazanları : Yakma havası emilmesi kazandaki, bağlantı kanallarındaki ve bacadaki dirençlerin karşılanması baca çekişi ile gerçekleşir.

SANTRİFÜJ POMPA DENEYİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

SORU #1. (20 p) (İlişkili Olduğu / Ders Öğrenme Çıktısı: 1,5,6 Program Çıktısı: 1)

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

SORULAR - ÇÖZÜMLER. NOT: Toplam 5 (beş) soru çözünüz. Sınav süresi 90 dakikadır. 1. Aşağıdaki çizelgede boş bırakılan yerleri doldurunuz. Çözüm.1.

Dinamik. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler

Alınan Puan NOT: Yalnızca 5 soru çözünüz, çözmediğiniz soruyu X ile işaretleyiniz. Sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR ve ÇÖZÜMLER

Potansiyel Enerji. Fiz Ders 8. Kütle - Çekim Potansiyel Enerjisi. Esneklik Potansiyel Enerjisi. Mekanik Enerjinin Korunumu

Bileşik kirişlerde kesme akımının belirlenmesi İnce cidarlı kirişlerde kesme akımının belirlenmesi

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

Fizik 101-Fizik I Statik Denge ve Esneklik

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

Hidrolik ve Pnömatik Sistemler

W623 Agraflı Duvar Giydirme Sistemi

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

YÜKSEKLİK ÖLÇÜMÜ. Ölçme Bilgisi Ders Notları

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

VENTURİ, ORİFİS VE ROTAMETRE İLE DEBİ ÖLÇÜMÜ

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMB-305 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

Transkript:

YOLLUK TASARIMI DÖKÜM TEKNOLOJİSİ UYGULAMALARI - 1 Dr.Çağlar Yüksel ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

1. Yolluk Nedir? Gerekli hızda sıcaklık kaybı olmadan, Kalıp ve maça erozyonu ya da tahribatına izin vermeyen, Türbülanssız, Ekonomik, Cürufsuz, Akış koşullarının kontrolünü sağlayan, Döküm distorsiyonuna izin vermeyen,

Şekil 1. Yolluk Elemanları

2. Akış Prensipleri Devamlılık Kanunu (Law of continuity) Bernouille Denklemleri

2.a.Devamlılık Kanunu ( Law of Continuity) Şekildeki sistemde cidarların geçirmez olduğu kabul ediliyor ve sıkışmayan bir akışkan ile dolu olduğu öngörülerek; Q = A 1 * ѵ 1 = A 2 * ѵ 2 Burada, Q = Akış Debisi (cm 3 /sn), A = Kesit Alanı(cm 2 ), ѵ = Akış Hızı(cm/sn). Sürtünme ile olan kayıplar ihmal edilmektedir.

2.b.Bernouille Denklemleri Bernouille denklemleri «basınç», «hız» ve «referans düzlemine olan yükseklik» ile alakalı ve «enerji sakınımı» prensibinden faydalanılarak ortaya konmuştur. Hesaplamalarda kolaylık sağlamak amacıyla enerji terimleri, mesafe birimi ile temsil edilecektir. Bu mesafeler ise, akışın olduğu düzlemden (referans düzlemi) itibaren olan mesafelerdir.

Şekil 2. Enerjinin Sakınımı

Şekil 2. deki noktalara göre enerji incelemeleri yapıldığında; sabit ve birim ağırlıkta bir sıvı partikülü(zerre) 1 noktasında belirli bir POTANSİYEL ENERJİYE sahip olacaktır ki; bu enerji, referans düzleminden olan (h) yüksekliğine tabidir. Eğer sürtünme kayıpları ihmal edilirse, aynı partikül 2 noktasında bir KİNETİK ENERJİYE sahip olacaktır. (Enerjinin Korunumu Prensibi) BASINÇ ENERJİSİ eşit miktarda kinetik enerjiye dönüşmüş olur. 3 noktası ise geçiş bölgesidir.

Dolayısıyla sürtünme kayıpları yoksa; E1 = E2 =E3 olacaktır. Genel olarak bir noktadaki basınç, kinetik ve potansiyel enerji toplamları diğer noktadaki toplama eşit olacaktır. 1 ve 2 noktaları için Bernouille Denklemleri uygulandığında; h 1 + ѵ 1 2 2g + P 1 ρg = h 2 + ѵ 2 2 2g + P 2 ρg Şekil 2 deki dolu kap için; h 1 + 0 + P 1 ρg = 0 + ѵ 2 2 2g + P 2 ρg (P1 = 1 atm, P2 = açığa çıkıyor = 1 atm ise P1 = P2 dir.) O halde; ѵ 2 = 2gh 1

Şekildeki dökümün dolma süresini hesaplayınız. (Kullanılan giriş yolluğu kesit alanı 3 cm2 dir.) Örnek 1.

