Kalıp Sıcaklığının Döküm Parça-Kalıp Arayüzey Isı Transfer Katsayısı Üzerine Etkisi

Year 2013, Volume: 28 Issue: 2, 0 - , 26.02.2014

Neşet Akar Kurtuluş Boran Bahadır Hozikliğil

Abstract

Döküm parça-kalıp arayüzeyindeki ısı transfer katsayısı döküm parçada yapısal ve mekanik özellikleri belirleyen, katılaşma hızını kontrol eden önemli bir faktördür. Arayüzey ısı transfer katsayısı yüzey pürüzlülüğü, kalıp malzemesi, alaşım tipi, katılaşma yönü, kalıp ve döküm sıcaklıkları, kalıbın genleşmesi, metalin çekmesi ve ara yüzeyde oluşan hava boşluğu gibi birçok parametreden etkilenir. Bu çalışmada arayüzey ısı transfer
katsayısının kalıp sıcaklığı ile değişiminin araştırılması ve kalıp sıcaklığına bağlı ara yüzey ısı transfer mekanizmalarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Farklı ön ısıtma sıcaklığına (323 K, 373 K, 423 K) sahip saf bakır soğutucudan ve 1023 K sıcaklıkta dökülen soğutucuya karşı yerçekimine karşı yönde katılaşan ticari ETIAL–220 döküm alaşımından zamana bağlı sıcaklıklar ölçülmüştür. Ölçülen sıcaklıklar kalıp sıcaklığının döküm parça-kalıp arayüzey ısı transfer katsayısına etkisini belirlemek için kullanılmıştır. Döküm parça-kalıp arayüzey ısı transfer katsayısı soğutucu (kalıp) sıcaklığının artmasıyla artmıştır. 323
K, 373 K, 423 K soğutucu sıcaklıkları için maksimum arayüzey ısı transfer katsayıları sırası ile 12 000 W/m2K, 20 000 W/m2K ve 25 000 W/m2K olarak hesaplanmıştır.

Keywords

Döküm parça-kalıp arayüzeyi, ısı transfer katsayısı, kalıp sıcaklığı

References

• Vijayaram T.R., Sulaiman S., Hamouda A.M.S.,
• “Numerical simulation of casting solidification
• in permanent metallic molds”, Journal of
• Materials Processing Technology, 178: 29-33,
• -
• Zhang B., Maijer D.M. and Cockcroft S.L.,
• “Development of a 3-D thermal model of the
• low-pressure die-cast (LPDC) process of A356
• aluminum alloy wheels.” Materials Science and
• Engineering A, 464: 295-305, 2007.
• Srinivasan, M.N., “Heat transfer coefficients at
• the casting-mould interface during solidification
• of flake graphite cast iron in metallic moulds”, Indian Journal of Technology, 20(4): 123-129,
• -
• Michel, F., Louchez, P. R., Samuel, F. H., “Heat
• transfer coefficient during solidification of Al-Si
• alloys: Effects of mold temperature, coating type
• and thickness”, AFS Transactions, 103: 275-
• , 1995.
• Hallam, C.P., Griffiths, W.D.,”A Model of the
• Interfacial Heat-Transfer Coefficient for the
• Aluminum Gravity Die-Casting Process”,
• Metallurgical and Materials Transactions B;
• (4): 721-733, 2004.
• Bouchard, D., Leboeuf, S., Nadeau, J.P.,
• Guthrie, I.L.R., Mihaiela, I., “Dynamic wetting
• and heat transfer at the initiation of oluminum
• solidification on copper substrates”, Journal of
• Materials Science, 44: 1923-1933, 2009.
• Gozlan, E., Bamberger, M., “Heat flow and
• solidification in a metal mould source”,
• Zeitschrift für Metallkunde, 78(9): 677-682,
• -
• Şahin, H.M., Kocatepe, K., Kayıkcı R., Akar, N.,
• “Determination of Unidirectional Heat Transfer
• Coefficient during Unsteady State Solidification
• at Metal Chill Interface”, Energy Conversion
• and Management, 47:19-34, 2006.
• Şahin, H.M., Kocatepe, K., Kayıkcı R., Akar, N.,
• “The effect of surface roughness of chill on the
• interfacial heat transfer coefficient in eutectic
• Al-Si casting”, Journal of the Faculty of
• Engineering and Architecture of Gazi
• University, 21 (3): 473-481, 2006.
• Akar, N, “Katılaşma sırasında döküm-kalıp
• arayüzeyinde ısı transfer katsayısının
• incelenmesi", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi
• Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 3-120, 2006.
• Akar, N ve Yalçın, N., “Effect of silicon content
• in Al-Si alloys on heat transfer coefficient at
• casting-mold interface", Journal of the Faculty
• of Engineering and Architecture of Gazi
• University, 22 (3): 451-459, 2007.
• Akar, N, Şahin H.M., Yalçın, N., Kocatepe K.,
• “Experimental study on the effect of liquid metal
• superheat and casting height on interfacial heat
• transfer coefficient", Experimental Heat
• Transfer, 21:83–98, 2008.
• Griffiths, W.D., “Heat-Transfer Coefficient
• during the Unidirectional Solidification of an Al-
• Si Alloy Casting”, Metallurgical and Materials
• Transactions B, 30: 473-482, 1999.
• Hallam, C.P., Griffiths, W.D, Butler, N.D.,
• “Interfacial heat transfer between a solidifying
• aluminum alloy and a coated die steel”,
• Materials Science Forums, 329-330: 467-472,
• -
• Wang, G.-X., Matthys, E.F., “Experimental
• determination of the interfacial heat transfer
• during cooling and solidification of molten metal
• droplets impacting on a metallic substrate: effect
• of roughness and superheat”, International
• Journal of Heat and Mass Transfer, 45: 4967–
• , 2002.
• Lee, Z.H., Kim, T.G., Choi, Y.S., “The
• Movement of the Concave Casting Surface
• during Mushy-Type Solidification and Its Effect
• on the Heat-Transfer Coefficient”, Metallurgical
• and Materials Transactions B, 29: 1051-1056,
• -
• Kim, H-S., Cho, I-S., Shin, J-S.; Lee, S-M.,
• Moon, B-M. “Solidification parameters
• dependent on interfacial heat transfer coefficient
• between aluminium casting and copper mould”,
• ISIJ International, 45(2): 192-198, 2005.
• Kayıkcı, R., “Metal-Mold Contact and Heat
• Transfer during Casting Solidification”, PhD,
• Manchester Materials Science Centre,
• University of Manchester and UMIST,
• Manchester, 77-181, 1999.
• Holman, J.P., “Heat Transfer 8th Edition”,
• McGraw-Hill, New York, 15-100, 1997