Köpük model döküm yönteminde döküm ve model parametrelerinin incelenmesi
Investigation of casting and pattern parameters in lost pattern casting proccess
Yazar: NECATİ YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. KADİR KOCATEPE ; PROF. DR. SÜLEYMAN TEKELİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
ivKÖPÜK MODEL DÖKÜM YÖNTEM NDE DÖKÜM VE MODELPARAMETRELER N N NCELENMES(Doktora Tezi)Necati YALÇINGAZ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜTemmuz 2006ÖZETGenişleyebilen polistiren (GPS) tanelerinin enjeksiyonla kalıplanması ileelde edilen modeller köpük model döküm yöntemiyle metal dökümparçalarının üretimi için kullanılmaktadır. Üretilen parçada tanekaynaması köpüğün bozunması sırasında oluşan sıvı atık ve tanebüzülmesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Ayrıca tane kaynamasıköpük modelin çekme ve kırılma özelliklerini de önemli bir şekildeetkilemektedir. Polistirende tane kaynaması ön süresi,şişirmekalıplama süresi ve basıncı ve model yoğunluğu gibi birçokparametreye bağlıdır.Bu çalışma; köpük model döküm yönteminde (KMDY) model malzemesiolarak kullanılan GPS'nin ön şişirme süresi, kalıplama süresi ve basıncıve yoğunluğun tane kaynaması, mekanik özellikler, termal özellikler vemikroyapı üzerine etkisini içermektedir.Standard çekme numuneleri (ASTM-D638) değişik ön şişirme süreleri(15, 30 ve 60 s), kalıplama süreleri (20, 30 ve 40 s), kalıplama basınçları(0,8, 0,9, 1,0, 1,1 ve 1,2 atm) ve model yoğunluklarında (26,20, 30,70 ve39,07 kg/m3) ham GPS'den hazırlanmıştır.vPolistiren modelin termal bozunum karakteristiğini belirlemek içintermo gravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre(DSC) analizleri kullanılmıştır. Parçaların mekanik özellikleri çekme testiile belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen polistiren modelin tane kaynamasınıbelirlemek için mikroyapı ve ağırlık kaybı analizleri yapılmıştır.Elde edilen sonuçlara göre; Ham polistiren granüllerin ön şişirme süresiarttıkça tanelerin hacmi artmıştır. Polistiren tanelerin ön şişirme süresi,model yoğunluğu, kalıplama basıncı ve süresinin artmasıyla tanekaynaması, çekme dayanımı ve uzama değerlerinde artış meydanagelirken taneler arası boşluklarda azalma gözlenmiştir. Artan ön şişirmesüreleri atık polistiren miktarını artırmış fakat % 50 ağırlık kaybınıngerçekleştiği sıcaklık değerlerini değiştirmemiştir. Kalıplama süresipolistirenin atık miktarını etkilememiştir. Ancak ön şişirme ve kalıplamasürelerinin artmasıyla bozunumun entalpileri artmıştır. Ham, önşişirilmiş ve kalıplanmış numunelerin tamamında bozunum 350-450 oCsıcaklık aralığında gerçekleşmiştir.Bilim Kodu : 710.3.011Anahtar Kelimeler : Köpük Model, Dolu Döküm, Polistiren,Genişleyebilen Polistiren, Tane KaynamasıSayfa Adedi : 123Tez Yöneticileri : Doç. Dr. Kadir KOCATEPEProf. Dr. Süleyman TEKEL

Abstract:
viINVESTIGATION OF CASTING AND PATTERN PARAMETERS IN LOSTPATTERN CASTING PROCCESS(Ph.D. Thesis)Necati YALÇINGAZI UNIVERSITYINSTUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJuly 2006ABSTRACTThe patterns obtained by injection molding of expandable polystyrene(EPS) beads are used for the production of metal cast parts in the lostfoam process. Bead fusion in the produced part has an important effecton the bead collapse and viscous residue formation during thedegradation of the foam. It has also a significant effect on the tensileand fracture properties of the foam pattern. The bead fusion ofpolystyrene depends on several parameters such as pre-expansiontime, molding time and pressure and pattern density.This thesis comprises of a study of the effect of pre-expansion time,molding time, pressure and pattern density of expandable polystyreneused pattern material in lost foam pattern casting process on beadfusion, mechanical properties, thermal properties and microstructure.Standard tensile samples (ASTM-D638) were prepared from rawexpandable polystyrene subjected to various pre-expansion times (15,30 and 60 s), molding times (20, 30 and 40 s), molding pressures (0,8,0,9, 1,0, 1,1, 1,2 atm) and pattern densities (26,20, 30,70 and 39,07kg/m3).viiThermo gravimetric (TGA) and Differential Scanning Calorimetric (DSC)analysis have been used to define thermal degradation characteristicsof the polystyrene pattern. Tensile test of specimens were achieved dueto mechanical properties. The weight lost and microstructures ofobtained polystyrene pattern were also analyzed to define bead fusion.According to the obtained results; the volume of the bead hasincreased with increasing pre-expansion time of raw granules. It wasobserved that the porosities between beads in polystyrene patterndecreased while values of the bead fusion, the tensile strength andelongation of polystyrene pattern increased with increasing pre-expansion time, pattern density, molding time and molding pressure ofpolystyrene. Although the amount of polystyrene waste has increasedwith increasing pre-expansion time, the temperature at which 50 %weight lost of pre-expanded polystyrene has not changed. The moldingtime has not affected the amount of polystyrene waste, however thedegradation enthalpy increased with increasing pre-expansion andmolding times. Degradation of the raw, pre-expanded and moldedpolystyrene specimens have been taken place at temperatures between350 and 450 0C.Science Code : 710.3.011Key Words : Lost foam casting, full mould, polystyrene,expandable polystyrene, bead fusionPage Number : 123Advisers : Assoc. Prof. Dr. Kadir KOCATEPEProf. Dr. Süleyman TEKEL