Çözüm 1. Bir akışkanın debisi; Q= A. ѵ(cm2*cm/sn=cm3/sn) veya Q = V/t (cm3/sn) ile ifade edilmektedir. O halde; Kalıp dolum süresini yani «t» yi çekerek işlem yapılırsa; t = V/Q => t = V/A.ѵ dir. ѵ = 2gh 1 t = 25 50 13 = 16250 3 2 g 13 480 = 34 sn (Kullanılan giriş yolluğu kesit alanı 3 cm2 dir.)

3. Aspirasyon (Gaz Emişi) Buraya kadar kalıp cidarlarının geçirimsiz olduğu varsayılarak işlem yapılmıştır. Ancak çoğu döküm kum kalıba yapıldığını ve kum kalıbın da geçirgen olduğu göz önüne alınırsa; yolluklarda kalıptan gaz emme durumu olup olmayacağının kontrol edilmesi gerekli bir durum olacaktır. Bu gazlar hava, su buharı, kalıpta bağlayıcı olarak kullanılan organik maddelerin parçalanma ürünleri olabilir.

Şekil 4. Aspirasyon (Gaz Emişi)

Şekil 4. için geçirgen duvarlar göz önüne alınarak Bernouille denklemleri 1 ve 3 noktaları için uyguladığında; ѵ 3 = 2gh T olacaktır. Aynı denklemler 2 ve 3 noktaları için uygulandığında; devamlılık kanununa göre A 2 *ѵ 2 = A 3 *ѵ 3 olmaktadır. 2 ve 3 noktalarında hızlar aynıdır çünkü kesit alanları aynıdır. Ancak bu durum enerjinin sakınımına uyuşmayan bir durumdur. Çünkü 2 noktası 3 noktasına göre daha yüksek olduğundan daha yüksek bir potansiyel enerjiye sahiptir. Bu eşitsizlik basınç enerjisinden kaynaklanmaktadır.

Şöyle ki; h 2 + ѵ 2 2 2g + P 2 = h ρg 3 + ѵ 2 3 2g + P 3 ρg ve ѵ 2 = ѵ 3 olduğundan h 2 + ѵ 2 2 2g + P 2 ρg = 0 + ѵ 2 3 2g + 1 ρg P 2 = 1 atm (h 2 * ρ) kadarlık bir fark oluşacaktır. Bu durum kalıp geçirgen ise 2 noktasında kalıptan gaz emişi olacağını ispatlamaktadır.

4. Gaz Emişinin Giderilmesi Gaz emilimine engel olmak için düşey yolluklarda bazı tasarım açısından değişiklikler yapılması gerekmektedir. Bunun için 2 ve 3 noktalarına tekrar Bernouille denklemleri tatbik edildiğinde ancak bu sefer basıncın her iki noktada da aynı olduğu düşünülmelidir. Çünkü eğer basınç farkı yoksa gaz emilimi de olmayacaktır.

Şekil 5. Gaz Emişinin Giderilmesi

h 2 + ѵ 2 2 2g + P 2 = h ρg 3 + ѵ 2 3 + P 3 2g ρg olacağı düşünülürse; h 2 + ѵ 2 = ѵ 2 3 olacaktır. 2g 2g Ve A 2 *ѵ 2 = A 3 *ѵ 3 ise ѵ 2 = A 3 *ѵ A 3 eşitlikte yerine koyulursa; 2 h 2 = (h T h c ) ve ѵ 3 = koyulursa; ve P 2 = P 3 A 2 3 2gh = 1 2 A 2 ѵ2 olacaktır. 3 2gh T olduğundan. Bu değerler de yerine A 3 A 2 2 = h c h T bulunacaktır. Örnek olarak h c =2 cm ve h T =8 cm alındığında görülür. A 2 3 2 A = ise A 2 8 3 = A 2 olduğu 2

Şekil 6. Doğru Düşey Yolluk Tasarımı

Şekil 7. Doğru Döküm Havuzu (Havşa)

5. Alttan Yollukla Besleme Genellikle bir çok döküm uygulamasında alttan besleme tercih edilir. Bunun en önemli sebebi yukarıdan beslemede meydana gelecek olan sıçrama ve oksidasyon oluşma riskini asgariye düşürmektir. Akışı türbülanssız yani laminar bir akış haline getirmeye yönelik bir önlem olarak düşünülebilir. Ergiyiğin kalıbı doldurma süresi yani döküm süresini hesabı alttan beslemede farklı olacaktır.

