Metallerde Döküm ve Katılaşma

Benzer belgeler
Gaz. Gaz. Yoğuşma. Gizli Buharlaşma Isısı. Potansiyel Enerji. Sıvı. Sıvı. Kristalleşme. Gizli Ergime Isısı. Katı. Katı. Sıcaklık. Atomlar Arası Mesafe

DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. Döküm:Önceden hazırlanmış kalıpların içerisine metal ve alaşımların ergitilerek dökülmesi ve katılaştırılması işlemidir.

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

MALZEME BİLGİSİ. Katılaşma, Kristal Kusurları

METALLERDE KATILAŞMA

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

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

ERGİTME,DÖKÜM VE KATILAŞMA

Alüminyum Test Eğitim ve Araştırma Merkezi. Mart 2017

Döküm Prensipleri. Doç.Dr. Derya Dışpınar İstanbul Üniversitesi

DENEYİN ADI: Kum ve Metal Kalıba Döküm Deneyi. AMACI: Döküm yoluyla şekillendirme işleminin öğrenilmesi.

İMAL USULLERİ. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 1

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

Metalurji Mühendisliğine Giriş. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4043

MAK 351 İMAL USULLERİ

MAK 353 İMAL USULLERİ

TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

6XXX EKSTRÜZYON ALAŞIMLARININ ÜRETİMİNDE DÖKÜM FİLTRELERİNDE ALIKONAN KALINTILARIN ANALİZİ

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

MAK-205 Üretim Yöntemleri I. Yöntemleri. (4.Hafta) Kubilay Aslantaş

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Demir-Karbon Denge Diyagramı

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. Üretim Teknikleri MK-314 3/Güz (2+1+0) 2,5 6. : Yrd.Doç.Dr.Müh.Kd.Bnb.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ -1

Toz Metalürjisi. Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Notların bir bölümü Dr. Rahmi Ünal ın web sayfasından alınmıştır.

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

Demir-Karbon Denge Diyagramı

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Döküm Süreçleri ve Uygulamaları (MATE 401) Ders Detayları

Yeniden Kristalleşme

DÖKÜM. - Kalıbın bozularak/dağıtılarak/kırılarak/parçalanarak veya açılarak ürünün çıkarılması şeklinde özetlenebilir.

MALZEME BİLGİSİ DERS 9 DR. FATİH AY.

Alaşımların Ergitilmesinde Kullanılan Gereçler Eritme ocakları Potalar ve maşalar Tel ve plaka şideleri

DENEY Kum ve Metal Kalıba Döküm ve Döküm Simülasyonu 4 Doç.Dr. Ahmet ÖZEL, Yrd.Doç.Dr. Mustafa AKÇİL, Yrd.Doç.Dr. Serdar ASLAN

DÖKÜM İMAL USULLERİ 1

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

Kristalizasyon Kinetiği

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

DÖKÜM İMALAT PROSESLERİ İÇİN İLERİ DÜZEY SİMÜLASYON YAZILIMI: VULCAN

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

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

1Kalori=1 gram suyun sıcaklığını +4 0 C den +5 0 C ye çıkarmak için gerekli enerjidir. 1cal = 4,18 joule

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

Fabrika İmalat Teknikleri

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 4 Metaller, Aluminyum ve Çinko. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MME 5041

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

Metalürji; üretim metalürjisi (ekstraktif metalürji) ve fiziksel metalürji (malzeme) olmak üzere iki ana dala ayrılabilmektedir.

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Örneğin; İki hidrojen (H) uyla, bir oksijen (O) u birleşerek hidrojen ve oksijenden tamamen farklı olan su (H 2

Ön Söz vii Kitabın Türkçe Çevirisine Ön Söz Çevirenin Ön Sözü 1 Sinterleme Bilimine Giriş 2 Sinterleme Ölçüm Teknikleri xiii

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

Termal Enerji Depolama Nedir

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

MALZEME BİLGİSİ DERS 11 DR. FATİH AY.

Meyve ve Sebze suyu ve pulpunun konsantrasyonu

BASINÇLI DÖKÜM YÖNTEMİ

MALZEMELERDE RASTLANAN HASAR TÜRLERİNE GENEL BİR BAKIŞ

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

ALIŞILMAMIŞ ÜRETİM YÖNTEMLERİ. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Faz dönüşümünün gelişmesi, çekirdeklenme ve büyüme olarak adlandırılan iki farklı safhada meydana gelir.

