AKTSDöküm ve Katılaştırma Proseslerinin Tasarımı ve Modellemesi

Döküm ve Katılaştırma Proseslerinin Tasarımı ve Modellemesi (MDES652) Ders Detayları

Ders Adı Ders Kodu Dönemi Saati Uygulama Saati Laboratuar Hours Kredi AKTS
Döküm ve Katılaştırma Proseslerinin Tasarımı ve Modellemesi MDES652 Seçmeli Dersler 3 0 0 3 5
Ön Koşul Ders(ler)i
Faz Dönüşümleri, Mikroyapılar, Katılaştırmama ve Döküm Prosesleri, Gerilme Analizi, Matematiksel Modelleme konularında dersler almış olmak
Dersin Dili İngilizce
Dersin Türü Diğer Bölümlerden Alınan Seçmeli Ders
Dersin Seviyesi Doktora
Ders Verilme Şekli Yüz Yüze
Dersin Öğrenme ve Öğretme Teknikleri Anlatım.
Dersin Koordinatörü
Dersin Öğretmen(ler)i
Course Assistants
Dersin Amacı Katılaştırma bilimi; sadece döküm parçaların katılaşması esansındaki makroskopik ve mikroskopik değişimlerin anlaşılması için değil, aynı zamanda, yarı-katı döküm, lazerle eritme, toz atomizasyonu, metal matrisli kompozitler ve cam metaller gibi yeni proses ve malzemeler için de temel teşkil etmesi açısından çok önemlidir. Metal döküm proseslerinin bir kısmı hâlâ emprik olmakla birlikte, bir kısmı ise matematik köklüdür. Metal döküm sanayiinin katılaştırma simülasyonlarını kabul etmiş olması, katılaştırma biliminde son 25 yılda yapılan büyük gelişmeler neticesinde olmuştur. Döküm fabrikalardan alınan geri bildirimlere gore; katılaştırma modellemesi sadece uygun maliyetli bir yatırım değil, aynı zamanda önemli bir varlıktır. Bu sayede birçok dökümhane üretimi daha zor ve teknik bilgi isteyen parçalarla yeni pazarlara girmiştir. İçyapı sağlamlığını öngörebilme yeteneği dökümhanelerin hem kalite hem de teslimat seviyelerini yükseltmekte; ayrıca doğru maliyet tahminlerine dayanan önemli üretim kararları için gereken bilgileri, daha model imalatı bile yapılmadan, sağlamaktadır. Bu derste; katılaştırma ve kristalleştirme prosesleri üzerine yapılan modern araştırmaların kabul gören sonuçları ve deneysel bulgularına paralel genel analizler yapılması; döküm katılaşmasının hesaplamalı modelllemesinde kullanılacak bilgilerin sentezi ile hızlı katılaştırma, kütle cam metal üretimi gibi yeni süreçlerin incelenmesi amaçlanmıştır.
Dersin Eğitim Çıktıları Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
  • Öğrencilerin aşağıdakileri kazanmış hale gelmeleri beklenir: • Genel olarak döküm katılaşma teorisi ve hesaplamalı modellemesi için detaylı bilgi • Kısmi diferansiyel denklemler ve nümerik analiz gibi matematik araçları kullanarak döküm parçaların katılaştırma tasarımı ve bunların modellemesi, hesaplaması ve yorumlanması becerisi • Yetenek ve bilgilerini endüstriyel katılaştırma yazılımlarının girdilerinde ve sonuçlarını yorumlamakta kullanabilme becerisi.
Dersin İçeriği Döküm proses modelleme, gerilme analizi, hata oluşumu, içyapı evrimleşmesi, termofiziksel özellikler ve döküm problemlerinin çözümünde kullanılan hızlı analiz teknikleri hakkında teorik bilgi; parça dökümü, ingot dökümü ve sprey şekillendirme prosesleri üzerinde uygulamalar.

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

Hafta Konular Ön Hazırlık
1 Döküm ve Katılaştırma Süreçlerine Genel Bakış Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
2 Katılaşma esnasında Denge ve denge-dışılık Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
3 Büyük ölçek olgusu- ilgili iletim (transport) denklemleri Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
4 Makro-kütle iletimi: çözünen (solute) difüzyonunun etkin olduğu segregasyon- Kalıp dolumu ve katılaşma esnasında akışkan dinamiği, makro çekinti oluşumu ve besleme. Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
5 Enerji iletim Denklemleri: kararlı ve kararsız döküm katılaşmasları için analitik çözümler Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
6 Katılaşmanın nümerik makro modellemesi: Sonlu Farklar ve Hacim Kontrol yöntemlerine ait formülasyonlar Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
7 Makrosegregasyon ve Mikrosegregasyon Modellemeleri Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
8 Micro-scale phenomena and interface dynamics: Nucleation and microsegregation, Dynamic Nucleation Models Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
9 Hücresel ve Dallantılı (dendritic) büyüme: Analik uç hız modelleri, Dendiritik Dizilme Modelleri Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
10 Ötektik Katılaşma: Düzenli ve düzensiz ötektik büyüme modelleri Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
11 Peritektik ve Ötektik Katılaşma Mekanizmaları Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
12 Hızlı Katılaştırma ile oluşan mikroyapılar Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
13 Katılaşmanın nümerik mikro-modellemesi Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
14 Çekirdeklenme ve Büyüme Kinetikleri Ders kitaplarının ve diğer kaynakların ilgili sayfaları
15 Genel gözden geçirme -
16 Final sınavı -

