Kritik katı oranını oluşumuna etki eden parametrelerin ve bu parametrelerin farklı faktörlerinin ayrı ayrı ve birlikte etkilerinin incelenmesi durumunda çok sayıda döküm deneyi yapılması gerekmektedir. Bu gibi durumlarda bütün bu faktörlerin farklı seviyelerdeki etkisini belirlemek amacıyla döküm deneylerinin planlanmasında Taguchi metodundan faydalanılmıştır.
59
3.3.1. Taguchi Yöntemi ile kum kalıba döküm deney tasarımı
Döküm içerisindeki gaz kaynaklı gözenek oluşumuna etkisi olmasından dolayı sıvı metal temizliği bir parametre olarak kullanılmamış ve bütün döküm deneylerinde sıvı metal temizliği mümkün olduğunca sabit tutulmuştur. Böylece döküm iç kesitlerinde oluşan gözeneklerin sadece besleme yetersizliğinden kaynaklanması planlanmıştır. Dökümhane uygulamalarında tane inceltici katılmaksızın modifiye edici ilavesinin kullanımı çok yaygın olmadığından deney şartları buna uygun olarak belirlenmiştir. Tablo 3.4’de yapılan dökümler 3’er adet yapılarak elde edilen sonuçların değerlendirilmesi yapılmıştır. Kum kalıba döküm deneyleri için Taguchi yöntemi L18(16x13) ortogonal serisi kullanılmıştır. Taguchi deney tasarımına uygun olarak kum kalıba yapılması gereken döküm deneyleri ve döküm şartları Tablo 3.5’de verilmiştir.
Tablo 3.4. Kum kalıba döküm yöntemi deney parametreleri.
Alaşım Çeşidi Mastır Alaşımı İlavesi İşlemleri Etial 110 Etial 140 Etial 160 Etial 171 Etial 177 Etial 220 İlave yok AlTiB ilaveli
AlTiB ve AlSr ilaveli
Tablo 3.5. L18 (16 x 13) ortogonal dizinine göre yapılması gereken döküm deneyleri. Alaşım Çeşidi Tane İnceltici İlavesi Modifiye Edici İlavesi
1 Etial 110 İlave yok İlave yok
2 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
3 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (AlSr)
4 Etial 140 İlave yok İlave yok
5 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
6 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (AlSr)
7 Etial 160 İlave yok İlave yok
8 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
9 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (AlSr)
10 Etial 171 İlave yok İlave yok
11 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
12 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (AlSr)
13 Etial 177 İlave yok İlave yok
14 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
15 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (AlSr)
16 Etial 220 İlave yok İlave yok
17 Etial 220 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok
60
3.3.2. Taguchi yöntemi ile kokil kalıba döküm deney tasarımı
Kokil kalıp deney tasarımı için kum kalıp dökümlerinden elde edilen bilgiler, dökümhane şartları ve endüstriyel uygulamalar değerlendirilerek döküm deney parametreleri Tablo 3.6’da verildiği gibi belirlenmiştir. Kokil kalıp döküm deneylerinde kum kalıp dökümlerinden farklı olarak kalıp ön ısıtma sıcaklığı bir parametre olarak alınmıştır. Böylece kalıp ön ısıtma sıcaklığının dökümlerin katılaşmasında yarı katı bölge geçirgenliğine ve dolayısıyla gözenek oluşumuna etkisi incelenecektir. Kalıp ön ısıtma sıcaklık değerleri endüstriyel kokil kalıp dökümlerinde kullanılan kalıp sıcaklıklarının alt ve üst değerlerini kapsayacak şekilde belirlenmiştir. Deney parametrelerine uygun olarak kokil kalıba döküm deneyleri için Taguchi yöntemi L18(16
x23) ortogonal serisi kullanılacaktır. Taguchi deneysel tasarımına uygun olarak yapılması gereken döküm deneyleri ve şartları Tablo 3.7’de verilmiştir. Her dökümden 3’er adet yapılarak elde edilen sonuçların ortalaması değerlendirilmiştir.