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

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -11-

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 3. HAFTA

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

Prof. Dr. İrfan AY / Öğr. Gör. Fahrettin KAPUSUZ

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

İkincil Çelik Metalurjisi (MATE 482) Ders Detayları

İstenilene uygun parçaların elde edilmesi için, döküm atölyesinin her bölümündeki çalışmalar teknolojik bilgilere dayalı olarak yapılmalıdır.

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

MMM291 MALZEME BİLİMİ

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Bölüm 8 Katılaşmanın Prensipleri

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

EBRU ÖLMEZ FEN-atik Facebook Grubu TARIK ÖLMEZ

Tüm yaşayan organizmalar suya ihtiyaç duyarlar Çoğu hücre suyla çevrilidir ve hücrelerin yaklaşık %70 95 kadarı sudan oluşur. Yerküre içerdiği su ile

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

TOZ METALURJİSİ. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

SEÇİMİ Prof. Dr. İrfan AY. Doç. Dr. İRFAN AY / Arş. Gör. T.KEREM DEMİRCİOĞLU 0

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

2.Oturum / 2nd Session Oturum Başkanı / Session Chairman: Bülent Şirin (Döktaş Dökümcülük) Yaşar Uğur Akı, Emre Erol, Cüneyt İnal (Demisaş Döküm)

Paslanmaz Çeliklerin Kaynak İşlemi Esnasında Karşılaşılan Problemler ve Alınması Gereken Önlemler Paslanmaz çeliklerin kaynak işlemi esnasında

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

MADDE VE ÖZELLİKLERİ. Kimya Konu Tarama Testi-2

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

Camlaşma Kabiliyeti; 2. HAFTA

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

2. Sertleştirme 3. Islah etme 4. Yüzey sertleştirme Karbürleme Nitrürleme Alevle yüzey sertleştirme İndüksiyonla sertleştirme

Transkript:

2015-2016 Güz Yarıyılı Metalurji Laboratuarı I Metallerde Döküm ve Katılaşma

Döküm:Metallerin ısı etkisiyle sıvı hale getirilip uygun şekilli kalıplar içerisinde katılaştırılması işlemidir

Döküm Yöntemi ile Şekillendirmenin Avantajları Metaller farklı yöntemler kullanılarak şekillendirilebilir. Bu yöntemler genel olarak döküm, talaşlı işleme (torna, freze, taşlama gibi), plastik şekil verme (haddeleme, dövme, tel çekme gibi) ve kaynak olarak sayılabilir. Bu üretim yöntemleri içerisinde döküm yönteminin avantajları şunlardır: Karmaşık şekilli parçaların üretimi için uygun bir yöntemdir. Döküm sonrası talaşlı işleme veya kaynak işlemlerine çok az yada hiç ihtiyaç olmayabilir. Seri üretim için uygun bir yöntemdir. Çok miktarda aynı parçadan üretimde avantaj sağlar. Tasarımda basitlik sağlar. Üretilmesi istenen şekiller tek parça olarak elde edilir.

Döküm Yöntemi ile Şekillendirmenin Avantajları Bazı parçaların döküm yöntemiyle üretilmesi malzemenin özellikler açısından daha avantajlı olmasını sağlar. Büyük boyutlu ring, valf yada pompa parçaları gibi diğer yöntemlerle üretilmeleri zor yada ekonomik açıdan imkansız olan büyük şekiller dökümle üretilebilir. Bir çok durumda dökümle şekillendirme diğer yöntemlere göre daha ekonomiktir. Dökme demirler gibi bazı malzeme gruplarının başka bir yöntemle üretilmeleri mümkün değildir.

Döküm Yöntemi ile Şekillendirmenin Dezavantajları: Ergitme işleminin gerçekleşmesi için yüksek sıcaklıklara çıkılması gerekmektedir. Isı üretimi için genellikle elektrik enerjisi kullanılır. Bu nedenle enerji maliyetleri yüksektir. Dökümhaneyi çalışır hale getirmek için gereken ilk yatırım maliyetleri yüksektir. Sürekli olarak kullanılan ham maddeler (metal ve alaşım elementleri, kalıp malzemeleri gibi) ve sarf malzemeleri (refrakterler, pota malzemeleri) pahalıdır.

