Katılaşma sırasında kalıp sıcaklığının döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the mould temperatures on the casting-mould interface heat transfer coefficient during solidification
Yazar: BAHADIR HOZİKLİGİL
Danışman: DOÇ. DR. KURTULUŞ BORAN ; DOÇ. DR. NEŞET AKAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Metal-kalıp ara yüzeyindeki ısı transfer katsayısı döküm parçada yapısal ve mekanik özellikleri belirleyen, katılaşma hızını kontrol eden önemli bir faktördür. Metal-kalıp ara yüzeyindeki ısı transfer katsayısı zamana bağlıdır. Ara yüzey ısı transfer katsayısı yüzey pürüzlülüğü, kalıp malzemesi, alaşım tipi, katılaşma yönü, kalıp ve döküm sıcaklıkları, kalıbın genleşmesi, metalin çekmesi ve ara yüzeyde oluşan hava boşluğu gibi birçok parametreden etkilenir. Bu çalışmada ara yüzey ısı transfer katsayısının kalıp sıcaklığı ile değişiminin araştırılması ve kalıp sıcaklığına bağlı ara yüzey ısı transfer mekanizmalarının belirlenmesi amaçlanmıştır.50 oC, 100 oC ve 150 oC ön ısıtma sıcaklığına sahip saf bakır soğutucudan ve 750 oC sıcaklıkta dökülen, soğutucuya karşı yerçekimine karşı yönde katılaşan ticari ETIAL?220 döküm alaşımından zamana bağlı sıcaklıklar ölçülmüştür. Ölçülen sıcaklıklar kalıp sıcaklığının döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısına etkisini belirlemek için kullanılmıştır.Bu çalışmada aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:1-Isı transfer katsayısı soğutucu sıcaklığının artmasıyla artmıştır.2-Isı transfer katsayısı metalin yüzeyden geç ayrılması nedeniyle 150 oC'deki bakır soğutucuda diğer soğutucu sıcaklıklarına göre daha yüksek bulunmuştur.3-50 oC, 100 oC ve 150 oC soğutucu sıcaklıkları için maksimum ısı akısı değerleri sırası ile 37 000 W/m2, 40 000 W/m2 ve 45 000 W/m2 ve maksimum ara yüzey ısı transfer katsayıları ise 12 000 W/m2K, 20 000 W/m2K ve 25 000 W/m2K olarak hesaplanmıştır

Abstract:
The heat transfer coefficient on the metal-mold interface is an important factor which determines the structural and mechanical properties of the casting, and controls the solidification rate of the casting. The heat transfer coefficient on the metal-mould interface is dependent on time. It is effected by many parameters such as surface roughness, mould material, type of alloy, direction of solidification, mould and casting temperatures, expansion of the mould, contraction of the metal, and air gap on the interface. In this study, it is aimed to investigate the change of the interfacial heat transfer coefficient with temperature of the mold, and to identify the metal-mold interfacial heat transfer the mechanisms depending on the temperature of the mold.Time-temperatures relationships were measured with copper chill having different preheat temperatures (50 oC, 100 oC and 150 oC) in upwards solidifying commercial aluminum alloy (ETIAL-220) which is poured at 750 oC. The measured temperatures have been used to determine the effect of mold temperature on the interface heat transfer coefficient.It is concluded that:1- The metal-mold interfacial heat transfer coefficient increased with increasing preheat temperature of the chill (mould).2- The heat transfer coefficient was found to be higher in 150 oC copper chill temperature than other chill temperatures due to late seperation of the metal from the mould surface.3- Maximum heat flow for 50 oC, 100 oC and 150 oC chill temperatures was determined 37 000 W/m2, 40 000 W/m2 and 45 000 W/m2, and interface heat transfer coefficients was calculated 12 000 W/m2K, 20 000 W/m2K and 25 000 W/m2K, respectively.