Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü

Alaşımlı demir tozu peletlerinin sinterleme sonrası mekanik özelliklerinin incelenmesi

Investigating the mechanical properties of alloyed iron powder compacts after sintering

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 129511 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

ÖZET ALAŞIMLI DEMİR TOZU PELETLERİNİN SINTERLEME SONRASI MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Toz metalürjisi klasik metal üretim tekniklerinden farklı oluşu ve yüksek hızda, yüksek kalitede ve ölçüsel hassasiyette ekonomik olarak parça üretimini olanaklı kılması sebebiyle hem dünyada hem de ülkemizde her geçen gün gelişmekte olan bir metal üretim tekniğidir. Özellikle otomotiv sektörü olmak üzere birçok sektörde yaygın tüketim alanları bulmaya başlamıştır. Toz metalürjisi, toz üretimi, ve parça üretimi olmak üzere iki temel süreçten oluşmaktadır. Toz üretiminde öğütme, kimyasal indirgeme, elektroliz ve atomizasyon gibi yöntemler kullanılmaktadır. Demir tozu üretiminde genellikle kimyasal indirgeme ve atomizasyon yöntemleri kullanılır. Parça üretimi süreci ise tozların karıştırılması, preslenmesi, preslenen yaş parçaların sinterlenmesi, ve sinterleme sonrası müşteri beklentilerine yönelik yapılan bir dizi diğer işlemden oluşmaktadır. Temel işlemler presleme ve sinterlemedir. Sinterleme sıkıştırılmış yaş parçalara metalik karakterin kazandırıldığı proses olması sebebiyle, üretim süreci içerisindeki en önemli işlemdir. Sinterleme işlemi metalin ergime sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda fırınlanması esasına dayanır. Sinterlemeye etki eden parametreler sıcaklık, süre, peletin yoğunluğu, tozun boyut dağılımı, sinterleme fırınındaki koruyucu atmosfer ve demir tozu içerisindeki alaşım elementleri olarak sıralanabilir. Bu çalışma kapsamında otomotiv sektörüne yönelik üretimlerde sıklıkla kullanılan beş değişik malzemenin sinterleme sonrasındaki fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Sinterleme işleminde yoğunluk, sıcaklık ve boyut dağılımı gibi etken parametreler sabit tutulmuş ve sinterleme süresinin, koruyucu atmosferin ve alaşım elementlerinin sinteleme sonrasındaki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, demir tozlarının fiziksel özelliklerinin test edilmesi, tespit edilen özelliklere göre kalıp tasarlanması ve üretilmesi, uygun preslerin seçilip tozların preslenmesi ve yaş peletlerin üretilmesi, üretilen yaş peletlerin geometrik ölçümlerinin yapılması, peletlerin sinterlenmesi ve sinterleme sonrasında peletlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi aşamalarından oluşmaktadır. vmGeometrik ölçümler için silindir şeklinde, çekme deneyleri için çubuk şeklinde parçalar üretilmiştir. Malzeme olarak demir esaslı beş değişik toz kullanılmıştır. Bu parçalar inert ve endogaz atmosfer altında 16, 25 ve 30 dakika sinterlenmiş ve sürenin ve atmosferin fiziksel ve mekanik özelliklere etkileri tespit edilmiştir. Saf demir tozu ile üretilip amonyak atmosferi altında sinterlenen çubukların gerçek çekme mukavemetleri 220 N/mm2 civarında, % uzama miktarı da 5,36 - 5,89 oranında, endogaz atmosfer altında sinterlenen çubukların sinterleme süresine bağlı olarak gerçek çekme mukavemetleri 230 - 250 N/mm2 aralığında, % uzamaları ise 4,0 - 4,5 oranında hesaplanmıştır. Düşük bakır ve karbon alaşımlı tozla üretilip amonyak atmosfer altında sinterlenen çubukların gerçek çekme mukavemetleri 370 N/mm2 civarında, % uzama miktarı da 2,0 - 2,2 oranında, endogaz atmosfer altında sinterlenen çubukların sinterleme süresine bağlı olarak gerçek çekme mukavemetleri 270 - 380 N/mm2 aralığında, % uzamaları ise 1,87 - 2,3 oranında hesaplanmıştır. Yüksek balar ve orta karbon alaşımlı tozla üretilip amonyak atmosfer altında sinterlenen çubukların gerçek çekme mukavemetleri 466 N/mm2 civarında, % uzama miktarı da 1,11 - 1,28 oranında, endogaz atmosfer altında sinterlenen çubukların sinterleme süresine bağlı olarak gerçek çekme mukavemetleri 303 - 467 N/mm2 aralığında, % uzamaları ise 1,17 - 1,36 oranında hesaplanmıştır. Yüksek alaşımlı, nikel, molibden, balar ve karbon içeren toz ile üretilip amonyak atmosfer altında sinterlenen çubukların gerçek çekme mukavemetleri 520 N/mm2 civarında, % uzama miktarı da 1,22 - 1,36 oranında, endogaz atmosfer altında sinterlenen çubukların sinterleme süresine bağlı olarak gerçek çekme mukavemetleri 347 - 516 N/mm2 aralığında, % uzamaları ise 1,38 - 1,50 oranında hesaplanmıştır. Tespit edilen bu değerlere göre saf demir tozunun sadece özel uygulamalarda, düşük alaşımlı demir tozunun orta seviyede mukavemetin yeterli olduğu uygulamalarda, orta ve yüksek alaşımlı malzemelerin ise mukavemetin önemli olduğu uygulamalarda kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Özellikle yüksek balar ve orta karbon içeren tozun düşük maliyeti sebebiyle yüksek alaşımlı toza alternatif olabileceği saptanmıştır. Bu çalışma sonunda ülkemizde toz metalürjisi yöntemiyle otomotiv sanayine yönelik yapılan üretimlerde yüksek miktarda kullanılan demir esaslı alaşımlı malzemelerin fiziksel ve mekanik özelliklerine sinterleme koşullarının etkileri tespit edilmiştir. rx

