Porselen karoların kimyasal kompozisyonu ile sinterleme rejimi ve teknik özellikleri arasındaki ilişkinin istatistiksel modellenmesi
Statistical modeling of the relationship between the chemical composition, sintering regime, and technical properties of porcelain tiles
Yazar: MOHSEN ZAMANI
Danışman: PROF. DR. ALPAGUT KARA ; PROF. DR. CEM SEVİK
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Bu çalışma, porselen karoların özellikleri üzerinde etkili olan faktörlerin sistematik olarak incelenmesi amacıyla tam faktöriyel deney tasarımı yaklaşımı kullanmıştır. Deney tasarımı, seramik üretim sürecinin optimize edilmesi ve geliştirilmesi için bağımsız değişkenlerin sistemli bir şekilde değiştirilmesini ve buna bağlı olarak bağımlı değişkenlerin ölçülmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada SiO2/Al2O3, Na2O/K2O, MgO/CaO Seger oranları ve pişme sıcaklığı gibi dört ana faktör 24 tam faktöriyel tasarım yöntemiyle incelenmiştir. 
Tez kapsamında, porselen malzemelerin kimyasal bileşimi ve Seger değerleri üzerinde durulmuş ve oksit oranlarının aralıkları hesaplanmıştır. İstatistiksel hipotez analiziyle tip I ve tip II hatalar minimize edilmiştir. Ayrıca, hammadde miktarlarının sınırlanması, oksit oranlarının dengesinin korunması ve tane boyutunun etkilerinin minimize edilmesi için ek kriterler belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar, bağımsız değişkenlerin porselen karoların özellikleri üzerindeki etkilerini değerlendirmiş ve optimal ayarları belirlemeye yardımcı olmuştur. İstatistiksel analiz, Seger oranlarının yoğunluk, su emme, pişme küçülmesi, termal genleşme katsayısı ve mukavemet gibi önemli özellikler üzerinde etkili olduğunu göstermiştir.
Varyans analizi ve Pareto grafiği, en büyük etkiye sahip faktörleri belirlemek için kullanılmıştır. SiO2/Al2O3 ve MgO/CaO faktörlerinin incelenen özellikler üzerinde en önemli etkiye sahip olduğu görülmüştür. Çalışma sonucu elde edilen regresyon modelleri yüksek uyum ölçütleri göstermiş ve güçlü tahmin yeteneklerini kanıtlamıştır.
Bu çalışma, porselen karoların üretim sürecinin optimize edilmesi ve kalitesinin iyileştirilmesi için değerli bilgiler sunmaktadır. Önerilen modeller, üretimde ekonomik etkileri olan maliyet optimizasyonu, kaynak tahsisi, üretim verimliliği ve karlılık gibi konularda üreticilere avantaj sağlayabilir.

Abstract:
This study utilized a full factorial experimental design technique to systematically investigate the factors influencing the final properties of porcelain tiles. The experimental design allowed for the systematic alteration of independent variables and the measurement of dependent variables, aiming to optimize and improve the ceramic production process. The study focused on four main factors: Seger ratios of SiO2/Al2O3, Na2O/K2O, MgO/CaO, and firing temperature, employing a 2^4 full factorial method.
The composition of porcelain tiles and Seger values were specifically addressed in the study, with the calculation of oxide ratio ranges. Statistical hypothesis analysis was employed to minimize Type I and Type II errors. Furthermore, additional criteria were established restrict the amount of typical raw material in the formulation, ensure that the balance of various oxide components is not distorted and minimize the particle size effects. The experimental results evaluated the effects of independent variables on the properties of porcelain tiles and assisted in determining optimal settings. The statistical analysis demonstrated the significant influence of Seger ratios on important properties such as density, water absorption, firing shrinkage, thermal expansion coefficient, and strength.
Variance analysis and Pareto charts were employed to identify the most impactful factors on each property. SiO2/Al2O3 and MgO/CaO were found to have the most significant effects on the examined properties. The regression models derived from the study exhibited high goodness-of-fit measures and demonstrated strong predictive capabilities.
This study provides valuable insights for optimizing the production process and enhancing the quality of porcelain tiles. The proposed models offer advantages to manufacturers in terms of cost optimization, resource allocation, production efficiency, and profitability.