Aran - Metal Döküm Teknolojisi (106 s., 3.564 KB, pdf

Transkript

Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi
___________________________________________________________________________
Ç NDEK LER
1 G R
1.1. DÖKÜM TEKN
1.2 TAR HÇE
1.3 TÜRK YE’DE DÖKÜM SANAY
2. ER TME, DÖKME ve KATILA MANIN ESASLARI
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
ER TME
GAZ ÇÖZÜNÜRLÜ Ü VE GAZ G DERME
KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK S STEM
AKICILIK
KATILA MA
2.5.1 Saf Metallerde Kat,la-ma
2.5.2 Ala-,mlarda Kat,la-ma
2.5.3 Kat,la-ma S,ras,nda Olu-an Hac,m Azalmalar,
2.5.4 Kal,p çinde Kat,la-man,n Yönlendirilmesi
3. KUM KALIBA DÖKÜM
3.1 G R
3.2 MODELLER
3.2.1 Model Türleri
3.2.2 Model Tasar,m,
3.2.3 Model Malzemeleri
3.3 MAÇALAR
3.4 KUM ESASLI KALIP TÜRLER
3.4.1 Ya- Kum Kal,plar
3.4.2 Kuru Kum Kal,plar
3.4.3 Toprak (Balç,k) Kal,plar
3.4.4 Çukur Kal,plar
3.4.5 Karbondioksit Yöntemi
3.4.6 Kabuk Kal,plar
3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar
3.4.8 Çimento BaBlay,c,l, Kal,plar
3.4.9 Vakumlu Kal,plama Yöntemi
3.4.10 Dolu Kal,ba Döküm
3.5 KUM ESASLI KALIP MALZEMELER
3.5.1 Kum Özellikleri
3.5.2 BaBlay,c, ve DiBer Katk,lar
3.5.3 Kum Esasl, Kal,p Malzemelerinin Özellikleri
3.5.4 Kum Yenileme ve Ta-,ma
3.5.5 Yüzey Kaplamalar,
3.6 KUM KALIPLAMA MAK NALARI
1
___________________________________________________________________________
4. D
ER DÖKÜM YÖNTEMLER
4.1 HARCANAN KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER
4.1.1 Hassas Döküm
4.1.2 Alç, Kal,ba Döküm
4.1.3 Seramik Kal,ba Döküm
4.2 KALICI KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER
4.2.1 Kal,c, Kal,ba Döküm
4.2.2 Bas,nçl, Döküm
4.2.3 Savurma Döküm
3.4.4 Çukur Kal,plar
3.4.5 Karbondioksit Yöntemi
3.4.6 Kabuk Kal,plar
3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar
5. ER TME OCAKLARI
5.1
5.2
5.3
5.4
POTALI OCAKLAR
KUPOL OCA I
ALEVL OCAKLAR
ELEKTR KL OCAKLAR
5.4.1 Ark Ocaklar,
5.4.2 Endüksiyon Ocaklar,:
5.4.3 Direnç Ocaklar,
6. B T RME
LEMLER
6.1 KALIP BOZMA
6.2. YOLLUK VE ÇIKICILARIN AYRILMASI
6.3. YÜZEY TEM ZLEME
6.4. ÇAPAK KESME
6.5. ISIL LEM
6.6. SON YÜZEY LEMLER
6.7. ONARIM
7. DÖKÜM KUSURLARI VE KAL TE KONTROL
7.1. DÖKÜM PARÇA KONTROLU
7.2 DÖKÜM PARÇA KUSURLARI
8. DÖKÜM PARÇA TASARIMI
9. DÖKÜM MALZEMELER
2
___________________________________________________________________________
1 G R
Günümüz insan,n,n ya-am standart,nda son 50 y,lda saBlanan olaBanüstü
iyile-me, büyük ölçüde mühendislik tasar,mlar,n,n seri ve ucuz olarak imalat,n, saBlayan
yöntemlerin geli-tirilmesi sayesindedir.
mal usullerini tan,mak bütün mühendislik
disiplinleri için kaç,n,lmaz bir zorunluluktur. Mühendisler
her bir imal usulünün
imkanlar,n,, üstünlüklerini ve s,n,rlar,n, tan,yarak amaçlad,klar, tasar,ma en ucuz ve
doBru olarak ula-mak için gerekli bilgileri edinmek zorundad,rlar.
Üretim, doBada bulunan maddeleri istenilen özellik ve biçimdeki
ürünlere
dönü-türmek olarak tan,mlanabilir. Üretim yöntemlerini iç ve d,- dönü-ümler olarak ikiye
ay,rmak mümkündür.
ç dönü-ümler genellikle cevherlerin indirgenmesi, kimyasal
ar,tma, ,s,l i-lemler gibi maddelerin kimyasal dönü-üme uBrad,klar,
tekniklerdir. D,-
dönü-ümler ise malzemelerin istenilen biçim ve boyutlara getirilmesi anlam,nda olup,
Türkçe
teknik
kullan,lmaktad,r.
terminolojide
bu
yöntemler
için
genellikle
“imal
usulleri”
ad,
mal usulleri çok say,da deBi-ik yöntemi içerir; bunlar aras,nda
ba-l,calar, döküm, kaynak, plastik -ekil verme ve tala- kald,rma yöntemleridir,
ekil 1.1.
Bu kitap kapsam,nda ele al,nan döküm tekniBi, s,v, halde ak,c, olan metallerin,
üretilmek istenen parçan,n biçiminde bir bo-luk içeren kal,plara (yerçekimi yard,m,yla
veya uygulanan bas,nçla) doldurularak kat,la-t,r,ld,B, bir imalat yöntemidir. S,v, metalin
içine döküldüBü kal,p olarak, her dökülen parçadan sonra bozulan (örneBin kum) kal,plar
kullan,ld,B, gibi, birden fazla parçan,n üretimine imkan veren kal,c, (örneBin metal)
kal,plar da kullan,labilir. Metalin kat,la-mas,ndan sonra kum kal,plarda kal,p bozularak,
kal,c,
parça
kal,plarda ise kal,p aç,larak dökülen parça ç,kar,l,r. Döküm yöntemiyle doBrudan
üretildiBi
gibi,
ingotlar
da
dökülebilir.
ngotlar,
metal
endüstrisinde
ala-,mland,r,lmas, tamamlan-m,- eriyik halindeki malzemenin, haddeleme veya dövme ile
-ekil verilmek üzere basit ve büyük kal,plara dökülmesi ile elde edilen parçalard,r.
3
___________________________________________________________________________
ÜRET M YÖNTEMLER
Ç DÖNÜ ÜMLER
DI DÖNÜ ÜMLER
Kimyasal ve Fiziksel
Biçimlendirme
Dönü ümler
DÖKÜM
KAYNAK
Erimi Durumdaki
Ak c l ktan Yararlan l r
Kum Kal ba
Hassas
Metal Kal ba
Bas nçl
Yerel Eritme le
Birle tirme Sa lan r
Oksi-Asetilen
Elektrik Ark
Tozalt
Plazma
TALA KALDIRMA
PLAST K EK L VERME
stenmeyen K s mlar
Uzakla t r l r
Malzemenin "ekil De i tirme
Kabiliyetinden Yararlan l r
Tornalama
Frezeleme
Planyalama
Ta#lama
Dövme
Haddeleme
Ekstrüzyon
Çekme
ekil 1.1. Üretim Yöntemleri
4
___________________________________________________________________________
Döküm yönteminin diBer imal usullerinden üstünlükleri -öyle s,ralanabilir:
•
Yöntemin s,n,rlar, çok geni- olup, hem çok küçük parçalar,n, hem de tonlarca
aB,rl,ktaki büyük parçalar,n üretimine uygun deBi-ik teknikler bulunmaktad,r.
•
Çok karma-,k biçimli ve içi bo- parçalar,n üretimi mümkündür.
•
Hemen hemen tüm metal ala-,mlar,n,n dökümü mümkündür. Baz, malzemeler ise
(örneBin dökme demir) sadece döküm yoluyla elde edilebilir.
•
Seri üretime uygun döküm yöntemleri geli-tirilmi-tir.
Döküm yönteminin s n rlar ise -unlard,r
•
Çok ince kesitlerin elde edilmesi güçtür.
•
Az say,da parça üretimi için genellikle ekonomik deBildir.
•
Ayn, malzemenin plastik -ekil verme yöntemleri (örneBin dövme) ile elde edilmiolan,, dayan,m bak,m,ndan genellikle daha üstündür.
•
Genellikle hassas boyut toleranslar,n,n ve iyi yüzey kalitelerinin saBlanmas,
güçtür.
•
Çevre dostu bir imalat yöntemi deBildir.
ekil 1.2: Döküme haz,r bir kapal, kum kal,b, kesiti
5
___________________________________________________________________________
1.1. DÖKÜM TEKN
Döküm i-lemi, içinde üretilmek istenen parçan,n biçimine sahip bir bo-luk bulunan
kal,plara s,v, metalin doldurulmas, ile yap,l,r. Kal,p bo-luBunun boyutlar, elde edilmek
parçanan biraz daha büyüktür; bu -ekilde kat,la-ma ve soBuma s,ras,ndaki boyut
azalmalar, dengelenir. S,v, metalin doldurulduBu kal,p aç,k veya kapal, olabilir. Döküm
teknolojisinde daha yayg,n olarak kullan,lan kapal, kal,plarda, s,v, metalin kal,ba
doldurulmas, için bir yolluk sistemi bulunur,
ekil 1.2.
Kal,plar deBi-ik refrakter
malzemelerden yap,labilir, bunlar aras,nda kum, alç,, seramik ve metal say,labilir.
Kat,la-ma sonras,nda baz, döküm yöntemlerinde parçan,n ç,kar,lmas, için kal,b,n
bozulmas, gerekir, yani kal,plar sadece bir kez kullan,l,rlar (kum kal,p). Baz, yöntemlerde
ise kal,plar kal,c,d,r ve birden çok parça üretimi için kullan,l,rlar (metal/kokil kal,p).
Döküm öncesinde metal eritilir ve döküm s,cakl,B,na ç,kar,l,r. Kal,ba dolan metal
soBumaya ba-lar, s,cakl,k belirli bir deBere dü-tüBü zaman kat,la-ma ba-lar ve kat,la-ma
tamamland,B,nda hala s,cak olan parça oda s,cakl,B,na kadar soBur. Bu s,rada önemli
miktarda ,s, uzakla-t,r,l,r ve faz dönü-ümleri olabilir. Bütün bu süreç boyunca parçan,n
boyut ve biçimi yan,nda malzemenin içyap,s, ve dolay,s,yla özellikleri belirlenir. Döküm
sonras,nda parça kal,ptan ç,kar,l,r, parçaya ait olmayan k,s,mlar uzakla-t,r,l,r, yüzey
temizlenir, varsa ,s,l i-lem yap,l,r ve gerekli kontrollerden sonra imalat tamamlanm,- olur.
DeBi-ik ülkelerden bilim adamlar,, mühendis ve ustalar,n katk,lar,yla kal,p malzemeleri,
kal,plama yöntemleri,
eritme ocaklar,, döküm malzemeleri gibi alanlarda sürekli
geli-tirilen döküm teknolojisi, günümüzde yayg,n olarak kullan,lan bir imalat yöntemi
haline gelmi-tir. Döküm yoluyla biçimlendirilen metallerin en önemlileri: dökme demirler,
çelik, bak,r ve alüminyum ala-,mlar,d,r. Günümüzün dökümhaneleri mekanizasyon ve
otomasyon yöntemlerinin yayg,n olarak uyguland,B, modern tesislerdir.
Döküm tekniBinde kaliteyi, büyük ölçüde erimi- metalin içine döküldüBü kal,plar,n
türü ve haz,rlan,-,nda gösterilen özen belirler. Uygulanacak kal,plama yönteminin
seçiminde: üretilecek parça say,s,, amaçlanan üretim h,z,, boyut hassasiyeti, yüzey
kalitesi, metalurjik kriterler ve yönteme özgü diBer özellikler dikkate al,n,r. Metal döküm
teknikleri kullan,lan kal,plar,n türüne göre iki gruba ayr,l,r:
•
Harcanan kal p kullan lan yöntemler: Bu yöntemlerde kat,la-ma sonras,nda parça
ç,kar,l,rken kal,p bozulur. Yani her yeni parça için yeni bir kal,p gereklidir.
•
Kal c
kal p
kullan lan
yöntemler:
Bu
yöntemlerde
kal,p
defalarca
kullan,labileceBinden, seri üretim için daha ekonomik çözümdür.
6
___________________________________________________________________________
Bu kitapta döküm yöntemleri bu iki grupta toplanarak teker teker ele al,nacakt,r.
Ancak bunlar aras,nda kum kal,ba döküm uygulamalar, diBer tekniklere göre çok daha
yayg,n olarak kullan,ld,B,ndan, ayr,nt,l, bilgi verebilmek amac,yla
ayr, bir bölüm olarak
ele al,nm,-t,r.
1.2 TAR HÇE
Arkeolojik bulgular, döküm yönteminin M.Ö.4000 y,llar,ndan ba-layan bir geçmi-i
olduBunu göstermektedir. Eski çaBlarda kullan,lan eritme ocaklar,nda genellikle bak,r
cevheri ile odun, tabakalar halinde doldurulur ve ayakla çal,-an keçi derisi körükler
yard,m,yla eritilen metal, ta- veya pi-irilmi- kilin i-lenmesiyle elde edilen kal,plara
dökülürdü. Önceleri tek parça aç,k kal,plarla balta ve benzeri yass, parçalar,n üretimi için
kullan,lan döküm
tekniBi, yuvarlak biçimli parçalar,n üretilmesi için iki veya daha çok
parçal, kal,plar,n kullan,m,yla geli-tirildi. M.Ö. 2000 y,llar,ndan itibaren iç bo-luklar,n elde
edilmesi için pi-irilmi- kilden maçalar kullan,lmaya ba-land,. Bunun yan,nda kal,plamada
mum modellerin kullan,ld,B, ve ,s,t,larak eritilen mumun kal,b, terketmesiyle kal,p
bo-luBunun olu-turulduBu hassas döküm yöntemi de ayn, as,rlarda geli-tirilmi-tir.
M.Ö.1500 y,l,ndan ba-l,yarak döküm tekniBinin özellikle Mezapotamya ve Çin'de çok
geli-tirildiBi ve Çinlilerin çok parçal, kal,plarla karma-,k parçalar,n üretiminde ustala-t,B,
görülmektedir.
Geli-tirilen bu teknikler sava-lar ve göçebe insanlarla birlikte Akdeniz havzas,na ve
daha sonra Avrupa' ya ula-t,. M,s,rl, ustalar,n da metal döküm tekniBine çok önemli
katk,lar, olmu-tur. Avrupa’da döküm uygulamalar,, ba-lang,çta kiliselerin himaye ve
kontrolünde gerçekle-mi- ve dökümcüler 13.yüzy,la kadar
genellikle kiliselere çan
dökmek ile uBra-m,-lard,r. Nitekim ilk bronz top, döküm ustas, bir rahip taraf,ndan 1313
y,l,nda dökülmü-tür. Bunun yan,nda özellikle
talya'da çok
say,da sanat dökümü
üretilmi-, papal,k dökümhanesinin ba-,nda bulunan ustalar döküm teknolojisi hakk,nda ilk
kitaplar, haz,rlam,-lard,r. Rönesans'tan sonra canlanan
sanat uygulamalar, ve ticaret,
baB,ms,z bir döküm sanayinin geli-mesinin ba-lang,c, olmu-tur.
ekil – 1.3. M,s,rl,larda metal dökümü (M.Ö.1500)
7
___________________________________________________________________________
1.3 TÜRK YE’DE DÖKÜM SANAY
Ülkemizde döküm yönteminin ilk
önemli uygulamalar, askeri amaçl, olup, Fatih
Sultan Mehmet taraf,ndan Tophane'de kurulan top dökümhanesi, diBer padi-ahlar
taraf,ndan da (özellikle Kanuni zaman,nda) geli-tirilmi-tir. Cumhuriyet döneminde de
devlet yat,r,mlar, olarak büyük döküm tesisleri kurulmu-tur. 1960' lardan sonra otomotiv
ve in-aat sektörünün geli-melerine paralel olarak ülkemizdeki döküm sanayi de h,zl, bir
geli-me göstermi-tir. Halen ülkemizde sanayinin yoBun olduBu bölgelerde deBi-ik
kapasitelerde çok say,da dökümhane bulunmakta ve bu kitap kapsam,nda ele al,nan
yöntemlerin büyük çoBunluBu ba-ar, ile uygulanmaktad,r. Türk döküm sanayi halen
Avrupada 6., dünyada ise 13. s,radad,r. Yakla-,k 1.000.000 ton/y,l olan toplam üretimin
%71'i lamel grafitli dökme demir, %14'ü küresel grafitli (sfero) dökme demir, %1'i
temper dökme demir, %10'u dökme çelik ve %4'ü de demird,-, metallerin üretimi olarak
gerçekle-tirilmektedir. Bu üretimin %25'i in-aat, %35'i makina-imalat, %20'si otomotiv,
%8'i bas,nçl, boru ve %12'si demir-çelik ve diBer alanlarda kullan,lmaktad,r. Türk Döküm
Sanayicileri DerneBi taraf,ndan haz,rlanan a-aB,daki tablolarda, bu sektörün son 40 y,l
içindeki h,zl, geli-mesi aç,kça görülmektedir. Tablo 1.1’de verilen y,ll,k üretim rakamlar,
son 40 y,ldaki büyük geli-meyi, Tablo 1.2’de verilen ihracat rakamlar, da 1980 y,l,ndan
itibaren ihracatta saBlanan büyük art,-lar, yans,tmaktad,r. Türk Döküm Sanayinde
ya-anan deBi-imi vurgulamak için, Tablo 1.3’de, 1977 ile 1998 y,llar,na ait rakamlar
kar-,la-t,r,lmaktad,r. GörüldüBü gibi bu 20 içinde sektörde büyük i-letmelerin üretimdeki
pay, h,zla artm,-, gerçekle-tirilen modern yat,r,mlar ve verimlilik art,-lar, sonucu çal,-an
say,s, hemen hemen ayn, kalmas,na raBmen üretimde iki kat art,- saBlanm,-t,r.
