Günümüz otomotivinin genişlemesi ve taşıt araçlarının yenilikçi tasarımları beraberinde otomotiv endüstrisindeki üretim teknolojinin gelişmesini de tetiklemiştir. Özellikle araçların motor parçalarının yenilikçi geometrik özellikleri daha fazla imalat işçiliği ve kaliteyi gerekli kılmaktır. Söz konusu yeni nesil motor parçalarının malzemenin kolay işlenebilmesi ve görev süresince yüksek dayanım göstermesi gerekmektedir. Üretim maliyetleri göz önüne alındığında parça üretimi iki aşamada gerçekleşmektedir. İlk olarak tasarlanan ürüne istenilen geometrik özellikleri vermek ve işlemek, ikinci aşamada ise parçalara uzun ömürlü dayanım kazandırmaktır. Özellikle motor parçalarında dayanım kazandırmak ısıl işlemle mümkündür. Isıl işlemler kontrol altındaki kapalı ortamda yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Bu sayede metal ve alaşımlara istenilen özellikler kazandırılabilir. Dizel araçlarda kullanılan dizel enjektör gövdesi bahsi geçen ısıl işleme tabi tutularak sementasyon işlemi uygulanır ve parça yüzeyleri karbon gazı ile sertleştirilir. Bu sayede parça yüzeyine yüksek ısı ve aşınmaya karşı dayanıklılık kazandırılır.
Bu çalışmada kapalı ısıl fırın içerisindeki sıcak hava akışının ve fırın içerisindeki karbon gazının fırın içerisinde bulunan fan yardımıyla parçalara homojen ulaşıp ulaşmadığı nümerik analizlerle incelenmiştir. Çalışmada endüstride kullanılan kamaralı fırın ve fan verileri kullanılmıştır. Endüstriyel ısıl fırın içerisindeki sementasyon işlemini etkileyen birçok parametre bulunmaktadır. Bu çalışmada fırın iç ortamındaki sıcak hava akışını sağlayan pervanenin kanat yapılarının gaz dolaşımına etkisi incelenmiştir. Döküm üretimi olan pervaneler ortalama 1000 °C sıcaklık ve 1000 devir/dakika hızla çalışmaktadır. Fırınlarda 4 kanatlı karıştırıcı veya 8 kanatlı itici pervaneleri kullanılmaktadır. Fırın içerisinde 4 kanatlı karıştırıcı ve 8 kanatlı itici pervane kullanılması durumunda fırın içerisinde hareket eden sıcak havanın ve salınan karbon gazının üretim parça yüzeylerinde temas, hız ve basınç farklılıkları 30 sn süreli simülasyon çalışmasında incelenmiştir. Simülasyon girdisi olarak fırın, parçalar ve pervane dataları yanında, fırın sıcaklığı, karbon gazı yoğunluğu, pervane devri verileri kullanılmıştır.
4 kanatlı karıştırıcı pervanenin fırın içerisindeki havayı parça yüzeyine yönlendirmede yeterli olmadığı ve gazı önce fırın duvarına sonra parça yüzeylerine yönlendirdiği görülmüştür. Bu durum karbon gazının parçalara ulaşması için proses süresinin uzamasına neden olduğunu göstermektedir. 8 kanatlı itici pervane analizleri incelendiğinde ise sıcak havanın ve karbon gazının parça yüzeylerine direkt yönlendirdiği ve parçalar arasındaki boşluklarda havanın ilerleme mesafesinin ve hızının arttığı belirlenmiştir. Bu sayede proses süresinde ve karbon emiliminde 8 kanatlı itici pervanenin daha etkili olduğu görülmüştür. ORCID NO: 0000-0001-7017-2607
Anahtar Kelimeler: Isıl işlem, Sementasyon, Pervane Tasarımı, Nümerik Analiz
|