Summary:

SUMMARY INVESTIGATING THE MECHANICAL PROPERTIES OF ALLOYED IRON POWDER COMPACTS AFTER SINTERING Powder metallurgy is a developing metal production technique because of being different from classical metal production techniques and making fast, high quality and economic part production possible. Powder metallurgy found a common consumption area especially in automotive industry and more other fields. Powder metallurgy is the combination of two main processes as powder production and part production. The methods as crushing, chemical reduction, electrolizing and atomizing are used in powder production. Atomizing and chemical reduction methods a re g enerally u sed i n i ron p owder p roduction. P art p roduction p rocess i s consists from the processes as mixing of powders, compacting of powders, sintering of green compacts and some other processes that are done according to customer requirements after sintering. Main processes are pressing and sintering. Sintering is the most important process in the powder metallurgy production cycle because of being the process that gives metalic characteristic to the green compacts. Sintering is the process where metal is furnaced under its melting point. The parameters that effects sintering are temperature, time, density of green compact, the size of the powder particules, protective atmosphere in the furnace and the alloying elements in iron powders. hi the scope of this study physical and mechanical properties of five different material that are commonly used for the automotive industry part production were investigated after sintering process. The effective parameters as density, temperature and particle size are fixed in sintering and the effects of time, protective atmosphere and the alloying elements were investigated after sintering. Experimental studies are consist from the steps as testing the physical properties of iron powders, design and production of pressing tools according to test results, press selection and pressing of iron powders, producing green compacts, geometrical measurements of green compacts, sintering of green compacts and investigating the physical and mechanic properties of compacts after sintering.For the geometrical measurements cylindrical shaped and for the tensile strength tests bar shaped parts were produced. Five different iron based material are used. These parts were sintered under inert and endogas atmosphere for 16, 25 and 30 minutes and the effects of time and protective atmosphere on physical and mechanical properties were investigated. The tensile strength of pure iron bars that were sintered under cracked amonia atmosphere was calculated nearly 220 N/mm2, and the elongation was calculated as 5,36 - 5,89 %, for the bars that were sintered under endogas atmosphere tensile strength was calculated between 230 - 250 N/mm2 and the elongation was calculated between 4,0 - 4,5 %. The tensile strength of low copper and carbon including iron bars that were sintered under cracked amonia atmosphere was calculated nearly 370 N/mm2, and the elongation was calculated as 2,0 - 2,2 %, for the bars that were sintered under endogas atmosphere tensile strength was calculated between 270 - 380 N/mm2 and the elongation was calculated between 1,87 - 2,3 %. The tensile strength of high copper and medium carbon including iron bars that were sintered under cracked amonia atmosphere was calculated nearly 4 66 N/mm2, and the elongation was calculated as 1,11 - 1,28 %, for the bars that were sintered under endogas atmosphere tensile strength was calculated between 303 - 467 N/mm2 and the elongation was calculated between 1,17 - 1,36 %. The tensile strength of high alloyed nickel, molybdenum, copper and carbon including iron bars that were sintered under cracked amonia atmosphere was calculated nearly 5 20 N/mm2, and the elongation was calculated as 1,22 - 1,36 %, for the bars that were sintered under endogas atmosphere tensile strength was calculated between 347 - 516 N/mm2 and the elongation was calculated between 1,38-1,50 %. Acoording to these results we came to a conclusion as pure iron can be used only in special applications, low alloyed materials can be used in applications where the strength is not more important and medium and high alloyed materials can be used in applications where the strength is important. Especially the high copper and carbon including material can be a great alternative to high alloyed material because of its lower costs. As a result of this study the effects of sintering conditions on the physical and mechanical properties of alloyed iron based materials that are used in high amounts in powder metallurgy for automotive industry in our country were determined. XI