Hafif silahlara ait bazı parçaların tozmetal enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretimi ve analizi
Production and analysis of some parts of light weapons using powder metal injection molding method
Yazar: OĞUZ KAAN OKTAY
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇALIŞKAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Toz Metal Enjeksiyon Kalıplama (MEK), endüstride seri üretimdeki hızı, düşük üretim maliyeti, karmaşık şekilli parça üretimine olanak tanıması ve hassas boyut toleranslarını yakalayabilmesi gibi özellikleriyle önemli bir yere sahiptir. Tez içeriği, toz enjeksiyon kalıplama yöntemiyle üretilen bir parçanın hammadde seçiminden başlayarak sinterleme sürecine kadar olan ilerleyişi ele almaktadır. Metal enjeksiyon kalıplama prosesinde toz seçimi devamlılık açısından önemlidir. Toz ve bağlayıcı seçiminin uygunluğu, nihai parçanın yapı ve kalitesini oluşturmaktadır. Bağlayıcı arındırma ve sinterleme süreçlerinde, malzeme çeşitliliğine bağlı olarak proses içeriğinin değişkenliği dikkat çekmektedir. Tez içeriğinin amacı; endüstride oldukça yaygın bir şekilde kullanılan plastik enjeksiyon yöntemi ve toz metalurjisini bir araya getiren metal enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilen parçaların, üretim sırasındaki metallerin davranışları, yapıları, mikroyapılarını gözlemlemektir. Gözlem sonuçlarına istinaden malzeme yapısı ve mukavemeti alanlarında olumlu olumsuz etkilerini tespit etmek ve metal enjeksiyon kalıplama işlemlerinin (bağlayıcı arındırma, sinterleme) metaller üzerindeki etkilerini saptamaktır. Tüm bu işlemler boyunca mekanik ve kimyasal özellikler, yoğunluk, yorulma özellikleri ve yüzey pürüzlülükleri incelenmiştir. Sinterleme sürecinin ardından parçaların istenilen standartlara yönelik özellikleri kazandırmak için gerekli bazı ek işlemlerden geçirilmektedir. Bu ek işlemlerin (ısıl işlem, su verme işlemi vb.) parçaya kazandırdığı mekanik ve kimyasal özellikler saptanmıştır. Üretilen parçaların mikroyapıları incelenirken elektron mikroskobundan yararlanılmıştır. Kimyasal dağılım formları incelenirken ise enerji dağılım spekstroskobisi kullanılmıştır. Yapılan kalıp analizlerinde ise birleşme izleri, kalıp sıcaklıkları, partikül dağılımları ve hava sıkışmaları (boşlukları) incelenmiştir. Kalıp analizi katılaşma sonuçlarında ise sıvı bölgelerdeki kalıp analizleri, sıcakta kalan deformeye uğrayabilecek bölgeler, çekinti boşlukları ve kilitleme kuvveti detayları işlenmiştir. Teknolojinin gelişmesiyle geleneksel üretim yöntemleri yerini metal enjeksiyon kalıplama yöntemleri gibi gelişmiş üretim yöntemlerine bırakacaktır. Ülkemizde yaygın üretim alanı olmayan toz metal enjeksiyon kalıplama yönteminin teorik ve uygulamalı analizlerle birlikte desteklenerek anlatıldığı bu yüksek lisans tez araştırma çalışması konu üzerinde faaliyetini sürdürecek olan çeşitli üretici firmalar, bu alanda çalışan uzmanlar, mühendisler ve gelecek planlamasını bu sektör üzerinde yapacak olan öğrenciler için yararlanılabilecekleri bir metodoloji oluşturacaktır.

Anahtar Kelimeler: Sinterleme, Bağlayıcı, Mikroyapı, Kalıp Analizi, Elektron Mikroskobu, Kalıp

Abstract:
Metal injection molding (MIM), is a process of making cellular metals via powder metallurgy which attention has been paid in recent years. MIM has a considerable importance in industry with its low cost, high production rate, capability of producing complex parts and ability to achieve close tolerances. Thesis content addresses the progress of a piece produced by powder injection molding method, starting from the raw material selection to the sintering process. Powder selection is important for continuity in the metal injection molding process. The appropriateness of powder and binder selection determines the structure and quality of the final part. In the binder purification and sintering processes, the variability of the process content depending on the material diversity is noteworthy.The purpose of the thesis content; The behavior, structures, microstructures of the parts produced by the metal injection molding method, which combines the plastic injection method and powder metallurgy, which are widely used in the industry, are to observe the microstructures of the metals during production. Based on the observation results, to detect positive negative effects in the fields of material structure and strength and to determine the effects of metal injection molding processes (debinding, sintering ) on metals. Throughout these processes, mechanical and chemical properties, density, fatigue properties and surface roughness were examined. After the sintering process, the parts are subjected to some additional processes necessary to gain the properties of the desired standards. The mechanical and chemical properties that these additional processes (heat treatment, quenching, etc.) impart to the part have been determined. Electron microscope was used when examining the microstructures of the produced parts. While examining the forms of chemical distribution, energy distribution specstroscope was used. In the mold analyzes performed, the traces of the joints, mold temperatures, particle distributions and air jams ( blanks ) were examined. In the solidification results of the mold analysis, the details of the liquid mold analysis, regions that may be subject to thermal deformation, shrinkage gaps and locking force are processed. With the development of technology, traditional production methods will be replaced by advanced production methods such as metal injection molding methods. This master's thesis research study, in which the powder metal injection molding method, which is not a widespread production area in our country, is explained with the support of theoretical and applied analysis, is a useful tool for various manufacturing companies that will continue their activities on the subject, experts working in this field, engineers and students who will make their future plans in this sector. will create a methodology.

Key Words: Sintering, Binder, Microstructure, Mold Analysis, Electron Microscopy, Mold