Döküm yöntemleri kullanılan kalıbın cinsine göre ikiye ayrılır; Harcanan kalıp kullanılan döküm yöntemleri Kum kalıba döküm Kabuk kalıba döküm Seramik kalıba döküm Alçı kalıba döküm Hassas döküm Kalıcı kalıp kullanılan döküm yöntemleri Metal kalıba döküm Basınçlı döküm Merkezkaç (Santrifüj) döküm Sürekli döküm

Kum Kalıba Döküm

Basınçlı Döküm

Hassas Döküm

Sürekli Döküm

Katılaşma Katılaşma: Sıvı içerisinde çekirdeklenmenin gerçekleşmesi Çekirdeklerin büyümesi

Çekirdeklenme Tanım olarak bakıldığında çekirdeklenme belli bir bölgede çevresinden belirli sınırlarla ayrılan yeni bir fazın oluşması olarak açıklanabilir. Katılaşma esnasında sıvı içerisinde katı faz çekirdeklenir ve sıvının tamam katı olana dek büyümeye devam eder. 13

Çekirdeklenme Döküm malzemelerin yapısı sıvı içerisinde oluşan kristal sayısından çok fazla etkilenir. Bu kristallerin oluşumu çekirdeklenme olarak adlandırılır. 14

Çekirdeklenme Bir dönüşümün başlaması için itici güce ihtiyaç vardır. Serbest enerjinin azalması olarak karşımıza çıkan itici güç dönüşümün gerçekleşmesi için zorunlu fakat yeterli değildir. Dönüşümün gerçekleşmesi kinetik faktörlere bağlıdır. 15

Çekirdeklenme Burada bazı sorular sormamız gerekir: - Dönüşüm başlayacak mı? Çekirdeklenme - Dönüşüm devam edecek mi? Büyüme Çekirdeklenme prosesini anlayabilmek için önce İTİCİ GÜCÜ anlamak gerekir. 16

Çekirdeklenme Termodinamik Faktörler G = H TS G: Gibbs serbest enerjisi H: Entalpy T: Mutlak sıcaklık S: Entropy Sistem dengedeyken dg = 0 17

Çekirdeklenme Gibbs serbest enerjisini azaltan her dönüşümün olması muhtemeldir. G = G 2 G 1 < 0 18

Çekirdeklenme Denge halinde iki faz arasındaki enerji değişimi; G = 0 Bu durum denge ergime sıcaklığı (T m ) yada denge kaynama sıcaklığında (T b ) oluşur. Diğer sıcaklıklarda ise denge fazı en düşük serbest enerjiye sahip olan fazdır. Fazlar arasındaki serbest enerji farkı dönüşüm için itici gücü oluşturur. 19

Çekirdeklenme Metalik fazların serbest enerjisinin sıcaklıkla değişimi 20 Davies, 1973

Çekirdeklenme G L = H L TS L G s = H s TS s G = H -T S H = H L -H s S = S L S s Denge halinde iki faz arasındaki enerji değişimi; G = 0 21

Çekirdeklenme H = H L -H s = L m L m : ergime gizli ısısı Denge anında: G = H -T S = 0 H = T S S = S L S s = L m /T m 22

Çekirdeklenme G = H -T S H= L m S = L m /T m G = L m T (L m /T m ) 23

Çekirdeklenme G = L m T (L m /T m ) G = L m ( 1-T/Tm) G = L m (T m -T)/T m G = L m T/T m 24

Çekirdeklenme G = L m T/T m T: Dönüşümün başladığı sıcaklık ile denge sıcaklığı arasındaki fark AŞIRI SOĞUMA 25

Çekirdeklenme Katılaşma prosesinin başlaya bilmesi için sıvı fazın katılaşma noktasının altındaki bir sıcaklığa aşırı soğuması gerekir. 26

Çekirdeklenme 28

Çekirdeklenme Pratikte sıvı metalin 5 K den daha fazla aşırı soğuması mümkün değildir. Bu nedenle saf metallerde homojen çekirdeklenme oluşması çok zordur. Pratikte çekirdeklenme işlemi homojen çekirdeklenme teorisi ile elde edilen aşırı soğuma değerlerinden çok daha küçük aşırı soğumalarda elde edilir. Bunun sebebi sıvı içerisinde bulunan katı partiküllerin çekirdeklenme yüzeyleri oluşturmasıdır. 29

Çekirdeklenme Üç farklı çekirdeklenme mekanizması vardır. Homojen Çekirdeklenme Heterojen Çekirdeklenme Kristal çoğalması 30

Homojen Çekirdeklenme Homojen çekirdeklenme bir faz içerisinde diğer fazın herhangi bir kompozisyon değişimi olmadan, emprüteler ve yabancı yüzeylerin etkisi olmadan çekirdeklenmesidir. Emprüteler ve yabancı yüzeylerin varlığı heterojen çekirdeklenmeye yol açar. 31

Homojen Çekirdeklenme Homojen bir sıvı faz içerisinde küresel katı bir embriyo oluştuğunu kabul edelim. Serbest enerji değişimi için; Hacim serbest enerjisindeki değişimi, Yüzey serbest enerjisindeki değişimi Hesaba katmamız gerekir. 32

