A356 alaşımının kokil kalıba dökümünde sıcak yırtılma probleminin incelenmesi
Invesigation of hot tearing problems in A356 alloy casting in permanent molds
Yazar: ALİ EŞKİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR UYULGAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum alaşımları, hafiflik, yüksek mukavemet, iyi korozyon direnci, yüksek elektriksel iletkenlik ve kolay şekillendirilebilirlik gibi üstün özellikleri nedeniyle, otomotiv, havacılık, savunma ve enerji gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alaşımların üretiminde en çok tercih edilen yöntemlerden biri döküm yöntemidir. Karmaşık geometrili parçaların elde edilmesini sağlayan ve malzeme israfını azaltan bu yöntem, sıcak yırtılma gibi kalite problemleriyle karşılaşabilir. Sıcak yırtılma, döküm parçalarında katılaşma aşamasında veya sonrasında oluşan çatlaklardır ve temelde döküm parçasının katılaşması sırasında oluşan termal gerilmelerden kaynaklanır. Sıcak yırtılma probleminin ortaya çıkması, döküm parçasının mekanik özelliklerini ve performansını olumsuz etkiler ve ekonomik kayıplara neden olabilir. Bu problemin önlenmesi veya azaltılması için, alaşımın kimyasal bileşimi, döküm parametreleri ve kalıp tasarımı gibi faktörlerin optimize edilmesi gerekmektedir. Bu faktörlerin etkisi, hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenebilir.

Bu tezde A356 alüminyum alaşımının sıcak yırtılma duyarlılığını etkileyen döküm sıcaklığı ve kalıp sıcaklığı gibi iki ana faktör üzerinde durulmuştur. Döküm sıcaklığı için 680°C, 700°C ve 720°C; kalıp sıcaklığı için ise 240°C, 325°C ve 400°C seviyeleri seçilmiştir. Bu farklı kombinasyonlar altında toplam 27 adet döküm gerçekleştirilmiş, döküm sonrası çubuklarda oluşan çatlaklar incelenmiş, sıcak yırtılma duyarlılığı analizi ve mikroyapı analizi yapılmıştır. Ayrıca, MAGMASOFT simülasyon programı ile sayısal analizler gerçekleştirilerek bu sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışma, A356 alaşımının kokil kalıba dökümünde karşılaşılan sıcak yırtılma probleminin detaylı bir şekilde incelenmesini ve bu problemi azaltacak yöntemlerin araştırılmasını amaçlamaktadır.

Abstract:
Aluminum alloys are widely used in industries such as automotive, aerospace, defense and energy due to their superior properties such as lightness, high strength, good corrosion resistance, high electrical conductivity and easy formability. One of the most preferred methods in the production of these alloys is the casting method. This method, which enables parts with complex geometry to be obtained and reduces material waste, may encounter quality problems such as hot tearing. Hot tearing is cracks that occur in casting parts during or after the solidification phase and are basically caused by thermal stresses that occur during the solidification of the casting part. The emergence of hot tearing problem negatively affects the mechanical properties and performance of the casting part and may cause economic losses. To prevent or reduce this problem, factors such as the chemical composition of the alloy, casting parameters and mold design need to be optimized. The impact of these factors can be examined by both experimental and numerical methods.

In this thesis, two main factors affecting the hot tear sensitivity of A356 aluminum alloy, such as casting temperature and mold temperature, are emphasized. 680°C, 700°C and 720°C for casting temperature; For the mold temperature, 240°C, 325°C and 400°C levels were selected. A total of 27 castings were carried out under these different combinations, the cracks formed in the bars after casting were examined, Hot tear susceptibility analysis and microstructure analysis were performed. Additionally, numerical analyzes were carried out with the MAGMASOFT simulation program and these results were compared with experimental data. This study aims to examine in detail the hot tearing problem encountered in gravity mold casting of A356 alloy and to investigate methods to reduce this problem.