Toz metal parçaların orta ve düşük frekanslı indüksiyon ile sinterlenmesinde sinterleme parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi

Abstract

Toz Metalurjisi ile parça üretiminin en önemli işlem basamaklarından biri sinterlemedir. Sinterleme, sıkıştırma işlemi gerçekleştirilmiş metal tozlarına, kullanım alanlarında parçalardan istenen mekanik dayanımlarının kazandırıldığı, önemli derecede enerji ve zaman tüketiminin olduğu ısıl işlemdir. Son yıllarda, üretim proseslerinde zaman ve enerjinin, dolayısı ile maliyetlerin azaltılması önemli bir amaç haline gelmiştir. Bu amaca uygun olarak geleneksel sinterleme yöntemine alternatif yöntemler araştırılmakta ve uygulanmaktadır. Tez kapsamında, daha az süre ve daha az enerji tüketiminin gerçekleştiği indüksiyon ile sinterleme yöntemi araştırılmıştır. Sinterleme prosesine getirdiği avantaj ve dezavantajlar detaylı şekilde incelenerek yöntemin geleneksel sinterleme yöntemine ikame edilebilirliği incelenmiştir. Çalışma kapsamında toz metal numunelerin üretiminde, saf demir tozu; %0,5 grafit içeren demir tozu ve % 3 Cu, % 0,5 Grafit içeren demir tozu kullanılmıştır. Tez çalışması süresince sinterleme parametrelerinden sinterleme yönteminin, süresinin, sinterleme sıcaklığının ve ön sinterleme uygulanmasının numunelerin mekanik özellik ve mikro yapılarına etkileri incelenmiştir. İndüksiyon ile sinterlemenin etkilerinin anlaşılması amacı ile numuneler geleneksel olarak sinterlenerek, üretilen numunelerin mekanik özellikleri ve mikro yapıları karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, aynı sinterleme sıcaklığı ve süresinde İndüksiyon ile sinterleme yöntemi ile geleneksel sinterlemeye göre daha iyi mekanik özellik değerlerinin elde edilebileceği görülmüştür. Çalışma kapsamında öncelikle mekanik deneylere uygun deney numuneleri, farklı bileşimlerde toz ve farklı sinterleme parametreleri uygulanarak geleneksel ve indüksiyon ile sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Çalışmanın diğer kısımlarında ise farklı şekil ve boyutlardaki preslenmiş toz metal parçaların indüksiyon ile sinterleme yöntemiyle sinterlenmesi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

Sintering is one of the most important steps of the production of powder metal parts. Sintering is a heat treatment which has significant energy and time consumption and it brings into desired mechanical property values of the pressed metal powder according to usage areas. In recent years, reducing costs by reducing time and energy has become an important goal in the production process. According to this object, alternative methods of conventional sintering are investigated and used. In the thesis, induction sintering method which has low energy and time consumption was investigated. The advantages and disadvantages of this method was investigated in detail and substitutability to conventional sintering was researched. In the study, pure iron powder; 0.5 % graphite included iron powder and % 3 Cu, % 0.5 graphite included iron powder (by weight) was used. Effect of sintering method, sintering duration, sintering temperature and pre-sintering on mechanical properties and microstructure was investigated. In order to understand the effect of induction sintering, conventional sintering was applied to the samples and micro structural and mechanical properties of samples were compared. As the result of the studies, it was seen that, better mechanical property values were obtained at the same sintering duration and temperature compared to the conventional sintering. In the study, firstly test samples which has different powder compositions were produced for mechanical testing by induction and conventional sintering methods, with different sintering parameters. In the following sections, the pressed powder metal parts which were different shapes and sizes were produced successfully with induction sintering.