Etial-61 AlMgSi alaşımının yarı-katı metal döküm tekniği ile şekillendirilmesi
Forming of Etial-61 AlMgSi alloy with semi-solid metal casting technique
Yazar: SADULLAH UĞUR
Danışman: PROF. DR. KADİR KOCATEPE
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Otomotiv, uçak ve savunma sanayinde geniş kullanım alanına sahip Etial-61 (AA6351) AlMgSi dövme alaşımı genellikle talaş kaldırma yöntemi ile şekillendirilir. Bununla birlikte, yarı-katı metal şekillendirme teknolojisi ile son şekle yakın ve yüksek kaliteli parça üretimi mümkün olabilmektedir. Yarı-katı metal şekillendirme yöntemlerinden olan Tikso-döküm, ön malzemenin tekrar ısıtılması esasına dayalı olması nedeni ile maliyetleri önemli miktarda arttırmaktadır. Bu problemin üstesinden gelmek için yarı-katı döküm yönteminde, sıvı esaslı besleme stoku üreten bir yöntem (reo-döküm) Rio Tinto Alcan'de geliştirilmiştir. SEED (Döndürmeli Entalpi Dengeleme) yöntemi olarak adlandırılan bu teknoloji, basit ve düşük maliyetli olmakla birlikte elektromanyetik veya mekanik karıştırma cihazlarına ihtiyaç duymaz. SEED yöntemi kısa işlem zamanı ve mükemmel bir küresel mikroyapı sunmaktadır.Bu çalışmada, Etial-61 (AA6351) AlMgSi alaşımının yarı-katı dökümü, SEED yöntemi kullanılarak gerçekleştirildi. Etial-61 alaşımının katı-sıvı dönüşüm aralığı karakterizasyonunda, DTA analizi Etial-61 alaşımında yarı-katı bölgeyi 28°C olarak belirten sıvılaşma sıcaklığını 622°C ve katılaşma sıcaklığını 594°C vermiştir. Etial-61 alaşımının yarı-katı şekillendirilmesinde yarı-katı ön malzeme üretmek için SEED yöntemi kullanılmıştır. Etial-61 alaşımı bir elektrik ocağında ergitildikten sonra SEED ünitesi üzerinde bulanan potaya dökülerek sabit bir dönme hızında 75, 80, 85, 90, 95 ve 100 saniye süreleri ile döndürülmüştür. Sonra, yarı-katı haldeki biyet optimum küresel mikroyapı elde etmek amacı ile oda sıcaklığında su içerisinde soğutulmuştur. 85 saniye döndürme süresinin 52,4µm ortalama tane boyutu ve 0,73-0,76 şekil faktörüne sahip optimum mikroyapıyı ürettiği tespit edilmiştir. Etial-61 alaşımını şekillendirmek için, farklı döndürme süreleri ile elde edilen yarı-katı haldeki ön malzeme sabit bir enjeksiyon hızında ve 150°C sabit sıcaklıkta olan kalıba preslenmiştir. Sonuçlar, yarı-katı şekillendirme işlemi ile üretilen numunelerin 47,6-57,8µm ortalama tane boyutu ve 0,74-0,76 şekil faktörüne sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Etial-61 (AA6351) AlMgSi forging alloy which is widely used in automotive, aircraft and defence industry is generally formed by machining. However, semi-solid metal (SSM) processing technology enables the production of near net shape components of superior quality. With semi-solid forming processes based on billet reheating (thixocasting) increases costs significantly. To overcome this problem, a liquid-based method (rheocasting) of producing feedstock for semi-solid casting has been developed at Rio Tinto Alcan. This method called SEED (Swirled Enthalpy Equilibration Device) technology is both simple and cost-effective and involves no electromagnetic or mechanical stirring devices. The SEED process offers a short processing time and an excellent globular microstructure.In this study, semi-solid casting of Etial-61 (AA6351) AlMgSi alloy was achived with using of SEED process. In a DTA analysis concerning the solid?liquid transformation range, characterization of the Etial-61 alloy gave a liquidus temperature of 622°C and solidus temperature of 594°C, resulting in a narrow range of 28°C for the semi-solid region. The SEED process was used to produce feedstock for semi-solid forming of Etial-61 alloy. After remelted of Etial-61 alloy in a electricity heat furnace was poured into crucible on the SEED unit and alloved to swirling with 75, 80, 85, 90, 95 and 100 second times at constant rotation speed. Then, semi-solid slurry was quenched in the water at room temperature due to obtain optimum globular microstructure. It was found that 85 second swirling time produced an optimum structure having 52,4µm grain size and 0,73-0,76 shape factor. For shape forming of Etial-61 alloy, the feedstock in semi-solid state obtained with various swirling time were injected into mould which has 150°C constant temperatures at constant injection speed. The results indicated that all samples produced semi-solid casting process showed 47,6-57,8 µm cell size and 0,74-0,76 shape factor.