Tablo 1.1: Türk Döküm Sanayinin son 40 y,l içindeki üretim rakamlar, (ton)
SFERO
TEMPER
ÇEL K
DEM R
YIL
KIR DD
1960
150,000
1,000
10,000
161,000
1970
200,000
2,000
15,000
217,000
1985
385,000
18,000
9,000
58,000
470,000
1990
415,000
60,200
10,500
58,000
543,000
1995
606,000
79,700
12,960
65,690
20,000
764,350
2000
690,000
130,000
7,000
98,000
40,000
965,000
DI I.
TOPLAM
8
___________________________________________________________________________
Tablo 1.2: Türk Döküm Sanayinin son 20 y,l içindeki ihracat rakamlar,
Y,l
KIR DD
SFERO
TEMPER
DEM R
ÇEL K
TOPLAM
DI I
1980
3.770
---
-------
880
4.650
1990
15.178
2.500
722
2.800
21.200
1997
98.000
39.000
1.840
21.000
159.840
2000
198.000
61.500
3.700
47.000
18.700
328.900
Tablo 1.3: Türk Döküm Sektöründe 1977–1998 aras,ndaki geli-meler
1977
K,r DD
Sfero
Temper
Çelik
Çal,-an
Ton
%
Ton
%
Ton
%
Ton
%
Ki-i
1998
Büyük
Küçük
Tesisler
Tesisler
TOPLAM
Büyük
Küçük
Tesisler
Tesisler
TOPLAM
141500
230000
371500
605000
90000
695000
38
62
100
87
13
100
2500
-
2500
11760
240
12000
100
-
100
98
2
100
2500
-
2500
115940
7060
123000
100
-
100
98
2
100
65000
-
65000
100000
1000
101000
100
-
100
100
-
100
8146
11850
19996
19860
6502
22362
9
___________________________________________________________________________
2. ER TME, DÖKME ve KATILA MANIN ESASLARI
2.1 ER TME
Metali eriterek, döküm s,cakl,B,na ula-t,rmak için eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r.
Bu ocaklarda ayr,ca ala-,mlama, bile-imin ayarlanmas,, kat,-k,lar,n giderilmesi, gaz
giderme ve a-,lama gibi baz, ek i-lemler de, dökümden hemen önce gerçekle-tirilir.
Eritme ve döküm uygulamalar,nda büyük özenle çal,-,lmal,d,r, çünkü yap,lacak en küçük
hatalar dahi, kaliteyi büyük ölçüde etkileyen ve daha sonra giderilmesi mümkün
olmayacak sonuçlara neden olabilir.
Bir saf metali döküm s,cakl,B,na ula-t,rmak için harcanan enerji
a. Metali ba-lang,ç s,cakl,B,ndan erime s,cakl,B,na ç,kar,lmas,
b. Metali sabit s,cakl,kta eritilmesi ve
c. Erimi- metalin döküm s,cakl,B,na ç,kar,lmas,
için harcan,r ve birim aB,rl,k ba-,na toplam ,s,
Q = UV {ck (Te- To) + r + cs (Td – Te)}
-eklinde yaz,labilir. Burada Q toplam ,s,, U yoBunluk, ck kat, durumda özgül ,s,, Te erime
s,cakl,B,,
To ba-lang,ç s,cakl,B,,
r
erime ,s,s,, cs s,v, durumda özgül ,s,,Td döküm
s,cakl,B,d,r.
Bu hesaplama ile ancak yakla-,k deBerler elde edilebilir. Çünkü bu baB,nt,da
bulunan bir çok katsay,n,n tam deBerinin bulunmas, kolay deBildir, ayr,ca bu deBerler
gerçekte sabit olmay,p, s,cakl,B,n bir fonksiyonu olarak deBi-irler. Ayr,ca faz dönü-ümleri
olabilir; ala-,mlarda için erime sabit bir s,cakl,kta deBil belirli bir kat,la-ma aral,B,nda
gerçekle-ir ve yukar,da hesaba dahil edilmeyen önemli birçok ,s, kay,b, mevcuttur.
Döküm s,cakl,B,, kat,la-ma s,cakl,B,ndan yüksek seçilmelidir, ancak s,cakl,B,n fazla
yüksek olmas,, tane irile-mesi, oksitlenme, gaz çözünmesinin artmas,, penetrasyon gibi
olumsuz etkilere yol açabilir. Bu nedenle döküm s,cakl,B,, yeterli olan en dü-ük s,cakl,k
olarak seçilmelidir. Baz, döküm ala-,mlar,n,n erime ve döküm s,cakl,klar, Çizelge 2.1’de
görülmektedir.
10
___________________________________________________________________________
Çizelge – 2.1. DeBi-ik malzemelerin döküm ve erime s,cakl,klar,
MALZEME
KATILA MA
DÖKÜM
SICAKLI I (OC)
SICAKLI I
(OC)
K,r Dökme Demir (%3,5 C)
1175
1250 – 1350
Temper Dökme Demir (%2,8 C)
1250
1325 – 1400
Beyaz Dökme Demir (%3 C)
1240
1280 – 1320
Dökme Çelik (%0,6C)
1475
1550 – 1600
Aluminyum - Silisyum Ala-,m,
570
700 –
750
Aluminyum - Bak,r Ala-,m,
600
700 –
720
Aluminyum Bronzu
1025
1050 – 1150
Pirinç 60/40
890
990 – 1010
Magnezyum Ala-,mlar,
630
720 –
770
2.2 GAZ ÇÖZÜNÜRLÜ Ü VE GAZ G DERME
ekil – 2.1. Metal içinde çözünen gaz miktar,n,n s,cakl,k ile deBi-imi
En uygun eritme ko-ullar,nda dahi gazlar,n (özellikle hidrojenin) s,v, metal içinde
çözünmesine engel olunamaz. ÖrneBin hidrojen, havadaki veya ortamdaki nemin, s,v,
metalin s,cak yüzeyinde hidrojen ve oksijene ayr,-mas, ile ortaya ç,kar ve küçük çapl,
11
___________________________________________________________________________
olan bu atom, eriyik içinde kolayl,kla çözünür.
Gazlar,n s,v, metal içinde çözünürlüBü
bas,nç ve s,cakl,Ba çok baBl,d,r. Çözünürlük, eriyiBin soBumas, ve özellikle kat,la-mas,
s,ras,nda büyük oranda dü-er ( eki1 2.1), yani çözünmü- gazlar,n soBuma ve kat,la-ma
s,ras,nda metal eriBini terk etmesi gerekir. Kat,la-ma s,ras,nda aç,Ba ç,kan bu gazlar,
eriyik d,-,na kaçamaz ise parça içinde gözeneklerin ve gaz bo luklar n n olu-mas,na
ve malzeme özelliklerinin olumsuz etkilenmesine neden olurlar.
ekil 2.1 den de
görüldüBü gibi gaz,n en büyük k,sm, kat,la-ma s,ras,nda aç,Ba ç,kar. ÖrneBin bak,r, içinde
aB,rl,k yüzdesi olarak sadece % 0,01 H2 bulunmas, durumunda, 1 m3'lük bir bak,r
eriyiBinin içinden 0,3...0,4 m3 hidrojenin ç,kmas, söz konusudur (kaynama!).
Gazlar,n aç,Ba ç,kmas,n, önleyen bir diBer etken de bas,nçt,r. Yüksek bas,nç
alt,nda s,v, metal içindeki gaz çözünürlüBü yüksek olacaB,ndan, örneBin bas,nçl, döküm
yönteminde gazlar,n d,-ar, kaçmas, söz konusu deBildir. Bu gazlar kat,la-ma ve soBuma
bittikten sonra malzeme içinde hapis kal,rlar. Ancak bu tür parçalara sonradan eritme,
elektroliz veya ,s,tma bir i-lem uygulan,rsa, malzeme içinde a-,r, doymu- olarak kalan bu
gazlar kaçmaya çal,-acaB,ndan kusurlara neden olabilir. ÖrneBin eritme kaynaB, yap,lan
bas,nçl, döküm parçalarda diki-ler gözenekli olur!
S,v, metallerde gaz çözünmesini önlemek için dikkat edilmesi gereken hususlar her
metal için farkl,d,r, ancak baz, genel kurallar a-aB,da verilmi-tir:
•
Döküm s,cakl,B, mümkün olduBu kadar dü-ük seçilmelidir.
•
S,v, metal ile temas edecek tüm parçalar kurutulmal,d,r.
•
Eriyik fazla bekletilmemeli, döküm en k,sa sürede yap,lmal,d,r.
•
Eriyik gerekmedikçe kar,-t,r,lmamal, ve üzerindeki koruyucu örtü dökümden
hemen önce s,yr,lmal,d,r.
Bütün bu önlemlere raBmen eriyik içindeki gazlar,n çözünmesine tümüyle engel
olunamayacaB,ndan, gerektiBinde gaz giderme i-lemleri uygulanabilir. Bu i-lemlerde s,v,
metal, klor, azot, argon gibi nötr bir gazla süpürülür veya eriyik içine bu tür gazlar aç,Ba
ç,karan bir kat, maddeler dald,r,l,r. S,v, metal içinde yükselen gaz habbecikleri, eriyikten
çözünmü- gazlar, ve yüzen oksit ve diBer metal olmayan kal,nt,lar, süpürerek d,-ar,
ç,kar,r. Gaz gidermede çok etkin, fakat pahal, bir yöntem de metali vakum alt,nda
eritmek veya erimi- metali, dökümden önce vakum alt,na alarak, gazdan ar,nd,rmakt,r.
12
___________________________________________________________________________
2.3
KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK S STEM
S,v, metalin kal,p bo-luBuna doldurulmas,nda yolluk sistemlerinden yararlan,l,r. Bir
yolluk sisteminin ba-l,ca bölümleri döküm aBz,, dü-ey yolluk, yatay yolluk ve ara
yolluklard,r ( ekil 2.2).
ekil – 2.2. Yolluk sistemi
ekil – 2.3 DeBi-ik döküm aB,zlar,
deal bir yolluk sisteminin i-levleri -öyle s,ralanabilir:
•
Kal,b,n s,v, metal ile dolmas,n, saBlar.
•
Kal,ba dolan metalde türbülans olu-mas,n, önleyerek, metalin oksitlenmesine, gaz
almas,na,
cürufun
ve
erozyonla
kopar,lan
kal,p
parçalar,n,n
s,v,
metale
kar,-mas,na engel olur.
•
S,v, metal içindeki cüruf, köpük, oksit v.b. istenmeyen k,s,mlar,n kal,p bo-luBuna
girmesine engel olur.
13
___________________________________________________________________________
•
Metalin
kal,ba
dolu-unu
düzenleyerek,
yönlenmi-
kat,la-may,
kolayla-t,ran,
çarp,lmaya neden olmayan bir s,cakl,k gradyeni olu-turur.
•
Kal,p bo-luBunu gereken h,zda doldurmaya yetecek kadar büyük, ancak malzeme
kayb,na neden olmayacak kadar küçük boyutland,r,l,r.
Kal,p bo-luBuna doldurulacak s,v, metal, dü-ey yolluBun üstünde bulunan döküm
a z n n içine dökülür. Basit bir huni olarak biçimlendirilen döküm aB,zlar, olduBu gibi,
metalin döküldüBü ve kal,ba girdiBi k,s,mlar,n tümsek ve perdelerle ayr,larak cüruf, köpük
ve havan,n dü-ey yolluBa girmesinin önlendiBi biçimler de vard,r ( ekil 2.3) .
Dü ey
yolluk, a-aB,ya doBru daral,r ve metali yatay yollu a iletir. Dü-ey yolluk kesiti a-aB,ya
doBru daralt,larak, metalin serbest akmas,na, yani h,z,n,n giderek artmas,na tekabül
edecek -ekilde biçimlendirilir ve bu -ekilde dü-ey yolluBa hava kaçmas, önlenir. Topuk
boyutlar, ve biçimi, yön deBi-tirerek yatay yolluBa geçen metalin erozyonla kal,b,
bozmas,na ve türbülansla gaz almas,na engel olacak -ekilde düzenlenmelidir. Yatay
yolluk, uygun konum ve boyutlardaki ara yolluklarla kal,p bo-1uBuna baBlan,r. Yatay
yolluBun ucunda pislik tutucu bulunur. Ara yolluklar, kal,p bo-luBunun bir kenar,
boyunca s,ralanabilir veya tüm çevre boyunca düzenlenebilir ( ekil 2.4).
Ara yolluklar,n konum ve doBrultular,, kal,p bo-luBuna giren s,v, metalin maça
erozyonuna neden olmas,n, engelleyecek -ekilde düzenlenmelidir. S,v, metalin kal,ba
doldurulmas, i-lemi, yer çekimi yard,m,yla veya bas,nç uygulanarak yap,l,r. En yayg,n
olarak kullan,lan, metalin kendi aB,rl,B, ile bir yolluk sisteminden geçerek kal,b,
doldurmas,d,r. Döküm,
sürekli ve üniform bir h,zla yap,lmal,; döküm h,z,, döküm
süresinin bitiminden sonra kat,la-ma ba-layacak -ekilde ayarlanmal,d,r. GerektiBinde
birden fazla yolluktan döküm yap,labilir. Döküm h,z, eriyiBin kal,ba doldurulma h,z,d,r.
Doldurma yava- olursa kal,p tam dolmadan kat,la-ma ba-lar, h,zl, olursa türbülans
problemleri ortaya ç,kabilir. Türbülans önlenmelidir, çünkü metalin atmosferle daha fazla
temas ederek oksitlenmesine ve ayr,ca kal,p erozyonuna neden olur.
ekil – 2.4. Ara yolluklar,n düzenleni-i
14
___________________________________________________________________________
S,v, metalin yolluk sistemi içindeki ak,-, Bernoulli denklemi yard,m,yla hesapsal
olarak ele al,nabilir. Bu baB,nt,, sürtünmenin ihmal edilmesi durumunda akan bir s,v,da
bas,nç, h,z ve yükselti deBi-kenleri ile hesaplanan a-aB,daki ifadenin her noktada ayn,
olduBunu söyler:
p + ½ Uv2 + Ugh = sabit
(p:bas,nç, v:h,z, U:yoBunluk, h:yükselti)
Sistem atmosferik bas,nç alt,nda ise
½ Uv1
2
+ Ugh1 = ½ Uv2
2
+ Ugh2
yaz,labilir. Bu baB,nt, yard,m,yla yolluk siteminin ç,k,- noktas,ndaki h,z hesaplanabilir. 1
noktas, yolluk sistemi giri-i, 2 noktas, yolluk sisteminin ç,k,- noktas,, dü-ey yolluk
yüksekliBi h ise ve ba-lang,ç h,z, 0 kabul edilirse
v2 = [2gh
bulunur.
DiBer bir baB,nt, da süreklilik baB,nt,s,d,r. Tüm yolluk sistemi boyunca kesit deBi-ebilir,
ancak süreklilik bak,m,ndan debinin sabit kalmas, gerekir.
Q = v1 A1 = v2 A2
GörüldüBü gibi dökülen s,v,, ç,k,- noktas,na yakla-t,kça h,z, artar, yani süreklilik
baB,nt,s,na göre yolluk kesitlerinin daralt,lmas, gerekmektedir. Kesit sabit b,rak,l,rsa tüm
kesiti s,v, metal dolduramayacaB,ndan, yolluk içine hava girer ve s,v, metalle birlikte
kal,ba dolar. Bunu önlemek için yolluk sisteminin kesitleri v.A çarp,m, sabit kalacak
-ekilde daralt,l,r.
Döküm s,ras,nda kal,p dolma süresi (KDS) ise a-aB,daki baB,nt, ile hesaplanabilir.
Doldurulmas, gereken kal,p bo-luBunun hacmi V ise
KDS = V/Q = V/(A2[2gh )
yaz,labilir.
Yolluk
yayg,n
sistemleri
aras,nda
en
yolluklar d r ( ekil 1.2). Bunun yan,nda
olarak
kullan,lan,
bölüm
yüzeyi
ekil 2.5 'te baz, örnekleri verilen taban ve üst
yolluk sistemleri de vard,r. Üst yolluk sistemlerinde (aç,k sistemler) cüruf ve pisliklerin
tutulmas, ile metalin gaz almas,n,n önlenmesi çok güçtür. Taban yolluklar,nda ise
türbülans ve kal,p erozyonu en aza indirilmi-tir, ancak kal,plama i-lemleri daha güçtür.
15
___________________________________________________________________________
ekil – 2.5. Taban ve üst yolluk sistemleri
2.4 AKICILIK
Metal ve ala-,mlar,n yolluk sisteminden akarak, kal,b, kusursuz olarak doldurma
özelliBi ak,c,l,k olarak adland,r,l,r. Kal,p içine doldurulan s,v, metalin ak,c,l,B,, malzeme,
parça, kal,p ve döküm uygulamas, ile ilgili çok say,da birçok parametreden etkilenir:
•
Döküm s,cakl,B,,
•
Malzemenin ,s,l özellikleri,
•
Kal,p malzemesi ve kal,b,n ,s,l özellikleri,
•
Yolluk sistemi,
•
Malzemenin kal,p malzemesini ,slatma özelliBi
•
Parçan,n ve kesitlerinin büyükleri,
•
EriyiBin ,s, içeriBi
•
Kat,la-ma türü ve aral,B, v.d.
ekil –2.6: Döküm spirali
16
___________________________________________________________________________
Kat,la-ma sabit s,cakl,kta ise ak,c,l,k en iyidir (saf ve ötektik ala-,mlar). DiBer
ala-,mlarda ise belirli bir s,cakl,k aral,B,nda ayn, anda s,v, ve kat, fazlarbulunur ve ak,c,l,k
olumsuz etkilenir. Döküm s,cakl,B,n,n art,r,lmas, ak,c,l,B, iyile-tirmek için kolay bir
çözümdür,
ancak
çözünürlüBün
yüksek
artmas,,
s,cakl,klara
penetrasyon
ç,k,lmas,
gibi
durumunda,
birçok
oksit
olumsuzluBun
olu-umu,
ortaya
gaz
ç,kacaB,
unutulmamal,d,r.
