Küresel grafitli dökme demir dökümünde aşılayıcı ve döküm sıcaklığının akıcılık özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Ergitilen sıvı metalin hazırlanan kalıp boşluğuna dökülmesi şeklinde tanımlanan döküm yöntemi, istenen nihai şeklin sıvı metale doğrudan verilebildiği ekonomik ve en yaygın kullanılan metal şekillendirme yöntemlerinden biridir. Sıvı metal ile çalışılması döküm yöntemini çok avantajlı kılmakla birlikte, bazı zorlukları da beraberinde getirmektedir. Döküm işleminde sıkça karşılaşılan hatalardan biri sıvı metalin kalıp boşluğunda tam olarak yürümemesi, kalıbın tam olarak dolmamasıdır. Bu hata sıvı metalin kalıp boşluğunda kalıp yüzeyi ile teması, kalıp malzemesinin ısı transfer katsayısının yüksek olması ve sıvı hareketleri esnasında sıvı metalin aşırı soğumasından ve katılaşmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca sıvı metal yüzeyindeki oksit tabakasının yüzey gerilimi de akışı sınırlandırmaktadır. Bu sebeple sıvı metalin akıcılığı sağlam döküm imalatı için önemlidir. Metal ve alaşımlarının yolluk sisteminden geçerek, kalıbı eksiksiz ve zamanında doldurma özelliğine akıcılık denir. Belli bir katılaşma sıcaklık aralığına sahip alaşımların akıcılıkları sıvı ve katı fazların bir arada bulunmasından dolayı olumsuz yönde etkilenmektedir. Sıvı metalin akıcılığına alaşım özellikleri, kalıp özellikleri, döküm sıcaklığı ve ilave edilen alaşım elementleri, aşılama, küreselleştirme, tane inceltme gibi döküm uygulaması şartlarına göre birçok faktörden etkilenmektedir.Bu çalışmada, Küresel Grafitli Dökme Demir sınıfı GGG60 standardı alaşımın aşılama kalitesi, döküm sıcaklığının akıcılık özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bunun için döküm sıcaklığı, farklı aşılayıcılar ve farklı aşılayıcı miktarlarının, özel olarak tasarlanan farklı kesit kalınlıkları içeren akıcılık testi modeliyle hazırlanan kum kalıplara dökümü yapılarak akıcılık özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Değişen döküm şartlarında kum kalıba yapılan dökümlerde kesit kalınlığına bağlı olarak sıvı metalin ilerleme mesafesi tespit edilerek, FlowCast Döküm simülasyon yazılımları ile karşılaştırılmıştır. Bütün parametrelerde yapılan dökümlerin farklı kalınlıktaki döküm parçalardan elde edilen numunelerden mikro yapı incelemeleri yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir.

The casting method, which is defined as pouring the molten liquid metal into the prepared mold cavity, is one of the most economical and one of the most widely used metal forming methods in which the desired final shape can be fed directly to the liquid metal. Working with liquid metal leads to advantageous casting method, however, it brings some difficulties. One of the common mistakes in casting process is that the liquid metal does not walk completely in the mold cavity and the mold does not fill completely. This error is due to the contact of the liquid metal with the mold surface in the mold cavity, the high heat transfer coefficient of the mold material, and the overcooling and solidification of the liquid metal during liquid movements. In addition, the surface tension of the oxide layer on the liquid metal surface limits the flow. For this reason, the fluidity of the liquid metal is important for robust casting production. The ability of the molten liquid metal or alloy to fill the mold cavity completely and in time through the gating system is called fluency. The fluids of alloys with a certain solidification temperature range are adversely affected by the combination of liquid and solid phases. Alloy properties, mold properties, casting temperature and added alloying elements are influenced by many factors according to casting conditions such as grafting, spheronization, grain thinning. In this study, it was aimed to investigate the grafting quality and fluency properties of casting temperature of GGG60 standard alloy of Spherical Graphite Cast Iron. For this purpose, the effects of casting temperature, different inoculants and different inoculant quantities on sand molds were investigated by using fluency test model with respect to different cross section thicknesses. The flow distance of the liquid metal was determined according to the cross-sectional thickness of the castings made in sand casting under changing casting conditions and compared with FlowCast Casting simulation software. The microstructure analysis of the samples obtained from the castings of different thicknesses of the castings made in all parameters were evaluated and the results were evaluated.