Döküm prosesi sonrası farklı aşındırıcı kullanımının yüzey kalitesine etkisinin incelenmesi

Öz

Bu çalışmada, döküm prosesi sonrasında kullanılan farklı aşındırıcı malzemelerin parça yüzey kalitesi ve özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Döküm sonrası yüzey temizleme işlemleri, yüzey kusurlarının giderilmesi, yüzey pürüzlülüğünün iyileştirilmesi ve parçaların fonksiyonel performansının artırılması açısından büyük önem taşır. Bu kapsamda, döküm numunelerine farklı aşındırıcı uygulamaları yapılmış ve elde edilen yüzey özellikleri pürüzlülük, mikroyapı, sertlik ve olası yüzey hasarları açısından değerlendirilmiştir. Geleneksel kumlama (çelik bilya ile), çapak alma, Krom-X, ceviz kabuğu, cam tozu ve alümina ile kumlama yöntemleri çalışmada kullanılmıştır. EN–GJS–400–18 kalite ferritik dökme demirler geleneksel kum kalıba döküm yöntemi ile üretilmiştir. Döküm prosesinde iki farklı oranda (% 0.1-yarım aşı ve % 0.2-tam aşı) Ca-Si esaslı aşı kullanılmıştır. Farklı aşı miktarının mikroyapısal özelliklere, sertliğe ve parçaların yüzey kalitesine etkisi de incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kullanılan aşındırıcı türünün yüzey pürüzlülüğü ve mekanik özellikler üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Yarım aşı için elde edilen yüzey pürüzlülükleri tam aşı için elde edilenlere göre daha azdır. 1 saat-ceviz kabuğu ile çapak alma + 12 saat Krom-X ile parlatılmış parçalar hem en düşük yüzey pürüzlülüğüne (3-4 μm) hem de en düşük sertliğe (157-160 HB) sahiptir. Öte yandan çapak alma + parlatma +kurutma işlemi uygulanan parçalar en yüksek sertlik değerine (188 HB) sahipken geleneksel çelik bilya ile kumlama yapılmış parçalar en yüksek yüzey pürüzlülüğüne (8-9 μm) sahiptir.

Anahtar Kelimeler

• Yüzey kalitesi. Kumlama prosesi. Çelik bilyalama
• Cam tozu
• Alümina

Investigation of the effect of different abrasives used after the casting process on the surface quality

Abstract

In this study, the effects of different abrasive materials used after the casting process on the surface quality and properties of components were investigated. Post-casting surface cleaning operations are of great importance in terms of removing surface defects, improving surface roughness, and enhancing the functional performance of components. Within this scope, cast specimens were subjected to various abrasive treatments, and the resulting surface characteristics were evaluated in terms of roughness, microstructure, hardness, and possible surface damage. Conventional shot blasting (using steel shots), deburring, Krom-X, walnut shell, glass powder, and alumina blasting methods were employed in the study. EN–GJS–400–18 grade ferritic ductile irons were produced using the conventional sand casting method. During the casting process, Ca–Si-based inoculant was added at two different ratios (0.1% and 0.2%). The effect of different inoculation amounts on microstructural characteristics, hardness, and the surface quality of the components was also investigated. According to the experimental results, the type of abrasive media has a significant influence on both surface roughness and mechanical properties. The surface roughness values measured for the half-inoculation are lower than those obtained for the full inoculation. Specimens subjected to 1 h deburring with walnut shell media followed by 12 h polishing with Krom-X exhibit both the lowest surface roughness (3–4 μm) and the lowest hardness values (157–160 HB). In contrast, samples processed through the combined deburring + polishing + drying sequence demonstrate the highest hardness value (188 HB), whereas specimens treated by conventional steel shot blasting show the highest surface roughness (8–9 μm).

