Yüksek basınçlı alüminyum dökümünde katmanlaşma kusurlarının simülasyon destekli optimizasyonu
Simulation-assisted optimization of lamination defects in high-pressure aluminum die casting
- Tez No: 946492
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EKREM ALTUNCU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu tez çalışmasında, katmanlaşma hatalarının temel nedenlerini ayrıntılı bir şekilde anlamak ve bu tür hataların önlenmesine yönelik çözüm yolları geliştirmek amacıyla kapsamlı akış simülasyonları yapılmıştır. Yapılan simülasyonlar, döküm sürecinde sıvı metalin kalıp içindeki akış şekillerinin, sıcaklık dağılımlarının ve dolum davranışlarının incelenmesi için etkili bir araç olarak kullanılmıştır. Çalışmada izlenen yöntem kapsamında, önce mevcut üretim koşulları dikkate alınarak süreç şartları modellenmiş ve metalin kalıp içindeki akışı simüle edilmiştir. Bu aşamada, akış şekilleri ve sıcaklık dağılımlarının metal dolumu üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Daha sonra, mevcut üretim koşulları iyileştirilerek farklı dolum senaryoları oluşturulmuş ve bu senaryolar üzerinden katmanlaşma hatalarının oluşumuna etkisi değerlendirilmiştir. Bu yöntem sayesinde hem mevcut üretim şartlarının neden olduğu olası hatalar doğru ve sistemli şekilde tespit edilmiş hem de süreç koşullarının iyileştirilmesine yönelik etkili çözüm yolları geliştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, kalıp içine akan sıvı metalin akış şekillerindeki türbülans seviyesinin ve düşük sıcaklık bölgelerinin katmanlaşma hatalarının oluşumunda doğrudan etkili olduğunu göstermiştir. Türbülanslı alanlarda metalin düzgün birleşememesi ve düşük sıcaklık bölgelerinde soğuk birleşimlerin oluşması, yüzey hatalarına ve katmanlaşmaya yol açmıştır. Ayrıca dolum hızının iyileştirilmesiyle metalin kalıp içinde daha dengeli bir dağılım gösterdiği, metal sıcaklığının uygun seviyelerde tutulmasıyla da katılaşmanın daha düzgün gerçekleştiği belirlenmiştir. Bu iyileştirmelerin katmanlaşma hatalarının büyük ölçüde azaltılmasına katkı sağladığı ortaya çıkmıştır. Sonuçlar, akış simülasyonlarının döküm süreçlerinde katmanlaşma hatalarını önlemek, süreç performansını artırmak ve genel süreç kalitesini iyileştirmek için etkili bir analiz ve geliştirme aracı olduğunu göstermiştir. Bu çerçevede yürütülen çalışma, yüksek basınçlı döküm (HPDC) süreçlerinde karşılaşılan katmanlaşma problemlerinin çözümüne yönelik olarak simülasyon tabanlı, düzenli ve uygulanabilir bir yaklaşım sunmaktadır. Çalışmada elde edilen bulgular hem akademik araştırmaların ilerletilmesi hem de sanayi uygulamalarında süreç iyileştirme çalışmalarına yol göstermesi açısından değerli katkılar sağlamaktadır. Bu katkılar, süreç koşullarının etkin biçimde iyileştirilmesine dayalı hata azaltım stratejilerinin geliştirilmesine imkân vererek hem üretim verimliliğini hem de nihai ürün kalitesini belirgin ölçüde artırma yönünde önemli bir potansiyel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, comprehensive flow simulations were conducted to gain an in-depth understanding of the primary causes of layering defects and to develop preventive solution strategies. These simulations served as an effective tool for analyzing the flow profiles, temperature distributions, and filling behaviors of molten metal within the mold during the casting process. Following the adopted methodology, the current production parameters were first taken into account, the process conditions were modeled accordingly, and the metal flow inside the mold was simulated. In this phase, the effects of flow profiles and temperature distributions on the metal filling behavior were examined in detail. Subsequently, the existing production parameters were optimized, alternative filling scenarios were generated, and the influence of these scenarios on the formation of layering defects was systematically evaluated. Through this approach, both potential defects originating from the current production conditions were accurately identified, and alternative solutions for process improvement were proposed. Simulation results demonstrated that turbulence levels within the flow profiles and low-temperature zones play a direct and critical role in the formation of layering defects. In turbulent regions, improper bonding of molten metal and the occurrence of cold shuts in areas of lower temperature were observed to induce surface discontinuities and layering. Moreover, it was determined that the optimization of filling speed facilitated a more uniform metal distribution, while maintaining optimal metal temperatures promoted a more homogeneous solidification. These improvements were found to significantly reduce the incidence of layering defects. The results affirm that flow simulations constitute an effective analytical and improvement tool for preventing layering defects, enhancing process performance, and improving overall casting quality. Accordingly, the present study proposes a simulation-based, systematic, and applicable approach to addressing layering problems encountered in high-pressure die casting (HPDC) processes. The findings contribute significantly to both academic research and industrial practices by providing insights for the development of process optimization strategies aimed at minimizing defects. These contributions hold substantial potential for increasing production efficiency and enhancing final product quality in HPDC applications.
Benzer Tezler
- Numerical analysis of additive manufacturing of maraging steel
Yüksek dayanımlı çeliğin 3 boyutlu yazıcı ile imalatının sayısal analizi
MOBIN MAJEED
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
- Alüminyum alaşımlarının yüksek basınçlı döküm prosesi ile üretiminde farklı gaz atma sistemlerinin porozite ve proses verimliliği üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of different air venting methods on porosity and process efficiency in the high pressure die casting process of aluminum alloys
AYKUT DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EKREM ALTUNCU
- Yüksek basınçlı döküm parametrelerinin alüminyum döküm parçalarda gözenek oluşumuna etkisi
Effects of high pressure die casting parameters on porosity formation in aluminium casting parts
LEYLA ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TURAN
- A360 alüminyum alaşımının basınçlı dökümünde enjeksiyon parametrelerinin teorik ve deneysel incelenmesi
Theoric and experimental analysis of injection parameters in the die-casting of A360 aluminum composite
TURGUT ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT KORU
- Basınçlı dökümde kalıp hasarına etki eden parametrelerin araştırılması
Invesigation of parameters affecting die damage in high pressure die casting
İBRAHİM FIRAT BALKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAT GÜL