Metal Enjeksiyon Kalıplama Yönteminde Dijital Radyografinin Önemi

Bu çalışmada ortopedik kilitleme plakalarının (Ti alaşım) toz enjeksiyon kalıplama (TEK) yöntemiylekusursuz üretim parametreleri için ara ve son kontrolun sağlanması amaçlanmıştır. TEK yönteminde reoloji,kalıplama, bağlayıcı giderme ve sinterleme aşamaları için birden çok parametrenin belirlenmesi uzun zaman,enerji ve yüksek maliyet gerektirmektedir. Metal enjeksiyon kalıplamada besleme stok davranışı özellikle viskozitedeğerleri kalıp dolumu sırasında en önemi verilerden biridir. Bu kapsamda reoloji çalışması tamamlanmış birbesleme stoku için akış analizleri yapılarak kalıp içerindeki davranışı hakkında önemli bilgilere ulaşılmaktadır. Akışanalizleri neticesinde elde edilen kalıplama parametreleri gerçek uygulamada kullanılmaktadır. Kalıplama sonrası iseham parçaların içyapı analizi yapılması oldukça zordur. Ham parçada meydana gelen kusurlar (iç çatlak, mikrogözenek, jetting vb) sinterleme sonrası tahribatlı muayene ile ortaya çıkmaktadır. Yöntemin bu aşamasında dijitalradyografi (tahribatsız muayene) cihazı ile bağlayıcı giderme ve sinterleme aşamasına geçmeden öncesi ham parçanıniçyapı analizinin belirlenmesi sağlanacaktır. Yönteme dijital radyografi entegresi ile bağlayıcı giderilmiş vesinterlenmiş parçaların denetimi de sağlanacaktır. TEK ile üretilen parçalarda kusurlar bazen o derece fazlaolabilmektedir ki reoloji çalışmasına kadar dönülen durumlar meydana gelebilmektedir. Yapılan çalışma ile tıbbiuygulamalarda kullanılan ortopedik kilitleme plakası hatasız üretimi için bir yol haritası belirlenmiş olacaktır.

The Importance of Dıgıtal Radıography in Metal Injectıon Moldıng Method

- In this study, it is aimed to provide intermediate and final control for perfect production parameters by powder injection molding (PIM) method of orthopedic locking plates (Ti alloy). Determination of multiple parameters for rheology, molding, binder removal and sintering steps in the PIM method requires long time, energy and high cost. In metal injection molding, feedstock behavior, especially viscosity values are one of the most important data during mold filling. In this context, flow analysis is performed for a feedstock that has completed its rheology study and important information about the behavior of the mold is reached. The molding parameters obtained as a result of flow analysis are used in real applications. After molding, it is very difficult to analyze the internal structure of the green parts. At this stage of the method, a digital radiography (non-destructive) device will be used to determine the internal structure analysis of the green part before it goes through the binder removal and sintering step. Defects in the parts produced with PIM can sometimes be so high that the conditions that have been returned until the rheology work can come into play. A procedure for the production of orthopedic locking plate used in medical applications will be determined.

