Demir esaslı toz metal parçaların indüksiyonla sinterlenmesinde parametrelerin belirlenmesi
Determined the parameters of iron based powder metal pieces which sintered with induction
Yazar: UĞUR ÇAVDAR
Danışman: DOÇ. DR. ENVER ATİK
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Asenkron motorlar = Induction motors ; Demir tozu = Iron powder ; Sinter = Sinter ; Sinterleme = Sintering ; Termal = Thermal ; Termal analiz = Thermal analysis ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy ; İndüktif gerilim bölücü = Inductive voltage divider

Özet:
Demir esaslı toz metal parçaların sinterlenmesi için fırında geleneksel sinterleme yöntemine alternatif olarak ?indüksiyonla sinterleme? yöntemi geliştirilmiştir. Demir, ağırlıkça %3 bakır+demir ve ağırlıkça %3 bronz+demir tozlarından oluşan numuneler 5 kW gücünde 25 kHz frekanslı ve 12 kW gücünde 30 kHz frekanslı indüksiyon cihazlarıyla sinterlenmesi başarılmıştır.İndüksiyon bobininin şekli ve boyutu, sinterleme sıcaklığı, sinterleme süresi, ön sinterleme, sinterleme ve soğutma parametrelerinin indüksiyonla sinterlemeye etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir.Demir esaslı toz metal numunelerin geleneksel sinterlemeyle 1120?C sıcaklıkta 30 dakika sinterleme süresiyle ulaşılan üç nokta eğme dayanım değerlerine, indüksiyonla sinterlemede aynı sıcaklıkta 8,33 dakikada (500 saniye) ulaşılmıştır. Homojen sinterleme ve yüzey kalitesi için 10x10 mm kare kesitli olan numunelerin, 8 mm bakır boru çaplı 32 mm iç ölçülü ?kare sarımlı? indüksiyon bobini içerisinden ?sabit ilerleme hızıyla? geçirilerek sinterlenmesi en uygun yöntem olarak belirlenmiştir.ANSYS programıyla yapılan indüksiyonla sinterleme modellemesinde manyetik akı ve ısı dağılımının, parça boyutu, bobin boyutu ve bobin kesitinin etkileri de incelenmiştir. Ön sinterleme süresi de bu modellemeyle belirlenebilmektedir.İndüksiyonla sinterlemede parça boyutlarına uygun sarılan bobin kadar bir hacim, sinterleme işlemi için yeterlidir. Bu yöntemle sadece sinterlenecek parça ısıtılmakta, geleneksel sinterlemedeki gibi fırın elemanlarının ısıtılmasına gerek kalmamaktadır.

Abstract:
?Induction sintering? method was developed as an alternative method to traditional furnace sintering in order to sinter iron ? based powder metal particules. Samples consisting of iron, weighing %3 wt. copper+iron and %3 wt. bronze+iron powder were sintered with the induction equipments which are 5kW powered 25 kHz frequency and 12 kW powered 30 kHz frequency.The effects of the shape and size of the induction coil, sintering temperature and time, pre-sintering, sintering and cooling parameters on induction sintering was examined both theorically and experimentally.3 point bending resistance values of iron-based powder metal particules, achieved at 1120?C in 30 minutes sintering time by traditional sintering methods were achieved in 8.33 minutes (500 seconds) at the same temperature using induction sintering. Sintering 10x10 mm square samples by transmitting them at a constant moving speed through 8 mm-diametered copper tubed, 32 mm inner sized, square induction coils was determined as the most convenient way to achieve homogeneous sintering and surface quality.In an induction sintering modelling made using the ANSYS program, the effects of magnetic flux and temperature distribution, fragment and coil size, and coil-cut were also examined. Pre-sintering time could also be determined using this modelling.It is enough to have a volume at the size of a coil which is wrapped suitably matching the fragment size in induction sintering process. By this method, only the fragment which will be sintered gets heated as opposed to the traditional sintering methods which require the entire oven equipment to be heated.