Yüksek basınçlı döküm yöntemi ile etial-140 alaşımından üretilen havalı fren kompresör kapağında aşınma direncinin geliştirilmesi

Abstract

Ağır vasıtalarda fren sistemleri hava ile çalışmaktadır. Günümüzde artan hava ihtiyacı (fren sistemi, süspansiyon, vites sistemi vb.) kompresörlerden karşılanmaktadır. Motora dişli ya da kasnakla bağlanan kompresörler motordan aldığı dairesel hareketi krank mili, biyel kolu ve pistonlar vasıtasıyla doğrusal harekete çevirerek havayı 10-12 bar seviyesinde sıkıştırıp araç üzerindeki tanklara dolmasını sağlamaktadır. Kompresör silindir kapakları yüksek basınçlı döküm yöntemiyle Etial-140 alaşımından üretilmektedir. Döküm yöntemi ve alaşımın seçkin özelliklerinden dolayı endüstride kullanımı oldukça yaygındır.Bu çalışmada yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretilen silindir kapağının servis ortamında dinlendirme valfinin açılıp kapanması neticesinde oluşan aşınma direncinin arttırılması için alaşım geliştirilmesi çalışmaları yapılmıştır. Aşınma performansının iyileştirilmesi için Etial-140 alaşımına %1,1, %2,4 ve %3,1 oranlarında Mg ilavesi yapılmıştır. Magmasoft döküm simülasyonu kullanılarak üretilen numune kalıbına yüksek basınçlı dökümler yapılmıştır. Elde edilen numunelere çekme testi, darbe testi, sertlik testi, aşınma testleri, XRD, SEM, EDS analizleri ve mikroyapıları incelenmiştir. Etial-140 alaşımı Al matris içerisinde ötektik ve birincil silisyumdan oluşmaktadır. Bununla beraber alaşıma ilave edilen Mg içeriği ile birlikte mikroyapıda ilave olarak β-Fe ve Mg2Si gibi intermetalikler oluşmuştur. Sertlik ve çekme mukavemeti Mg içeriği ile birlikte artış göstermiştir. Aşınma deney sonuçlarına göre en iyi aşınma performansı Mg ilave edilmiş alaşımlarda görülmüştür.

On heavy vehicles, brake systems work with compressed air. Nowadays, increasing for demanding of high pressure air such as brake system, suspension, gear system, etc. is compensated for compressors. The compressors connected to engine with gears or pulleys, compress the air around 10-12 bar, and fill the tanks on the vehicle by converting the circular motion of the engine to linear motion employing pistons, connection rod and crankshaft.Compressor cylinder heads are manufactured from Etial-140 alloy with high pressure casting method. AlSi12 alloys have wide spread usage in industry due to easy casting and outstanding properties.In this work, an alloy development studies were conducted in order to increase the wear resistance of cylinder heads produced by high pressure casting method. In order to increase the abrasion resistance, 1,1, 2,4 and 3,1 % Mg were added to Etial-140 alloy. High pressure castings were performed using sample molds designed using Magmasoft casting simulation. The samples were investigated by tensile, impact, hardnes, abrasion tests, and XRD, SEM, EDS, microstructure analyzes. Etial-140 alloy has primary Si and eutectic Si in Al matrix. However, there are Mg2Si and other intermetallics such as β-Fe as well primary Si and eutectic Si in Etial-140 alloys with Mg. Hardness and tensile strength improved with increasing Mg content. According to the wear test results AlSi12 alloys with Mg presented the best wear performance.