Homojen Çekirdeklenme r yarıçaplı küresel bir embriyo için toplam serbest enerji değişimi γ :yüzeyserbestenerjisi(erg.cm -2 ) G v :hacimserbestenerjideğişimi(erg.cm -3 ) 33

Homojen Çekirdeklenme G v ifadesi ergime sıcaklığının üstünde pozitif altında ise negatiftir. Ergime sıcaklığının üzerinde oluşacak bir embriyo hızlı bir şekilde yok olacaktır. Ergime sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda yüzey serbest enerjisi, hacim serbest enerjisi ve toplam serbest enerjinin yarıçapla nasıl değiştiği önemlidir. 34

Homojen Çekirdeklenme 35

Homojen Çekirdeklenme Ergime sıcaklığının altında oluşan bir embriyonun yok olup olmayacağı yarı çapına bağlıdır. Eğer embriyonun yarıçapı kritik yarıçap değerinin altındaysa enerjisini azaltmak için yok olarak sıvıya karışır. Eğer yarıçapı kritik yarıçap değerinin üstündeyse enerjisini azaltmak için büyüyerek tane haline gelir. 36

Homojen Çekirdeklenme 37

Homojen Çekirdeklenme G v = H -T S T G v r* 38

Homojen Çekirdeklenme Sıcaklığın azalması hem r* hem de çekirdeklenme işi ( G*) değerinin azalmasına neden olur. 39 Fredriksson ve Akerlind, 2012

Heterojen Çekirdeklenme Pratikte sıvılarda gerçekleşen çekirdeklenme işlemi homojen çekirdeklenme teorisinde öne sürülen aşırı soğuma miktarlarından çok düşük değerlerde gerçekleşir. Örneğin saf metallerin katılaşması sırasında oluşması beklenen aşırı soğuma yaklaşık 0,2Tm (bir çok metal için 200 ⁰C) iken ölçülen değerler çok daha küçüktür. 40

Heterojen Çekirdeklenme Teori ve pratik arasındaki bu fark sıvının kontakta olduğu uygun yüzeylere bağlanmıştır. Çekirdeklenme işleminin heterojen olduğu ve sıvının bulunduğu haznenin duvarlarında ya da sıvı içerisinde bulunan partiküller üzerinde gerçekleştiği belirtilmiştir. 41

Heterojen Çekirdeklenme Heterojen çekirdeklenme teorisi homojen çekirdeklenme ile çok benzerdir. Kristaller sıvı metal içindeki heterojenlikler yada diğer kristaller üzerinde çekirdeklenir. Bu heterojenlikler bazı elementlerin katılmasıyla kasıtlı olarak yaratılabilir. Bu prosese aşılama adı verilir. 42

Heterojen Çekirdeklenme Homojen ve heterojen çekirdeklenmede, çekirdeklenme oranı 43 Davies, 1973

Aşılama Sıvı metalin aşılanması endüstride dökülen malzemelerin özelliklerini iyileştirmek amacıyla çok kullanılan bir yöntemdir. Genelde amaç döküm parçalarda ve ingotlarda oluşacak istenmeyen yapıların ve yönlenmelerin engellenmesidir. Farklı metaller için geliştirilmiş farklı aşılayıcılar bulunmaktadır. 44

Aşılama Aşılayıcıların heterojen çekirdeklenme üzerindeki etkileri yapılan çalışmalarla oldukça açık olarak anlaşılmıştır. Aşılayıcı olarak kullanılan partikülün şekli ve daha da önemlisi yüzey gerilimi önemlidir. Burada belirleyici parametre ıslatma açısı θ dır. 45

Laboratuar Çalışması - Dökülecek alaşımın belirlenmesi - Şarj malzemesinin hazırlanması -Ergitmenin gerçekleştirilmesi - Dökümün gerçekleştirilmesi

Laboratuar Çalışması Dökülecek Malzeme: - Al-Si (4XXX) - Al-Mg (5XXX) - Al-Si-Mg (6XXX)

Laboratuar Çalışması Şarj Hesabı: - Kalıp hacmi - İhtiyaç duyulan sıvı metal miktarı -Alaşım elementlerinin miktarının hesaplanması

Laboratuar Çalışması Ergitme: İndüksiyon Ocağı

Laboratuar Çalışması İstenenler: - Deney sırasında yapılanların anlatımı - Deney sırasında yapılan hesaplamalar -Beklenen ve ölçülen kimyasal kompozisyonların karşılaştırılması ve farklılık var ise yorumlanması