PROF. DR. HÜSEYİN SÖNMEZ

Profil ekstrüzyonunda profil faktörünün malzeme akışı ve ekstrüzyon kuvveti üzerine etkisinin araştırılması

Şu ana kadarki yapılmış çalışmalar, ürün kesit geometrisinin ekstrüzyon kuvveti ve metalin akış mekaniğine etkisiyle ilgili çok az bilgi sağlamaktadırlar. Birçok çalışma, ekstrüzyon kuvveti hesabı ile ilgili birkaç formül ortaya koymuştur. Bununla beraber, simetrik olmayan kesitler için ekstrüzyon kuvvetinin hesabında literatürde bir eksiklik vardır. Dairesel olmayan parçaların ekstrüzyonunda, kuvvetin teorik yaklaşımında farklı formüller, deneylerle elde edilen sonuçlardan oldukça farklı sonuçlar vermektedir. Aslında, ürün kesitinin şekli ve boyutu ekstrüzyon kuvveti üzerinde etkisi olan en önemli faktördür. Şekil karmaşıklığının, ekstrüzyon kuvvetini önemli ölçüde etkilediği görülmektedir. Dairesel kesitler için ekstrüzyon kuvveti minimumdur. Fakat, kare, üçgen ve dikdörtgen kesitler için bu kuvvet belirtilen sırayla artmaktadır. Bu çalışmada, profil faktörünün literatürdeki çeşitli tanımları anlatılmış, profil faktörü ile malzeme akışı ve ekstrüzyon basıncı arasında bir ilişki kurulmaya çalışılmıştır. Ürün kesit şeklini belirleyen nitelikler (köşe sayısı, şeklin dar ve geniş açıları, simetri düzlemi ve ekseni sayısı, cidar kalınlıkları) ekstrüzyon kuvveti ve malzeme akışını etkilemektedir. Ekstrüzyon basıncının değişiminin ve malzeme akışının, takım karmaşıklığı ve ıstampa hızına etkisi deneysel ve teorik çalışmalar yardımıyla araştırılmıştır. Sabit ıstampa hızında, daha çok karmaşık profiller için basınç eğrilerinin, daha az karmaşık olanlara nazaran genellikle daha dik olduğu görülmüştür. Bu davranıştan sapmalar, daha iyi bir matris şekil karmaşıklığı tanımına ihtiyaç olduğunu göstermektedir. Sabit şekil karmaşıklığı için, basınç eğrilerinin yüksek hızlarda daha dik olduğu gözlemlenmiştir.

Döküm yöntemi ile üretimde hurda kaynakları ve özelliklerinin araştırılması

Enerji tasarrufu, çevre sağlığı, yeraltı kaynaklarının korunması ve ülke ekonomisine yaptığı katkılar nedeniyle hurda metallerin geri kazanımının önemi günden güne artmaktadır. Bir çeşit hammadde kaynağı olan metal hurdalar günden güne önem kazanmakta ve dünya piyasalarında çok ciddi bir ticari ürün haline gelmektedir. Bu çalışmada, öncelikle olarak demir-çelik hurdaları ele alınmıştır. Bu bağlamda Türkiye ve Dünya demir-çelik sanayi ve döküm sanayi hakkında bilgilere yer verilmiştir. Demir çelik hurdaları; kaynakları, fiziksel ve kimyasal özellikleri, kaliteleri gibi kriterlere göre anlatılmaya çalışılmıştır. Ayrıca demir çelik hurdalarına ergitme öncesi uygulanan işlemler, harmanlama hesaplamaları, elektrik ark ocakları, hurda balyalama presleri gibi konularda da bazı açıklamalar yapılmıştır. Dünyada ve ülkemizde metal hurdalarının sınıflandırma yöntemleri örneklerle anlatılmıştır. Metal hurdalarının tücari bir ürün olduğu göz önünde bulundurularak hurda metallerin fiyat oluşum kriterleri ve ülkemizin dünya hurda piyasaları hakkındaki konumu hakkında bilgilere yer verilmiştir. Ayrıca demirdışı metal hurdaları ile ile ilgili başta alüminyum hurdaları olmak üzere, bakır, çinko ve diğer bazı demirdışı metal hurdaları hakkında bilgiler verilmiştir. Çalışma sonucunda, ülkemizde de gelişmiş ülkelerde olduğu gibi metal hurdalarının geri dönüşümüne gerekli önemin verilmesi gerektiği , yeterli önemin verilmesiyle çevre ve yeraltı kaynaklarının olumlu yönde etkineleneceği, ithalat rakamlarında ki azalmanın ise ülke ekonomisine katkıda bulunacağı gibi sonuçlara ulaşılmıştır.

