Yeni nesil ön şekillendirilmiş besleyici gömleklerinin tasarımı, optimizasyonu ve üretimi
Design, optimisation and manufacturing of new generation pre-formed feeder sleeves
Yazar: HAYDAR KAHRAMAN
Danışman: PROF. DR. ÜMİT CÖCEN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Sanayide metalik parça üretimi için kontrol kolaylığı, ekonomikliği ve seri üretime uygulanabilirliği açısından en çok tercih edilen yöntemlerin başında döküm süreçleri gelmektedir. Özellikle büyük boyuttaki ve tek parça halinde üretilmek istenen parçaların üretiminde döküm kaçınılmaz bir yöntem olmaktadır. Her ne kadar hatasız bir döküm için yolluk tasarımı iyi yapılsa bile katılaşma sonucu oluşan çekintilerin döküm parçayı etkilememesi için çoğunlukla besleyici kullanımı gerekmektedir. Besleyici kullanımı, döküm verimini düşürse de sonuçta üretim verimini doğrudan artırmaktadır. Besleyici verimini artırmak üzere besleyici gömlekler, demir esaslı ve kısmen de demir dışı alaşımların dökümünde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada insan sağlığına ve çevreye uyumlu hammaddeler kullanılarak geliştirilen besleyici gömleklerin tasarımı ve üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla, ekzotermik ve yalıtım özellikli dört farklı bileşim sahip besleyici gömleklerin yapısal ve ısıl karakterizasyonları yapılarak yeni iki farklı geometrik tasarım geliştirilmiştir. Böylece besleyici gömlek seçiminde ve uygulanmasında önemli özellikleri ortaya konmuştur. Aynı zamanda besleyici gömlek etkinliğinin incelenebileceği uygun kalıp tasarımları yapılarak döküm uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Döküm uygulamalarında küresel grafitli dökme demir, karbon çeliği, yüksek manganlı çelik ve paslanmaz çelik alaşımları kullanılmıştır. Dökümler sırasında soğuma eğrileri çıkarılarak gömleklerin metal katılaşma sürecine ve katılaşma sonrası metal yapısına etkileri incelenmiştir. Besleyici gömlek incelemeleri ve döküm uygulamalarından elde edilen bulgular döküm benzeşim programı üzerinde işlenerek programda kayıtlı besleyici gömlek özellikleri geliştirilmiştir. Bu yolla benzeşim programı kullanılarak doğru besleyici gömlek seçiminin önü açılmıştır.

Abstract:
Casting process is one of the most preferred methods in industrial production of metallic parts, in terms of ease of control, economy and applicability to mass production. Casting is an inevitable method especially for the production of large sized and single piece parts. Although the runner design is well designed for a sound casting, it is often necessary to use a feeder so that the shrinkage caused by solidification do not affect the casting. Even if feeder application decreasing the casting yield, increasing the total yield. In generally exothermic and/or insulating feeder sleeves are used in iron-based and partly non-ferrous alloys to increase casting yield. In this study, aim to design and manufacture feeder sleeves with environmental and human health friendly raw materials. For this purpose, structural and thermal properties of feeder sleeves that have four different exothermic and insulation composition, are characterized and two new geometric design are improved. Thereby, crucial parameters are revealed for application and selection of feeder sleeves. Also, casting applications were carried out by designing suitable molds in which feeder activity could be examined. Ductile iron, carbon steel, high manganese steel and stainless-steel alloys are used for casting application. The cooling curves during the castings were taken and the effects of the sleeves on the metal solidification process and the metal structure after solidification were investigated. The data obtained from feeder sleeves investigations and casting applications were processed on the casting simulation program and the characteristics of the feeder sleeves loaded in the program were improved. In this way, using the simulation program, the right feeder shirt selection is paved.