3 boyutlu yazıcılar ile üretilen maçalara motor bloklarının dökümünde optimum proses ve tasarım parametrelerinin belirlenmesi
Determination of optimum process and design parameters for cylinder blocks castings produced with 3d printed cores
Yazar: CEM AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET ULUDAĞ
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
3B (3 boyutlu) yazıcılar günümüzde birçok sektörde olduğu gibi döküm sektöründe de kullanılmaya başlanmıştır. Bu teknoloji döküm sektöründe özellikle maçaların üretilmesinde kullanılmaktadır. 3B yazıcılar çok karmaşık geometriye sahip olan maçaların, maça sandığı olmadan üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında ilk olarak 3 boyutlu yazıcıda üretilen maçalar ile motor blok dökümünde optimum proses ve tasarım parametrelenin belirlenmesi için simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar destekli 3B tasarım programlarında maçaların tasarım çalışmaları yapılmıştır. 3B yazıcılarda üretilen maçaların montajları yapılarak, simülasyon çalışmalarında belirlenen optimum proses parametreleri ile motor blokları dökülmüştür. Eş zamanlı olarak geleneksel döküm yöntemi olan yaş kum kalıba da motor bloğu dökümü gerçekleştirilmiştir. Maçalara dökülen bu motor blokları ile geleneksel yöntem ile dökülen motor blokları bu çalışmada detaylı bir şekilde karşılaştırılmıştır. Motor bloklarının farklı bölglerinden mikroyapı, çekme testi, çentik darbe testi, sertlik ve aşınma numuneleri alınmıştır. Mikroyapı incelermelerinde garfit yapıları ve perlit oranları incelenmiştir. Mekanik testlerde kopma mukavemeti, çentik darbe enerjisi ve sertlik sonuçları değerlendirilmiştir. Her iki yöntem için de aşınma testi sonuçları incelenmiştir. Elde edilen bulgular ışığında, her iki kalıpta üretilen motor blokları da %99 perlitik yapıya sahiptir. Reçineli kum kalıba dökülen motor bloklarından alınan numunlerin kopma mukavemetleri ve sertlik değerleri yaş kum kalıpta üretilen motor bloklarından alınan numunelere göre daha yüksektir. Yaş kum kalıpta üretilen motor bloklarından alınan numunelerin darbe enerjisi reçineli kum kalıpta üretilen motor bloklarından alınan numunelerin darbe enerjisine göre daha yüksektir. X-ray incelemelerinde her iki farklı kalıp türünde üretilen motor bloklarının iç sağlamlığı değerlendirilmiş ve her ikisin de de döküm hatasına rastlanmamıştır.

Abstract:
3D (3 dimensional) printers have started to be used in the casting industry, as in many other sectors. This technology is especially used in the production of cores in the foundry industry. 3D printers enable cores with very complex geometry to be produced without a core box. In this thesis, simulation studies were carried out to determine the optimum process and design parameters in engine block casting with cores produced on a 3D printer. Design studies of cores have been done in computer-aided 3D design programs. The cores produced in 3D printers were assembled and the engine blocks were cast with the optimum process parameters determined in the simulation studies. Simultaneously, the engine block was cast into the green sand mold, which is the traditional casting method. These engine blocks poured into the cores and the engine blocks poured with the traditional method were compared in detail in this study. Microstructure, tensile test, notch impact test, hardness samples were taken from different parts of the engine blocks. In microstructure investigations, graphite structures and perlite ratios were investigated. Breaking strength, notch impact energy and hardness results were evaluated in mechanical tests. In the light of the findings, the engine blocks produced in both molds have a 99% pearlitic structure. The breaking strength and hardness values of the samples taken from the engine blocks poured into the resin sand mold are higher than the samples taken from the engine blocks produced in the green sand mold. The impact energy of the samples taken from the engine blocks produced in the green sand mold is higher than the impact energy of the samples taken from the engine blocks produced in the resin sand mold. In the X-ray examinations, the internal strength of the engine blocks produced in both different mold types was evaluated and no casting defect was found in either of them.