Malzemelerin ak,c,l,k özelliBinin saptanmas, için kullan,lan en yayg,n pratik deney
"döküm spirali" dir,
ekil 2.6.
Döküm spiraline belirli ko-ullar alt,nda dökülen s,v,
metalin spiral içinde ilerlediBi uzunluk, eriyiBin döküm kabiliyetinin bir ölçüsü olarak
kullan,l,r.
2.5 KATILA MA
Metal malzemelerin özellikleri büyük ölçüde kat,la-ma s,ras,nda olu-an içyap, ile
belirlenir. Dolay,s,yla özellikle döküm malzemelerin özelliklerinin kontrol edilebilmesi için
kat,la-ma olay,n,n (kristalle-me) iyi bilinmesi gerekir. Bir s,v, metalin kat,la-mas, birincil
kristalle4me (kat la4ma) ve bu s,rada olu-an kat,la-ma içyap,s, (döküm içyap,s,)
birincil içyap olarak adland,r,l,r. Döküm parçalarda birincil içyap,, parça ömrü boyunca
hiç deBi-meyeceBinden kat,la-ma olay,n,n çok iyi kontrol edilmesi zorunludur.
Haddeleme, dövme gibi plastik -ekil verme yöntemleri sonras,nda bu içyap, ,s,l
veya termomekanik i-lemler (örneBin normalizasyon, s,cak -ekil verme gibi) ile yeniden
olu-turulabilir (yeniden kristalle-me) ve bu -ekilde ortaya ç,kan içyap, ikincil içyap
olarak adland,r,l,r. Döküm parçalarda bu imkan genellikle olmad,B,ndan kat,la-man,n iyi
kontrolu ile uygun bir birincil içyap,n,n elde edilmesi çok önemlidir.
2.5.1 Saf Metallerde Kat la4ma
S,v, metal içindeki atomlar düzensiz (amorf) halde olup, sürekli olarak hareket
ederler. SoBuma s,ras,nda ,s,n,n uzakla-t,r,lmas, ile eriyiBin enerjisi giderek azal,r. Saf
metallerde
kat,la-ma
sabit
s,cakl,kta
olur.
Bu
s,cakl,Ba
inildiBinde,
eriyik içinde
kristalle-me merkezi veya çekirdek denilen bir tak,m düzenli atom gruplar, olu-maya
ba-lar ve eriyiBin diBer atomlar, zamanla bunlara eklenerek taneler ortaya ç,kar.
Dolay,s,yla kat,la-ma olay,, yani içyap,daki tanelerin ortaya ç,k,-,, çekirdeklenme ve
kristal büyümesi diye iki safhaya ayr,labilir. Her biri ayr, bir çekirdek etraf,ndaki
büyüme sonucu meydana gelen taneler, metal malzemenin içyap,s,n, olu-turur,
ekil 2.8.
17
___________________________________________________________________________
ekil 2.7: Saf bir metalin soBuma eBrisi
Çekirdeklenme
Çekirdekler çok küçük kat, parçac,klar olup kararl,l,klar,, yani tekrar erimeden
büyümeye devam etmeleri, ancak yeterli bir büyüklüBe sahip olmalar,na baBl,d,r. Bu
durum, serbest enerji yard,m,yla aç,klanabilir. Herhangi bir olay,n kendiliBinden devam
edebilmesi için, bu olayla ilgili serbest enerji toplam,n,n azalmas, gerekir. Kat, durum,
s,v,ya göre daha dü-ük enerjili olduBundan, eriyikte kat, parçac,klar,n olu-mas, s,ras,nda
kristalle-me ,s,s, aç,Ba ç,kar. Öte yandan yeni yarat,lan s,v,/kat, ara yüzeylerinin olu-umu
için
enerjiye
ihtiyaç
vard,r
ve
aç,Ba
ç,kan
enerji
burada
kullan,l,r.
Dolay,s,yla
çekirdeklenme s,ras,nda sistemin serbest enerjisi kristalle-me nedeniyle azal,rken,
yarat,lan yeni yüzeyler dolay,s,yla artma eBilimindedir. Çekirdekler çok küçük iken
yüzeyleri hacimlerine oranla büyüktür ve kristalle-me s,ras,nda aç,Ba ç,kan enerji, bu
yüzeylerin yarat,lmas, için yeterli olmaz. Çekirdek yar,çap, kritik bir r0 deBerine
ula-t,B,nda, art, ve eksi i-aretli enerji deBi-imleri birbirine e-it olur ve bu r0 deBerinden
daha büyük yar,çapl, çekirdeklerde aç,Ba ç,kan enerji yüzeylerin yarat,lmas, için gereken
enerjiden
büyük
azalacaB,ndan
olacaB,ndan
kat,la-ma
ve
olay,
dolay,s,yla
kendiliBinden
toplam
devam
serbest
eder.
enerji
kat,la-ma
ile
Özetle çekirdek tekrar
erimeden, kristalin büyümeye devam edebilmesi için, en az r0 yar,çap,na ula-m,bulunmas,,
veya
diBer
bir
deyi-le
söz
konusu
yar,çapa
ula-ana
kadar
gerekli
aktivasyonun d,-ardan saBlanm,- olmas, zorunludur.
18
___________________________________________________________________________
ekil – 2.8 Kat,la-ma s,ras,nda (a) çekirdeklenme, (b,c) dendritik büyüme, (d)
kat,la-ma cephelerinin birle-mesi ile olu-an taneler ve tane s,n,rlar,.
ekil – 2.9 a) A-,r, soBuman,n ( T), birim zamanda olu-an çekirdek say,s, (K)
ve büyüme h,z,na (W)etkisi
b) Saf metallerde artan soBuma h,z,n,n a-,r, soBuma miktar,na etkisi
Homojen çekirdeklenme
çinde çekirdek görevi yapabilecek parçac,klar (karbür, nitrür, oksit ve diBer kat,
bile-ikler gibi) bulunmayan ideal ve homojen bir eriyikte kararl, çekirdeklenmeye ili-kin
aktivasyon enerjisi, eriyiBin kendi enerji içeriBinden kar-,lanmal,d,r. Bu nedenle homojen
çekirdek olu4umu (öz çekirdeklenme) için bir miktar ,s,l a-,r, soBumas, ( T)
19
___________________________________________________________________________
gereklidir. Yani eriyik kat,la-maya Te erime s,cakl,B,nda deBil, daha dü-ük bir T = Te - T
s,cakl,B,nda ba-lar.
A-,r, soBuman,n ( T) art,r,lmas, ile, birim zamanda olu-an çekirdek say,s, (K)
yükselir ( ekil 2.9a). Ancak s,cakl,B,n çok dü-mesi halinde bu kez atomlar,n hareketleri
çok yava-layacaB,ndan, bunlar,n yan yana gelip çekirdek olu-turmas, güçle-ir ve a-,r,
soBuma çok artarsa K deBerinde tekrar dü-me görülür.
Birincil içyap,n,n tane büyüklüBü, hem birim zamanda olu-an çekirdek say,s,na (K)
ve hem de kristallerin büyüme h,z,na (W) baBl,d,r. K ne kadar büyük ise, o kadar ince
taneli bir içyap, olu-ur. Kristal büyüme h,z,n,n (W) çok
olu-an
büyük
olmas, halinde
ise ilk
çekirdekler büyüyerek tüm içyap,y, kaplayacaB,ndan yeni çekirdek olu-umuna
zaman kalmaz ve içyap, daha kaba taneli olur.
ekil 2.9a'da W2 olarak gösterilen büyüme
h,z,na sahip malzemenin içyap,s, W1'inkine oranla daha küçük tanelidir.
Teknikte kullan,lan döküm ala-,mlar,nda soBuma h,z, kontrol edilerek içyap,daki
tane büyüklüBü büyük ölçüde ayarlanabilir. SoBuma h,zl, ise (örneBin kokil kal,ba döküm)
a-,r, soBuma miktar, ve dolay,s,yla çekirdek say,s, artar. Daha yava- soBuyan kum kal,ba
dökümde ise durum bunun tam tersidir.
Ayr,ca bir parçan,n farkl, bölgelerinde farkl,
soBuma ko-ullar,n,n bulunmas,, ayn, parça içinde farkl, özelliklere sahip içyap,lar,n ortaya
ç,kmas,na neden olacakt,r.
ekil 2.9b'de saf metallerde soBuma h,z,n,n a-,r, soBumaya ( T) olan etkisini
özetlenmektir. EBrinin (a) noktas, çekirdek olu-umunun, yani kristalle-menin ba-lang,c,n,
temsil etmektedir. Aç,Ba ç,kan kristalle-me ,s,s, nedeniyle s,cakl,k, erime s,cakl,B,na kadar
artar. Daha sonra
Te s,cakl,B, sabit
kalarak kat,la-ma devam eder ve (b) noktas,nda
sona erer.
Heterojen Çekirdeklenme
Teknik
safl,ktaki
s,v,
metallerin
içinde
hemen
her
zaman
kristalle-menin
ba-layabileceBi yeterli say,da “yabanc, yüzey” bulunduBundan, çekirdeklenme yukar,da
anlat,lan öz çekirdeklenme (homojen) ile deBil, heterojen çekirdeklenme yoluyla
gerçekle-ir. Çekirdek olarak görev yapabilecek bu "yüzeyler" -unlar olabilir:
•
EriyiBin içinde bulunduBu kab,n duvarlar, (örneBin dökümde kal,p yüzeyleri),
•
Erime s,cakl,B, yüksek olan ve eriyik içinde kat, halde bulunan bile-ikler (karbürler,
nitrürler, oksitler),
20
___________________________________________________________________________
•
Baz, durumlarda eriyiBe döküm s,ras,nda katk,lar yap,larak çekirdek görevi
yapacak parçalar,n varl,B, saBlan,r ve bu -ekilde ince taneli bir içyap, garanti edilir.
Bu i-leme a4 lama ad, verilir.
Kristal Büyümesi
Çekirdek olu-umundan sonra
bu çekirdeklere
diBer atomlar,n düzenli olarak
eklenmesi ile kat,la-ma olay, devam eder. Kübik kristale sahip olan metallerde büyüme,
baz, tercihli yönlerde (küp yüzeyine dik doBrultularda) çok h,zl,, diBer yönlerde ise daha
yava- olur ve bu -ekilde büyüyerek ortaya ç,kan kristallerin hac,msal düzeni dendrit
olarak adland,r,l,r.
Yap,lan ara-t,rmalar, kristalle-me biçimlerinin büyük oranda soBuma ko-ullar,na
baBl, olduBunu ortaya koymu-tur. Eriyik ,s,n,n her taraftan uzakla-t,r,lmas, ile soBursa
e-eksenli, yani toparlak taneler, düzgün olmayan (yönlenmi-) ,s, iletiminde ise uzun
(çubuksu) taneler meydana gelir ( ekil 2.10). Çekirdeklenme ve dendritik büyüme ile
kristalle-me cephelerinin birbiriyle birle-mesi sonucu içyap,n,n ortaya ç,k,-,
ekil 2.8'de
-ematik olarak gösterilmi-tir.
Döküm parçalar,n içyap,s, da, kat,la-madaki soBuma ko-ullar, ile belirlenir. Burada
üç ayr, bölge söz konusu olabilir. Kal,p cidarlar,nda ani soBuma (chill) etkisi ile küçük ve
e-eksenli tanelerden olu-an bir kabuk, bunu izleyen bölgede s,cakl,k gradyeninin etkisiyle
uzun çubuksu taneler, orta k,s,mda ise soBuma her taraftan olduBundan, tekrar e-eksenli
taneler görülür ( ekil 2.11).
ekil – 2.10 SoBuma s,ras,nda s,cakl,k gradyeninin tane olu-umuna etkisi.
21
___________________________________________________________________________
ekil – 2.11
Kal,p içinde kat,la-mada farkl,
bölgelerin tane biçimleri
(a)H,zl, soBuma etkisiyle olu-an küçük
ve e-eksenli tanelerin bulunduBu kabuk
(b)S,cakl,k gradyeni etkisiyle olu-an
uzun çubuk taneler
(c)So$uman'n her taraftan olmas' ile
ortaya ç'kan e,eksenli taneler
2.5.2 Ala4 mlarda Kat la4ma
ekil 2.12: Cu-Ni sisteminin faz diyagram, ve %50’l,k ala-,m,n soBuma eBrisi
En az iki tür atomun birlikte bulunduBu ala-,mlar,n kat,la-mas, saf metallerden
daha farkl, olup, kat,la-ma olay, belli bir s,cakl,k aral,B,nda (S,v, + Kat, bölgesi)
gerçekle-ir. Ala-,mlar aras,nda sadece ötektik bile-ime sahip ala-,mlar sabit s,cakl,kta
kat,la-,rlar ve bu bölümde aç,klanan bir çok olumsuzluk bu bile-imlerde görülmez. Döküm
malzemesi olarak ötektik bile-imlerin tercih edilmesinin temel nedeni budur.
Ala-,mlar,n kendilerine özgü kat,la-malar,nda s,v,/kat, ara yüzeyinde bile-im farkl,l,klar,
ortaya ç,kar.
ekil 2.13’deki faz diyagram,ndan da görüldüBü gibi eriyik T0 s,cakl,B,na
22
___________________________________________________________________________
soButulduBunda, kat,la-an ilk kat, çözelti kristallerinin ( ekil 2.13a) B-atomu yüzdesi (c,),
eriyiBin ortalama deBerinden (co) çok daha dü-üktür. Yani ilk kristalle-en kat,da B atomlar,
yüzdesi
dü-ük
olmaktad,r.
Bu
ilk
kristalle-meden
arta
kalan
B-atomlar,
eriyiBe
geçeceklerinden, kat,la-man,n devam edeceBi ara yüzey civar,ndaki eriyik, B-atomu
bak,m,ndan zenginle-ir ( ekil 2.13b). Ala-,m,n ortalama bile-imine göre daha fazla Batomu içeren (c>c0) bu eriyik tabakas,nda kat,la-man,n ba-layacaB, likidüs s,cakl,B, (TLi)
ise B yüzdesi yüksek olduBu için eriyikten daha dü-ük (TLi<Tg) hale gelir.
ekil 2.13c'de
bu deBi-imi gösteren eBri ile eriyik içindeki gerçek s,cakl,k daB,l,m, (gradyeni) Tger birlikte
görülmektedir. Eriyik içinde kat,la-ma cephesine yak,n bölgelerde de gerçek s,cakl,k Tger,
soBuma nedeniyle To’dan daha dü-ük olup bir s,cakl,k gradyeni sözkonusudur. Bu gradyeni
belirleyen parametrelerin ba-l,calar,: döküm s,cakl,B,, kal,p s,cakl,B,, eriyiBin ,s, içeriBi ve
kal,b,n ,s, uzakla-t,rma özellikleridir. Sonuçta bu iki eBrinin kesi-me noktas,ndan s,v, /kat,
arayüzeyine kadar ( x) kal,nl,B,ndaki bölgede ala-,m,n gerçek s,cakl,B, (Tger), kat,la-man,n
baBlayacaB, likidüs s,cakl,B,ndan (TLi) daha dü-ük olduBu, yani bir a-,r, soBuman,n varl,B,
görülmektedir ( ekil 2.13c). Bu bölgede malzemenin kat,la-mas, için ko-ullar haz,rd,r ve
kat,la-ma cephesi h,zla ilerleyebilir. Kat,la-madaki deri-iklik farklar, nedeniyle olu-an bu
olay, yap sal a4 r soAuma ad,n, al,r ve ala-,mlarda ,s,l a-,r, soBumaya göre çok daha
büyük önem ta-,r.
ekil – 2.13 Metal eriyiklerinde yap,sal a-,r, soBuma
23
___________________________________________________________________________
Bir eriyiBin soBuma h,z,,
yani eriyik içindeki gerçek s,cakl,k daB,l,m, (gradyeni),
yap,sal a-,r, soBuma bölgesinin büyüklüBünü belirler ve farkl, soBuma ko-ullar,nda
birbirinden çok farkl, özelliklerde içyap,lar ortaya ç,kar. EBer ,s, iletimi, yap,sal a-,r,
soBuma bölgesi yaratmayacak -ekilde yava- olursa, düzlemsel kat la4ma meydana gelir
(Sekil 2.14a). Burada çabuk büyüme eBilimindeki herhangi bir kristal, önündeki yüksek
s,cakl,k bölgesi taraf,ndan engelleneceBinden, kristalle-me h,z, dü-ük ve cephenin her
noktas,nda ayn, olur. Teknik uygulamalarda genellikle yap,sal a-,r, soBuma hemen her
zaman vard,r. Eriyik geni- bir x bölgesinde a-,r, soBuduBundan, bu bölge içine kat,la-arak
uzam,- her kristal, ,s,n,n çekildiBi yönde daha h,zl, olarak büyümesine devam eder ve
sonuçta dendritik bir içyap, olu-ur.
ekil – 2.14 Kat,la-ma cephesi ve içyap,n,n yap,sal a-,r, soBumayla olarak deBi-imi
a) SoBuma yava-, Tger gradyeni dik >> düzlemsel kat,la-ma
b) SoBuma h,zl,, Tger gradyeni yat,k >> dendritik kat,la-ma
Mikrosegregasyon:
Ala-,mlar,n kat,la-mas, s,ras,nda bile-im farkl,l,klar,n,n ortaya ç,k,-,n,n bir diBer
sonucu da, kat,la-an taneler içinde çekirdekten d,-ar, doBru deri-ikliBin deBi-mesidir. Bu
olaya mikrosegregasyon (kristal segregasyonu), ortaya ç,kan içyap,ya da tabakal kat
çözelti denir.
ekil 2.15'teki L ala-,m,, s,v, durumdan soButulurken T, s,cakl,B,nda olu-an
ilk kat, çözeltinin bile-imi
1
olur. T2 s,cakl,B,nda inildiBinde ise, faz diyagram,na göre o
anda kat,la-anlar ve daha önce ayr,-m,- kat, çözeltilerin tümünün ortalama bile-imi
2
olmal,d,r. Bunun gerçekle-mesi için bir miktar B-atomunun yay,nma yolu ile önceden
ayr,-m,-
1'e
ula-arak içinde çözünmesi zorunludur. Ancak soBuma h,zl, olduBundan ve
yay,nma için gerekli zaman bulunmad,B,ndan, bu kütle transferi genellikle gerçekle-emez.