Keywords

• Surface quality
• Sandblasting process
• Steel shot blasting
• Glass powder
• Alumina
• Walnut shell

Kaynakça

1. N. Anaç, N. and Z. Doğan, Effect of organic powders on surface quality in abrasive blasting process. Processes, 11(7), 1925, 2023. https://doi.org/10.3390/pr11071925
2.    A. Rudawska, I. Danczak, M. Müller and P. Valasek, The effect of sandblasting on surface properties for adhesion. International Journal of Adhesion & Adhesives, 70, 176-190, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2016.06.010
3.    M. Mukai, H. Fukui and J. Hasegawa, Relationship between sandblasting and composite resin-alloy bond strength by a silica coating. The Journal of Prosthetic Dentistry, 74(2), 151-155,1995. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(05)80178-7
4.    M. Schwankl, R. Kellner, R.F. Singer and C. Körner, The influence of sandblasting on the morphology of electroless deposited zinc layers on aluminum sheets. Applied Surface Science, 283, 202-208, 2013. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.06.082
5.    A.F. Harris and A. Beevers, The effects of grit-blasting on surface properties for adhesion. International Journal of Adhesion & Adhesives, 19(6), 445-452, 1999. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(98)00061-X
6.    M.E. Satıcı, Kumlama işleminin ve bu işleme etkiyen parametrelerin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004. http://hdl.handle.net/11527/7899
7.    M. Multigner, E. Frutos, J.L. González-Carrasco, J.A. Jiménez, P. Marín and J. Ibáñez, Influence of the sandblasting on the subsurface microstructure of 316LVM stainless steel: Implications on the magnetic and mechanical properties. Materials Science and EngineeringC,29(4), 1357-1360, 2009. https://doi.org/10.1016/j.msec.2008.11.002
8.    E. Karadeniz, M. Çolak ve F. Barutçu, GGG-60 Küresel Grafitli Dökme Demir Üretiminde Aşılayıcı Türü ve Miktarının İçyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 275-282, 2017 https://doi.org/10.28948/ngumuh.298199

9.    S. Özarslan, Farklı döküm yöntemleriyle üretilen Zn-%1Mg alaşımının mikroyapı, mekanik ve korozyon özelliklerinin karşılaştırılması. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(4), 1606-1614, 2023. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1348335
10. R. Gecü, Küresel grafitli dökme demirlerin aşınma davranışına alüminyum ilavesinin ve östemperleme ısıl işleminin etkilerinin incelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(2), 423-430, 2022. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1069484
11. S. Geng, J. Sun and L. Guo, Effect of sandblasting and subsequent acid pickling and passivation on the microstructure and corrosion behavior of 316L stainless steel. Materials and Design, 88, 1-7, 2015. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.08.113
12. I. Watanabe, K.S. Kurtz, J.L. Kabcenell and T. Okabe, Effect of sandblasting and silicoating on bond strength of polymer-glass composite to cast titanium. The Journal of Prosthetic Dentistry, 82(4), 462-467, 1999. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(99)70035-1
13. M. Çekici and M. Yıldırım, Combined effect of inoculant type and section thickness on the microstructural and mechanical properties of EN-GJS-600-3 grade ductile cast iron. Konya Journal of Engineering Sciences, 13(3), 793-809, 2025. https://doi.org/10.36306/konjes.1642332
14. J. Shin, T. Kim, K. Lim, H. Cho, D. Yang, C. Jeong, S. Yi, Effects of steel type and sandblasting pretreatment on the solid-liquid compound casting characteristics of zinc-coated steel/aluminum bimetals. Journal of Alloys and Compounds, Journal of Alloys and Compounds778, 170-185, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.134
15. I. Watanabe, K.S. Kurtz, J.L. Kabcenell and T. Okabe, Effect of sandblasting and silicoating on bond strength of polymer-glass composite to cast titanium. Journal of Alloys and Compounds, The Journal of Prosthetic Dentistry 82(4), 462-467, 1999. https://doi: 10.1016/s22-3913(99)70035-1
16. J.M. Borrajo, R.A. Martinez, R.E. Boeri and J.A. Sikora, Shape and count of free graphite particles in thin wall ductile iron castings. ISIJ International, 42(3), 257-263, 2002. https://doi.org/10.2355/isijinternational.42.257
17. Ç. Yüksel, Microstructural analysis of EN-GJS-450-10 ductile cast iron via vibrational casting. China Foundry, 17(4), 272-278, 2020. https://doi.org/10.1007/s41230-020-0058-7