Büyük kütleli bir çelik parçasının dökümünde klasik ve bilgisayar destekli mühendislik yöntemlerinin karşılaştırılması

Bu çalışmada klasik mühendislik yöntemi ile tasarlanarak kuma dökülen yaklaşık brüt 5 ton ağırlığında bir çelik dökümün bilgisayar destekli mühendislik teknikleri ile yeniden tasarlanması, dökülmesi ve katılaştırılma süreçleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Çalışmaya konu olan döküm parça ilk kez endüstriyel ortamda klasik mühendislik tasarımları ile dökülmüştür. Ultrason test tekniği ile muayene edilen bu dökümün iç bölgelerinde çekme boşluğu tespit edilmiştir. Daha sonra aynı parçanın döküm modeli bir CAD programında üç boyutlu olarak tasarlanmış ve simülasyon ortamında katılaşma modellemeleri yapılmıştır. Katılaştırma modellemesi sonuçlarına göre üç boyutlu kalıplama tasarımı optimize edildikten sonra parça tekrar dökülmüştür. Dökülen parça tekrar boşluk ve gözeneklilik testlerinden geçirilerek elde edilen veriler bilgisayar modellemelerinden alınan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar klasik mühendislik teknikleri ile dökülen parçanın kalıplama tasarımından kaynaklanan hatalara bağlı olarak iç bölgelerinde çekme boşluğu oluştuğunu buna karşılık bilgisayar destekli mühendislik teknikleri ile kalıplama tasarımı yapılarak dökülen aynı parçanın bu tür kusurlar içermediğini göstermiştir.

Comparison of classical and computer aided engineering techniques used in casting a large steel part

In this study, the casting design and resulting solidification characteristics of a steel part (weighted approx. 5 tones brut) produced by classical and computer aided engineering (CAE) techniques were investigated and the results are compared. The steel part was designed and cast first using classical engineering techniques in an industrial foundry conditions. Afterwards, using a CAD program a 3D casting design of the part was built and then, the solid model was optimized in a 3D solidification modeling (simulation) environment. Then, the part was sand cast. Both castings were tested using ultrasonic testing technique. Finally, results obtained from both computer model and real castings were compared. The results showed that depending on miscalculation in molding design, a shrinkage defect existed in the central region of the casting produced using classical engineering method. Whereas, no such defects were found in the casting produced using computer aided engineering method.

PDF

___

1. Campbell, J., Castings, Butterworth-Heinemenn Ltd., Oxford, England, 1991.
2. Gwyn, M.A., “Cost-Effective Casting Design”, Engineered Casting Solutions, Moderncasting, 1999.
3. Kayıkcı, R., “Use of Computer Modelling in Predicting Microporosity in Commercial Aluminum Alloy”, The 66 World Foundry Congress, İstanbul, 235-246, 2004.
4. Kayıkcı, R. ve Akar, N., “Farklı Kesit Kalınlıklarına Sahip Büyük Hacimli Bir Çelik Dökümün Simülasyon Teknikleri ile Tasarlanması”, Politeknik Dergisi, 10-4, 214-227, 2007.
5. Wlodower, R., Directional Solidification of Steel Casting, PergamonPress, Oxford, 1966. (Çeviren: Yaman, M.,Çelik Dökümlerde Besleyici ve Soğutucu Hesapları, TMMOB Metalurji Müh.Odası, 1985.
6. Chvorinov, N., “Theory of Solidification of Castings”, Giesserei, 27, 177- 225, 1940.
7. Guleyupoglu, S., “Casting Process Design Guidelines”, AFS Transactions, 83, 869-876, 1997.
8. Campbell, J., Castings Practice, Elsevier, London, 2004.
9. SolidCast, http://www.finitesolutions.com.
10. Şahin, H.M., Kocatepe, K., Kayikci, R. and Akar, N., “Determination of Unidirectional Heat Transfer Coefficient during Unsteady State Solidification at Metal Chill Interface”, Energy Conversion and Management, 47, 19-34, 2006.
11. Krautkramer, J. ve Krautkramer, H., Ultrasonic Testing of Materials, Springer-Verlag,Berlin Heidelberg, 1990.