Sürekli dökümde katılaşma ve soğutmanın incelenmesi

Çelik slabın sürekli dökümünde ve alüminyumun alaşımlarının ingot DC dökümünde, katılaşmanın başlangıç seviyelerinden itibaren kalıbı soğutmak amacıyla su kullanılır. Kalıbın aşağı seviyelerinde ise metalin katılaşma yüzeyine su püskürtülmesi ile soğutma sağlanır. Su ile soğutma katılaşan kabuğun oluşmasını ve ısı kaçışını kontrol ettiği için ürün kalitesini direk olarak etkilemektedir. Bu olayda katılaşan malzeme içerisinde gerilim ve gerinimlerin oluşmasına neden olur. Bu inceleme su ile soğutma sürecindeki en son çalışmaları göz önüne koymaktadır ve her iki döküm yöntemindeki farklılıkları ve benzerliklerine ışık tutmaktadır. İkincil soğutma bölgesindeki ısı kaçış katsayısı, su kaynama eğrilerinden de görüldüğü gibi ingot yüzeyindeki sıcaklığa bağlıdır. Isı kaçışı zamanla slab ve ingot yüzey sıcaklığı değiştikçe önemli ölçüde değişmektedir. Katılaşan çelik içinde sıcaklık değişimindeki ani dalgalanmalar özellikle ön yüzeyde çatlamalara veya sıcak yırtılmalara neden olan ısıl gerilmelere yol açar. Çeliğin su püskürtme ile soğutulmasının ve alüminyumun CO2 enjeksiyonu ve suyun çarpması ile soğutulmasının sıkı kontrolü metal yüzey sıcaklığının ani değişimini engellemektedir. Bütün süreçlerin ana amacı, gizli ve hissedilen ısının iç desteği ile metal yüzey sıcaklığını kontrolümüz dahilinde belirli bir ivme ile azaltarak, soğutma işlemi son bulana kadar yüzeyden ısı kaçış hızını sabitlemektir.

Magnezyum alaşımlarının basınçlı dökümünde kullanılan makinelerin tasarım esaslarının incelenmesi

Magnezyum konstrüksiyon metalleri arasında en hafif olan malzemedir. Özellikle otomotiv endüstrisinde yoğun metallerin yerine kullanılmaktadır, günümüzde sadece çelik, dökme demir, bakır yerine değil alüminyum yerine de tercih edilmeye başlanmıştır. Soğuk kamaralı basınçlı döküm yönteminde işlem çevrimini basitçe bölümlere ayırmak gerekirse; 1) Enjeksiyon silindirinin doldurulması, 2) pistonun (1. Fazdaki) yavaş hareketi, 3) Yolluk sisteminin doldurulması, 4) Kalıbın doldurulması, 5) Katılaşma prosesi olarak sınıflandırılabilir. Bütün bir basma çevriminde en çok gereken iki parametre; basınç ve hızdaki değişimlerdir. Bu yüzden çoğu sistem bu iki değişkeni anahtar parametreler olarak, üretim kontrolünü sağlama amacıyla kayıt altında tutmaktadır. Basınçlı döküm yöntemiyle magnezyum alaşımlarından imal edilen parça sayısı gün geçtikçe artmaktadır ve ileriki yıllarda bu artışın sürmesi öngörülmektedir. Bu nedenle araştırma ve ürün geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Bu çalışmada, magnezyum alaşımları ile parça imal edebilmek için kullanılacak 1 MN (100 ton) kilitleme kuvvetine sahip, yatay enjeksiyonlu soğuk kamara tipi basınçlı döküm makinesinin tasarım esasları araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Magnezyum Alaşımları, Basınçlı Döküm, Tasarım Esasları

Ekstrüzyon yönteminde sıcaklık, ekstrüzyon hızı ve sürtünme parametrelerinin profil kalitesine etkisinin araştırılması

Alüminyum alaşımları birçok özelliklerinden dolayı, uygulama alanı ve buna bağlı olarak şekillendirme yöntemleri, günümüzde hızla artmıştır. Bu yöntemlerin en önemlilerinden biri de ekstrüzyon yöntemidir. Bilindiği gibi ekstrüzyon yöntemi günümüzde çok yaygın uygulama alanı bulmuştur. Geliştirilen yöntemler sayesinde, ekstrüzyon parametreleri ve dolayısıyla mamül kalitesi iyileşmiştir. Malzeme akışını iyileştirmek, ekstrüzyon kuvvetini düşürmek, kaliteli mamul elde etmek, üretimi zor olan profilleri üretmek ve sistemi ekonomikleştirmek için parametreler üzerinde yapılan çalışmalar devam etmektedir. Bu tezin içeriğinde ekstrüzyon konusunda genel bazı bilgiler verildikten sonra alüminyum ve alaşımları hakkında bilgiler verilmiştir. Alüminyum malzemesinin özellikleri ve ekstrüzyon işleminin genel hatları ile anlatımından sonra da tezin asıl çalışma konusu olan ekstrüzyon parametrelerinin parçalar üzerindeki etkilerinin incelenmesine geçilmiştir. Ekstrüzyonda istenen boyut hassasiyetinde, mekanik ve fiziksel özelliklerde parça üretimi için ekstrüzyon parametrelerinin sağlıklı bir şekilde kontrol edilmesi ve uygulanması gerekmektedir. Ekstrüzyon prosesini etkileyen birçok parametre olduğu bilinmektedir. Bunların hepsinin birden kontrol edilmesi şüphesiz pek mümkün değildir. Ancak işlem üzerinde hayati öneme sahip bazı parametreler bu tezde incelenmiştir. Bu parametreler; sıcaklı, hız, sürtünme ve yağlamadır. Anahtar Kelimeler: ekstrüzyon, parametre, alüminyum, sıcaklık, hız, sürtünme, yağlama