Yani ilk ayr,-an
1-kat,
çözeltileri,
2
bile-imine ula-amazlar. T2 s,cakl,B,nda olu-an
2
kat,
24
___________________________________________________________________________
çözeltisi kristalleri,
1
çekirdeklerinin çevresine tabakalar halinde yerle-irler. Böylece tüm
kat, çözeltinin ortalama bile-imi yakla-,k
1'
gereken T3 s,cakl,B,nda da ortalama bile-im
civar,nda olur. Kat,la-ma olay,n,n bitmesi
3
deBil,
3'
deBerindedir, yani kald,raç
kural,na göre geriye bir miktar S3 eriyiBinin kalmas,
ekil – 2.15 ki bile-enli ala-,mlarda mikrosegregasyon olu-umu
sözkonusudur.
Bu nedenle eriyik kat,la-mas,n, solidüs s,cakl,B,n,n alt,ndaki s,cakl,klarda
tamamlayabilir (solidüs sürüklenmesi). Son olarak tanelere T4 s,cakl,B,nda
4
kat, çözeltisi
tabakalar, eklenir, bu tabakan,n B-atomu deri-ikliBi ba-lang,çta s,v,n,n bile-iminden daha
yüksektir. Ancak bu -ekilde tanelerin ortalama bile-imi ilk eriyiBin deri-ikliBine ula-,r (
4'=
c0)
Kat,la-ma aral,B, olan her ala-,m,n döküm yap,s,nda görülebilen mikrosegregasyon
veya tabakal, kat,la-ma olarak adland,r,lan bu olay, istenmeyen özellik deBi-imlerine
neden olur. Bu olumsuzluk,
•
Kat,la-ma aral,B, ne kadar büyük,
•
SoBuma ne kadar h,zl,,
•
Olaya kat,lan elemanlar,n yay,nma katsay,lar, ne kadar dü-ük ise, o kadar belirgin
olarak ortaya ç,kar.
Kat,
çözeltilerin
tabakal,
olarak
kat,la-mas,
sonras,nda,
mikrosegregasyonun
malzeme özelliklerindeki olumsuz etkilerini gidermek için solidüs s,cakl,B,n,n hemen alt,nda
bir homojenle-tirme tav, uygulanabilir. Ancak tutma süresi çok uzun olan bu ,s,l i-lem,
ekonomik nedenlerle çok zorunlu durumlarda uygulan,r.
25
AhmetARAN - Döküm Teknolojisi
2.5.3 Kat la4ma S ras nda Olu4an Hac m Azalmalar
ekil – 2.16 a) Kat,la-ma s,ras,nda hacim deBi-imleri (çelik)
b) Çekme ve büzülme olaylar,n,n -ematik gösterili-i
Kat,la-ma ve soBuma s,ras,nda baz, özel durumlar,n d,-,nda metallerde daima
hacim azalmalar, söz konusudur. Bu hacim azalmalar, üç a-amada olu-urlar ( ekil 2.16):
a)S v n n
Kendini
Çekmesi
(To
-
T1):
Döküm
s,cakl,B,ndan
itibaren
kat,la-man,n ba-layacaB, s,cakl,Ba kadar olan soBuma s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r.
b)Kat la4ma Çekmesi (T1 - T2) : S,v,/kat, dönü-ümü s,ras,nda atomlar,n
yeniden düzenlenmesi ile ortaya ç,kan hacim azalmas,d,r.
c)Kat n n Büzülmesi (T2 – Oda S c.): Kat,la-mas,n, tamamlam,- parçan,n oda
s,cakl,B,na kadar soBumas, s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r.
S,v,n,n
kendini
çekmesi
ve
kat,la-ma
çekmesi
nedeniyle
döküm
bo4luklar ,
gözenekler, s cak y rt lmalar ve iç gerilmeler gibi sorunlar ortaya ç,kabilir. Kat,n,n
büzülmesi ise parçan,n küçülmesine, yani boyut
deAi4imlerine neden olur, fakat bu
durum kal,p bo-luBunu olu-turmak için kullan,lan modellerin boyutland,r,lmas, s,ras,nda
dikkate al,narak istenilen so boyutlar,n elde edilmesi kolayl,kla saBlan,r. Ancak kat,la-m,parçan,n kal,p içinde büzülmesi serbestçe gerçekle-emez ise çarp lmalar, çatlaklar ve
iç gerilmeler ortaya ç,kacakt,r.
Çizelge 2.1 : Baz, malzemeler için kat,la-ma s,ras,nda olu-an hac,m azalmalar,
Kat,la-ma
Kat,n,n
Çekmesi (%)
Büzülmesi (%)
K,r dökme demir
1,8
3,0
Basit karbonlu çelik
3,0
7,2
Aluminyum ala-,mlar,
7,0
5,0
Bak,r ala-,mlar,
5,0
6,0
MALZEME
26
Kal,p
içine dökülmü- metalin
kat,la-mas,, önce ,s,n,n
h,zla
uzakla-t,r,ld,B,
cidarlarda kat, bir kabuBun olu-umu ile ba-lar ve bu kabuBun kal,nla-mas, ile devam eder
( ekil 2.17). En son kat,la-an bölgede ise hacim azalmalar, nedeniyle
bir çekme
bo4luAu olu-ur. Hacim azalmas, çok az ve son kat,la-ma bölgesi iç k,s,mda ise, bo-luk
yerine s cak y rt lma veya iç gerilmeler meydana gelebilir.
Ala-,mlarda s,v,/kat,
dönü-ümü TLi ile TSo
aras,ndaki s,cakl,k aral,B,nda
gerçekle-tiBinden, kat,la-ma cephesinde s,v, ve kat, fazlar,n birlikte görüldüBü bir
kat,la-ma bölgesi ( x) söz konusudur ( ekil 2.18). Kristal büyümesi dendritik ise
kat,la-an dendrit kollar, aras,nda küçük s,v, metal havuzcuklar, hapsolacak ve bu
havuzcuklardaki kat,la-ma sonras,ndaki çekme bo-luklar,
mikrogözenekler olarak
ortaya ç,kacakt,r.
Mikrogözeneklerin miktar,, kat,la-ma cephesinin geni-lemesiyle artar. S,v, ile
kat,n,n birlikte bulunduBu bu bölgenin dar olmas, için:
a)
Kat,lasma
aral,B, dar olmal,d,r. Dolay,s,yla döküm malzemesi olarak örneBin
ötektik bile-imdeki ala-,mlar tercih edilmelidir.
b)
Is, uzakla-t,r,lmas, yava-, yani s,cakl,k gradyeni dik ise yap,sal a-,r, soBuman,n
sözkonusu olduBu kat,la-ma cephesi ortadan kalkar veya
mikrosegresasyon
önlenir.
Sözkonusu
s,cakl,k
geni-liBi azal,r ve
gradyenini
kontrol
eden
parametrelerin ba-l,calar,: döküm s,cakl,B,, kal,p s,cakl,B,, eriyiBin ,s, içeriBi ve
kal,b,n ,s, uzakla-t,rma özellikleridir.
ekil – 2.17 Kat,la-ma s,ras,nda çekme bo-luBu olu-umu
27
ekil – 2.18 Ala-,mlarda kat,la-ma cephesi
2.5.4 Kal p çinde Kat la4man n Yönlendirilmesi
Kal,p içine doldurulan s,v, metalin tümü ayn, anda kat,la-maz. Kat,la-man,n hangi
bölge veya bölgelerde ba-lay,p, nas,l ilerleyeceBi ve nerede son bulacaB, çekme
bo4luklar n n olu-acaB, yerleri belirler. Kal,b,n ,s, uzakla-t,rma özellikleri her yerde ayn,
ise, kat,la-ma öncelikle soBuman,n h,zl, olduBu ince kesitlerde ba-lar ve bu s,rada olu-an
hacim azalmalar, nedeniyle o ana kadar kat,la-mam,- olan kal,n kesitlerdeki s,v, metal bu
bölgeleri besler.
yi tasarlanm,- bir kal,pta, kat,la-ma kal,n kesitlerin ince kesitleri
beslemesiyle kademeli olarak ilerlemeli ve en son kat,la-an bölgelerin d,-a aç,k olan
yolluk ve ç,k,c,larda kalmas, saBlanmal,d,r. Böylece çekme bo-luBu veya diBer kusurlar,n
parça içinde olu-mas, önlenir. Döküm kal,plar için çok önemli olan bu tasar,m prensibi,
kat la4man n yönlendirilmesi olarak adland,r,l,r ( ekil 2.19). Döküm yöntemiyle
üretilecek parçalar,n tasar,m,nda da boyutland,rma ve biçimlendirmelerde bu durum
dikkate al,nmal,d,r.
Kat,la-mada en sorunlu bölgelerden biri de kö-elerdir. Birle-me noktas,ndaki kesit,
genellikle birle-en kesitlerden büyük olduBundan, bu bölgeler en son olarak kat,la-,r ve iç
k,s,mlar,nda çekme bo-luklar, olu-abilir ( ekil 2.20). Dolay,s,yla bu bölgelerde ya kesit
inceltilmeli, ya da soButma plakalar, yard,m,yla buralarda soBuma h,zland,r,larak
kat,la-man,n kö-elerden baBlamas, ve kollara doBru devam etmesi saBlanmal,d,r.
28
ekil – 2.19 Yönlenmi- kat,la-ma
ekil – 2.20 Kö-elerde kat,la-ma
Parça
geometrisi
nedeniyle
kal,p
yönlendirilmesinin
mümkün
olmad,B,
ba-lay,p
yerlerde
sonlanmas,
istenilen
içindeki
durumlarda,
için
kat,la-man,n
kat,la-man,n
soButma
istenildiBi
istenen
plakalar,ndan,
gibi
bölgelerde
veya
çekme
olu-abilecek yerlerin s,v, metal ile beslenebilmesi için ç,k,c, ve besleyicilerden yararlan,l,r.
Ç k c ve Besleyiciler
Ç,k,c, ve besleyicilerin görevi, kal,p içinde kat,la-an parçan,n iç ve d,- çekme bo-luklar,
olu-abilecek bölgelerini s,v, metal ile beslemektir. Yani ç k c ve besleyiciler,
sv
metal depolar olup en son kat la4acak bölgeler olarak tasarlanm 4lard r. Ç,k,c,lar
atmosfere aç,k, huni biçiminde; besleyiciler ise d,-ar,ya kapal, ve genellikle küresel
kal,p elemanlar,d,r ( ekil 2.21). Besleyiciler
biçimleri
gereBi
daha
yava-
soBuduklar,ndan, döküm sonras,nda parçadan ayr,lmalar, daha kolay olduBundan ve
kal,b,n istenilen her bölgesine yerle-tirilebildiklerinden daha çok tercih edilirler.
29
ekil – 2.21 Ç,k,c, ve besleyiciler
Ç,k,c, ve besleyicilerin hacmi ve -eklini, s,v, metal ile besleyecekleri bölgenin
büyüklük ve biçimi belirler. Ç,k,c, veya besleyiciler her zaman en son kat,la-an bölgeler
olmal,, yani bunlar,n kat,la-ma süresi besledikleri bölgenin kat,la-ma süresinden daha
uzun olmal,d,r. Kal,p içinde soBuyan bir parçan,n tümünün veya belirli bir bölgesinin
kat,la-mas,n,n tamamlanmas, için gereken süre Chvorinov kural, olarak tan,nan baB,nt,
ile hesaplanabilir:
KS = Ck (V/A)n
Burada KS kat,la-ma süresi, Ck kal,p katsay,s,, V kat,la-an parçan,n hacmi, A ise kat,la-an
parçan,n yüzey alan,d,r. GörüldüBü gibi parça geometrisi bak,m,ndan kat,la-ma süresini
parçan,n V/A (hacim/soBuma yüzeyi) oran, belirlemektedir, dolay,s,yla bu oran
M=V/A
kat la4ma modülü olarak adland,r,labilir. DiBer ko-ullar,n ayn, kalmas, durumunda M
deBeri büyüdükçe kat,la-ma süresi artar. Çizelge 2.2'de bu modülün deBi-ik geometriler
için hesaplanm,- deBerleri verilmektedir. Ç,k,c, ve besleyicilerin besledikleri bölgelerden
daha geç kat,la-malar, gerektiBinden, kat,la-ma modülleri daha büyük olmal,, yani
Mbesleyici > Mparca
olarak seçilmelidir.
Çizelge-2.2: DeBi-ik geometrilere sahip parçalar,n kat,la-ma modülleri
30
Besleyici
ve
ç,k,c,lar,n,
kat,la-,rken
hacmi
azalan
parçay,
s,v,
metal
ile
besleyebilmeleri için atmosfer bas,nc, ile sürekli temasta olmalar, gereklidir. Bu nedenle
ç,k,c,n,n üstünde bir kabuk olu-mamas, için yal,tkan veya egzotermik örtülerden
yararlan,l,r ( ekil 2.22). Besleyicilerde d,- k,s,mda daima bir kabuk olu-ur, bu nedenle
besleyicinin atmosfer bas,nc, ile temas,n, saBlamak için de kalem maçalardan yararlan,l,r,
ekil 2.23. Gözenekli olan kum kal,p ve kalem maça gaz geçirgenliBini saBlad,B,ndan,
besleyici içinde atmosfer bas,nc, hakim olur.
ekil – 2.22 Ç,k,c,larda yal,tkan ve egzotermik örtülerin kullan,lmas,
31
ekil – 2.23 Besleyicilerde kalem maçalar,n kullan,lmas,
SoAutucular
Kat,la-may, yönlendirmek ve çekme bo-luklar,n,n olu-mas,n, önlemek için, baz,
durumlarda ç,k,c, ve besleyiciler yerine soAutucu plakalar veya iç soAutuculardan
yararlan,l,r. Bunlar çelik, dökme demir, bak,r v.b. malzemelerden yap,lm,- kal,p
elemanlar, olup, kal,plamada kal,p bo-luBunun duvar,na yerle-tirilirler. Bu sayede en son
kat,la-mas, beklenen ve normal soBumada çekme bo-luBu olu-acak bölgeler daha h,zl,
soButularak kat,la-man,n buralardan ba-lat,lmas, ve istenilen -ekilde yönlendirilmesi
mümkün olur,
ekil 2.24.
SoButma plakalar,n,n yerle-tirilmesinin güç olduBu bölgelerde iç soButuculardan
yararlan,labilir. Bir diBer çözüm de kal,b,n baz, bölgelerinin yal,t,lmas, yoluyla kat,la-may,
yönlendirmektir.
ekil 2.25’te bu seçeneklerin tümü toplu olarak gösterilmektedir.
ekil – 2.24 Çekme bo-luklar,n,n soButma plakalar, yard,m,yla önlenmesi
32
ekil – 2.25 Çekme bo-luklar,n,n önlenmesi için soButucu ve
yal,tkanlardan yararlan,lmas,
33
3 KUM KALIBA DÖKÜM
3.1 G R
Demir esasl, ve demir d,-, metallerin dökümünde, ucuz ve refrakter özelliBe sahip
kum esasl, kal,p malzemeleri yayg,n olarak kullan,l,r. Kum kal,ba döküm bir harcanan
kal,p yöntemidir, yani kat,la-ma sonras,nda kal,p bozularak parça ç,kar,l,r ve her
dökülecek parça için ayr, bir kal,p haz,rlamak gerekir. Kal,plama kum esasl, malzemenin
bir model etraf,na s,k,-t,r,lmas, ve daha sonra modelin kal,ptan ç,kart,lmas, ile yap,l,r.
Genellikle iki parça olan kal,pta, yolluk sistemi ve besleme amaçl, ç,k,c,lar gibi diBer
kal,plama
elemanlar,
da
maçalardan yararlan,l,r.
bulunur.
ç
bo-luklar,n
elde
edilmesi
için
gerektiBinde
ekil 3.1’de döküme haz,r bir kum kal,b,n kesidi görülmektedir.
ekil – 3.1. Döküme haz,r bir kum kal,b,n kesiti
Yöntemde
en
çok
emek harcanan
i-lem, kal,b,n
haz,rlanmas,
a-amas,d,r.
Günümüzde kal,plama çoBunlukla makinalarla ve seri olarak yap,l,r; ancak
ekil 3.2'de
temel kal,plama bilgisi verebilmek amac,yla elle kal,plaman,n a-amalar, özetlenmi-tir.
34
ekil – 3.2a. Serbest model kullanarak kum kal,plar,n elle
haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam, var)
35
ekil - 3.2b. Serbest model kullanarak kum kal,plar,n elle
haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam)
Kum esasl, kal,p kullanan bir dökümhane: modelhane, kal,plama, maça üretimi,
eritme, bitirme ve kalite kontrol gibi deBi-ik bölümlerden olu-ur.
ekil 3.3’te karakteristik
bir ak,m -emas, görülen bu tür bir tesiste her bölümün görevi -öyle özetlenebilir:
•
Modelhane:
Modeller, kal,p içinde daha sonra metalin dolacaB, bo-luklar,n
olu-turulmas, için, kal,plama i-lemi s,ras,nda kullan,l,r. Model üretiminde ah-ap,
metal, plastik gibi malzemelerden yararlan,l,r.
36
•
Maça bölümü: Maçalar, parça içindeki bo-luklar,n elde edilmesi için kullan,l,r. Kum
esasl, kal,plara yerle-tirilen maçalar da genellikle kum esasl,d,r.
•
Kal plama:
Kum
esasl,
kal,plar,
modeller
yard,m,yla
haz,rlan,r
ve
maçalar,
yerle-tirilerek döküme haz,r hale getirilir. Kal,plama, elle veya makinalar yard,m,yla
yap,labilir.
•
Eritme ve döküm:
Kupol,
elektrik
ocaklar,,
potal,
ocaklar,
v.b.
ocaklardan
yararlan,larak eritilen metal, potalar yard,m,yla kal,plara dökülür.
