Yarı sürekli döküm yöntemi ile alüminyum biletlerinin üretiminde döküm kalıplarının yağlanması

Abstract

vıı ÖZET Alüminyum alaşımlarının sürekli döküm ingoüarında peryodik bant ve ters segregasyonun oluşum mekanizmaları araştırılmış ve kalıp yağlamasının bunlara etkileri incelenmiştir. Metalik kalıp sisteminde sıvı ve katı fazların metalbilimsel karakteristikleri arasındaki farklılık neticesi oluşan hava boşluğu katılaşmada süreksizliğe neden olarak çözünence zengin sıvının döküm başlığındaki sıvı metalin hidrostatik basmcı ve kapiller etkisiyle dendritler arası kanallardan bilet yüzeyine hareket etmesine ve yüzeyde ve hemen altında aşın derecede alaşım elementi yığılmasına neden olmaktadır. Oluşan fazların özellikleri ve yığılmanın endüstriyel bir ısıl işlem operasyonuyla giderilemeyecek kadar çok olması çoğu zaman malzeme kaybma, srrasal fabrikasyon sırasmda çahşabilirliğin azalmasına ve sonuç ürünlerin kalitesinin düşmesini neden olur. Ancak,döküm kademesinde uygun kalıp dizaynı ve yağlayıcı seçimi ve de soğutma koşullarının sağlanması halinde, hem termal şartlar ve kompozisyonal değişimler kontrol altoda tutularak tüm kesit boyunca uniform yapı eldesi mümkün olacağı gibi hem de peryodik bantın asıl sebebi olan kalıp cidarı ile bilet yüzeyi arasındaki temassızlık azaltılabilir. Bu çalışmada kullanılan kalıp yağlayıcısının; yüzey akıntılarına, ters segregasyona ve segregasyona etkileri incelenmiştir. Hazırlanan veya geliştirilen yağlayıcılar endüstriyel boyutlu AA 6063 alaşımı biletlerin dökümlerinin gerçekleştirildiği sürekli döküm ünitelerinde kullanılarak 7 adet bilet dökülmüş ve takiben bu biletlerin yüzey kalitesi ve yüzey altı metalografik yapılarının kalitesi ışık ve SEM mikroskopisi ile muayene edilerek elde edilen bulgular analiz edilmiştir. Deneysel gözlemler, kalıp yağlayıcısının, yüzey bantlarının oluşumu ve yüzey tipi ters segregasyonun mertebesi üzerinde önemli derecede etki edebileceğini göstermiştir. % 0.4 Si, % 0.6 Mg içeren ETİAL 60 veya AA 6063 alaşımı biletlerin gelişigüzel ve sıradan margarin yağların kullanılması halinde yüzeydeki Si 'un bölgesel olarak zenginleşmesi % 6 lara varabilirken uygun yağlayıcı kullamlması halinde yüzey ve yüzey altında % Si dağılımının normal seyir gösterdiği bulunmuştur.

vm SUMMARY In this thesis, formation and mechanism of periodic band and inverse segregation in continuous casting of aluminium billets and effect of mould lubricant on these phenomena have been investigated. Liquid to solid transformation is accompanied by a solidification shrinkage which results in the occurence of an air gap between the mould surface and newly formed skin of billet. The air gap conducts almost no heat. As a direct consequence of the formation of an air gap, the linear increase in the thickness of solidified skin stops and this skin remelts and by the capillary effect and hydrostatic pressure of liquid metal in mould head. Solute rich liquid flows between dendritic channels to billet surface and causes alloy element enrichments at the surface and subsurface of the billets. This phenemona is called as surface bleeding and/or surface type inverse segregation. The properties of these existing phases and abnormaly high agglomeration which could not be removed completely by an industrial heat treatment procedure generally causes loss of material, loss of working capacity in sequental fabrication and low quality in final products. However, by desingning a proper mould used for casting, choosing suitable lubricant and providing desirable cooling conditions, both thermal stipulations and compositional changes can be controlled so that uniform structure can be achieved through out the cross - section and the formation of an air gap which is a main reason of periodic band formation between mould surface and billet surface can be eliminated. In this study, the effects of various used lubricants in D.C.casting process on surface bleeding and inverse segregation have been investigated. By using prepared and/or choosen compounds, 7 different AA 6063 alloy billets poured with industrial application of continuous casting process and than these billets' surface quality and inner regions' metallographic characters have been examined by light and SEM microscopy and the findings have been analysed. The experimental observations show us that the lubricant has an important effect on occurance of surface bleeding and surface type inverse segregation. In the case of an ordinary margarine used for casting of an 0.4% Si,0.6% Mg AA 6063 alumunium alloy billets, local Si agglomeration on the billet surface reachs approximatly 6 %. However, it has been shown that with choosing suitable lubricant, Si agglomeration has a normal dispersion at the outer and inner regions of the billets.