Döküm Prensipleri Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar
BeslemeKriterleri
Darcy Kanunu
DökümdeDarcy Kanunu
KRİTİK KATI ORANI
Alaşım Kritik KatıOranı Çelikler % 35 50 Alaşımlı çelikler % 45 Alüminyum alaşımları % 20 30 Bakır alaşımları % 25 35
Darcy Kanunu
Permeameter Geçirgenlik Ölçümü: Ø. Nielsen: 2000 2005 D. Dispinar: 2009 Al-Si Kritik Katı Oranı: %50
dendritik dendritik + ötektik
= 1
= 1 = 1 = 1 (1 ) = (1 ) ö ö ( ) = (1 )
ln ö = 1 1 ö ö = ( ö ) ö =( ö ) ö = 1 ( ö )
ö = 1 ( ö ) ö =exp ö 1
6 33 C o = 4
NiyamaKriteri
SıcaklıkGradienti: G Katılaşma hızı: V
Niyamakriteri Hansen vesham:
Mikroçekilmeboşluğu
Makroçekilmeboşluğu
Metalurji ve Malzeme Materials and Chemistry
SICAK YIRTILMA
SıcakYırtılma Dallanmışçatlakgörünümündedir
SıcakYırtılma Tanelerarasıgörünümündedir
SıcakYırtılma Hatanınoluştuğubölgetamamen dendritikmorofolojiyesahiptir
SıcakYırtılma Yüksekoranlasıcaknoktalardaoluşur
SıcakYırtılma Tamamengelişigüzelverastgeleolarak oluşur Her zamanhep aynışartlardaoluşacak diyebirkaideyoktur Sadecebelirlibaşlıalaşımlaraözgünbir hatadır!
Saveiko = 2 1000 P: basınç α: sıvının yüzey gerilimi A : temas halindeki sıvı tabakalarının alanı b: temas halindeki sıvı tabakaları arası mesafe g : yerçekimi ivmesi
ClyneveDavis SYE: Sıcak Yırtılma Eğilimi t s : sıcaknoktanınkatılaşması/ veya gerilim gidermesi için geçen süre t d : dökümparçasınınkatılaşması/ veya gerilim gidermesi için geçen süre
Al-Cu
TANE SINIRI TANE 1 TANE2 İKİNCİ FAZ TANE3
SIVI KATI
Hata, yırtılmakarakteristiğine sahiptir! Dolayısıyla, tekeksenliçekme kuvvetialtında oluşabilmektedir! Bu yüzden, beslemeileilgili problemlerileilişkisiyoktur Çekilmeboşluğundaolduğu gibix-ışınlarıaltındabelirgin olarakgözlemlenemeyebilirler
Campbell = ε : elastik şekil değiştirme α : termal genleşme katsayısı T : mushy bölgesindeki sıcaklık farkı L : döküm parçasının boyu l : sıcak noktanın uzunluğu
Örnek 300 mm boyundabirparça 30 mm uzunluğundasıcaknoktavar α: 2x10-6 Mushy bölgesindekisıcaklıkfarkı: 100 o C = =2.10.100. 300 30 =2.10 =0.002
Sıcakyırtılmada: Çekirdekleşme Büyüme
N-Tec kalıbı
Metalurji ve Malzeme Materials and Chemistry
C: Şiddet 1 2 3 4
4 3 2 L: sayısal değer 1 = ( ) 6111 alaşımı için bir örnek:
WPI kalıbı
Mushy bölgedeki maksimum elastik deformasyon
SıcakYırtılamayınasılkontrolederiz? Çiluygulamaları ile Taneinceltmeile Farklıalaşımlarileçalışarak Uygunkalıptasarımıile Uygunşekildekalıpdolumuile????????
BESLEME KRİTERLERİ
BeslemeKriterleri: Campbell
1. Sıvıbeslemesi En basitbeslemeşekli DKAS alaşımlarda en temel, hatta tek mekanizma Akışkan sıvının besleme yolu ve mesafesi geniş Basınçfarkıhemenhemenhiçyok
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!
3. Dendritlerarası Artan katı oranı ile dendrit kolları arasından sıvının ilerlemeye çalışması: Darcy Kuralı
4. Yığınbeslemesi 5. Katı beslemesi Teknikolarakbirfarkyok Sadece konum olarak farklılık var Katı beslemesindeartıksıvınınhiçolmadığı, tamamen katı durumdaki hacimdeki azalma
Çekilmeboşluğumorfolojileri 1. Ortaçizgiporozitesi: DKAS
Çekilmeboşluğumorfolojileri 2. Süngerporozitesi: GKAS
Çekilmeboşluğumorfolojileri 3. Tabakaporozitesi: Homojenolmayansıcaklık gradienti
Çekilmeboşluğumorfolojileri 4. Yüzeydenbaşlayanporozite: Homojenolmayansıcaklıkgradienti
Çekilmeboşluğumorfolojileri 5. Yüzey porozitesi: İdeal döküm hatasız porozitesiz Yığın ve Katı besleme mekanizması sonucu
POROZİTE
Porozite Sıvıdankatınınoluşumundaolduğu gibi: 1. Çekirdekleşme 2. Büyüme
Porozite 1. gaz fazını oluşturacak atomların sıvı içerisinde difüzyonu 2. kritik çekirdek çapının oluşumu 3. kritik çekirdek çapının üzerine çıkabilen porozitenin büyümesi kademelerini içerir
Fisher Yaklaşımı
Heterojençekirdekleşme
Heterojençekirdekleşme
Büyüme
Porozitetürleri i. boyutuna göre makroporozite mikroporozite ii. oluşum sebebinegöre çekilme boşluğu gazporozitesi iii. besleme; olduğu durumlarda görülenporozite olmadığıdurumlarda görülenporozite
mikro makro
gaz boşluğu çekilme boşluğu
Çözünen gazlar: Al Fe + + + Cu, Fe Cu, Fe Cu
Gazçözünürlüğü çözünürlük (cc/100g Al) sıcaklık ( o C)
mikroyapısalgörünüm gaz porozitesi (yüksek gaz) makro porozite (yüksek-orta gaz) çekilme boşluğu (orta-düşük gaz) mikro porozite (düşük gaz) poroziteningörünümü
Porozitenasıloluşur?
hava katı MeO sıvı metal
Campbell: Bifilm metal oksit sıvı metal bifilm
porozite: büyüme! katı çözünürlüğü düşük gaz çekirdekleşmeproblemiyok!
sıvımetal transferi
kalıp dolumu
Şarjlamasırasında
Poroziteyi etkileyen faktörler
oksit yapısı Yeni oksit: amorf ve ince Eski oksit: kristalin ve kalın
gaz içeriği gaz porozitesi (yüksek gaz) makro porozite (yüksek-orta gaz) çekilme boşluğu (orta-düşük gaz) mikro porozite (düşük gaz)
soğuma hızı porozite hacmi (%) gaz içeriği
intermetalik bileşikler
tane inceltme dendrit boyu (µm) gaz içeriği
döküm yapısı
besleme
BLİSTER
Blister
KALIP TASARIMI
gerçek zamanlı x-ışını görüntüleri
serbest düşen sıvı
dikey yolluk Campbell, Castings 2 nd Ed.
dikey yolluk
basamaklı (off-set) döküm noktası
kontrollü döküm
Alçak Basınçlı Döküm