Raylı araçlarda kullanılan fren disklerinin vermiküler grafitli dökme demir olarak üretilmesi ile mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, raylı araçlarda kullanılan fren disklerinin vermiküler grafitli dökme demir olarak üretilmesiyle lamel grafitli dökme demire göre mekanik özelliklerinin ve küresel grafitli dökme demire göre termal özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Döküm prosesinde, optimum tretman malzemesi miktarının ve optimum aşı türünün belirlenmesi; işleme prosesinde ise, optimum işleme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu optimum seviyelerin endüstride dökümhane ve talaşlı imalat işletmelerine yol gösterici nitelikte olacağı düşünülmüştür. Tez çalışması genel olarak literatür taraması, simülasyon, döküm prosesi, işleme prosesi ve test aşamalarından oluşmaktadır. Raylı araç fren diskinin optimum havalandırma sistem tasarımını belirlemek için frenleme simülasyonu yapılmıştır. Döküm prosesinin kalitesini henüz tasarım aşamasında sağlamak için döküm simülasyonu yapılmıştır. Döküm prosesi kalıpta işlem tretman tekniği kullanılarak kum kalıba döküm şeklinde yapılmıştır. Döküm ve işleme prosesleriyle ilgili gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda tam faktöriyel deney tasarımı metodolojisi kullanılmıştır. Tez kapsamında, vermiküler grafitli dökme demir raylı araç fren diskleri başarıyla üretilmiştir. En yüksek çekme mukavemeti değerini (509,5 MPa) veren kombinasyon olan SB 5 aşı türünün ve 625 g tretman malzemesi miktarının döküm prosesinde optimum seviyeler olduğu tespit edilmiştir. En düşük yüzey pürüzlüğü değerini (1,02 µm) veren kombinasyon olan 200 veya 300 m/min kesme hızının, 0,2 mm/dev ilerleme oranının ve 0,5 mm paso miktarının işleme prosesinde optimum seviyeler olduğu tespit edilmiştir.

In this thesis study, it has been aimed to improve the mechanical properties with respect to lamellar graphite cast iron and the thermal properties with respect to spheroidal graphite cast iron by manufacturing as vermicular graphite cast iron of brake discs used on rail vehicles. It has been aimed to determine the optimum treatment material quantity and inoculation type in casting process and the optimum machining parameters in machining process. It has been thought that these optimum levels will guide the foundry and machining businesses in industry. The thesis study has been consisted of literatüre review, simulation, casting, machining and test phases in general. To determine the optimum ventilation system design of the rail vehicle brake discs has been conducted braking simulation. To ensure the quality of the casting process in the design phase has been conducted casting simulation. The casting process has been into the sand mold by using the in-mold treatment technique. For experimental studies related to casting and machining processes have been used the full-scale factorial design of eperiments. In the scope of the thesis, rail vehicle brake discs have been successfully produced from vermicular graphite cast iron. It has been determined that the SB 5 inoculation type and 625 g of treatment material quantity, which is the combination giving the highest tensile strength value (509.5 MPa) are optimum levels in the casting process. It has been determined that the 200 or 350 m/min of cutting speed, 0.2 mm/rev of feed rate and 0.5 mm of cutting depth, which is the combination giving the lowest surface roughness value (1.02 µm) are optimum levels in the machinimg process.