Yarı-katı şekillendirme için elektro-manyetik karıştırma yöntemi ile ön malzeme üretimi
Feedstock production by electro-magnetic stirring method for thixo-forming
Yazar: SEDA ATAKUL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİKA ÖZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Uzay ve havacılık sektöründe kullanım alanı oldukça fazla olan AA7050 Al alaşımından nihai parça üretimi çoğunlukla talaşlı imalat yöntemi ile veya alçak/yüksek basınçlı döküm yöntemi ile yapılmaktadır. Nihai parça üretimi için hem fire parça hem de zaman kaybı oldukça fazladır. Bu durum üretilen parçada maliyet açısından kazanç kaybına sebep olmaktadır. Son zamanlarda yüksek mekanik özellikleri ve net şekle yakın parça üretimi gibi üstün özelliklerinden dolayı parça üretiminde yarı-katı şekillendirme yöntemi kullanılmaktadır. Yarı-katı şekillendirme için kullanılan ön-malzemenin tiksotropik özelliğe sahip olması gerekir. Tiksotropik özelliklere sahip ön-malzeme üretimi için birçok yöntem bulunmaktadır. Bu çalışmada tiksotropik ön-malzeme üretimi için elektro-manyetik karıştırma yöntemi kullanılmıştır. AA7050 Al alaşımından elektro-manyetik karıştırma yöntemi ile tiksotropik ön-malzeme üretimi yapılmıştır. Elektro-manyetik karıştırma ünitesi özel olarak yazılan bir bilgisayar programı ile kontrol edilmiştir. Elektro-manyetik karıştırma ünitesi, Profi-LAB editör yazılımı kullanılarak oluşturulan ara yüz ile bilgisayar üzerinden PLC aracılığıyla kontrol edilmiştir. Değişken manyetik alan oluşturmak için asenkron motor kullanılmış olup motorun kontrolü frekans konvertörü ile sağlanmıştır. Yarı-katı sıcaklık aralığındaki katılaşma esnasında elektro-manyetik karıştırma yöntemi ile farklı parametrelerle üç farklı numune üretimi gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma yapmak amacıyla elektro-manyetik karıştırma yapılmadan da aynı şartlarda grafit kalıba döküm gerçekleştirilmiştir. Üretilen tüm numunelerin mikroyapıları incelenmiştir. Yapılan mikroyapı incelemeleri sonunda elektro-manyetik karıştırma yöntemi ile üretilen tiksotropik AA7050 numunelerde α-Al dendrit kollarının kırıldığı ve mikroyapıdaki α-Al hücrelerinin rozet ve/veya nadiren küremsi şekle sahip olduğu gözlenmiştir. Elektro-manyetik karıştırma yapılmadan grafit kalıba döküm yöntemi ile üretilen numune incelendiğinde ise mikroyapıdaki α-Al hücrelerinin dendritik olarak oluştuğu belirlenmiştir. Tüm numuneler incelendiğinde ideal tiksotropik ön malzeme üretimi frekans 50 Hz, gerilim 380 volt, tork 160 N/m parametreleri ile sağlanmıştır.

Abstract:
The production of final parts from AA7050 Al alloy, which has a large area of use in the aerospace and aviation industry, is mostly made by machining or low/high pressure casting method. For the production of the final part, both wasted parts and time loss are quite high. This situation causes loss of profit in terms of cost in the produced part. Recently, semi-solid forming method is used in the production of parts due to its superior properties such as high mechanical properties and production of parts near net shape. The feedstock used for semi-solid forming must have thixotropic properties. There are many methods for the production of precursors with thixotropic properties. In this study, electro-magnetic stirring method was used for thixotropic feedstock production. Thixotropic feedstock was produced from AA7050 Al alloy by electro-magnetic stirring method. Electro-magnetic stirring unit was controlled by a specially written computer program. Electro-magnetic stirring unit was controlled via PLC via computer with interface created using Profi-LAB editor software. An asynchronous motor is used to create a variable magnetic field and the motor is controlled by a frequency converter. During the solidification in the semi-solid temperature range, three different samples were produced with different parameters by electro-magnetic stirring method. For comparison purposes, graphite mold casting was carried out under the same conditions without electro-magnetic stirring. Microstructures of all produced samples were examined. At the end of the microstructure investigations, it was observed that the α-Al dendrite arms were broken and the α-Al grains in the microstructure had rosette and/or rarely spherical shape in the thixotropic AA7050 samples produced by the electro-magnetic stirring method. When the sample produced by the graphite mold casting method without electro-magnetic stirring was examined, it was determined that the α-Al grains in the microstructure were formed dendritic. When all samples were examined, ideal thixotropic feedstock production was achieved with frequency 50 Hz, voltage 380 volts, torque 160 N/m