•
Kal p bozma: Kat,la-ma sonras,nda kum kal,p bozularak parça ç,kar,l,r.
•
Bitirme: Kal,ptan ç,kar,lan parçadan yolluk, ç,k,c, gibi k,s,mlar ayr,l,r. Yüzey
temizleme, ,s,l i-lem, boyama, i-leme gibi deBi-ik i-lemler bu bölümde yap,l,r.
•
Kalite kontrol: Malzemelerin kimyasal ve fiziksel
özelliklerinin belirli standartlar,
saBlad,B, ve parça boyutlar,n,n verilen toleranslar içinde kald,B, kontrol edilir. Boyut,
yüzey, bo-luk v.b. kontroller
ile kimyasal ve fiziksel deneylerin yap,lmas, ve/veya
yapt,r,lmas, bu bölümün görev alan,d,r. Kusursuz dökümlerin elde edilebilmesi için
dökümhane girdi malzemelerinin istenilen kalitede olmas, da kontrol edilmesidir.
ekil 3.3. Kum esasl, kal,p kullanan dökümhaneler için karakteristik bir ak,- -emas,
37
3.2 MODELLER
Model, üretilecek parçan,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, kal,p içinde dökülecek
s,v, metalin dolduracaB, bo-luBu elde etmek için kullan,l,r. Modellerin biçim ve
boyutlar,n,n belirlenmesinde, kat,la-ma sonras,nda parçan,n soBuyarak büzülmesi, i-leme
paylar,, modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, kolayla-t,racak eBimler ve maça yuvalar,n,n da
dü-ünülmesi gerekir. Döküm teknolojisinde modelin doBru tasar,m, ve kaliteli olarak
üretimi çok önemlidir. Kötü bir model kullanarak kaliteli bir kal,p haz,rlamak ve iyi bir
döküm gerçekle-tirmek mümkün deBildir.
3.2.1 Model Türleri
Metal dökümünde kullan,lan modeller:
•
Serbest modeller,
•
Levhal, modeler,
•
Özel model ve model tertibatlar,
olmak üzere s,n,fland,r,l,rlar. Üretilecek parça say,s,, biçim karma-,kl,B,, dökümhanede
uygulanan kal,plama yöntemi ve parça tasar,m,n,n düzeltilmesinin söz konusu olup
olmad,B, gibi kriterlere göre hangi tür modelin uygun olacaB, belirlenir.
Serbest Model
Serbest model, üretilecek döküm parçan,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, ucuz,
basit
ve
yayg,n
olarak
kullan,lan
bir
model
boyutland,r,lmas,nda çekme ve i-leme paylar,
türüdür.
Serbest
modellerin
dikkate al,n,r. Kal,plama s,ras,nda
yerle-tirilecek maçalar,n yuvalar,n, olu-turan maça ba-lar, da model üzerinde bulunur,
ekil 3.4. Genellikle ah-aptan yap,l,rlar, ancak metal, plastik, alç,, mum veya diBer uygun
malzemeler de kullan,labilir. Serbest modellerde
kal,plama çoBunlukla elle yap,l,r,
dolay,s,yla yöntem yava- ve pahal,d,r. Kal,plama s,ras,nda modelin kumdan s,yr,lmas, için
model iki parçaya ayr,larak alt ve üst dereceye ait k,s,mlar geçmeli olarak yap,l,r. Pimlerle
birbirine göre konumlar, belirlenen bu iki k,sm,n birle-me yüzeyi, ayn, zamanda kal,b,n
bölüm yüzeyidir. Kum kal,plarda genellikle elle aç,lan yolluk, ç,k,c, ve diBer bo-luklar da
istenirse modelle birlikte veya ayr, model parçalar, olarak dü-ünülebilir.
38
ekil - 3.4: Serbest model yard,m,yla kal,plama
Basit biçimli ve bir yüzeyi düzlemsel olan parçalarda model tek parça olarak
yap,labilir ve kal,p bo-luBu alt derecede olu-turulur,
ekil 3.5. Model üzerinde girinti,
ç,k,nt, gibi modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, engelleyecek k,s,mlar bulunursa, bu k,s,mlar
serbest parçal, yap,labilir,
ekil 3.5. Kal,plama s,ras,nda ana modele geçici olarak
tutturulan serbest parça, ayr, olarak ç,kar,larak kal,b,n bozulmas, önlenir.
ekil 3.5 Tek parça model ve alt derecede olu-turulan kal,p bo-luBu
39
Levhal Modeller
Kal,plamada makinalar,n kullan,ld,B, durumlarda ve özellikle çok say,da küçük
parçan,n üretiminde, çift tarafl, levhal, modellerden yararlan,l,r. Modelin üst ve alt
dereceye ait k,s,mlar,, bölüm yüzeyini olu-turan ah-ap veya metal bir levhan,n alt ve üst
yüzlerine monte edilir ( ekil 3.6). ÇoBunlukla metal olan bu modeller de kum veya alç,
kal,ba döküm yöntemiyle üretilirler.
Dü-ey ve yatay yolluklar ile mümkünse ç,k,c,lar da levhal, model üzerine
yerle-tirilir. Bu modeller genellikle yüksek üretim h,zlar,na sahip kal,plama makinalar,nda
kullan,l,rlar. Seri üretimde kal,p ömrünün, boyut hassasiyetinin ve üretimdeki verimin
yüksek olu-u bu modeller için yap,lan masraflar, kar-,lar.
ekil-3.6. Kal,plamada kullan,lan farkl, model türleri
40
Büyük döküm parçalarda alt ve üst derece için iki ayr, levhal, model kullan,l,r
( ekil 3.6). Tek tarafl, olan bu modeller ile alt ve üst derece ayr, ayr, kal,planarak daha
sonra birle-tirilir, ancak burada
derecelerin birbirlerine
göre konumlar,n,n iyi
ayarlanmas, çok önemlidir.
Altl k
Bölüm yüzeyi düzgün olmayan serbest modellerde kal,plama s,ras,nda kum veya
tahta altl,klardan yararlan,l,r ( ekil 3.7). Altl,klar,n bir diBer kullan,m amac, da kal,plama
s,ras,nda uygulanan kuvvetler etkisiyle biçimi bozulabilecek veya k,r,labilecek narin
modellerin desteklenmesidir. Altl,k, alt derecenin haz,rlanmas,nda serbest modele destek
olur ve bölüm yüzeyini belirler. Kum altl,klardan ancak birkaç kez yararlan,labilir. Alç,
altl,klar daha uzun ömürlüdür. Oyma tekniBiyle haz,rlanm,- ah-ap levhalar da altl,k olarak
kullan,labilirler. Kal,plama s,ras,nda önce alt derece, model ve ah-ap altl,k üzerinde
haz,rlan,r, kal,p çevrilir, altl,k al,n,r ve sonra üst derece haz,rlan,r.
ekil – 3.7. Altl,k yard,m,yla kal,planmas,
41
ekil – 3.8
ablonla tarama
ablon
Dönel simetriye sahip parçalar,n kal,planmas,nda üç boyutlu modeller yerine
-ablonlardan yararlan,l,r,
ekil 3.8. Kal,plar bir eksen etraf,nda döndürülen -ablonlarla
taranarak haz,rlan,r ve üç boyutlu modellerin üretim masraflar,ndan tasarruf edilir.
3.2.2 Model Tasar m
Model
tasar,mc,lar, döküm teknolojisi hakk,nda bilgi sahibi olmal, ve verilen bir
parçan,n en uygun nas,l kal,planacaB,na karar verebilmelidir. Ayr,ca model üretiminde
kullanacaB, ah-ap, metal, plastik v.b. malzemeleri
biçimlendirmek
için
kullan,lan
yöntemlere hakim olmal,d,r. Bütün bunlar,n yan,nda, parça tasar,mc,s, ve dökümcüler
ile diyalog kurabilmek için döküm teknolojisini ve sorunlar,n, yak,ndan tan,mal,d,r. Verilen
parça biçim ve boyutlar, ile maça yuvalar, dü-ünülerek önce modelin bire bir ölçekli bir
plan, yap,l,r ve buradan çekme ve i-leme paylar, da eklenerek elde edilen boyutlar
üretilecek modele aktar,l,r. Ayr,ca modelin bölüm yüzeyine dik yüzeylerinin kal,ptan
s,yr,labilmesi için gerekli eBimler verilir.
42
Çekme (Büzülme) Pay
Model
boyutlar,na
çekme pay,
eklenmesinde amaç, metalin
kal,p içindeki
kat,la-mas, bittikten sonra oda s,cakl,B,na kadar soBumas,, yani kat,n,n büzülmesi
s,ras,ndaki boyut deBi-imlerini dikkate almakt,r. Gerçekte hacimsel olan bu büzülme
pay,,
pratikte
parçadan çekme
doBrusal olarak mm/m birimiyle verilir. Dolay,s,yla model, dökülecek
pay,
kadar büyük boyutland,r,l,r. Çekme pay,n,n say,sal
deBeri,
parçan,n boyutlar,, metalin türü, döküm sonras,nda kal,b,n yakla-,k s,cakl,B, ve kal,b,n
döküm parçan,n büzülmesine kar-, gösterdiBi dirence göre seçilmelidir. Kum kal,ba
dökümde baz, malzemeler için baz, doBrusal çekme pay, deBerleri Çizelge-3.1'de
verilmi-tir. Baz, metallerin kendilerine özgü çekme davran,-lar, vard,r. ÖrneBin temper
dökme demir beyaz dökme demir olarak kat,la-,rken bir miktar kendini çeker, ancak daha
sonra uygulanan temperleme ,s,l i-leminde grafitin ayr,-mas, nedeniyle hacmi artar.
Dolay,s,yla bu malzemede çekme pay, olarak bu iki deBerin fark, al,n,r.
Çizelge – 3.1. Baz, döküm malzemeleri için yakla-,k çekme paylar,
DÖKÜM MALZEMES
ÇEKME PAYI (MM/M)
K,r dökme demir
10
Beyaz dökme demir
20
Temper dökme demir
15
Basit karbonlu çelik
23
Mangan çeliBi
30
Aluminyum ala-,mlar,
15
Bak,r ala-,mlar,
17
Magnezyum ala-,mlar,
15
Kur-un
26
Çinko
14
4leme Pay
EBer dökümden sonra parçan,n baz, yüzeyleri i-lenecekse, bu yüzeylerde yeterli
bir i-leme pay,n,n b,rak,lmas, gerekir. Bu pay kullan,lan metale, parçan,n biçimine,
büyüklüBüne, çarp,lma eBilimine, i-leme yöntemi ve uygulamas,na baBl,d,r. Mümkünse
i-lenecek yüzeyler kal,b,n alt k,s,mlar,na getirilmelidir. Çünkü cüruf, oksitler ve diBer
kat,-k,lar dökümde üst k,sma yükseldiBinden döküm parçalar,n alt k,s,mlar,ndaki yüzeyler
daha temiz ç,kar. Ayr,ca metalin kendini çekmesi sonucu olu-abilecek bo-luklar da üst
yüzeyde bulunacakt,r. -lenecek yüzeylerin kal,b,n üst bölgesinde kalmas, zorunlu ise, bu
durumda daha büyük i-leme paylar,n,n seçilmesi gerekir.
43
EAim ve kö4e yuvarlatmalar
Modellerin kal,ptan s,yr,lmas, s,ras,nda kal,b,n bölüm yüzeyine dik k,s,mlar,n,n
bozulmamas, için bu yüzeylere eBim verilmesi gerekir. Makina ile s,yr,lan modellerde bu
eBim daha dü-ük seçilebilir. Model çok düzgün ve temiz ise makina ile 200 mm'ye varan
dik yüzeyler temiz olarak s,yr,labilir.
Model üzerindeki kö-eler keskin olmamal,, yuvarlat,lmal, ve buralarda kendini
çekme çatlaklar, ile gerilme y,B,lmalar,n,n olu-mas,
önlenmelidir.
Kö-e
yuvarlatma
yar,çaplar,, parçan,n et kal,nl,B,na göre seçilir.
3.2.3 Model Malzemeleri
Malzeme olarak ah-ap, metal, alç,, plastik, köpük v.b. malzemeler
kullan,l,r.
Model malzemesi seçiminde -u kriterler dikkate al,n,r:
•
•
Üretilecek parça say,s,
stenen boyut hassasiyeti
•
Uygulanacak kal,plama yöntemi
•
Parçan,n boyut ve biçimi
•
Modelde düzeltme yap,l,p yap,lmayacaB,.
En yayg,n olarak kullan,lan malzeme ah4apt r. Bunun nedeni ucuz, hafif ve kolay
-ekillendirilebilir olmas,d,r. Haz,rlanacak kal,p say,s, az ise, ah-ap malzeme olarak
yumu-ak çam seçilebilir. Ancak model üretimi için genellikle kuru, sert ve az gözenekli
malzemeler daha uygundur.
Metal modeller, ömür bak,m,ndan ah-aba göre çok daha üstündür. Modellerin
a-,nmamas, veya örneBin kabuk kal,plamada olduBu gibi ,s,t,lmas, gerekiyorsa, malzeme
olarak alüminyum, pirinç, bronz, k,r dökme demir, çelik ve dü-ük s,cakl,kta eriyen diBer
metal ala-,mlar, kullan,labilir. Alüminyum ala-,mlar,ndan üretilmi- levhal, modeller ve
maça kutular, özellikle kabuk kal,ba dökümde yayg,n olarak kullan,l,rlar. Yüzeyleri çok
düzgün
olan
dayan,kl,d,r.
dayan,kl,d,rlar
plastik
Bunlar
ve
malzemelerden
kal,ptan
hasara
kolay
yap,lm,- modeller, tahta
s,yr,l,rlar,
uBrad,klar,nda
tamir
a-,nma
ve
edilmeleri
modellerden
çizilmeye
kolayd,r.
kar-,
Plastik
daha
daha
model
malzemelerinin boyut kararl,l,B, ve yüzey kalitesi de üstün olup, ayr,ca daha ucuzdurlar.
Dayan,m,n yetersiz olduBu durumlarda cam takviyeli plastikler de kullan,labilir. Kullan,m
s,ras,nda çabuk a-,nan bölgelerin metal parçac,klar ile takviye edilmesi de mümkündür.
Plastik esasl, diBer bir model türü de, dolu kal,ba döküm yönteminde kullan,lan köpük
modellerdir. Bunlar dökümden önce kal,ptan ç,kar,lmazlar ve erimi- metalle temasa
44
geçtiklerinde gaz haline geçerek kal,b, terk ederler. Yüzey kalitesini artt,rmak için
yüzeyleri kaplanabilir. Hassas döküm tekniBinde ise genellikle mum modeller kullan,l,r.
Bu modeler, haz,rlanan kal,b,n ,s,t,lmas,yla eritilerek kal,p bo-luBu olu-turulur. Alç
modellerin üstünlüBü, kolay -ekillendirilebilir olmalar,d,r. Dayan,m,n yetersiz kalmas,
halinde alç,ya katk, malzemeleri ilave edilebilir.
Model Renk Kodlar
Özellikle ah-ap modellerin nemden ve ortam etkisinden korunmas, için boyanmas,
gerekir, bu s,rada modelin deBi-ik bölgelerine ait yüzeyler için
kullan,larak i-aretleme yap,l,r.
deBi-ik renkler
ekil 3.9'da basit bir örneBi görülen bu kodlama sayesinde
kal,pç, uzun y,llar sonar dahi her bir kal,p yüzeyini tan,r ve deBi-ik kal,p elemanlar,n,n
yerlerini kolayl,kla belirlemesi mümkün olur.
ekil – 3.9 Modellerin boyanarak kodlanmas,na bir örnek
3.3
MAÇALAR
Döküm parçalar,n iç bo-luklar,n, veya modelin kumdan s,yr,lmas,
s,ras,nda
bozulabilecek kal,p k,s,mlar,n, olu-turmak için kullan,lan kal,p elemanlar,, maça olarak
adland,r,l,r. Baz, karma-,k parçalarda kal,plar,n tümüyle maçalardan yap,lmas, da
gerekebilir (maça kal,plar). Maça malzemeleri genellikle kum esasl, kar,-,mlard,r, ancak
seramik, metal v.b.
malzemelerden yap,lm,- maçalar da kullan,labilir.
ekil 3.10'de
maçalar,n kullan,m yerlerine baz, örnekler görülmektedir.
45
ekil
ekil – 3.10 Maça kullan,m yerlerine örnekler
Bir maçadan istenen özellikler -unlard,r:
•
Maçalar, tümüyle s,v, metal içinde kald,B,ndan yüksek s,cakl,k dayan,mlar, ve
metal erozyonuna kar-, dayan,kl,l,klar, yeterli düzeyde olmal,d,r.
•
Döküm sonras,nda kolay daB,lmal,d,r. Bu özellik döküm sonras,nda temizleme
i-lemlerinin kolay ve ekonomik yap,labilmesi için gereklidir.
•
Döküm sonras,nda soBuyan parçan,n serbestçe büzülebilmesi ve s,cak y,rt,lmalar,n
olu-mamas, için de maçalar,n daB,labilir olmas, gereklidir.
•
Gaz geçirgenliBi yeterli olmal, ve döküm s,ras,nda mümkün olduBu kadar az gaz
olu-turmal,d,r.
•
Çabuk pi-meli ve bu s,rada biçimleri bozulmamal,d,r,
•
Yüzeyleri düzgün olmal,d,r.
•
Depolama s,ras,nda özellikleri deBi-memelidir.
Kum Esasl Maça Malzemeleri
Kum esasl, maçalar, üretildikleri malzeme veya yönteme göre adland,r,l,rlar: yakum maçalar, kuru kum maçalar, kabuk maçalar, CO2 yöntemiyle üretilen maçalar, reçine
veya diBer baBlay,c,l, maçalar. Maça malzemesi kar,-,m,n,n esas,n, silis, zirkon, olivin gibi
kumlar olu-turur. Kullan,lan baBlay,c,lar ise organik ve inorganik olmak üzere ikiye ayr,l,r.
Reçineler, maça yaBlar, ve tah,l unlar, en çok kullan,lan organik baBlay,c,lard,r.
