Etial 110 alaşımının döküminde makro ve mikro porozite oluşumunun modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada kuma dökülen Etial 110 alüminyum döküm alaşımının katılaşması sırasında hacimsel küçülmeye bağlı çekme ile oluşan makro ve mikro porozitenin modellenmesi ticari bir döküm simülasyon yazılımı kullanılarak incelenmiştir.Etial 110 alaşımı ergitildikten sonra makro ve mikro porozite oluşturmak üzere özel olarak hazırlanan kum kalıplara dökülmüştür. Katılaşan ve soğuyan dökümlerin iç kesitlerinde oluşan makro ve mikro porozite değerleri ölçülerek döküm simülasyon programından aynı şartlarda modellenen dökümlerden ölçülen porozite değerleri ile karşılaştırılmıştır. Simülasyon modellemeleri için programa girilen soğuma eğrileri gerçek dökümlerin katılaşması sırasında ölçülen zaman-sıcaklık değerleri ile tanımlanmış ve böylece gerçek dökümler ile modellenen dökümler arasında bire birlik sağlanmıştır. Porozite oluşumunun modellenmesi sırasında sıvı-katı bölgesinin (maşi bölgesi) geçirgenlik sınırını tanımlayabilmek açısından dökümlerde ve modellemelerde hiç tane inceltilmemiş ve çok iyi tane inceltilmiş dökümler kullanılmıştır.Çalışmada, metal ergitme, tane inceltme, kuma döküm, modelleme, metalografi, optik mikroskop, mikro yapı görüntüleme ve görüntü analizi teknikleri kullanılmıştır.Sonuçlar, bu çalışmada kullanılan Etial 110 alaşımının dökümünün simülasyon programında modellenmesi ile elde edilen porozite dağılımı ile kuma dökülen gerçek dökümlerden ölçülen porozite dağılımı arasında bire bir benzerlik bulunduğunu göstermiştir. Sonuçlar ayrıca dökümlerin bilgisayar modellemelerinde en önemli sınır şartlarından birisi olan ve ? kritik katı oranı? olarak tanımlanan maşi bölgesi geçirgenlik sınırının kaba taneli dökümlerde %33 sınırlarında olduğunu, buna karşılık iyi tane inceltilmiş dökümlerde bu değerin %57 seviyelerine yükseldiğini göstermiştir.Anahtar kelimeler: Ergitme, döküm, Etial 110, alaşım, besleme, katılaşma

In this study, using a commercial casting simulation software and sand cast Etial 110 casting alloy micro and macro porosity which occurs due to the volumetric shrinkage during solidification, have been investigated.After being melted the Etial 110 alloy was sand cast into moulds which has a special geometrical design to produce micro and macro shrinkage. Following solidification and cooling of reel castings the measured micro and macro porosity values were compared with the porosity values obtained from computer simulation model. The cooling curve of the alloy in the computer model was defined using the time-temperature data measured from the sand castings so that a good match between the reel castings and the computer modeling was achieved. During modeling of porosity formation for precise definition of the permeability limits of the mushy zone none grain refined and well grain refined castings were used.During this study, melting, grain refining, sand casting, casting simulation, metallography, optical microscopy, microstructure presentation and image analysis techniques have been employed.Results showed good similarity between porosity obtained from simulation model of sand cast Etial 110 alloy and the porosity measured from reel castings. Results also showed one of the most important boundary condition in modeling casting the mushy zone permeability, which is defined by so called ?critical solid fraction? ratio was as low as 33% in non grain refined alloy but it increased to 57 % in well grain refined alloy.Key Words: Etial 110, porosity, feeding, solidification, casting.