Küresel grafitli dökme demirlerin kalıplama tasarımında besleyici boğaz bağlantılarının etkisinin deneysel ve modelleme teknikleri ile incelenmesi

Abstract

Döküm yöntemi çok eski ve yaygın bir üretim yöntemi olmasına rağmen sıvı metalle çalışılmasından dolayı sağlam parça imali ve üretilen parçanın kullanım ömrü açısından kalıplama tasarımının düzgün yapılması çok önemlidir. Ayrıca dökme demirlerde kalıplama tasarımı döküm parametrelerine göre çok değişkenlik gösterebilmektedir. Aynı tasarıma sahip kalıp farklı döküm şartlarında farklı sonuçlar ortaya çıkarabilmektedir. Çünkü küresel grafitli dökme demirlerin katılaşması sırasında oluşan hacimsel değişim çelik ve alüminyum dökümlerindekinden farklı şekilde gelişmektedir. Bu çalışmada, deneysel olarak tasarlanan farklı kesit kalınlıkları içeren model değişen döküm parametreleri ile tek ve çift besleyicili olarak yapılan tasarımlara uygun olarak kalıplama ve dökümler yapılmıştır. Tasarım çalışmaları için, bilgisayar destekli 3B çizim programı SolidWorks, modelleme çalışmalarında SolidCast döküm simülasyon programı kullanılmıştır. Dökümlerde parametre olarak kimyasal bileşim, dökümhane şartları, kalıp rijitliği, aşılama kalitesi şartları değerlendirilmiştir. Döküm sonrası numuneler modelleme programında tespit edilen yerlerden kesilerek penetrant testleri uygulanmış ve döküm parçaların farklı kesit kalınlığına sahip yerlerinden mikro yapı numuneleri alınmış ve grafit yapıları incelenmiştir. Modelleme ile gerçek döküm sonuçları karşılaştırılmıştır. Böylece çalışmada besleme boğazının döküm parçaların sağlam imalatındaki önemi deneysel ve modelleme teknikleri ile değerlendirilmiştir. Çalışmada kum kalıba döküm, makro inceleme, penetrant testleri, metalografik hazırlık, mikro yapı görüntüleme, görüntü analizi ve modelleme teknikleri kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde aynı kalıplama tasarımında reçineli kalıp ile yapılan ölçümlerde yaş kalıp kumuna nazaran çekinti riskinin daha az ortaya çıktığı görülmüştür. Ayrıca besleyici boğaz ve boğaz bağlantısının ve yerinin gözenek oluşumunda önemli bir parametre olduğu anlaşılmıştır.

Although the casting method is a very old and widespread production method, it is very important to manufacture the solid part and to make the molding design properly in terms of the service life of the produced part due to the working with liquid metal. In addition, the casting design of cast irons can vary greatly according to casting parameters. The mold with the same design can produce different results under different casting conditions. Since the volumetric change during the solidification of spheroidal graphite cast irons develops differently than that of steel and aluminum castings. In this study, molds and castings were made in accordance with the experimental design of different cross section thicknesses with changing casting parameters and single and double feeder designs. For the design studies, SolidWorks computer-aided 3D drawing program and SolidCast casting simulation program were used for modeling studies. Chemical composition, foundry conditions, mold rigidity, metallurgy quality conditions were evaluated as parameters. After casting, penetrant tests were performed by cutting the specimens from the locations determined in the modeling program, and microstructure samples were taken from the parts with different cross-sectional thickness and graphite structures were examined. Modeling and physical casting results were compared. In this study, the importance of feed connections in robust manufacturing of cast parts was evaluated with experimental and modeling techniques. Sand mold casting, macro examination, penetrant tests, metallographic preparation, microstructure imaging, image analysis and modeling techniques were used in the study. When the results were examined, it was seen that the risk of shrinkage was less than the wet mold sand in measurements made with resin mold in the same molding design. In addition, nutrient feeder connections and location was found to be an important parameter in pore formation.