PDF

___

Hangai Y.,Takahashi K., Yamaguchi R., Utsunomiya T., Kitahara S., Kuwazuru O., N.Yoshikawa ,”Nondestructive observation of pore structure deformation behavior of functionally graded aluminum foam by X-ray computed tomography”, Mater. Sci. Eng. A, vol. 556, pp. 678-684, 2012.
Landis E.N. Keane, D.T., “X-ray microtomography”, Mater. Charact., vol. 61, pp. 1305-1316, 2010.
Tsarouchas D. , Markaki A.E. , “Extraction of fibre network architecture by X-ray tomography and prediction of elastic properties using an affine analytical model”, Acta Mater., vol. 59, pp: 6989-7002, 2011.
Isaac A. , Sket F. , Reimers W. , Camin B. , Sauthoff G., Pyzalla A.R. , “In situ 3D quantification of the evolution of creep cavity size, shape, and spatial orientation using synchrotron X-ray tomography”, Mater. Sci. Eng. A, vol. 478, pp. 108-118, 2008.
Kastner J., Harrer B., Degischer H.P., “High resolution cone beam X-ray computed tomography of 3D-microstructures of cast Al-alloys”,Mater. Charact., vol. 62, pp. 99-107, 2011.
Olmos L., Bouvard D., Salvo L., Bellet D., Michiel M.D., ”Characterization of the swelling during sintering of uniaxially pressed copper powders by in situ X-ray microtomography”, J. Mater. Sci., vol. 49, pp. 4225-4235, 2014.
Weber O., Rack A., Redenbach C., Schulz M., Wirjadi O.,“Micropowder injection molding: investigation of powder-binder separation using synchrotron-based microtomography and 3D image analysis”, J. Mater. Sci., vol. 46, pp. 3568-3573, 2011
Heldele R., Rath S., Merz L., Butzbach R., Hagelstein M., Hauβlt J., “X-ray tomography of powder injection moulded micro parts using synchrotron radiation”, Nucl. Istrum. Methods B, vol. 246, pp. 211-216, 2006.
Fang W., He X.B., Zhang R.J., Yang S.D., Qu X.H., “The effects of filling patterns on the powder– binder separation in powder injection molding”, Powder Technol., vol. 256, pp. 367-376, 2014.
Zoya, Z.A., Krishnamurthy, R., "The Performance Of Cbn Tools In The Machining Of Titanium Alloys", Journal of Materials Processing Technology, vol. 100, pp. 80-86, 2000.
Rahman, M., Wang, Z.G., Wong, Y.S., "A Review On High-Speed Machining Of Titanium Alloys", JSME International Journal Series C, vol. 49 (1), pp. 11-19, 2006.
Motorcu, A. R., "Nikel Esaslı Süper Alaşımların Ve Titanyum Alaşımlarının İslenebilirliği", Erciyes
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 25(1-2), pp. 302-330, 2009.
Yaszemski MJ, Trantolo DJ, Lewndrowski KU, Hasırcı V, Altobelli DE, Wise DL., "Biomaterials In Orthopedics", Marcel Dekker, New York, 2004.
Hsu RWW, Yang CC, Huang CA, Chen YS., "Electrochemical Corrosion Properties Of Ti-6al-4v Implant
Alloy İn Biological Environment" Materials Science and Engineering: A,.vol. 380(1–2), pp. 100–109, 2004.
Reclaru L, Lerf R, Eschler PY, Meyer JM., "Corrosion Behavior Of A Welded Stainless-Steel Orthopedic Implant", Biomaterials vol. 22, pp. 269-279, 2001.
Niinomi, M., Hattori, T., Niwa, S. "Material Characteristics and Biocompatibility of Low Rigidity Titanium Alloys for Biomedical Applications", Marcel Dekker, Biomaterials in Orthopedics, 2004.
Dira-Green, X-Ray Control Technology: İnternet adresi: https://www.brunel.ac.uk/research/Institutes/Institute-of-Materials-and-Manufacturing/Structural-Integrity/Brunel-Innovation-Centre/Staff-CVs/Projects/DIRA-GREEN/ , 2018.
Urtekin L., “Toz Enjeksiyon Kalıplanmış Steatit Seramiklerin Özelliklerine Kalıplama Ve Sinterleme Parametrelerinin Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008.
Katea K.H.,.Ennetib R.K., Onbattuvellic V.P. "Feedstock Properties And Injection Molding Simulations Of Bimodal Mixtures Of Nano Scale And Micro Scale Aluminum Nitride", Ceramics Internatıonal, vol. 39( 6), pp. 6887-6897, 2013.
Urtekin L., “Titanyum Esaslı Kilitleme Plakalarının Toz Enjeksiyon Kalıplama Süreci”, Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi., vol. 31, pp. 1-8, 2016.
Yang S., "Optimization and evaluation of metal injection molding by using X-ray tomography", Materials Charecterization, vol. 104, pp. 107-115, 2015.