Alüminyum alaşımlarının sürekli dökümünde kullanılan hidrojen gazı giderme sistemi parametrelerinin optimizasyonu

Alüminyum ve alaşımlarının sürekli dökümü sırasında en çok rastlanan problemlerden biri rutubet ile sıvı metalin reaksiyonu sonucu yüzeyde oksit oluşması ve açığa çıkan hidrojenin sıvı metalde çözülmesi olarak gösterilmiştir. Hidrojenin sıvı metaldeki çözünürlüğü yüksek iken azalan sıcaklık ile çözünürlüğü azalmaktadır. Bu nedenle katılaşma sırasında hidrojenin çözeltiden ayrılarak poroziteyi oluşturduğuna inanılmaktadır. Bu doğrultuda döküm öncesinde sıvı metale gaz giderme işlemi uygulanır ve sıvı metalin çözünmüş hidrojen içeriği azaltılmaya çalışılır. Böylelikle porozitenin de azalması beklenir. Hidrojen, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının içerisinde yüksek çözünürlüğü olan tek gazdır. Çözünürlük sıcaklıkla ve basıncın kara kökü ile doğru oranlıdır. Hidrojen sıvı metal içerisine çok çeşitli yollardan girebilir. Çok küçük bir kısmı atmosferde serbest halde bulunan hidrojenden, büyük bir çoğunluğu ise su buharının sıvı metal yüzeyinde parçalanması sonucunda açığa çıkan hidrojenden, sıvı metale ilave edilen her türlü katkı maddesinde (şarj) bulunan nemden, potadan ya da kullanılan diğer araçlardan girebilir. Eğer metal akışı ya da karıştırılması (özellikle SNIF sistemi içerisinde) çalkantılı /dalgalı bir şekilde yapılırsa, bu çalkantılardan dolayı sıvı metal içerisine hapsedilen hava hidrojenin oluşmasına sebep olacaktır. Oldukça reaktif olan ve sıvı metal tarafından hızlı bir şekilde absorbe edilen atomik hidrojen su buharının sıvı alüminyum ile tepkimesinden ortaya çıkar. Sıvı alüminyum içerisine giren hidrojen uygun yöntemler kullanılarak uzaklaştırılabilir. Bu çalışmada hedef gaz giderme işleminin en etkili biçimde yapıldığı gaz debisi-motor devir hızı kombinasyonunu 1050 ve 3003 alaşımları için tespit etmektir. Bunun için dokuz ayrı gaz debisi-motor devir hızlarında çalıştırılan SNIF sistemi, SNIF sonrası sıvı metalin içerisindeki hidrojen miktarları ölçülerek test edilmiş ve maliyet ve ürün kalitesinde optimizasyon sağlanmıştır.

Disamatik kalıplamada bilgisayar destekli yolluk sistemi tasarımı

Döküm teknolojisinde, geçmişten günümüze kadar gelen ve hala devam etmekte olan gelişmeler sürekli daha kaliteli ve daha ucuz üretim yapılabilmesi yönünde olmuştur. Bu gelişmeler, üretim sürecinin ilk olarak doğru planlanması ve daha sonra bu plan yönünde ilerleyerek farklı olasılıkların sürekli olarak denenip, değerlendirilmesi ile sağlanmıştır. Üreticiler, istenilen kaliteye ve maliyete ulaşmak için bu gelişmeler ve tecrübelerden yararlanarak doğru üretim yöntemi seçimi ve optimum kalıp tasarımına ulaşılması için gereken kıstasları belirlerler. Bu çalışmada Disamatik kalıplama, diğer adıyla derecesiz dikey kalıplama incelenmiştir. İlk kısımda model, kalıp ve yolluk sistemi anlatılmış, bunların tasarımında nelerin önemli olduğu ve tasarım sırasında nelerden faydalanıldığı gibi konulara yer verilmiştir. İkinci kısımda ise planlama bittikten sonra ulaşılan sonuçların, bilgisayar ortamında çeşitli sayısal programlar ile hesaplanması ve tasarım programları ile tasarlanması sonucunda uygun modelin oluşturulmasına yer verilmiştir. Tasarlanan model döküm simülasyon ve CAM programlarına uygun halde yapılmış ve üretime hazır hale getirilmiştir.