Alüminyum parçaların enjeksiyon kalıplama metodu ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Production of aluminum parts by powder injection molding and their characterization
Yazar: LEVENT ACAR
Danışman: DOÇ. DR. H. ÖZKAN GÜLSOY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Hazırlanan bu tez çalışmasında; toz enjeksiyon kalıplama metodu kullanılarak Al parçaların üretimi gerçekleştirilmiştir. Başlangıç aşamasında kullanılan toz malzemelerin ortalama partikül boyutları ve genel görünümleri tespit edilerek, başlangıç tozları karakterize edilmiştir. Al tozları ile yüzey aktifleyici maddeler Turbula tipi karıştırıcılarda karıştırılmıştır. Elde edilen toz karışımları, karıştırıcıda 175°C'de 75 dev/dak hızında 60 dak. bağlayıcılarla birlikte karıştırılmıştır. Kullanılan bağlayıcılar polimerik esaslı bağlayıcılar olup, %69 parafin, %10 carnauba mum, %20 polipropilen ve %1 stearik asitten oluşmaktadır. Toz-bağlayıcı karışımları hacimce %62,5 toz ve %37,5 bağlayıcıdan oluşmaktadır. Toz-bağlayıcı karışımları homojen olarak karıştırıldıktan sonra 8-10mm boyutlarında granül haline getirilmiştir. Granül haldeki karışım enjeksiyon kalıplama cihazında 175°C'de ve 12,5 MPa basınçta kalıplanmıştır. Kalıplanan numuneler MPIF standartlarına göre dizayn edilmiş olan çekme numuneleri şeklindedir. Kalıplanmış numuneler önce solvent bağlayıcı giderme, sonrasında N2 altında ısıl bağlayıcı giderme işlemine tabi tutulmuştur. Bağlayıcı giderme işlemi sonrasında tüm numuneler N2 ortamında, farklı süre ve sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Sinterleme sıcaklıklarına ve sinterleme sürelerine bağlı olarak mekanik özelliklerin değiştiği gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılarak irdelenmiştir. Sinterlenmiş parçaların 2,608 gr/cm3 yoğunluk (%96,48 teorik yoğunluk), 126 MPa çekme mukavemeti, %20,8 uzama ve 46HB sertlik değerine ulaştığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, Al parts were produced by powder injection molding. Powder materials used in the experiments were characterized by determination of mean particle size and morphologies. Al powder and surface agent powder were mixed in a Turbula type mixer. The resultant powder blends were mixed together with binders for 60 minute at a speed of 75 rpm under 175°C in a special mixer. These polymer based binders are comprised of 69% paraffin wax, 10% carnauba wax, 21% polypropylene and 1% stearic acid. Powder-binder blends are comprised of 62,5% powder and 37,5% binder in volume. The powder-binder blends were manually granulated at a size of 8-10mm after homogeneous mixing. The granulated blend was molded at 175°C under with a 12,5 MPa pressure in a special injection molding equipment. The molded samples have the shape of tensile test samples which were designed according to MPIF standards. The resultant samples were subjected to solvent debinding and thermal debinding removal operation under the high purity N2 atmosphere. After the thermal dedinding operation, all samples were sintered under different duration and temperatures in high purity N2 atmosphere. Depending on sintering temperatures and sintering time the changes in the mechanical properties were observed. All data was compared and discussied with similar study in literature.Experimental results show that the sintering temperature and time increased sintered density, ultimate tensile strength, elongation and hardness of injection molded aluminum parts. The sintered density, ultimate tensile strength, elongation, and hardness were 2.60 g/cm3, 126 MPa, 20.8 % and 46 HB, respectively.