Eklemeli üretimle üretilen maça ve soğutma kanallarının çekinti porozitesi üzerindeki etkisi
The effect of additive manufacturing core and cooling channels on shrinkage porosity
Yazar: FURKAN AZER DİN
Danışman: DOÇ. DR. SEBAHATTİN KIRTAY
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Otomotiv sanayisinde artan üretim miktarları ve buna bağlı olarak artan kaliteli parça taleplerini karşılayabilmek adına alüminyum alaşımlarının üretimi için yüksek basınçlı döküm yöntemi öne çıkmaktadır.  Yüksek basınçlı döküm yönteminde, sıvı metalin kalıp boşluğa enjeksiyonu sırasında genellikle sıkışan havaya bağlı gaz poroziteleri ve katılaşmaya bağlı olarak oluşan çekinti poroziteleri görülmektedir. Müşteri şartnamelerinin gerekliliğince poroziteler için seviye beklentileri oluşmuştur.  Uygun kalıp tasarımları ve döküm parametreleriyle beraber bu porozite seviyelerinin, uygun seviyelere getirilmesi mümkün olmuştur. Yüksek basınçlı döküm yönteminde çok rastlanan hatalardan olan çekinti porozitesinin gidermek için uygun katılaşma şartları oluşturulmalıdır. Bunun içinde yüksek basınçlı döküm prosesinde kullanılan kalıplarda ısıtma ve soğutma kanalları mevcuttur. Bu ısıtma ve soğutma kanalları, kalıbın sıcaklık seviyelerini dengeleyerek uygun sıvı metalin optimum şekilde katılaşmasına yardımcı olmaktadır. Bu tez çalışmasında, yüksek basınçlı döküm proseslerinde kullanılan maçaların ve bu maçaların içerisinde bulunan soğutma kanallarının çekinti porozitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Geleneksel yöntemlerle üretilen maçalar ve 3 boyutlu baskı yöntemiyle üretilen maçalarla AlSi10Mg-Fe alaşımlı döküm parçası üretimleri yapılmıştır. Aynı zamanda bu maçaların içerisinde bulunan soğutma kanalları birbirinden farklı tasarımlara sahiptir. Böylece soğumaya bağlı olarak çekinti porozitesi analizi yapılabilmiştir. Üretim öncesinde parametrelerin belirlenmesi için MagmaSoft HPDC simülasyon programı kullanılmıştır. Daha sonrasında yüksek basınçlı döküm ile parçalar üretilmiştir. Üretilen parçaların analizleri için X-Ray radyoskopisi ve mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. 
Deneysel çalışmalar sonucunda; 3 boyutlu baskı yöntemiyle üretilen maçaların, geleneksel yöntemlerle üretilen maçalara göre çok daha verimli olduğu gözlemlenmiştir. Daha fazla yüzey alanına sahip soğutma kanalı bulunduran bu maçaların, çok daha iyi soğutma yaptığı gözlemlenmiştir. Eklemeli maçayla üretilen parçalarda yapılan mikroyapı analizlerinde herhangi bir çekinti porozitesine rastlanmamıştır. X-Ray radyoskopilerinde de herhangi bir çekinti porozitesi tespit edilmemiştir

Abstract:
In the automotive industry, high pressure casting method comes to the fore for the production of aluminum alloys in order to meet the increasing production volumes and accordingly the increasing demand for quality parts. In the high-pressure casting method, gas porosities due to compressed air and shrinkage porosities due to solidification are generally observed during the injection of liquid metal into the mold cavity. Level expectations have been formed for the porosities as required by the customer specifications. With appropriate mold designs and casting parameters, it was possible to bring these porosity levels to appropriate levels. Appropriate solidification conditions must be established to eliminate shrinkage porosity, which is one of the most common mistakes in high pressure die casting method. There are heating and cooling channels in the molds used in the high pressure die casting process. These heating and cooling channels balance the temperature levels of the mold, helping to optimally solidify the appropriate liquid metal. In this thesis, the effect of the cores used in high pressure die casting processes and the cooling channels in these cores on shrinkage porosity were investigated. AlSi10Mg-Fe alloy casting parts were produced with cores produced by traditional methods and cores produced by 3D printing method. At the same time, the cooling channels in these cores have different designs. Thus, shrinkage porosity analysis could be performed depending on cooling. MagmaSoft HPDC simulation program was used to determine the parameters before production. Afterwards, parts were produced by high pressure die casting. For the analysis of the produced parts, X-Ray radioscopy and microstructure examinations were made. 
As a result of experimental studies; It has been observed that the cores produced by the 3D printing method are much more efficient than the cores produced by traditional methods. It has been observed that these cores, which have a cooling channel with a larger surface area, provide much better cooling. No shrinkage porosity was found in the microstructural analyzes of the pieces produced with 3D printed core. No shrinkage porosity was detected in X-Ray radioscopy