6XXX alüminyum alaşımında vakum destekli katılaşmanın gözenekliliğe etkisinin incelenmesi
Investigation of the porosity effect of vacuum assisted solidification in 6XXX aluminum alloy
Yazar: MUHAMMED TAHA ARSLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK ŞİRİN ; DR. LEVENT TURHAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; laboratuvar ölçekli çalışmaya en uygun döküm metotları arasında olan hassas döküm yöntemi kullanılmıştır. TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Malzeme Enstitüsü laboratuvarların da Alüminyum 6101 serisi alaşım aynı şartlarda ergitilerek tez çalışması için 5 adet kama şeklinde numune üretilmiştir. İlk olarak bilgisayar destekli çizim programı olan Solidworks 2015 ile tasarımı tarafımızca yapılmış ve laboratuvarımız da bulunan 3d printer kullanılarak modellerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen bu modellere farklı şekillerde model mumu kullanılarak yolluk tasarımı yapılmıştır. Farklı yolluk dizilimi gerçekleştirilen modeller alt lastiğe uygun ve dik şekilde yolluk mumu ile sabitlenmiştir. Sonrasın da her biri aynı silindir şeklindeki delikli fanus içerisine dik bir şekil de yerleştirilmiştir. Hassas döküme uygun olan alçı ile belli oranda su ile karıştırılıp vibrasyon ortamında silindirik delikli fanuslar doldurulmuştur. Belirli bir süre yaklaşık olarak 3 saat sabit bir yerde bekletildikten sonra oda sıcaklığında katılaşma gerçekleşir ve alt lastiklerinden ayrılmaktadır. Ardından delikli fanuslar elektrik rezistanslı bir ısıl işlem fırınına yerleştirilir ve belirli bir süre pişirilir. Alçı pişirme esnasında mum erir ve kül bırakmadan kaybolma gerçekleştirir. Fırından alınan kalıplar vakum destekli veya vakumsuz olarak ergitilmiş Alüminyum 6101 alaşımı yavaşça dökülür ve katılaşması beklenir. Her numune için bu işlemler vakum hariç aynı parametreler ile gerçekleştirilir. Dökümden bir süre sonra alçı kalıp yaklaşık olarak 25 dakika oda sıcaklığında soğur ve basınçlı su yardımı ile kalıptan alçı uzaklaştırılır ardından model yollukları ile beraber ortaya çıkarılmış olur. Sonrasında modelin yollukları taş motoru ile kesilip ardından bilgisayar ortamında 3 boyutlu modeli çizilen nihai şekle kavuşturulur.
Bilgisayar destekli tasarım da hazırlanan kama şeklindeki modelin üretimi, dereceli hassas döküm yöntemi kullanılarak gerçekleştirilir. Alüminyum 6101 alaşımı ile döküm gerçekleştirildiğinde bire bir aynı ölçü elde edildiği gözlemlenmiştir.
Üretilen alüminyum modellerin taş motoru ile kesilip bakalite uygun ölçülere getirilmesi sağlanmıştır. Ardından zımpara, parlatma ve dağlama işlemi TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezinin laboratuvarların da gerçekleştirilmiş ve metalografik laboratuvarların da optik mikroskop yardımı ile 5 farklı döküm numunesinin tane yapıları incelenmiştir.
Anahtar kelimeler: Alüminyum, Dereceli hassas döküm, Tasarım,

Abstract:
ABSTRACT
Aluminum alloys are widely used due to their high thermal conductivity, high corrosion resistance and low density. In recent years, it has been preferred in the automotive industry due to its lightness. For this reason, the use and usage areas of aluminum materials are constantly increasing.
In this study; The precision casting method, which is one of the most suitable casting methods for laboratory-scale studies, was used. Aluminum 6101 series alloy was melted under the same conditions in TUBITAK Marmara Research Center Material Institute laboratories and 6 wedge-shaped samples were produced fort he thesis study. First of all, the design was made with Solidworks 2015, a computer aided drawing program, and the models were produced using a 3D printer. These models were designed as runners using wax in different shapes. Models with sprue alignment are fixed to the lower tire with sprue wax. It was then placed inside a cylindrical perforated bell jar. Cylindrical perforated bell jars were filled with plaster suitable for investment casting in a vibration enviroment. Solidification occurs at room temperature after being kept in a fixed place for a certain period of time. Then, the perforated bell jars are laced in an electrical resistance heat treatment furnance and baked for a certain period of time. During plaster firing, the wax melts and disappears without leaving ash. The molds taken from the furnaace are poured with melted Aluminum 6101 alloy with or without vacuum support and waited for it to solidify. For each sample, these processes are carried out with the same parameters except vacuum. After a while after casting, the plaster mold cools down and the plaster is removed from the mold with the help of pressurized water, and then the model is revealed with its runners. Afterwards, the runners of the model are cut with a stone engine and the final shape is formed into a 3D model drawn on the computer.
The production of the wedge-shaped model prepared in computer-aided desing is carried out using the graduated investment casting method. It has been observed that exactly the same size is obtained when casting with aluminum 6101 alloy.
The produced aluminum models were cut and brought to the appropriate dimensions for bakelite. Then, the polising and etching process was carried out and the grain structures of 6 different casting samples were examined with the help of an optical microscope.
Key words: Aluminum, Grade investment casting, Design.