Magnezyum alaşımlarının ekstrüzyon proses parametrelerinin sanal ve gerçek ortamda incelenmesi
Investigation of extrusion process parameters of magnesium alloys with virtual analysis and experimentally
Yazar: ENES KURTULUŞ
Danışman: PROF. DR. FATİH KARPAT
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekstrüzyon = Extrusion ; Magnezyum = Magnesium ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Soğutma = Cooling ; İç yapı = Domestic structure

Özet:
Magnezyum ekstrüzyon alaşımları, günümüzde hafiflik avantajından dolayı başta otomotiv olmak üzere birçok sektörün ilgisini çekmektedir.
Bu çalışmada; AM50 ve AZ31 magnezyum alaşımından dikdörtgen kesitli olarak üretilmesi planlanan solid profil için optimum ekstrüzyon proses parametreleri sanal analizlerle belirlenmiştir. Kalıp sıcaklığı, biyet sıcaklığı, konteyner sıcaklığı ve baskı hızını içeren proses parametreleri ve kalıp cep yüksekliği için Taguchi L18 deney tasarımı tablosu oluşturulmuş, her bir alaşım için toplam 18 farklı sürekli rejim ekstrüzyon analizi gerçekleştirilmiştir. Her iki alaşım için, farklı parametrelerle gerçekleştirilen sanal analizler sonucunda; gerekli ekstrüzyon kuvveti, profil çıkış sıcaklığı ve izafi hız farkı değerleri incelenmiş, optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiş ve optimum proses parametreleri elde edilmiştir. Optimum proses parametreleri ve kalıp geometrisi kullanılarak deneysel ekstrüzyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Kuvvet sensörleri ve sıcaklık ölçerler sayesinde prosesten alınan kuvvet ve sıcaklık verileri, sonlu elemanlar analizi sonucu ortaya çıkan verilerle karşılaştırılmıştır.
Farklı soğutma yöntemlerinin, AM50 ve AZ31 magnezyum alaşımı kullanılarak ekstrüzyon yöntemiyle üretilmiş profiller üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu kapsamda; hava ile ve su ile soğutulmuş ekstrüzyon profillerinden alınmış numunelerle çekme ve basma testleri gerçekleştirilmiştir. Benzer şekilde; farklı yöntemlerle soğutulmuş profillerden alınan numunelerin içyapı incelemeleri de gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte belirtilen numuneler için sertlik ölçümleri, SEM analizi ile kırılma yüzeyi incelemeleri ve Charpy darbe testleri gerçekleştirilip sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir.

Abstract:
In this study, optimum extrusion process parameters for a solid profile planned to be produced from AM50 and AZ31 magnesium alloys with a rectangular cross-section, were determined by virtual analysis. Taguchi L18 orthogonal array was created for process parameters, including die temperature, billet temperature, container temperature, ram speed and die pocket length. As a result of virtual analysis performed with different parameters, required extrusion force, profile outlet temperature, and relative speed difference values were examined. Optimization was carried out and optimum process parameters were obtained. Extrusion experiments were carried out using the optimum process parameters and die geometry. Force and temperature values taken from the process using loadcells and thermocouples were compared with the values obtained from virtual extrusion analysis.
The effects of cooling methods on tensile – compression behaviors and microstructural properties of samples are investigated. Tensile and compression tests were carried out with samples taken from extrusion profiles cooled by air and water. Similarly, microstructural properties of the samples taken from profiles cooled by different methods were investigated. In addition, hardness measurements, fracture surface examinations with SEM analysis, and Charpy impact tests were performed for the specified samples and the results were given comparatively.