Tablo 3.6. Kokil kalıba döküm yöntemi deney parametreleri.
Alaşım Çeşidi Mastır Alaşımı İlavesi İşlemleri
Kalıp Ön Isıtma Sıcaklığı ( °C ) Etial 110 Etial 140 Etial 160 Etial 171 Etial 177 Etial 220 İlave yok 200 AlTiB ilaveli 300
AlTiB ve AlSr ilaveli 400
Tablo 3.7. L18(16x23) ortogonal dizine göre kokil kalıba döküm yöntemi için yapılan deneyler
Alaşım
Çeşidi Tane İnceltici İlavesi Modifiye Edici İlavesi
Kalıp Ön Isıtma Sıcaklığı ( °C)
1 Etial 110 İlave yok İlave yok 200
2 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 300
3 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 400
4 Etial 140 İlave yok İlave yok 300
5 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 400
6 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 200
7 Etial 160 İlave yok İlave yok 400
8 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 200
9 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 300
10 Etial 171 İlave yok İlave yok 200
11 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 300
12 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 400
13 Etial 177 İlave yok İlave yok 300
14 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 400
15 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 200
16 Etial 220 İlave yok İlave yok 400
17 Etial 220 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 200
61
3.3.3. Taguchi yöntemi ile alçak basınçlı döküm deney tasarımı
Alçak basınçlı kokil döküm deney parametreleri Tablo 3.8’de verilmiştir. Kalıp sıcaklığının etkisi kokil kalıba döküm deneylerinde de inceleneceğinden alçak basınçlı kokil dökümlerinde sıcaklık bütün deneylerde 300 °C olarak sabit tutulmuştur. Ancak doldurma basıncının etkisini incelemek için parça büyüklüğüne bağlı olarak Tablo 3.8’de görüldüğü gibi üç farklı doldurma basınç değeri belirlenmiştir. Bu değerler bu parçanın büyüklüğü ve hacmi düşünüldüğünde düşük, orta ve yüksek basınç şeklinde de ifade edilebilir. Deney parametrelerine uygun olarak alçak basınçlı kokil kalıba döküm deneylerinde, kokil kalıp döküm deneylerinde olduğu gibi Taguchi yöntemi L18(16x23) ortogonal serisi esas alınmıştır. Taguchi deneysel tasarımına uygun olarak yapılması gereken döküm deneyleri ve şartları Tablo 3.9’da verilmiştir.
Tablo 3.8. L18(16x23) ortogonal dizine göre alçak basınçlı kokil kalıba döküm deneyleri. Alaşım Çeşidi Mastır Alaşımı İlavesi
İşlemleri Basınç Değeri ( mbar ) Etial 110 Etial 140 Etial 160 Etial 171 Etial 177 Etial 220 İlave yok 250 Al5Ti1B ilaveli 500
Al5Ti1B ve Al10Sr ilaveli 1000
Tablo 3.9. Alçak Basınçlı Döküm yönteminde yapılan deneyler. Alaşım
Çeşidi Tane İnceltici İlavesi Modifiye Edici İlavesi
Basınç Değeri ( mbar )
1 Etial 110 İlave yok İlave yok 250
2 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 500 3 Etial 110 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 1000
4 Etial 140 İlave yok İlave yok 500
5 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 1000 6 Etial 140 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 250
7 Etial 160 İlave yok İlave yok 1000
8 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 250 9 Etial 160 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 500
10 Etial 171 İlave yok İlave yok 250
11 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 500 12 Etial 171 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 1000
13 Etial 177 İlave yok İlave yok 500
14 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 1000 15 Etial 177 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 250
16 Etial 220 İlave yok İlave yok 1000
17 Etial 220 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) İlave yok 250 18 Etial 220 % 0,2 Ti ilaveli (AlTiB) % 0,2 Sr ilaveli (Al10Sr) 500
62