A Numerical and quantitative analysis of an aluminium-silicon alloy
Bir alüminyum-silisyum alaşımının nümerik ve nicel analizi
- Tez No: 82968
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT SAVAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum alaşımları, Alüminyum-silisyum alaşımlar, Görüntü işleme, Sonlu elemanlar analizi, Aluminum alloys, Aluminum-silicon alloys, Image processing, Finite element analysis
- Yıl: 1999
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
VI ÖZET Alüminyum-silisyum ötektflc ve ötektik civan alaşımlan en yaygın döküm alaşımları arasındadır. Al-Si faz diyagramında her iki alaşım türünün de geniş katılaşma aralıklarına haiz olduğu görülmektedir. Bu yüzden ötektikaltı ve ötektiküstü Al-Si alaşımları döküm esnasında mekanik özellikleri olumsuz yönde etkileyen mikro boşluklara maruz kalırlar. Ötektikaltı alaşımların katılaşma aralığı ötektiküstü alaşımlara nazaran daha dar olmasına karşın, içerdikleri sürekli ve dallantüı alüminyumca zengin dendritik yapılardan ötürü mikro boşluk oluşumuna daha çok maruz kalmaktadırlar. Üstün nitelikli alaşım özellikleri eldesi amacıyla, pek çok katılaştırma tekniği geliştirilmiştir. Bu teknikler arasında geniş üretim kapasiteli ve döküm sonrası işlemlerin asgariye indirildiği sıkıştırma döküm yöntemi en kullanışlı olanıdır. Sıkıştırma döküm, alaşımın katılaşmasının bir basınç tesiri altında gerçekleştiği bir üretim yöntemidir. Üretilen parçalar izotropik ve üstün mekanik özellikler sergilemektedirler. Yöntemin avantajları arasında çekme boşluklarının ortadan kaldırılması ve oluşan içyapının ince taneli, dendrit kolları arası mesafenin kısa olması gösterilebilir. Ayrıca oluşan yapı eşeksenli tanelere sahip olup, empüriteler asgari seviyelerde tutulabilmektedir. Mevcut çalışma temel olarak iki kısma ayrılmış olup, deneysel çalışmalarda ötektikaltı Etial-160 alaşımı incelenmiştir. Katılaşma esnasında uygulanan basıncın, genellikle parça merkezinde oluşan çekme boşluklarım azalttığı gözlenmiştir. Mikroskop altında incelenen mikroyapıda ise mikro boşluk boyutlarının artan basınç değeri ile azaldığı tespit edilmiştir. Basmç tesiri ile meydana gelen hızlı soğuma neticesinde ikincil dendritik dalları arası mesafelerde düşüş görülmüştür. Mikroyapıda meydana gelen bu değişimler neticesinde yoğunlukta artış sağlanmış olup, Rockwell-B sertlik değerleri artmıştır. Deneysel çalışmada uygulanan azami sıkıştırma basıncı 100 MPa seviyelerindedir. Bu basmç seviyesinden ötürü mikro boşluk oluşumu tamamen engellenememiş ve gerek mikro gerekse makro yapıda yer yer gaz gözenekleri ve çekme boşluklarına rastlanılmıştır. Metalurjik ışık mikroskopundaki incelemeler sonucu elde edilen içyapı resimleri, önce dijitize edilerek, bilgisayar ortamına akterılmış ve mikroyapı analizleri bilgisayar ortamında gerçeMeştirilmiştir. Çalışmanın bu aşamasında bir MATLAB ek programı olan 'Image Processing Toolbox", imge işleme paket programı kuUamlmıştır. Malzemevu biliminde imge işleme kavramına bir giriş kabul edilebilen bu çalışma neticesinde hassas içyapı ölçümleri yapılmıştır. Bu işlemler, mevcut çalışmanın nümerik kısmına bir ön hazırlık teşkil etmiş olup, elde edilen gerçek içyapı geometrisi bir sonlu elemanlar analizi' programına aktarılmıştır. Çalışmanın nümerik kısmında ANSYS 5.3 sonlu elemanlar analizi paket programı ile içyapı gerilme-genleme davranışları incelenmiştir. Bu aşamada ötektikaltı Etial-160 alaşımı için belirleyici faktörün dendritik içyapı olduğu düşünülerek, farklı dal mesafeli ve farklı alan oranlan içeren muhtelif dendritik geometriler modellenmiş ve bu parametrelerin gerilme-genleme davranışım nasıl etkilediği incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT Aluminium-silicon eutectic and near eutectic alloys are among the most commonly used cast alloys. It appears from the binary Al-Si eutectic phase diagram that both the hypoeutectic and the hypereutectic alloys have wide freezing ranges. Therefore, both should suffer to some extent microporosity in their castings which should degrade their mechanical properties. Hypoeutectic alloys with narrower freezing ranges compared to those of hypereutectic alloys suffers more porosity due to the continious, highly branched and rounded aluminium-rich dendrites. In the search for improved alloy properties, several solidification processing techniques have been developed. Among them, squeeze casting which offers high productivity and excellent near-net-shape formability, is one of the most succesfull. The process consists of solidifying the alloy under a certain applied pressure that is maintained until the end of solidification. The result is a cast structure that exhibits more isotropic and improved mechanical properties. The potential advantages of the process include elimination of shrinkage and the formation of fine-grained equiaxed structure with small dendrite arm spacing and small constituent particles. The present investigation is split into two stages. In the experimental work the hypoeutectic Etial-160 alloy was examined. Pressure application in the squeeze casting process reduced the shrinkage porosity and prevented pipe formation usually situated in the center of a cast bar. Microporosity sizes were reduced gradually. A decrease in the secondary dendrite arm spacing, a consequence of faster cooling was also observed These modifications in the microstructure provided an increase in the density and the Rockwell hardness values. Some porosity still remained due to the pressure range applied in the casting process, which was 100 MPa maximum. The micrographs obtained from metallographic examination were first digitized and then analyzed with image processing technique in computer domain. The Image Processing Toolbox of MATLAB was used for the processing phase. This introduction to the image processing in material science, enabled precise microstructural feature measurements and provided a robust substep for the numerical part of the present investigation. Actual microstructures obtained from metallography were processed to be analysed with a finite element analysis software.In the numerical part of the present work, the actual microstructures were examined for stress-strain relationships using the ANSYS 5.3 finite element analysis software package. Since the dendritic structure is the governing feature of the hypoeutectic Etial- 160 alloy, the variations in dendrite arm spacing values and area fractions were modelled in the finite element domain to analyze the effects of these parameters on stress-strain behaviour of the alloy.
Benzer Tezler
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi
Başlık çevirisi yok
VAHİT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Pazarlama araştırmalarında optimal ölçekleme yöntemleri ve uygulanaları
Optimal scaling methods in marketing research and application
BAHAR ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURÇ ÜLENGİN
- Sayısal hücre görüntülerinin kodlanması ve nicel analizi
Coding and quantitative analysis of the digital cell images
NEŞE APAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. MUHİTTİN GÖKMEN
- Çok ölçütlü sorun çözümüne yönelik bir bütünleşik karar destek modeli
Integrated decision aid model for multiattribute problem solving
YUSUF İLKER TOPÇU
Doktora
Türkçe
2000
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. FÜSUN ÜLENGİN