Düşük karbonlu çelikten üretilmiş büyük hacimli bir iş makinesi parçasının simülasyon tekniği ile tasarımı ve üretiminin gerçekleştirilmesi
Design and production of low carbon steel produced great volume construction machine part with simulation technique
Yazar: EGE DEMİRKAYA
Danışman: DOÇ. DR. FUNDA KAHRAMAN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal döküm = Metal casting

Özet:
Çelik, demir elementi ile genellikle %0,2 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin bir rol oynamıştır.. Karbon genel olarak demirin alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve volfram gibi farklı elementler de kullanılabilir. Karbon ve diğer elementler demir atomundaki kristal kafeslerin kayarak birbirini geçmesini engelleyerek sertleşme rolü üstlenirler. Alaşıyımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar (çözünen elementler, çökelti evresi) oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol ederler. Karbon miktarı yüksek olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler.
Çelik, 17. yüzyılda daha verimli üretim yöntemlerinden sonra kullanımı yaygın bir hâl almıştır. 19. yüzyılın ortalarında Bessemer değiştirgecinin icadıyla çelik pahalı olmayan seri üretim materyali olmaya başlamıştır. İlerleme sürecinde ilave edilen elementler ile çelik üretimin maliyeti düşürülürken metalin kalitesi arttırılmıştı. Günümüzde, her yıl 1300 milyon ton üretimi ile, çelik dünyada en çok kullanılan ortak malzemelerden birisidir. Bu çalışmada, düşük karbonlu çelik alaşım malzemesi seçilerek döküm simülasyonu tasarlanmıştır. Simülasyon programı olarak Novacast programı kullanılmıştır. Uygun besleyici ve yolluk sistemi tasarlandıktan sonra kalıplama yöntemi belirlenmiştir. Uygun şartlarda kalıplama yapıldıktan sonra kum kalıba döküm gerçekleştirilmiştir. Kalıp 12 saat sonunda bozularak parça temizlenmiştir. Bu aşamadan sonra ısıl işlem olarak sırasıyla normalizasyon, tavlama ve temperleme uygulanmıştır. Isıl işlem sonunda kalite kontrol yöntemlerinden Manyetik parçacık testi (MT) ve ultrasonik test yöntemleri uygulanmışır. Brinell sertlik ölçüm cihazında sertliği ölçülen parça sağlamlık onayı aldıktan sonra çalışma tamamlanmıştır. Seçilen besleyici ve yolluk sisteminin doğru olduğu görülmüştür. Simülasyon programlarının döküm sektörü için son derece önemli olduğu anlaşılmıştır. Reçineli kalıplama yönteminin kalıp yüzeyi açısından olumlu sonuçları olduğu görülmüştür.

Abstract:
Steel is an alloy of iron with a composition of carbon which usually ranges from 0.2% to 2.1%. Carbon quantities in steel alloys play an active role in the classification of steel. Carbon is generally an alloy material of iron, but other elements such as magnesium, chromium, vanadium and tungsten may be used in alloying the iron element. Carbon and other elements act as hardening by preventing the crystal lattices in the iron atom from sliding past one another. The varying amounts of alloying elements in the steel, and the forms in which they are present (soluble elements, precipitate phase) control the properties such as hardness, ductili"y and stress point in the formed steel. Steels with high carbon content are harder and stronger than those of iron, but less ductile.
Steel became common usage after the 17th century, after more efficient production methods. In the  mid-19th century with the invention of the Bessemer modifier, steel inexpensive mass (serial) production material. The cost of steel production was  reduced with the addition of elements during the progression process, and the quality of the metal was increased. Today, with 1300 million tons of production per year, steel is one of the most common materials used in the world. In this study, casting simulation is designed by selecting low carbon steel alloy material. The simulation program Novacast is used. Once the proper feeder and runner system has been designed, the molding method has been determined. After molding under suitable conditions sand mold casting has been realized. The pattern deteriorated after 12 hours then the track is cleared. After this step, normalization, annealing and tempering were applied as heat treatment, respectively.
At the end of the heat treatment, Magnetic Particle Test (MT) and ultrasonic test methods are applied in quality control methods. The work has been completed after the hardness of the Brinell hardness tester has been approved for strength measurement. The selected feeder and runner system was found to be correct. It has been understood that the simulation programs are extremely important for the casting industry. It has been seen that the resinous molding method has positive results from the mold surface angle.