Tah,l esasl, baBlay,c,lar
(m,s,r unu, buBday unu, ni-asta, dekstrin)
genellikle maça
yaBlar, ile birlikte kullan,l,rlar. Organik baBlay,c,lar,n önemli bir bölümünü de reçineler
olu-turur. ÇoBunlukla 200°... 260°C aras,ndaki s,cakl,klarda pi-irilerek sertle-tirilen (s,cak
kutu yöntemi) reçinelerin, oda s,cakl,B,nda bir katalizör yard,m, ile sertle-en (soBuk kutu
yöntemi) türleri de vard,r.
46
norganik baAlay c lar ise killer, sodyum silikat (CO2-yöntemi), çimento, ve
deBi-ik kimyasal maddelerdir.
norganik baBlay,c,lar,n üstünlüBü döküm s,ras,nda gaz
olu-turmamalar,, zay,f yönü ise dökümden sonra kolay daB,lmamalar,d,r.
Maçalar,n kal,p içinde yerle-tirilme -ekli dü-ünülerek kum kal,pta gerekli bo-luklar,
maça yuvalar
b,rak,l,r. Maça yuvalar,, maçalar,n kendi aB,rl,klar, ve s,v, metalin
kald,rma kuvveti dikkate al,narak boyutland,r,l,r. Maçalar,n yerle-tirilmesinden sonra
kendi aB,rl,klar,, s,v, metal ak,m, veya kal,ba dolacak s,v, metalin uygulayacaB, kald,rma
kuvveti ile konumlar,n,n deBi-memesi için önlemler al,nmal, ve gerektiBinde maça
desteklerinden yararlan,lmal,d,r ( ekil 3.11). Maça destekleri döküm s,ras,nda parçaya
kaynay,p içinde kalacaB,ndan, dökülen metale yak,n ala-,mlardan üretilmelidirler.
ekil – 3.11 Maça destekleri
Maça üretimi
Maçalar genellikle ah-ap, metal, plastik v.b. malzemelerden yap,lm,- kutularda,
elle veya makinalarla s,k,-t,r,larak biçimlendirilirler ( ekil 3.12). Maça kutular, tek parçal,,
çift parçal, veya aç,l,r kapan,r olabilirler. Maçalara yeterli gaz geçirgenliBi kazand,rmak
için iç k,s,mlar,nda hava kanallar, b,rak,labilir. Baz, durumlarda ise, dayan,mlar,n,
artt,rmak için maçalar,n içine tel, çubuk, iskelet gibi takviyeler yerle-tirilir.
S,k,-t,rmada titre-imli tablalardan veya ezme aparatlar,ndan yararlan,labilir. Maça
üretiminde yararlan,lan en basit makina, sarsma tablalar,d,r. Sarsma i-lemi ile kum
s,k,-t,r,ld,ktan sonra maça, küçük parçalarda elle, büyüklerde ise pnömatik aletler
yard,m,yla dövülerek üst k,s,mlarda da istenilen sertlik elde edilir. Basit bir sarsma tablas,
boyut ve biçim bak,m,ndan çok deBi-ik maçalar,n üretiminde kullan,labilir. Büyük maça
kutular,n,n doldurulmas,nda, kal,p üretiminde de kullan,lan kum savurma tekniBinden
yararlan,labi1ir. Bu sayede çok miktarda kumun maça kutusuna k,sa sürede dolmas, ve
daha üniform bir sertlik daB,l,m,n,n elde edilmesi mümkün olur.
Küçük ve orta boy maçalar,n seri üretiminde en yayg,n olarak kullan,lan
makinalar, maça üfleyicileridir ( ekil 3.13). Burada çal,-ma prensibi, maça kumunun
47
bir hava ak,m, içinde maça kutusuna ta-,nmas,d,r. Böylece hem maça kutusu doldurulur,
hem de s,k,-t,rma saBlan,r. Makinada üflenecek kum kar,-,m,n,n bulunduBu bir kum
haznesi ve hazne ile maça aras,nda çelikten yap,lm,- bir üfleme plakas, bulunur. Plaka
üstündeki delikler, maçan,n biçimine uygun olarak düzenlenmi-tir. Hava bas,nc,n,n
uygulanmas,yla kum kar,-,m, çelik plakadaki deliklerden üflenerek maça kutusunu
doldurur. Havan,n d,-ar, ç,kmas, için maça kutusunda süzgeçli hava delikleri aç,lm,-t,r.
Üfleme i-lemi çok h,zl, olup maça kutusu çok k,sa sürede dolar. Üfleme plakas,n,n
boyutlar,, baBlanabilecek en büyük maça kutusunu belirler. Uygulamada elle kontrol
edilen basit tezgah tipi üfleyicilerden, otomobil motoru silindirleri için s,cak kutu
yöntemiyle
maça
üreten
büyük
üfleyicilere
kadar
deBi-ik
boyutlarda
makinalar
kullan,lmaktad,r. lerdeki bölümlerde anlat,lan CO2 yöntemi ve kabuk döküm yöntemi
de, maça üretiminde kullan,labilir.
ekil – 3.12 Maça kutular,
Standart boyutlarda olan ve çok kullan,lan maçalar dökümhanelerde stokta
bulundurulur. Sabit kesitli maçalar,n basit biçimli olanlar, et k,yma makinalar,na benzer
makinalarda ekstrüzyon yöntemiyle kolay ve ekonomik olarak üretilebilirler. Uzun
çubuklar biçiminde üretilen bu maçalar istenilen boylarda kesilerek ve gerekirse koniklik
verilerek kullan,l,r. Ekstrüzyon yönteminde maçan,n ortas,nda bir havaland,rma kanal,n,n
elde edilmesi de mümkündür. Bu yöntemle daire, kare, alt,gen gibi deBisik kesitli profiller
üretilebilir. BaBlay,c, olarak genellikle yaB esasl, veya termoset reçineler kullan,l,r.
Maça pi4irme i-lemi s,v, yak,tl,, gaz yak,tl, veya elektrikli f,r,nlarda yap,labilir.
Pi-irme s,cakl,B, ve süresi baBlay,c,n,n türü, bile-imdeki oran,, maçan,n büyüklüBü ve
biçimine baBl, olarak belirlenir.
48
ekil – 3.13 Maça üfleme makinas,
3.4 KUM ESASLI KALIP TÜRLER
3.4.1 Ya4 Kum Kal plar
Ya- kum kal,ba döküm, dökümhanelerde en yayg,n olarak kullan,lan yöntemdir.
Burada kal,p malzemesi: kum tanecikleri, kil, su ve diBer katk,lar,n bir kar,-,m,d,r. Kum
tanecikleri kal,p malzemesinin esas,n,, bünyesine su alan kil ise baBlay,c,y, olu-turur.
Kal,p kumlar,n,n özellikleri de bu bölümde ayr,ca ele al,nacakt,r.
Kal,plama, küçük parçalar için tezgah üzerinde, iri parçalar için yerde kum
havuzlar,nda yap,l,r. Elde edilen parçan,n kalitesi belli ölçüde kal,pç, ustas,n,n becerisi ile
49
belirlenir. Ancak saatte 60 ve daha fazla kal,p üretmek gerektiBinde makinal, kal,plamaya
geçmek zorunlu olur.
Ya- kum kal,ba döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:
•
Kal,p malzemesi ucuzdur ve tazelenerek defalarca kullan,ld,B,ndan en ekonomik
kal,plama yöntemidir.
•
Yöntem basittir, gerektiBinde mekanizasyon da uygulanabilir.
•
DeBi-ik metallerin dökümü için elveri-lidir.
Bu yöntemin s n rlar ise öyle s,ralanabilir:
•
Kal,p malzemesinin dayan,m, s,n,rl,d,r.
nce, uzun, karma-,k biçimli ve iri
parçalar,n dökümünde yetersiz kal,r. Ta-,ma s,ras,nda bozulabilir.
•
Erimi- metalin dökümü s,ras,nda nemli kal,pta olu-an buhar kusurlara neden
olabilir.
•
Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi çok iyi deBildir.
•
Kal,b,n optimum dayan,ma sahip olabilmesi için nem miktar,n,n çok iyi kontrol
edilmesi gereklidir.
3.2.2 Kuru Kum Kal plar
Kuru kum
aras,ndaki
kal,plar, yakum kal,plara benzer -ekilde haz,rlan,r ve 150...350°C
s,cakl,klarda
kurutulurlar.
BaBlay,c,
görevi
yapan
kilin
tüm
suyunu
kaybetmemesi için 400°C s,cakl,B,n üzerine ç,k,lmamal,d,r. Yöntemin sak,ncas, kurutma
i-leminin kal,p haz,rlama süresini uzatmas, ve maliyeti art,rmas,d,r.
Kuru kum kal,plara döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:
•
Dayan,m, ve metal erozyonuna kar-, dayan,kl,l,B, daha yüksektir. Ta-,n,rken
bozulma tehlikesi daha azd,r.
•
Ya- kum kal,plardaki gibi kal,plama s,ras,nda nem miktar,n,n kontrolu kritik
deBildir.
•
Döküm s,ras,nda buhar olu-mayacaB,ndan, bu nedenle ortaya ç,kan döküm
kusurlar, söz konusu deBildir.
•
Gaz geçirgenliBi daha iyidir.
Baz, durumlarda yakum kal,plar,n sadece yüzeyleri (6...25 mm kal,nl,B,nda bir
tabaka) kurutularak dökümde nemden kaynaklanan sorunlar azalt,labilir. Bu i-lemde
üfleç, s,cak hava veya elektrikli ,s,t,c,lardan yararlan,l,r. Yüzeyi kurutulmu- kal,plarda iç
50
k,s,mlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceBinden, bu kal,plar,n yüzey kurutma
i-leminden hemen sonra kullan,lmalar, çok önemlidir.
3.4.3 Toprak (Balç k) Kal plar
Biçimlendirmenin genellikle -ablonla taranarak yap,ld,B, toprak kal,plar, büyük
silindirler, kaB,t makinas, merdaneleri gibi dönel simetriye sahip aB,r parçalar,n dökümü
için uygundur. Bu yöntemde dereceye s,Bmayacak büyüklükte parçalar için, önce
dökülecek parçan,n biçimine yak,n tuBla, tahta veya diBer uygun malzemelerden bir alt
yap, haz,rlan,r. Kum, kil, su ile diBer katk,lar,n bir kar,-,m, olarak haz,rlanan harç bu
yap,ya s,van,r ve kabaca biçimlendirilir. Daha sonra kal,p bo-luBunun dönel simetri ekseni
çevresinde döndürülen tarama -ablonlar, yard,m,yla kal,p son biçimine getirilir ( ekil
3.14). Son i-lem, kal,b,n üfleç veya s,cak hava ile kurutulmas,d,r.
Toprak kal,plamada üç boyutlu model kullanma gereBi olmad,B,ndan, büyük
parçalarda önemli tasarruf saBlan,r. Ancak tüm i-lemler elle yap,ld,B,ndan, kal,pç,lar,n
deneyim ve becerileri çok önemlidir.
ekil – 3.14. Bir toprak kal,b,n alt yar,s,n,n -ablonla taranarak haz,rlanmas,
51
3.4.4. Çukur Kal plar
Çukur kal,plar, derecelere s,Bmayacak kadar büyük dökümlerin (1...100 ton)
gerçekle-tirilmesi için kullan,l,r. Model bir çukura yerle-tirilir ve kal,p kumu modelin alt,na
ve çevresine s,k,-t,r,l,r. Daha sonra üst kal,p yerle-tirilerek bölüm yüzeyinde metal
s,zmas,n, önlemek için yere baBlan,r. Bölüm yüzeyi zemin seviyesinde veya üzerinde
olabilir. Birçok dökümhanede sürekli olarak ürettikleri iri parçalar için haz,r beton çukurlar
vard,r. Büyük parçalarda iç gerilmelerin ortaya ç,kmas,n, azaltmak için, bu tür dökümler
yava- soButulmal,d,r. Dolay,s,yla dökümden sonra kal,b,n aç,lmas, için birkaç gün
beklenmesi gerekebilir.
3.4.5. Karbondioksit Yöntemi
Kal,p ve maçalar,n karbondioksit gaz, yard,m,yla sertle-tirildiBi CO2-yöntemi, ilk
önce 1950 y,llar,nda uygulanmaya
ba-lanm,- ve bunu izleyen y,llarda giderek
geli-tirilerek kullan,m, yayg,nla-m,-t,r.
Yöntemin prensibi, kal,plamada kuma % 3 - 5 sodyum silikat (cam suyu)
kar,-t,rmak ve kal,p s,k,-t,r,larak biçimlendirildikten sonra, gaz geçirgenliBi olan kum kal,p
malzemesi içinden k,sa bir süre için CO2 gaz, geçirmektir. CO2 gaz,, sodyum silikat,
silikajele dönü-türür ve kum tanecikleri baBlan,r:
Na2O . (x)SiO2 . (y)H2O + CO2
Na2CO3 + (x)SiO2 . (y)H2
Bu yöntem için özel kal,plama ve maça üfleme makinalar, geli-tirilmi- olup, bu
makinalarda kal,plama ve gaz verme i-lemleri pe-pe-e yap,labilmektedir. CO2 yöntemi
maça üretiminde de kullan,labilir.
CO2 yönteminin baz, önemli üstünlükleri -unlard,r:
•
Kal,p ve maça yap,m tekniBi, geleneksel kum kal,plamaya benzer olduBundan bu
teknik her dökümhanede kolayl,kla uygulanabilir.
•
Yöntem hem az say,da parça için, hem de seri üretimde kullan,labilir.
•
Karma-,k biçimlerin kal,ptan ç,kar,lmas, ya- ve kuru kum kal,plardan daha
kolayd,r.
•
Üretilen parçalar,n boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi ya- ve kuru kum kal,plardan
daha iyidir.
52
•
Kal,p kurutma i-lemine gerek kalmadan, dayan,m, yüksek kal,plar elde edilir.
F,r,nlar için yat,r,m yap,lmas, gerekmez, yer ve zamandan tasarruf edildiBinden
kuru kum kal,plamadan daha ekonomiktir.
•
Yöntemde rahats,z edici gaz ve kokular ç,kmaz.
•
Maça üretiminde CO2 - gaz, geçirilmeden önce maçalar,n içi bo-alt,larak
kabuk
kal,plama yöntemindekine benzer -ekilde içi bo- maça üretimi yap,labilir.
Yöntemin s n rlar ise -unlard,r:
•
Haz,rlanan kum
kar,-,m,n,n ve sertle-tirilen kal,plar,n bekletilebilecekleri süreler
k,sad,r. Alt ve üst kal,plar,n bu -ekilde sertle-tirilip kal,b,n kapat,lmas,ndan sonra
dökümün 24 saat içinde yap,lmas, gerekir.
•
Kal,p ve maçalar,n dökümünden sonra daB,labilme özellikleri çok kötüdür.
3.4.6. Kabuk Kal plar
II.Dünya Sava-, s,ras,nda Alman Johannes Croning taraf,ndan bulunan kabuk
kal,ba döküm yöntemi, Croning veya C-yöntemi olarak da adland,r,l,r.
Kabuk kal,plamada kullan,lan kal,p malzemesi, ince taneli kum ile baBlay,c, olarak
kat,lan ve yüksek s,cakl,kta sertle-en bir termoset reçinenin kar,-,m,d,r. Kumun tane
inceliBi arzulanan yüzey kalitesine göre seçilir. Kullan,lan baBlay,c, reçineler sayesinde
kal,p malzemesi çok yüksek dayan,mlara ula-t,B,ndan, ve kal,p malzemesi pahal,
olduBundan, kabuk biçiminde kal,plar,n kullan,lmas, yeterli olur. Metalsel
modellerin
levhal,
yüzeylerine kal,plamadan önce özel bir s,v, püskürtülür, yakla-,k 200°C
s,cakl,Ba ,s,t,l,r ve kum-reçine kar,-,m,yla kaplan,r. Model yüzeyine
püskürtülen
s,v,,
modeli temiz tutar ve kal,p kumunun modele yap,-mas,n, önler. Kal,p malzemesi model
üzerinde k,sa bir süre (yakla-,k 5 ila 20 saniye) tutulur, bu s,rada model
temas ederek ,s,nan bölgede reçine sertle-ir ve
s,cakl,k ve tutma
yüzeyine
süresi ile kal,nl,B,
ayarlanabilen ince bir kabuk olu-ur. Kabuk istenilen kal,nl,Ba ula-t,B,nda (6...12mm),
sertle-memi- ve baBlanmam,- kum geriye dökülür. Tam sertle-meyi saBlamak için kabuk
modelden ç,kar,lmadan önce yakla-,k 315°C s,cakl,kta pi-irilir ve böylece tam dayan,m,na
kavu-an kabuk, modelden ayr,l,r. Kabuk döküm
yönteminin
a-amalar,
ekil 3.15'te
görülmektedir.
Kabuk kal,plar iki veya daha çok parçal, yap,l,r
ve
daha sonra yap,-t,r,larak
birle-tirilir. Döküm s,ras,nda kal,b,n biçim deBi-tirmesini (-i-mesini) önlemek için kal,plar
genellikle bir dolgu malzemesinin (iri taneli kum, çak,l, metal bilyalar) içine gömüldükten
sonra s,v, metal ile doldurulur.
53
Kabuk kal,ba döküm yöntemiyle, maça üretimi de mümkündür. Maçalar çok k,sa
süre içinde sertle-tiBinden yöntem çok h,zl,d,r ve elde edilen maçalar,n kalitesi de
mükemmeldir.
Kabuk kal,plaman,n geleneksel kum kal,plara üstünlükleri -unlard,r:
•
Hassas toleranslar,n elde edilmesi mümkündür.
•
Çok ince kum kullan,ld,B,ndan yüzey kalitesi yüksektir.
•
Makinalarla üretildiBinden seri üretime uygundur.
•
Döküm daha dü-ük s,cakl,klarda yap,labilir ve daha ince cidarlar dökülebilir.
•
Kal,plar hafiftir ve depolanabilir.
ekil – 3.15. Kabuk kal,ba döküm yönteminin a-amalar,
54
Kabuk kal,ba dökümün s n rlar ise a-aB,daki gibidir:
•
Metal
malzemeden üretilen modeller pahal,d,r ve bu nedenle yöntem ancak seri
üretimde ekonomik olur.
