FBE- Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Arslan, Cüneyt" ile FBE- Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeGalvanoteknik Endüstrisi Atık Çözeltilerinin Yüksek Konveksiyonlu Elektroliz Hücrelerinde Demetalizasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Orhan, Gökhan ; Arslan, Cüneyt ; Üretim Metalurjisi ; Extractive MetallurgyKaplama endüstrisi, metalurjik alanda ağır metal iyonu ile kirletilmiş atık çözeltinin oluştuğu en önemli sektörlerden biridir. Deneysel çalışmalarda klasik sistemler yerine hızlı madde transferine olanak sağlayan hareketli katot ve hareketli hücre-katot sistemleri dizayn edilerek bu sistemlerin çalışma ve ekonomik parametreleri araştırılmıştır. Yuvarlanan katodlu hücrede bakır geri kazanmak amacıyla gerçekleştirilen deneyler sonucunda optimize edilen şartlarda nihai bakır konsantrasyonu 5 ppm’e düşmüştür. Bakırın %99.95’i %68 akım verimi ve 4.4 kWh/kg Cu enerji tüketimi ile geri kazanılmıştır. Aynı hücrede nikel geri kazanımı amacıyla yapılan deneysel çalışmaların sonucunda ; elektrolitin pH=5.5?0.05 değerinde, 50°C’de, 325 A/m2 akım yoğunluğunda, %74 akım verimiyle nikelin %90’ı 4.2 kWh/kg Ni enerji tüketimi ile geri kazanılmıştır. Döner silindir katotlarla gerçekleştirilen bakırsızlaştırma deneylerinde ise 5 g/l Cu2+ ve 7.5 g/l H2SO4 içeren elektrolitin 1000 A/m2 akım yoğunluğunda 60°C yaklaşık 90 dakikalık elektroliz işlemi sonucunda %80 akım verimi 3.2 kWh/kg Cu spesifik enerji tüketimi ile nihai konsantrasyon 3 ppm değerine düşmüştür. Düşük konsantrasyonlarda yüksek akım verimi; katodun üzerinde ayrışan dentritik yapıdaki bakırın katoda 1 mm mesafedeki bir sıyırıcı sayesinde katod yüzeyinden uzaklaştırılmasıyla sağlanmıştır. Böylece döner elektrod hem hücre içindeki hidrodinamik şartları iyileştirilirken hem de sıyırıcı sayesinde büyüyen yüzeyinden dolayı hücrede geçerli olan hidrodinamik şartlardaki teorik limit akımın 9-10 kat üstünde bu akım veriminde hissedilir ölçüde değiştirmeyecek kadar hidrojen çıkararak çalışabilmiştir.
-
ÖgeSıfır altı ısıl işlem ile ekstrüzyon kalıplarının ısıl işlem süreçlerinin kısaltılması ve PVD kaplama ile kalıp ömrünün uzatılması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Büyükfırat, Mazhar Ümit ; Arslan, Cüneyt ; 10283507 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği ; Metallurgical and Materials EngineeringBelli bir kesite sahip olan ve kesit/boy oranı küçük olan, başka bir deyişle, boyu eninden çok daha fazla olan şekillendirilmiş malzemeler profil olarak tanımlanır. Profil üretimi için birçok metal gibi alüminyum da çekme veya ekstrüzyon metotları ile işlenir. Ancak, karmaşık şekilli profiller için en çok kullanılan yöntem ekstrüzyondur. Ekstrüzyon, alüminyum biyetin, presin sağladığı büyük kuvvet ile kalıp içerisinden geçirilerek, kalıbın şekline sahip olan profilin elde edilmesi olarak tanımlanabilir. Alüminyum ekstrüzyonu sıcak olarak yapılır. Alüminyum biyetler alaşımına bağlı olarak 420-480 °C'a ısıtılır, kalıplar en az 450 °C civarına ısıtılmış olmalıdır ve ekstrüzyon presinden çıkan profilin sıcaklığı 500 °C'ın üzerindedir. Rekabete dayalı ekstrüzyon piyasasında hızlı teslimat, maliyet ve kalite en önemli olgular halini almıştır. Kalite gereksinimini karşılamak için ekstrüzyon kalıbının performansı kritik öneme sahiptir. Kalıp performansı ürün kalitesini, verimliliği, ıskarta