Kokil Kalıba Dökülen Al-4,3cu Alaşımının Kritik Katı Oranı Faktörünün Kalıp Sıcaklığı Ve Tane Boyutuna Bağlı Olarak Modellenmesi

Year 2014, Volume: 17 Issue: 2, 83 - 89, 01.06.2014

Neşet Akar Ramazan Kayıkcı Ali Kemal Kısaoğlu

Abstract

Döküm simülasyonunda gerçeğe yakın sonuçlar elde etmek için fiziksel ve termo-fiziksel faktörlerin simülasyon programlarında nümerik olarak tanımlanması gerekir. Alaşımın döküm sıcaklığı, hacimsel çekme oranı, sıvı metalin kalıbı doldurma süresi, döküm kalıbı malzemesi, katı-sıvı aralığında beslemenin devam edebileceği kritik katı oran(KKO) değeri bu faktörlerden bazılarıdır. Döküm simülasyon üzerine önemli etkiye sahip bir parametre olan KKO değeri üzerine çok az araştırma olmakla birlikte henüz tam olarak tanımlanamamıştır.Bu çalışmada, kokil kalıba dökülen Al-%4,3 Cu alaşımının KKO değerleri kalıp sıcaklığı ve tane boyutu parametrelerine bağlı olarak incelenmiştir. Al-%4.3 Cu alaşımı yetersiz beslemeye bağlı çekme boşluğu hatası oluşturmak üzere özel bir geometride tasarlanmış kokil kalıba üç farklı ön ısıtma sıcaklığında (100°C, 155°C, 210°C) tane inceltmeli ve tane inceltmesiz olarak dökülmüştür. Soğuyan ve katılaşan dökümlerin içerisinde oluşan çekme boşluklarının hacmi Arşimet prensibi ile hesaplanmıştır. Üç boyutlu (3B) SOLIDCast döküm simülasyon yazılımı ile gerçek koşullarda yapılan dökümler bire bir modellenmiştir. Modellemelerde farklı KKO değerleri sınır şartı olarak girilmiş ve elde edilen sonuçlar üzerinde oluşan çekinti boşluğu hacmi ölçülerek gerçek döküm şartlarından elde edilen boşluk hacimleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, kalıp ön ısıtma sıcaklığının ve tane boyutunun kokil kalıba dökülen Al-%4.3 Cu alaşımının KKO değerleri üzerinde önemli derece etkili olduğunu göstermiştir.

Keywords

Kritik Katı Oranı, Döküm Simülasyonu, Döküm Tasarımı

Modelling of Critical Solid Fraction Factor Depending on Mold Temperature and Grain Size of Al-4,3cu Alloy Poured Into Permenant Mold

Abstract

In order to achieve more realistic results from casting simulations, physical and thermo-physical factors should be numerically defined in simulation programs. Some of these factors are the pouring temperature, volumetric shrinkage ratio, mould filling time, type of mould material and the critical fraction of solid (CFS) ratio up to which the feeding liquid can flow.Limited work has been carried on CFS, which is an important factor oncasting simulation, andit has also not been fully defined. In this study, the CFS values of Al-4.3% Cu permanent mould (PM) casting depending on the mould pre-heating temperatures and the grain size have been investigated. Non-grain refined and grain refined Al-%4.3 Cu alloys were poured into the permanent mould having pre-heated to three different temperatures (100°C, 155°C, 210°C)which is specially designed to produce shrinkage defects due to inadequate feeding, After cooling and solidification, volume of the shrinkage voids within each casting was calculated using Archimedes principle. Castings obtained in real conditions have been modelled using 3D SOLIDCast casting simulation software. During modelling, different CFS values have been used as a boundary condition in simulation, and the volumes of the shrinkage voids were compared as a function of real castings and simulation. Results showed that the mould pre-heating temperature and grain size of the castings have significant influence on the CFS value

Keywords

Critical Fraction of Solid, Casting Simulation, Casting Design