•
Kabuk kal,plama makinalar, yüksek bir yat,r,m gerektirir.
•
Dökülebilen parça boyut ve aB,rl,klar, s,n,rl,d,r.
•
Kuma baBlay,c, olarak reçine kat,ld,B,ndan kal,p malzemesi masraflar, yüksektir.
3.4.7 Havada Sertle4en (Air-set) Kal plar
Pi-irme i-leminin gerekli olmad,B, bu yöntemde kal,p malzemesi
kum, s,v, bir
organik baBlay,c, ile uygun bir katalizatörün kar,-,m,d,r. Kal,p dayan,m, s,v, reçinenin oda
s,cakl,B,nda polimerizasyonu ile saBlan,r. Kal,p malzemesi
modelin etraf,na dökülüp
s,k,-t,r,l,r ve en az 20 dakika beklendikten sonra model ç,kar,l,r. Kal,p tam sertliBine
ula-t,ktan sonra döküm yap,l,r. Bu gruba giren baz,
kal,p
malzemelerinde
sertle-me
reaksiyonu kal,p içinden gaz halinde bir katalizörün geçirilmesi ile saBlan,r.
3.4.8. Çimento BaAlay c l Kal plar
Kal,p malzemesi, kum , %8..12 çimento ve % 4..6 sudan olu-ur. Kal,plama diBer
kum kal,plarda olduBu gibidir. Model ç,kar,lmadan önce
kal,p malzemesinin yeterli bir
dayan,ma kavu-mas, beklenir. Tam sertle-me için gerekli olan 72 saat sonras,nda ise
kal,p döküme haz,r
hale getirilir. Döküm s,ras,nda ortaya ç,kan yüksek s,cakl,klarda
çimentonun
suyunu
gerekli
kristal
kal,p geçirgenliBi
kaybetmesiyle olu-an nemin kal,b,
saBlanmal,d,r. Bu
dayan,m,, yüzey kalitesi ve boyut
Kal,plama s,ras,nda kumu
hassasiyeti
yöntem büyük
yüksek
terkedebilmesi
için
parçalar,n dökümü
için,
kal,plar,n üretiminde kullan,l,r.
s,k,-t,rma i-lemleri daha az olup kurutma i-lemine gerek
yoktur. Kal,p ve maçalar,n dökümünden sonra daB,labilme özellikleri çok kötüdür.
3.4.9. Vakumlu Kal plama Yöntemi
Bu yöntem 1970'li y,llarda Japonya'da geli-tirilmi-tir. Kal,p malzemesi
olarak
baBlay,c, içermeyen ince taneli kuru kum kullan,l,r. Hafif bir titre-im uygulanmas,ndan
sonra, vakumun yaratt,B, alçak bas,nçla kum tanecikleri ince plastik folyalar aras,nda
s,k,-t,r,larak kal,p haz,rlan,r. Yöntemin a-amalar,
ekil 3.16’da görülmektedir. Vakumlu
kal,plaman,n ba-l,ca üstünlükleri -unlard,r:
•
Kal,plama s,ras,nda model kolayca s,yr,ld,B,ndan ve kal,b,n her bölgesi ayn, sertlikte
olduBundan boyut hassasiyeti yüksektir.
55
•
Döküm yüzeyi çok düzgündür.
•
Kal,p haz,rlama ve bozmada mekanik zorlamalar olmad,B,ndan a-,nma ve gürültü en
az düzeydedir.
•
Döküm gazlar, vakum sistemiyle emildiBinden çal,-ma atmosferini kirletmezler.
ekil – 3.16. Vakumlu kal,plama yönteminin a-amalar,
56
ekil 3.17 Dolu kal,ba döküm
3.4.10 Dolu Kal ba Döküm
Dolu kal,ba döküm yöntemi, yanarak gaz haline geçen köpük modellerin
(polistiren) kullan,ld,B, bir kal,plama tekniBidir,
ekil 3.17. Bu model malzemesi testere,
b,çak veya s,cak tel ile kesilerek model biçimlendirilir. Büyük modeller birçok parçan,n
birbirine yap,-t,r,lmas, ile de olu-turulabilir. Kal,plama sonras,nda köpük model kal,p
içinde b,rak,l,r (dolu kal,p) ve erimimetal kal,ba dökülünce model yanarak gaz halinde
kal,b, terkeder. Böylece erimi- metalin köpük modelin yerini almas,yla parça biçimlenir.
Bu yöntemde yolluklar, ç,k,c,lar ve diBer tüm kal,p elemanlar, köpükten yap,l,r ve
kumda kal,plan,r. Modelin kal,ptan ç,kar,lmas, söz konusu olmad,B,ndan, kal,b,n iki parçal,
olarak yap,lmas,na gerek yoktur. Burada model kal,ptan ç,kar,lmad,B,ndan tüm girinti ve
iç bo-luklar kumla doldurulabilir. Modelin kal,ptan ç,kar,lmas, halinde gerekecek eBimlerin
verilmesine ve maça kullan,lmas,na gerek kalmaz. KöpüBün kal,plama s,ras,nda biçim
deBi-tirmemesi için dövülerek s,k,-t,r,lan kum kal,plar yerine, CO2-yöntemi veya havada
kendiliBinden sertle-en kal,p malzemelerinin kullan,lmas, daha uygundur. Kal,plama
tamamland,ktan
sonra modelin
d,-tan ula-,labilen k,s,mlar, bir gaz alevi ile
yak,l,r.
Modelin kalan k,s,mlar, s,cak metal ile temas s,ras,nda tümüyle yanar. S,v, metal, kal,ba
ba-lang,çta yava- yava- doldurulmal, ve hidrokarbonlar içeren yanma gazlar,n,n herhangi
bir patlamaya neden olmadan kal,b,n içinde ve d,-,nda yanmas,na olanak saBlanmal,d,r.
57
Köpük modeller, ah-ap veya metal modellerle birlikte de kullan,labilir. Modelin
kal,ptan ç,kar,lmas, güç olan k,s,mlar, köpükten yap,larak kal,p içinde b,rak,l,r ve bu
k,s,mlar döküm s,ras,nda yanarak bu bölgelere s,v, metalin dolmas, saBlan,r. Bu sayede
örneBin kal,b,n istenen her noktas,na besleyiciler yerle-tirilebilir.
Dolu kal,ba döküm tekniBi özellikle, sadece az say,da üretilecek büyük parçalar,n
dökümünde kullan,lmaktad,r. ÖrneBin otomotiv endüstrisinde kullan,lan pres kal,plar, bu
yöntemle üreti1ir. Teknik ve ekonomik bak,mdan önemli avantajlar, olan bu yöntemin,
küçük
parçalar,n
seri
üretiminde
de
kullan,lmas,n,
saBlayacak
ara-t,rmalar
sürdürülmektedir.
3.5. KUM ESASLI KALIP MALZEMELER
Kal,p ve maça yap,m,nda kullan,labilecek refrakter özellikli ve en ucuz malzemeler
kum esasl, kar,-,mlard,r. Bunlar,n üç ana bile-eni vard,r:
•
Ana kütleyi olu-turan ve refrakterliBi saBlayan kum tanecikleri,
•
Taneleri bir arada tutan baBlay,c, (kil, çimento, reçine v.b.),
•
DiBer özel katk,lar.
Kaya ve cüruflar,n daB,lmas, ve k,r,lmas, ile olu-an taneli parçac,klar kümesi, kum
olarak adland,r,l,r. Kum, çaplar,
0,05
ile 2 mm aras,nda deBi-en küçük taneler,
mineraller veya kayalar içeren bir kar,-,md,r. En yayg,n olarak doBada nehir, göl ve diBer
sular ile eskiden yeralt, sular,n,n bulunduBu bölgelerde bulunan silis kumu (Si02)
kullan,l,r. Ancak kum sözcüBü silis veya kuvarz gibi belirli bir minerali belirtmez; zirkon,
olivin, kromit ve öBütülmü- seramik mineralleri de boyutlar, bak,m,ndan yukar,daki
s,n,rlar içinde ise kum olarak adland,r,l,rlar.
3.5.1 Kum Özellikleri
Tane BüyüklüAü ve Tane DaA l m : Kumun tane büyüklüBü ve tane daB,l,m,, kal,p
kumu kar,-,m,n,n birçok özelliBini belirler. nce taneli kum kullan,lmas, halinde döküm
parçan,n yüzey kalitesi daha iyi olur. Buna kar-,n iri taneli kum içeren kal,plar,n gaz
geçirgenliBi daha yüksektir.
58
Tane Biçimi: Yuvarlak biçimli tanelerde taneleraras, temas yüzeyi küçük olduBundan
geçirgenlik yüksektir. Yuvarlak taneli kumlar,n ak,c,l,k özelliBininiyi olusu, makinal,
kal,plamada önemli bir avantajd,r. Kö-eli taneler ise daha yoBun olarak istiflenebilirler.
Kö-eli tanelerde temas yüzeyi daha fazla olduBundan, kal,p malzemesinin dayan,m, daha
yüksektir.
Refrakterlik: Kumun
refrakterliBi
(,s,ya
dayan,kl,l,B,),
çatlamadan
veya
birbirine
kaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu özellik, büyük ölçüde kumun türüne
baBl,d,r.
3.5.2 BaAlay c ve DiAer Katk lar
BaBlay,c,lar, kuma sonradan kat,lan veya kum içinde kil gibi doBal olarak bulunan
ve kum taneciklerinin birbirlerine tutunmas,n, saBlayarak, kal,p malzemesine dayan,m
kazand,ran malzemelerdir. BaBlay,c,lar, organik ve inorganik olarak ikiye ayr,l,r.
norganik BaAlay c lar: En yayg,n olarak kullan,lan baBlay,c, kildir. Killerin baBlay,c,l,k
etkisi, içerdiBi
su miktar,na baBl, olarak deBi-ir. Kum-kil-su kar,-,m, olan kal,p
malzemelerinin bile-imi % 80-90 kum, % 8-14 kil ve % 2-6 sudan olu-ur. Kil d,-,ndaki
inorganik baBlay,c,lara örnek olarak çimento ve silikatlar gösterilebilir.
Organik BaAlay c lar: BaBlay,c, olarak kullan,lan reçinelerin deBi-ik bile-imlerde doBal
ve yapay türleri vard,r. Birçok reçinede sertle-me reaksiyonunun gerçekle-ebilmesi için
yüksek s,cakl,klar gereklidir. DiBer bir grup reçine de ise sertle-me bir katalizör
yard,m,yla oda s,cakl,B,nda gerçekle-tirilir.
Özellikle küçük maçalar,n elde edilmesinde yaB esasl, baBlay,c,lardan yararlan,l,r. Bunlar
pi-irilerek dayan,mlar,n, kazan,rlar. YaB esasl, baBlay,c,lar neme duyarl, deBildir.
Dökümhanelerde kullan,lan tah,l baBlay,c,lar ince öBütülmü- m,s,r, buBday ve çavdar
unlar,d,r. Baz, durumlarda melas gibi s,v, organik baBlay,c,lar da
kullan,l,r. Tah,llar %
0,25-2 aras,nda kat,larak kal,p kar,-,mlar,n,n yaB veya kuru dayan,mlar,n, artt,rmak ve
daB,labilme özelliBini geli-tirmek için kullan,l,rlar. Ucuz tah,l baBlay,c,lar, maça kumu
kar,-,mlar,na da kolay üflenebilme
ve daB,labilme
özelliBi saBlarlar. Tah,llar yakla-,k
260-370°C s,cakl,klar,nda yand,klar,ndan, baBlay,c, görevini yerine getirdikten sonra
kolayl,kla daB,l,rlar. Tah,l baBlay,c,lar,n sak,ncal, bir yönü hidroskopik olmalar, ve
bünyelerine nem alarak zamanla kal,p ve maçalar,n dayan,m,n,n dü-mesine neden
olmalar,d,r.
59
DiAer katk lar: BaBlay,c, görevi yapmayan, ancak kum kar,-,mlar,n,n diBer özelliklerini
geli-tirmek için kullan,lan deBi-ik katk,lar da vard,r. Kum kal,p malzemesi katk,lar,
aras,nda karbon içerikli malzemeler önemli bir yer tutar (kömür tozu, reçineler, zift,
yaBlar v.s.). Bunlar,n erimimetal ile temas, s,ras,nda kum tanecikleri bir karbon
tabakas, ile kaplan,r ve kumun s,v, metal taraf,ndan ,slat,lmas, güçle-ir. Böylece daha
düzgün ve temiz yüzeyler elde edilir.
Kuma birçok kez yan,c, maddeler (kömür tozu, tahta tala-,, selüloz, kabuk v.b.) kat,l,r,
bunlar havan,n oksijenini baBlad,B,ndan yüzeyin oksitlenmesini bir ölçüde engeller ve
temiz yüzeyli parçalar,n üretimi mümkün olur. Bu tür katk,lar,n yanmas,yla ortaya ç,kan
bo-luklar sayesinde:
•
Kumun geçirgenliBi artar.
•
S,cakl,k
etkisine
maruz
kalan
kum
taneciklerinin
genle-ebileceBi
bu
bölgeler
sayesinde, kal,pta biçim deBi-iklikleri ve çatlamalar önlenir.
•
Döküm sonunda kal,p bozma i-lemi kolayl,kla gerçekle-tirilir.
3.5.3 Kum Esasl Kal p Malzemelerinin Özellikleri
Kum esasl, kal,p malzemelerinin ba-l,ca özellikleri dayan,m, geçirgenlik, sertlik,
ak,c,l,k, kal,planabilirlik ve genle-me olup, bunlar kullan,lan kumun tane biçimi, tane
büyüklüBü, tane daB,l,m,, baBlay,c, türü ve miktar, gibi faktörlerle belirlenir.
Dayan m: Kum esasl, kal,p malzemelerinin ya-, kuru ve yüksek s,cakl,k dayan,mlar, söz
konusudur. Bu özellik, kal,b,n biçimini koruma kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Kar,-,mdaki
kum taneleri ne kadar ince ise belirli bir hacimdeki toplam baBlama yüzeyi o kadar fazla
ve dolay,s,yla dayan,m o kadar yüksek olur. Ayr,ca kum tanelerinin biçimi ve tane
büyüklüBü daB,l,m, s,k, istiflenmeye ne kadar uygun olursa dayan,m da o kadar artar.
Dayan,m, etkileyen önemli bir diBer faktör de baBlay,c,n,n türü ve miktar,d,r. Ancak
baBlay,c, miktar,n,n artmas, ile kal,p geçirgenliBi olumsuz yönde etkileneceBinden,
baBlay,c, miktar, için bir optimum deBer aran,r.
Kum-kil-su kar,-,mlar, olan yakum kal,plarda dayan,m, su miktar, ile çok deBi-ir ve
yüksek dayan,mlar,n elde edilebilmesi için su oran,n,n çok iyi kontrol edilmesi
gerekir
( ekil 3.18).
Kal,p malzemelerinin dayan,mlar,n, ölçmek için basma, çekme, kesme ve eBme
deneylerinin yap,ld,B, üniversal test cihazlar, geli-tirilmi-tir.
60
ekil–3.18 Ya- kum kal,plarda dayan,m,n nem oran, ve tane büyüklüBü
ekil – 3.19 Ya- kum kal,plarda geçirgenliBin tane büyüklüBü ve nem
ile deBi-imi
oran, ile deBi-imi
Geçirgenlik : Döküm s,ras,nda olu-an buhar ve diBer gazlar,n kal,p malzemesi içinden
geçerek kal,b, terk etmesini saBlayan özelliBi, geçirgenliktir. Yuvarlak biçimli tanelerde
taneleraras, bo-luklar,n hacim oran, en büyüktür. GeçirgenliBin olumsuz etkilenmemesi
için kum kar,-,m,nda bu bo-luklar, doldurabilecek çok küçük tanelerin bulunmamas,
gerekir.
Ortalama
daralacaB,ndan, kal,b,
tane
büyüklüBü
terkeden gaz,n
azald,kça,
taneler
aras,ndaki
aral,klar
yüzey sürtünmesi ve daha s,k yön deBi-tirmesi
nedeniyle kal,b,n geçirgenliBi dü-er ( ekil 3.19).
BaBlay,c, tür ve miktar, da geçirgenliBi etkileyen önemli bir diBer parametredir. BaBlay,c,
miktar,n,n artmas,yla taneleraras, bo-luklar dolup geçirgenlik dü-eceBinden, dayan,m ve
geçirgenlik birlikte dü-ünülerek optimum bir baBlay,c, miktar, aran,r.
Ya- kum kal,plarda kil oran, sabit tutulursa, su miktar, hem dayan,m,, hem de geçirgenliBi
belirler. Suyun optimum deBerden az veya çok olmas, hem dayan,m,n, hem de
geçirgenliBin
dü-mesine neden olur ( ekil 3.18 ve 3.19) . Kum tanecikleri aras,ndaki
bo-luklar, su miktar, az ise kuru kil tanecikleri, su miktar, fazla ise bu kez de su ile
dolacaB,ndan geçirgenlik her iki durumda da dü-er.
Kal,p
malzemelerinin
geçirgenliBinin
ölçülmesinde
kullan,lan
standart
deneyler
geli-tirilmi-tir, bu deneylerin prensibi, standart bir deney parças,ndan belirli bir bas,nç
alt,ndaki havan,n geçi- h,z,n,n ölçülmesine dayan,r.
Sertlik: Yayg,n olarak kullan,lan diBer bir yöntem de kal,p sertliBinin ölçülmesidir.
Burada kal,p yüzeyine belirli bir kuvvetle bat,r,lmak istenen bilyan,n dalmas,na kar-, kal,p
malzemesinin
gösterdiBi
direnç
ölçülür.
ekil
3.20'de
bir
sertlik
ölçme
cihaz,
61
görülmektedir.
Kal,p
sertliBinin
art,r,lmas,,
döküm
yüzeyinin
kalitesini
ve
boyut
hassasiyetini olumlu yönde, geçirgenliBini ise olumsuz yönde etkiler.