miktarını ve ürün tasarımını etkilemektedir. Özellikle otomotiv ve ileri teknoloji gerektiren uygulamalar için talep edilen ürün miktarının artması ile birlikte toleransların çok daha dar sınırlara girmesi ve çok daha üstün yüzey özelliklerinin istenmesi sonucunda kalıp ömürleri ve performansı ön plana çıkmıştır. Bir ekstrüzyon kalıbının en önemli kısmı Kalıp Geçişi olarak adlandırılan bölgesidir. Kalıp geçişi, ürünün ölçülerinin, geometrisinin ve yüzey kalitesinin sağlanmasını, ekstrüzyon sırasında farklı kesitlerin debilerinin kontrolü ile ürünün geometrik bütünlüğünün korunmasını sağlar. Kalıp geçişinin aşınma ve deformasyon direnci kalıbın imalat ömrünü belirleyen kısımdır. Kalıp içindeki sürtünme, metal akış hızını belirleyen mekanizmadır. Kalıp figürünün herhangi bir yerindeki kalıp geçişinin boyu (kalınlığı), bu noktadan akan metalin ne kadar frenleneceğini ya da serbest bırakılacağını belirler. Tüm dünyada alüminyum ekstrüzyon kalıbı konusunda en yaygın ve çok iyi tanınan malzeme sıcak iş takım çeliği olan AISI H13 çeliğidir. Bir ekstrüzyon kalıbının performansı kalıp malzemesinin göstereceği performansa bağlıdır. Alüminyum ekstrüzyonunda en yaygın karşılaşılan kalıp hasar türleri sıcak aşınma, plastik deformasyon ve çatlamadır. Kalıptan malzeme akışı sırasında özellikle kalıp geçişlerinde aşınma nedeniyle ölçüsel ve geometrik bozulmalar, kalıp malzemesinde sürünme ve yorulma sonucunda deformasyon ve hasarlar oluşmaktadır. Kalıbın aşınma direncini iyileştirmek ve bunun sonucunda kalıp maliyetlerini azaltmak amacıyla ekstrüzyon firmaları tarafından çok sayıda yüzey işlemi tekniği denenmektedir. Kalıp aşınmasını önlemek amacıyla yapılan yüzey işlemleri kalıp ömrünün artması ve ürün yüzey kalitesinin iyileşmesi açısından son derece önemli konulardır. Geleneksel olarak ekstrüzyon sanayiinde nitrasyon işlemi uygulanmaktadır. Nitrasyon, sertleştirilmiş yüzey elde etmek için metal malzemenin yüzeyine azotun difüze etmesinin sağlandığı ısıl işlem prosesidir. Özellikle kalıp geçişinde gerçekleşen, başta adhezif ve abrazif aşınma türlerinin ağırlık kazandığı aşınma hasarını önlemek ya da aşınma sürecini geciktirmek için PVD kaplamalar umut vaad etmektedir. Aşınma direncini arttırmanın bir diğer yolu da kriyojenik ısıl işlemdir. Kriyojenik ısıl işlem yüksek aşınmaya maruz kalan takımlarda aşınma direncini artırma amaçlı uygulanan modifiye edilmiş bir soğutma işlemidir. Takım çeliklerine uygulanan geleneksel sertleştirme yöntemlerinde çelik östenitleme işleminin ardından çelik cinsine bağlı olarak çeşitli soğutma ortamlarında minimum mümkün sıcaklık olan oda sıcaklığına kadar soğutulur ve martenzitik yapı elde edilir. Yüksek alaşımlı çeliklerde ise sertleşmeyi sağlayan martenzitik dönüşüm belirli bir sıcaklıkta başlar ve oda sıcaklığında sona ermez. Oda sıcaklığına kadar yapılan konvansiyonel soğutmayla bu tür çeliklerin bünyesinde yüksek oranda kalıntı östenit olarak adlandırılan kararsız faz bulunur. Kriyojenik ısıl işlemi takiben uygulanan menevişleme işleminde ise konvansiyonel sertleştirme işleminde gözlenmeyen η-karbürler çelik matrisinde çökelir. Böylece hem kalıntı östenitin giderilmesi hem de η- karbür çökelmesine bağlı olarak yüksek alaşımlı çeliklerde maksimum aşınma direnci kazanımı sağlanmış olur. Kalıp malzemelerine geleneksel ısıl işlemde uygulanan üç adet meneviş