Katılaşma sırasında döküm-kalıp ara yüzeyinde ısı transfer katsayısının incelenmesi
Investigation of heat transfer coefficient at casting mold interface during solidification
- Tez No: 180178
- Danışmanlar: DOÇ.DR. HACI MEHMET ŞAHİN, DOÇ.DR. KADİR KOCATEPE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 155
Özet
Döküm yöntemlerinde metal/kalıp ara yüzeyindeki ısı transfer katsayısıdöküm parçada yapı ve mekanik özellikleri belirleyen katılaşma oranınıkontrol eden önemli bir faktördür. Metal/kalıp ara yüzeyindeki ısı transferkatsayısı zamana bağlıdır ve alaşım tipi, kalıp malzemesi ve yüzeypürüzlülüğü, kalıp ve döküm sıcaklıkları, katılaşma yönü, metalin çekmesi,kalıbın genleşmesi ve ara yüzeyde oluşan hava boşluğu gibi birçokparametrelerden etkilenir. Bu çalışmada ara yüzey ısı transfer katsayısınınkalıp yüzey pürüzlülüğü ve zamana göre değişiminin araştırılması ve yüzeypürüzlülüğüne bağlı ara yüzey ısı transfer mekanizmaların belirlenmesiamaçlanmıştır.Beş değişik yüzey pürüzlülüğüne sahip saf bakır ve sıcak iş takım çeliği(H13) soğutuculardan ve bu soğutuculara karşı yerçekimine ters yöndekatılaşan ötektik Al-Si döküm alaşımından zamana bağlı sıcaklıklarölçülmüştür. Döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısı üzerine kalıpyüzey pürüzlülüğünün etkisini belirlemek için ölçülen sıcaklıklarkullanılmıştır. Soğutucuların makro ve mikro yapılar üzerine etkileriniaraştırmak amacıyla soğutucuya temas eden yüzeyler ve bu yüzeylere dikkesitlerde makroskobik ve mikroskobik incelemeler yapılmıştır. Dökümyüzeyinde deformasyon oluşumu soğutucu ve döküm parça yüzeyprofillerinden belirlenmiştir.24, 60, 280, 400 ve 2400 grit zımpara pürüzlüklerinde döküm-soğutucu arayüzey ısı transfer katsayısı ve kalıp yüzey pürüzlülüğü arasında ilişki tespitedilmiştir.Bu çalışmada aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:1- 60, 280 ve 400 grit zımpara pürüzlülüklerinde ısı transfer katsayısı gritzımpara numarasının atmasıyla artmıştır.2- Isı transfer katsayısı 24 grit zımpara pürüzlülüğüne sahip saf bakır veH13 çelik soğutucuların her ikisinde de sıvı metalin soğutucuyüzeyindeki zımpara oyuklarının içine girmesinden dolayı 60, 280 ve400 grit zımpara pürüzlülüklerinden daha yüksek bulunmuştur.3- 2400 grit zımpara pürüzlülüğünde bakır soğutucu en düşük ısı transferkatsayısı üretirken H13 çelik soğutucu en yüksek ısı transfer katsayısısağlamış ve her iki döküm yüzeylerinde çok yoğun gaz boşluklarıoluştuğu gözlenmiştir.4- Bakır ve H13 çelik soğutuculara yapılan dökümlerde katılaşmayüzeylerde temasın olduğu pre-dentritik noktalardan başlamıştır.5- Dentritler H13 çelik soğutucu üzerine yapılan dökümlerde dökümyüzeyinde, bakır soğutucu üzerine yapılan dökümlerde ise arayüzeyden yaklaşık olarak 200 µm mesafede yönlenmiştir.6- H13 çelik soğutucuya temas eden döküm yüzeyinde birincil silisyumoluşmuştur.7- Soğutuculara temas eden ötektik bileşimindeki Al-Si döküm parçayüzeylerinde içbükey ve dışbükey deformasyon meydana gelmemiştir.
Özet (Çeviri)
In the casting processes, the heat transfer coefficient at the metal/moldinterface is an important factor for the solidification rate which controlsmicro structure and mechanical properties in the casting. The heat transfercoefficient at the metal/mold interface is time dependent and affected byseveral parameters such as the alloy type, the mold material and surfaceroughness, the mold and pouring temperatures, casting configuration,shrinkage of the metal, expansion of the mold and formation of air gap atthe interface. The purpose of this investigation is to study variations in themetal-mold interface heat transfer coefficient with respect to the moldsurface roughness and time, and to clarify the interfacial heat transfermechanisms.Time-temperature relationships were measured with the copper and hotworking steel (H13) chills having five various surface roughness values inupwards solidifying castings of eutectic Al-Si alloy against the chills. Toevaluate the effect of surface roughness on metal-mold interface heattransfer coefficients measured temperatures were used. In order to clarifythe effect of chills on macro and microstructures, the casting surfacecontacted to the chill and vertical section of the casting were examined.The formation of casting surface deformation was determined from theprofiles of casting and the chill surfaces.The relationship between metal-mold heat transfer coefficient and moldsurface roughness was identified in terms of 24, 60, 280, 400 and 2400grid emery papers.It is concluded that:1- The heat transfer coefficient for 60, 280 and 400 grid emery papersincreased with increasing grid number.2- The heat transfer coefficient for both copper and H13 steel moldshaving 24 grid emery paper was obtained higher than 60, 280 and 400grid emery papers because of the penetration of the liquid metal intothe cavities resulted from 24 grid emery paper.3- 2400 grid emery paper produced the lowest heat transfer coefficientfor copper chill while the highest heat transfer coefficient for H13steel chill, and the formation of relatively high density gas cavitieson both casting surfaces were observed.4- Solidification in castings against copper and H13 steel chills started atpre-dendritic points contacted to the chill surface.5- Dendrites on the castings against H13 steel chill were directional fromthe casting surface although the castings against copper chill this wasmeasured as approximately 200 µm from a distance of the interface.6- Primary silicon crystals were formed of the surface on the castingscontacted to H13 steel chill.7- Concave or convex deformation on the surfaces of eutectic Al-Sicastings contacted the chill was observed to be non-existent.
Benzer Tezler
- Katılaşma sırasında kalıp sıcaklığının döküm-kalıp ara yüzey ısı transfer katsayısına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the mould temperatures on the casting-mould interface heat transfer coefficient during solidification
BAHADIR HOZİKLİGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Teknik EğitimGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KURTULUŞ BORAN
DOÇ. DR. NEŞET AKAR
- Thermoelastic stability analysis of solidification of pure metals on a coated planar mold of finite thickness: Effects of the coating layer
Katılaşma sürecinde gözlemlenen kararsızlık mekanizmasının analizi: Kalıp yüzeyi kaplama tabakasının etkileri
MEHMET HAKAN DEMİR
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK YİĞİT
- Vakum uygulamalı yüksek basınçlı döküm prosesinde (HPDC) ısı transferinin deneysel ve teorik incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of heat transfer in vacuum assisted high pressure die casting (HPDC) process
ORHAN SERÇE
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KORU
- Sıcak kamaralı basınçlı döküm yönteminde proses optimizasyonu ve alaşım modifikasyonu
Process optimization and alloy modification in hot chamber die casting process
CEM KARAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ANIL AKDOĞAN
- Determination of effect of hydrogen on aluminium and its alloys by experimental studies and molecular dynamic simulations
Hidrojenin alüminyum ve alaşımları üzerindeki etkisinin deneysel çalışmalar ve moleküler dinamik simülasyonlar ile belirlenmesi
AHMET TIĞLI
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA DIŞPINAR