Alüminyum alaşımlarının yüksek basınçlı dökümünde simülasyon tekniği ile optimum kalıp tasarımı ve süreç parametrelerinin belirlenmesi
Determination of optimum die design and process parameters with simulation technique in high pressure die casting of aluminum alloys
Yazar: EMRE GÖKÇİL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ACARER
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Simülasyon =

Özet:
Çalışmanın amacı, ticari bir ürünün yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretimi sürecinde, döküm simülasyon yazılımı (Magmasoft) kullanılarak simülasyon ortamında gerçekleştirilen çalışmalarla optimum kalıp tasarımı ve döküm süreci parametrelerinin belirlenmesi, belirlenen parametreler ile yüksek basınçlı döküm hattında üretimin gerçekleştirilmesidir. Çalışmada, ağır vasıtalarda kullanılan hava kurutucu parçasının optimum kalıp tasarımı ve döküm süreci parametreleri belirlenmiştir. Bu süreçte, hem kalıp tasarımı (yolluk ve hava cebi sistemi) hem de yüksek basınçlı döküm sürecine en çok etki eden döküm sıcaklığı (initial temperature), enjeksiyon basıncı (injection pressure) ve enjeksiyon hızı (injection velocity) parametreleri simülasyon ortamında parametrik olarak ele alınmıştır. Yürütülen simülasyon çalışmalarının katılaşma sonuçları incelendiğinde, simülasyon ortamında katılaşma sürecine enjeksiyon basıncı değişkenliğinin bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Diğer yandan, dolum sonuçları incelendiğinde optimum döküm sıcaklığının 625 °C ve optimum enjeksiyon hızının birbirine yakın sonuçlar sergileyen 3 farklı enjeksiyon hızı olmak üzere 2 m/s, 3 m/s ve 4 m/s olduğu tespit edilmiştir. Belirlenen optimum kalıp tasarımı ve süreç parametreleri ile dökümü gerçekleştirilen parçalar, dijital radyografik muayeneye tabi tutularak döküm ve simülasyon sonuçları karşılaştırılmıştır. Radyografik muayene sonuçları ışığında, 2 m/s, 3 m/s ve 4 m/s enjeksiyon hızlarında olmak üzere gerçekleştirilen dökümler değerlendirildiğinde, 2 m/s ve 3 m/s enjeksiyon hızlarında dökülen parçalarda ASTM E2422 standardına göre sırasıyla 7 ve 5 seviyelerinde soğuk birleşme (cold fill) hatalarına rastlanırken 4 m/s enjeksiyon hızına sahip parçada herhangi bir hata gözlemlenmemiş olup, radyografik muayene sonucu optimum enjeksiyon hızının 4 m/s olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to determine the optimum die design and casting process parameters by using the casting simulation software (Magmasoft) during the production process of a commercial product by high pressure casting method and to produce the casting process parameters with the determined parameters on the high pressure casting line. In this study, optimum die design and casting process parameters of an air dryer part used in heavy vehicles were determined. Within the process, both the die design (runner and overflows system) and the initial temperature that affect most to high pressure die casting process, injection pressure and injection velocity parameters are handled parametically in the simulation inter face. When the solidification results of the simulation studies were examined, it was found that the injection pressure variability had no effect on the solidification process in the simulation context. On the other hand, when the filling results were examined, it was found that the optimum casting temperature was 625 °C and the optimum rate of injection was 2 m/s, 3 m/s and 4 m/s, three different injection rates showing similar results. The casting and simulation results were compared by the casted parts and digital radiographic examination with the determined optimum mold design and process parameters. In the consideration of the radiographic examination results, when the castings performed at 2 m/s, 3 m/s and 4 m/s injection rates are evaluated, it is observed that while cold fill failure is seen castings at 2 m/s and 3 m/s injection rates at 7 and 5 levels, respectively according to ASTM E2422 standard, the part casted at 4 m/s rate of injection seen no failure and it is obtained that the optimum rate of injection result of radiographic examination is 4 m/s.