Kaynaklar

Ders Kitabı 1. • Science and Engineering of Casting Solidification, 2E, D.M. STEFANESCU, Springer, 2009
2. • Solidification and Crystallization Processing in Metals and Alloys, H. FREDRIKSSON & U. AKERLIND, Wiley, 2012
3. • Theory of Solidification, S.N. DAVIS, CUP, 2001
4. • Modeling for Casting & Solidification Processing, Ed. K.O. YU, Marcel-Dekker, 2002
5. • Principles of Solidification: An Introduction to Modern Casting and Crystal Growth Concepts, M.E. GLICKSMAN, Springer, 2011
Diğer Kaynaklar 6. İlgili makaleler / Related papers

Değerlendirme System

Çalışmalar Sayı Katkı Payı
Devam/Katılım - -
Laboratuar - -
Uygulama - -
Alan Çalışması - -
Derse Özgü Staj - -
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği - -
Ödevler 5 15
Sunum - -
Projeler 1 30
Rapor - -
Seminer - -
Ara Sınavlar/Ara Juri 1 25
Genel Sınav/Final Juri 1 30
Toplam 8 100
Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notu Katkısı 70
Yarıyıl Sonu Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı 30
Toplam 100

Kurs Kategorisi

Temel Meslek Dersleri
Uzmanlık/Alan Dersleri X
Destek Dersleri
İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri
Aktarılabilir Beceri Dersleri

Dersin Öğrenim Çıktılarının Program Yeterlilikleri ile İlişkisi

# Program Yeterlilikleri / Çıktıları Katkı Düzeyi
1 2 3 4 5
1 Matematik, fen ve temel bilimler alanlarındaki bilgileri uzmanlık seviyesinde anlama ve uygulama becerisi kazanır.
2 Mühendislik alanında güncel teknik ve yöntemlerle bilimsel araştırma yaparak bilgiye genişlemesine ve derinlemesine ulaşma, kazanılan bilgiyi değerlendirme, yorumlama ve uygulama becerisi kazanır.
3 Alanıyla ilgili en son gelişmelerin de farkında olarak problemleri tanımlar, formüle eder ve çözümlerde yeni ve/veya özgün fikir ve yöntemler gelistirir.
4 Kuramsal, deneysel ve modelleme esaslı arastırmaları tasarlar ve uygular, çalışma sonuçlarını ve elde ettiği verileri uzmanlık seviyesinde analiz eder ve yorumlar.
5 Alanındaki uygulamaları, teknikleri, modern araç ve gereçleri uzmanlık seviyesinde kullanma becerisi kazanır.
6 Bağımsız olarak özgün bir çalışma sürecini tasarlar, yürütür ve sonuçlandırır.
7 Disiplinler arası ve disiplin içi takımlarda çalışabilir, liderlik yapabilir, farklı disiplinlere ait bilgileri bir arada kullanabilir ve çözüm yaklaşımları geliştirebilir.
8 Mesleki tüm etkinliklerde bilimsel, toplumsal, etik değerleri gözetir ve sorumluluk bilincini uzmanlık seviyesinde kazanır.
9 Yaptığı akademik çalışmaların süreç ve sonuçlarını ulusal ve uluslar arası akademik ortamlarda yazılı ya da sözlü olarak aktararak literatüre katkı sağlar, uzmanlık alanında çalışan topluluklar ve bilimsel çalışanlarla etkin iletişim kurar.
10 Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği becerisini uzmanlık seviyesinde kazanır.
11 Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 Genel Düzeyinde kullanarak, sözlü ve yazılı iletisim kurar.
12 Mühendislik uygulamalarının sosyal, çevresel, sağlık, güvenlik, hukuk boyutları ile proje yönetimi ve iş hayatı uygulamalarını bilir ve bunların mühendislik uygulamalarına getirdiği kısıtların farkındadır.

ECTS/İş Yükü Tablosu

Aktiviteler Sayı Süresi (Saat) Toplam İş Yükü
Ders saati (Sınav haftası dahildir: 16 x toplam ders saati) 16 3 48
Laboratuar
Uygulama
Derse Özgü Staj
Alan Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi 16 1 16
Sunum/Seminer Hazırlama
Projeler 1 32 32
Raporlar
Ödevler 5 3 15
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Ara Sınavlara/Ara Juriye Hazırlanma Süresi 1 10 10
Genel Sınava/Genel Juriye Hazırlanma Süresi 1 15 15
Toplam İş Yükü 136