Şekil 8. Alttan Yollukla Besleme

Şekil 8. deki sistemde h T (düşey yolluk yüksekliği), kalıptaki metal yükseldikçe azalacaktır. t = döküm başlangıcından itibaren geçen süre (s), h T = toplam yükseklik (cm), h m = kalıp yüksekliği (cm), h = kalıptaki metal yüksekliği (cm), A G = Giriş yolluğun kesit alanı (cm²), A K = Kalıp yatay kesit alanı (cm²), Belirli bir bir d t zaman aralığında kalıpta metal d h kadar yükselecektir ve metal hacmi (A K *d h ) kadar artacaktır. d t zamanında giriş yolluğundan geçen metal miktarı ise (A G * ѵ*d t ) kadar olacaktır.

Kalıpta yükselen metal ile yolluktan giren (d t zaman aralığında) metal eşittir; A K d h = A G 2g h T h d t Eğer dökümün dolması için gerekli toplam süre t f ise ve döküm yüksekliği de h m ise t=0 ile t= t f ve h=0 ile h=h m arasında integral olarak zaman tespiti yapıldığında; t f = 2A K A G 2g h t (h t h m ) olacaktır.

Şekil Örnek 1 in aynısıdır fakat alttan yolluklama yapıldığını düşünerek dökümün dolma süresinin hesaplayınız. (Kullanılan giriş yolluğu kesit alanı 3 cm2 dir.) Örnek 2

Çözüm 2 Düşey yolluk ve döküm parçanın yükseklikleri birbirlerine eşit ve 13 cm dir. A K döküm parçanın yatay kesit alanı işleme dahil edilir çünkü gravite döküm yapılmaktadır ve döküm parçanın doldurulmaya başlanılan kesiti yere paralel olan kısımdır. h t = h m = 13 cm ve A K = 1250 cm² dir. t f = 2 1250 3 2g 13 13 13 = 68 sn

6. Yatay Yolluklar Düşey yollukları takiben sıvı metalin kalıba düzgün bir şekilde girmesini sağlayan yolluklardır. Bu yolluklar aynı zamanda asgari ısı kaybı ve türbülanssız olarak döküm yapmayı sağlayacak şekilde olmalıdırlar. Ayrıca metal içindeki pisliklerin de döküm parçaya girmesini engellemelidirler. Yön değişimlerinde yatay yolluklarda da aspirasyon yani gaz emilimi söz konusu olabilir. Metal akışı keskin köşeden dönerken yatay yolluk içinde bir büzülme gösterir. Bu olaya «Vena Kontrakta» denir.

Şekil 9. Yatay yolluklarda gaz emilimi ve giderilmesi

Şekil 9. da 2 ve 3 noktaları için Bernouille Denklemleri yazıldığında; h 2 + ѵ 2 2 2g + P 2 ρg = h 3 + ѵ 2 3 2g + P 3 ρg 0 + ѵ 2 2 2g + P 2 ρg = 0 + ѵ 2 3 2g + P 3 ρg A 3 > A 2, P 3 = 1 atm ve V 3 < V 2 olacağından, P 2 = P 3 + (ѵ 3 2 ѵ 2 2 ) ρ 2 olacaktır. Bu durumda aspirasyon mevcuttur.

Şekil 10. Keskin köşeli ve kavisli yolluklar

Keskin köşe daha yumuşak geçişli köşeler elde edilecek şekilde (Şekil 10. daki kavisli tasarım gibi) düzeltilir. Ani kesit daralmalarına izin vermeyecek şekilde kalıp tasarımı yapılmalıdır. Ani artış ve düşüşler basınç farkı oluşturacağından mutlak suretle gaz emilimi oluşacaktır. Bu oluşum da parçanızın sağlam çıkmamasına sebep olacaktır. Vena kontraktanın oluştuğu bölgelerde deneysel sonuçlardan elde edilen bağıntı aşağıdadır.