Alüminyum metal kalitelerine göre gaz alma süreçlerinin optimizasyonu
Optimization of degassing process according to aluminum metal quality
Yazar: İLKAY DOĞAN CENGİZ
Danışman: PROF. DR. METİN USTA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Son yıllarda, alüminyum ve alüminyum alaşımları, endüstrinin tüm alanlarında, özellikle de otomotiv endüstrisinde mühendislik malzemeleri olarak giderek önem kazanmıştır. Alüminyum döküm uygulamaları genişledikçe, kalite gereksinimleri de artmıştır. Sıvı metal kalitesi döküm özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir ve bu nedenle sıvı metal uygulamalarının bitmiş ürünün kalitesi üzerinde önemli bir etkisi vardır. 
Alüminyum alaşımlarının kalitesinin belirlenmesindeki en önemli kriterlerden birisi döküm parçasında oluşabilecek porozitelerdir. Porozitenin temel kaynaklarından birisi de ergitme sırasında ortamda bulunabilecek olan rutubet ile reaksiyona giren sıvı alüminyumun yüzeyinde oluşan oksit ve sıvıda çözünen hidrojendir. Yüzey oksiti sıvı içerisine karışırsa, katlanma mekanizması ile iki oksit yüzeyi arasında bir miktar hava kapacak şekilde sıvı alüminyum içerisinde bifilm adı verilen yapılar yer alabilir.
Dökümhanelerde, argon veya azot gibi inert gazlarla sıvı alüminyum içerisindeki hidrojen içeriğini azaltmak için genellikle şablon ve standart olarak bir gaz giderme işlemi uygulanmaktadır. Ancak, sıvı metalin kirlilik seviyesine bağlı olarak bu oksitlerin giderilmesi için optimum parametrelerin belirlenmesi gerekmektedir.
Bu çalışmada, sıvı alüminyumda, döner gaz giderme sistemi ile, farklı süre, beslenen gaz debisi ve rotor dönme hızının(rpm) etkisiyle ne kadar temizlenebildiği gözlemlenmiştir. Gaz giderme sonrası numuneler ile istatistiksel olarak bifilm indeks değişimi, havada ve vakum altında soğutulan numuneler ile yoğunluk indeks değişimi incelenmiştir. Tekrarlanabilirlik ve seçilen herhangi bir sıvı metal işleminin hidrojen ve oksit inklüzyon kontrolüyle kararlı temizlik seviyelerine ulaşılması hedeflenmiştir. Birçok kalite yönetim sistemi de üretim verilerinin %100 ü kayıt altına alınması istenir ve standardın oluşması istenir. Yapılan denemeler sonucu alınan numunelerin analizleri karşılaştırıldığında, gaz giderme hızındaki artış sıvı metal temizliğinde olumlu sonuç verirken gaz giderme sürelerindeki artışın etkisi sıvı metal temizliğinde tek başına bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. İnert gaz akış debisindeki artış oksitlerin temizlenmesine pozitif etki etmektedir.

Abstract:
In recent years, aluminum alloys have become increasingly important as engineering materials in all areas of the industry, particularly in the automotive industry. As aluminum casting applications have expanded, quality requirements have  increased. The melt quality has a great influence on the casting properties and therefore the melt applications have a significant effect on the quality of the finished product.
One of the most important criteria for determining the quality of aluminum alloys is the porosity that can form in the casting. One of the main sources of porosity is that the hydrogen dissolved in liquid aluminum. Aluminum reacts with the moisture that can be found in the environment during melting. Oxide film formed on the liquid aluminum surface. If the surface oxides mix inside molten aluminium, they may involve structures that are called bifilm in molten aluminum with the form of a folding mechanism to trap some air between the two oxide surfaces.
Foundries usually use an inert gas such as argon or nitrogen in order to reduce the content of hydrogen in the molten aluminum, as a template and a standard, within degassing period. However, depending on the level of contamination of the metal, the optimum process must be provided to remove these oxides.
In this thesis, the effect of different the gas flow rate, rotor rotation speed and degassing time were studied how much can be cleaned by the rotary degassing system within the samples from melt after degassing. Bifilm and density index changes with the samples that cooled under air and vacuum were investigated. According to the results, the degassing mechanism has reached an optimum process. It is aimed to achieve reproducibility and stable cleaning levels with hydrogen control of any selected melt processing. In many quality management systems, 100% of production data are required to be recorded and a standard is designed. According to the samples, increasing the degassing rate gave a positive effect on the cleaning of the liquid metal, besides the degassing time increasing has not effect on the cleaning of the liquid metal directly. When the inert gas flow rate increases, there is a positive effect on the removal of oxides and decreasing hydrogen level.