kademesinin kriyojenik ısıl işlem vasıtası ile tek kademeye düşürülmesi ve uygulanacak ince film sert kaplama ile kalıbın aşınma direncinin arttırılması, sürtünme katsayısının düşürülmesi ile kalıp ömrünün ve verimliliğinin arttırılması hedeflenmektedir. Bu bilgiler ışığında, geleneksel ısıl işlem reçetesi ile kriyojenik ısıl işlemi de içeren alternatif ısıl işlem reçetelerinin alüminyum ekstrüzyon kalıplarının aşınma direncine ve mekanik özelliklerine olan etkilerinin araştırılacağı deneysel ve saha çalışmaları planlanmıştır. Bu amaçla farklı alaşımdaki iki sıcak iş çeliği kütükten numuneler alınarak ısıl işlem reçetelerine göre ısıl işlemleri gerçekleştirilmiştir. Sonrasında bu numune parçalarından oluşturulan plana uygun olarak aşınma diskleri, darbe deneyi numuneleri, çekme deneyi numuneleri, ısıl döngü ve sertlik numuneleri hazırlanmıştır. Sonrasında bir grup numune nitrürlendikten sonra içlerinden bir kısmı ayrılarak CrN PVD kaplama uygulanmıştır. Darbe numuneleri nitrasyon işleminden olumsuz etkilendikleri için nitrasyon ile eş süre ve sıcaklıkta bir ısıl işleme tabi tutularak değerlendirmeye alınmıştır. Hazırlanan numune gruplarından metalografi ve SEM numuneleri alınarak incelenmiştir. Farklı ısıl işlem reçetelerine göre hazırlanmış kaplamasız, nitrasyonlu ve nitrasyon üzerine ince sert film kaplamalı aşınma diskleri ile oda sıcaklığında ve çalışma sıcaklığında disk üzerinde bilye cihazı kullanılarak aşınma deneyleri gerçekleştirilerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yine aynı şekilde oda ve çalışma sıcaklığı şartlarında çentikli darbe testi yapılarak, numunelerin kırılma şekilleri ve darbe enerjileri mukayese edilmiştir. Ekstrüzyon prosesi sırasında kalıpların karşı karşıya kaldığı ısıl döngülerin, basınç ve aşınma etkileri göz ardı edilerek, özellikle nitrasyon tabakasına etkilerini gözlemlemek amacıyla sertlik profilleri oluşturulmuştur. Laboratuvar deneyleri verilerine göre iyi sonuçlar alınan kriyojenik işlem ve sonrasında tek meneviş kademesinden oluşan reçeteye göre alüminyum profil imalatı kalıbı denemesi yapılması kararlaştırılmıştır. Atölye güvenliği açısından bu reçeteye bir meneviş kademesi ilave edilmesi gerekmiştir. Aynı sıcak iş çeliği kütükten ekstrüzyon kalıbı imal edilerek kararlaştırılan kriyojenik ısıl işlem reçetesi uygulandıktan sonra CrN kaplanarak, kalıp iptal edilene dek alüminyum profil imalatı yapılarak kayıt altına alınmıştır. Geleneksel metot ile imal edilmiş, aynı profile ait bir kalıbın verileri ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu deneme sonucunda aşağıdaki özet veriler elde edilmiştir: * CrN kaplamalı deneme profil kalıbı ile yapılan imalatın verilerine bakıldığında, geleneksel kalıplara göre toplam imalat miktarının ortalama iki katına çıktığını söyleyebiliriz. * Geleneksel profil kalıbının nitrasyon tabakası, imalat sürecinde iki defa yenilenmiştir. * CrN kaplamalı deneme profil kalıbına imalat sürecinde herhangi bir işlem yapılmamıştır. * Kriyojenik ısıl işlemli ve CrN kaplamalı kalıp ile teorik (teknik resim) gramajının altında imalat yapıldığı için benzer imalata göre daha az alüminyum kullanılarak (yaklaşık 460 kg) profil imalatı gerçekleştirilmiştir. * İmalat iki katına çıktığı için yaklaşık olarak bir kalıp maliyeti, geleneksel ısıl işlem süreci ve beş nitrasyon işlemi tutarında tasarruf sağlanmıştır.