Kal,p sertliBinin ölçülmesinin pratikteki yarar,, kal,b, s,k,-t,rma derecesinin ayarlanmas,na
imkan vermesidir. Kal,plama makinalar, ayarlanarak veya yöntemde küçük deBi-iklikler
yap,larak sertlik istenen
s,n,rlar içinde tutulur. Ayn, kal,b,n deBi-ik bölgelerindeki
sertliklerin farkl, olmas, halinde kullan,lan kumun özelliklerinin veya s,k,-t,rman,n
homojen olmad,B, anla-,l,r.
ekil – 3.20 Sertlik ölçme cihaz,
Is l kararl l k: S,v, metal ile temas eden kal,p malzemesinin çatlamadan veya birbirine
kaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu özellik, büyük ölçüde kumun türüne baBl,
ise de döküm s,ras,nda metal oksitleri gibi refrakterliBi dü-ük kat,-k,lar,n kumun
bünyesine girmesi ile olumsuz etkilenebilir.
Genle4me: Döküm s,ras,nda ,s,nan kum tanecikleri genle-eceBinden, a-,r, s,k,-t,r,lm,kum kal,plarda çatlama ve dökülmeler görülebilir. Bu nedenle kal,p malzemesi, kum
tanelerinin genle-mesine olanak tan,yacak -ekilde haz,rlanmal,d,r:
•
Kal,p kar,-,m,na ,s,n,nca eriyen, hacmi azalan veya gaz haline geçen maddeler
kat,lmal,d,r.
•
Kal,p kumunu a-,r, s,k,-t,rmaktan kaç,nmal,d,r.
Yüzey kalitesi: Kum ne kadar ince taneli olursa, üretilen döküm parçan,n yüzey kalitesi
de o kadar iyi olur. Yüzey kalitesi geçirgenlikle ters orant,l,d,r, kumun s,k,-t,r,lmas,
ve
taneler aras, bo-luklar,n azalmas, ile artar.
62
Yeniden
Kullan labilirlik:
Kal,b,n
bozulmas,ndan
sonra
kalan
kumun
yeniden
kullan,labilir olmas, çok önemlidir. Kumun ufalanma özelliBi ve mevcut baBlay,c,n,n türü
ayn, kumun kaç kez tekrar kullan,labileceBini belirler.
ekil – 3.21 Mekanik kum kar,-t,r,c,lar
3.5.4 Kum Yenileme ve Ta4 ma
Kal,plamada kullan,lan kum, dökümden sonra ba-lang,çtaki özelliklerini k,smen
kaybeder. Eski kumun, kal,plamada yeniden kullan,labilmesi için a-aB,daki i-lemler
yap,l,r:
•
Eski kum topaklar, ufalan,r.
•
Metal parçac,klar, ayr,l,r (manyetik ay,r,c,).
•
Tozu ayr,l,r, elenir ve soButulur.
•
Su (baBlay,c, kil ise), baBlay,c, ve yeni kum kat,larak kar,-t,r,l,r.
Dökümhanelerde
kal,p
ve
maça
üretimi
için
büyük
miktarlarda
kum
kullan,ld,B,ndan, kum kar,-,mlar,n,n haz,rlanmas,nda genellikle makinalardan yararlan,l,r.
En küçük dökümhanelerde dahi kar,-t,rma i-lemi için basit bir mekanik kar,-t,r,c, bulunur.
Bir demir dökümhanesinde dökülen 1 ton metal için yakla-,k 5 ton kum kullan,l,r. Bu
kumun kar,-t,r,c,lara getirilmesi ve haz,rlanan kar,-,m,n kal,plama bölümüne iletilmesi için
bantl,, kepçeli veya haval, konveyör sistemlerinden yararlan,l,r. Kar,-t,r,c,lara kum, kil, su
63
ve diBer katk,lar otomatik olarak tart,l,p doldurulur. Haz,rlanan kum kar,-,m, ise genellikle
konveyörlerle kal,plama makinalar,n,n haznelerine gönderilir.
3.5.5 Yüzey Kaplamalar
Kum esasl, kal,p ve maçalar,n s,v, metal ile temas edecek yüzeylerine döküm öncesinde
deBi-ik amaçlarla kaplamalar uygulan,r:
•
Yüzey kalitesini art,rmak.
•
S,v, metalin kal,p malzemesine doBrudan temas,n, engelleyerek, kum tanecikleri
aras,na s,zmas,n, ve kum taneciklerinin parça yüzeyine yap,-mas,n, önlemek.
•
Is, yal,t,m, saBlayarak, kal,p malzemesini korumak.
Bu kaplamalar, ta-,y,c, bir s,v, içinde süspansiyonu olarak haz,rlan,r. Kaplama
malzemesi olarak kömür tozu, grafit, kuvarz, -amot, zirkonsilikat v.b. malzemeler,
ta-,y,c, s,v, olarak ise su veya alkol söz konusudur. Bu süspansiyonlar kal,p veya maça
yüzeylerine püskürtme, f,rçayla sürme, dald,rma v.b. yöntemlerle tatbik edilirler.
Yüzey kalitesini artt,rmak ve kal,p bo-luBu yüzeylerindeki kumun kalkmas,n,
önlemek için kal,p yüzeyi, refrakter bir malzeme püskürtülerek kaplanabilir. Püskürtülen
bu s,v,lar genellikle su, refrakter malzeme ise bentonit, tah,l veya melas gibi bir
baBlay,c,n,n kar,-,m,d,r. Kal,p yüzeyine f,rça ile grafit tozu da sürülebilir. Bazen su yerine
alkol veya diBer uçucu s,v,lar kullan,l,r. Bu -ekilde kal,p haz,rland,ktan sonra yüzey
tutu-turularak hem bu çözücüler giderilir, hem de aç,Ba ç,kan ,s, ile yeterli bir kurutma
saBlan,r. Ancak döküm s,ras,nda gaz olu-umuna engel olmak için bu çözücü s,v,lar,n tam
olarak yak,lmas, çok önemlidir.
3.6 KUM KALIPLAMA MAK NALARI
DeBi-ik büyüklük ve biçimlerde tonlarca parçan,n üretildiBi dökümhanelerde
mekanizasyondan deBi-ik amaçlarla yararlan,labilir. Her bir dökümhane için uygun o1an
mekanizasyonun seviyesini, üretilen parçan,n boyut ve türü,
toplam kapasite ve ayn,
parçadan kaç adet üretileceBi gibi faktörler belirler. Küçük dökümhanelerde basit birkaç
i-lemde mekanizasyondan yararlan,labileceBi gibi, belirli bir alanda uzmanla-m,- veya
sürekli olarak ayn, parçay, üreten dökümhanelerde i-lemlerin tümünün otomatik kontrollu
makinalarda yap,lmas, dü-ünülebilir. Kal,plama i-lemlerindeki
mekanizasyon, kal,p
kumunu s,k,-t,rma ve model levhas,n, ç,karma i-lemlerini içerir. Kal,p üretiminde kumu
s,k,-t,rmak için dört temel yöntem söz konusudur: ezme, sarsma, savurma ve üfleme,
ekil 3.22.
64
Ezme makinalar , kal,p yüzeyine bas,nç uygulayarak kumu s,k,-t,r,r ve bu amaçla
genellikle
uyguland,B,
mekanik
ve
yüzeydeki
pnömatik
sertlik
en
sistemlerden
yüksektir
ve
yararlan,l,r.
ezme
Bu
i-lemde
yüzeyinden
ezmenin
uzakla-,ld,kça
s,k,-t,rman,n etkisi azal,r. Dolay,s,yla bu yöntem fazla derin olmayan kal,plar için daha
uygundur.
Sarsma yönteminde kal,b, ta-,yan tabla kald,r,l,p dü-ürülerek her darbede kum
tanelerine etkiyen frenleme kuvvetleri ile s,k,-t,rma saBlan,r. Sarsma yönteminde de
pnömatik sistemlerden yararlan,l,r. S,k,-t,rma derecesi, kal,b,n yüksekliBine ve uygulanan
darbe say,s,na baBl,d,r. Burada kal,p sertliBi, kum ile modelin birle-tiBi ara yüzeyde en
yüksek olup, gev-ek kalan en üst yüzeyin çoBunlukla sonradan elle s,k,-t,r,lmas, gerekir.
Kal,b,n hem alt,nda hem de üstünde üniform bir sertlik elde edebilmek için, yukar,da
anlat,lan ezme ve sarsma yöntemlerinin birlikte uyguland,B, ezme-sarsma makinalar,
yayg,n olarak kullan,l,r.
ekil 3.22 Kal,p kumu s,k,-t,rma yöntemleri
65
Modern dökümhanelerde kullan,m, giderek yayg,nla-an bir diBer yöntem de kum
kar,-,m,n,n kal,ba bas,nçl, hava yard,m,yla veya mekanik olarak savrularak doldurulduBu
üfleme ve savurma teknikleridir. Bu sayede homojen bir kal,p sertliBi elde edilir.
Kum kal,p haz,rlamada otomasyonun en geli-mi- örneBi,
ekil 3.24'te görülen ve
saatte 750 adet kal,b,n üretilebildiBi derecesiz kal plama makinalar d r. Tümüyle
otomatik olan bu sistemde kal,plama bir çerçeve içinde gerçekle-tirilir. Yöntemde derece
kullan,lmaz, kal,plar kumun üflenerek metal bir kal,p kutusuna doldurulmas, ve hidrolik
olarak hareket ettirilen model levhalar,n,n kumu s,k,-t,rmas,yla biçimlendirilirler. Daha bu
derecesiz kal,p bloklar,, kal,plama çerçevesinin devam, olan oluklar içinde itilir ve
konveyörler üzerinde iki s,ra olarak ilerler. S,k,-t,r,lan kal,p, oluBa itildikten sonra sonraki
kal,p için ayn, i-lemler tekrar edilir. Kal,plar,n ön ve arka yüzeylerinde olu-turulmubo-luklar,n yan yana gelmesiyle, iki kal,p aras,nda döküm bo-luBu ortaya ç,kar. Oluk
içinde s,ralanm,- kal,plar,n aras,ndaki döküm bo-luklar,n,n erimimetal ile doldurulmas,
da sürekli olarak yap,l,r. Hatt,n sonunda kum bloklar, tamburlara dü-ürülür ve kal,plar
bozulduktan sonra soButulan kum, tekrar
geriye
gönderilerek
yeniden
kullan,lmak
üzere haz,rlan,r. Dökülen parçalar ise konveyörler yard,m,yla temizleme bölümüne iletilir.
Seri üretim yap,lan dökümhanelerde kal,plama makinalar,n,n kullan,lmas,yla
deneyimli i-gücüne gerek kalmadan, üniform kal,plar ve döküm parçalar, elde edilmesi
mümkündür; böylece üretim h,z, artar ve kusur say,s, azal,r. Ancak bu makinalar,n
gerektirdiBi büyük yat,r,mlar, sürekli ve seri üretimlerde ekonomik olabilir. DiBer bir
s,n,rlama da, çok büyük ve karma-,k kal,plar,n makinalarla haz,rlanmas,n,n mümkün
olmay,-,d,r.
ekil 3.23 Derecesiz kal,plama makinas,ndaki i-lemlerin -ematik gösterimi
66
3.24 Derecesiz Otomatik Kal,plama Makinas,
67
4 D
ER DÖKÜM YÖNTEMLER
Çok yayg,n olarak kullan,lan kum kal,ba döküm yöntemleri d,-,nda, diBer
ihtiyaçlara cevap verebilmek amac,yla deBi-ik döküm teknikleri geli-tirilmi-tir. Bu
yöntemlerin temel fark, kullan,lan kal,p malzemesi olup, bunun yan,nda model ve
kal,plama tekniklerinde de deBi-ik uygulamalar görülmektedir.
4.1 HARCANAN KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER
4.1.1 Hassas Döküm
Bu yöntemde mum ve benzeri modeller, harç halindeki refrakter bir malzeme içine
gömülerek kal,p haz,rlan,r, kal,plama sonras,nda kal,p ,s,t,l,r ve mum model malzemesi
eritilerek kal,ptan d,-ar, ak,t,larak kal,p bo-luBu olu-turulur. Hassas döküm as,rlardan beri
bilinen çok eski bir döküm yöntemidir. Yöntemin günümüzden 3000 y,l önce M,s,r’da ve
ang
hanedan, döneminde Çin'de kullan,ld,B, bilinmektedir. Hassas döküm tekniBi
2.Dünya Sava-,na kadar ticari olarak sadece kuyumcu ve di-çiler taraf,ndan uygulanm,-;
daha sonra özellikle uçak, tekstil, elektronik ve makina sanayinde hassas parçalara
duyulan ihtiyaç, yöntemin endüstriyel uygulamas,n, yayg,nla-t,rm,-t,r.
Üretilecek her parça için ayr, bir model haz,rlanmas,n,n gerekli olduBu hassas
dökümde mum, plastik, donmu- c,va v.b. modeller kullan,l,r. Modeller, mum veya
plastiBin metal bir kal,ba enjeksiyonu ile üretilir ve çok say,da model, ortak bir yolluBa
baBlanarak salk,m seklinde düzenlenir. Dökülen metalin türü, parça boyutlar,, istenen
soBuma h,z, gibi faktörlere baBl, olarak a-aB,daki iki farkl, kal,plama yönteminden biri
seçilir:
a) Dereceli hassas döküm
b) Seramik kabuklu hassas döküm
Dereceli hassas döküm (#ekil 4.1a)
Yukar,da aç,klanan -ekilde haz,rlanan mum model salk,m,, önce bir refrakter
çamura dald,r,larak ön kaplama yap,l,r. Dü-ük s,cakl,kta eriyen metaller için gerekli
olmayan bu ön kal,plamadan sonra, model salk,m, paslanmaz çelik bir derece içinde
refrakter bir kar,-,mla kal,plan,r. Kal,plama masas,na titre-im uygulanarak kal,p harc,n,n
yerle-mesi ve modeli tümüyle sarmas, saBlan,r. Kurutmadan sonra kal,plar ters çevrilir ve
95°...150°C
s,cakl,Ba
,s,t,larak
mum eritilir ve d,-ar, ak,t,l,r. Dökümden önce kal,b,n
dökülecek metale uygun bir ön s,cakl,Ba getirilmesi gerekir. Bu s,cakl,k, örneBin pirinçte
68
870°C, demir esasl, ala-,mlarda ise 1050°C civar,ndad,r. S,v, metalin kal,ba doldurulmas,
ve kat,la-madan sonra, kal,p k,r,l,p ç,kar,lan metal salk,mdan parçalar kesilerek ayr,l,r ve
baBlant, yerleri ta-lanarak düzeltilir.
ekil 4.1a Dereceli hassas döküm yöntemi
Seramik Kabuklu Hassas Döküm (#eki1 4.1b)
Çelik gibi yüksek s,cakl,klarda eriyen (>1100°C) ala-,mlar için refrakterliBi daha iyi
bir kal,p malzemesi gereklidir. Genellikle seramik olan bu kal,p malzemesi pahal,
olduBundan model salk,m, etraf,nda sadece seramik bir kabuk olu-turulur. Burada mum
salk,m, çabuk sertle-en bir refrakter çamura dald,r,ld,ktan sonra, bir ak,-kan yatak veya
yaBmurlama kabininde refrakter tozu ile kaplan,r. Bu -ekilde olu-turulan ince kabuBun
sertle-mesi beklendikten sonra ayn, i-lem arzulanan kabuk kal,nl,B, (5...15
mm) elde
69
edilene kadar tekrarlan,r (6...8 kez). Son olarak pi-irilen kabuk, ön ,s,t,larak döküme
haz,r hale getirilir.
ekil 4.1b. Seramik kabuklu hassas döküm yöntemi
Hassas dökümün üstünlükleri a-aB,da özetlenmi-tir:
•
Küçük ve karma-,k biçimli parçalar,n üretimi uygundur.
•
Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi mükemmeldir.
•
Genellikle
ek
i-lemlere
gerek
kalmad,B,ndan,
i-lenmesi
güç
malzemelerin
dökümünde tercih edilir.
•
Kal,p tek parçal, olduBu için parça yüzeyinde bölüm düzleminin izi kalmaz.
•
Mum kal,p malzemesi tekrar tekrar kullan,labilir.
70
•
Her bir parça için ayr, bir modelin üretilmesi gerekir.
•
Yöntem mekanizasyona uygun olmay,p, üretim h,z, ve kapasitesi dü-üktür.
•
Model ile kal,p malzemelerinin pahal, olmas, ve üretimin çok say,da i-lem içermesi
nedeniyle parça maliyeti yüksektir.
•
Genellikle 5 kg'dan küçük parçalar,n dökümüne uygundur.
4.1.2 Alç Kal ba Döküm
Günümüzden 3000...4000 y,l önce Çinliler taraf,ndan da kullan,ld,B, bilinen alç,
kal,plar, genellikle bak,r ve alüminyum ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen demir d,-,
malzemelerin dökümünde kullan,l,r. Dayan,m, dü-ük model malzemelerinin kullan,lmas,
halinde (örneBin mum, kum gibi) dövülerek s,k,-t,r,lan kal,p malzemeleri uygun
olmad,B,ndan ba-lang,çta sulu harç halinde olan alç, tercih edilir.
Alç, kal,plar, iki veya daha çok parçal, yap,l,r ve kum kal,plar gibi bir bölüm yüzeyi
içerirler. Kal,p malzemesi, 100 ölçü alç, ile 160 ölçü suyun krem k,vam,na ula-ana kadar
kar,-t,r,lmas,yla haz,rlan,r. DeBi-ik katk,lar kullan,l,r, örneBin kal,b,n çatlamas,n, önlemek
için % 20 oran,nda talk, kat,la-ma süresini uzatmak için ise kaolin ve magnezyum oksit
gibi katk,lar kullan,l,r. Bunlar,n d,-,nda dayan,m, genle-me gibi deBi-ik özellikleri kontrol
etmek için kireç, çimento, asbest elyaf, silis unu gibi maddeler ilave edilebilir. Kar,-t,rma
h,z,n,n
uygun
seçilmesi
önemlidir;
çok
h,zl,
kar,-t,r,l,rsa
harc,n
bünyesine
hava
gireceBinden gözenekler olu-abilir; çok yava- kar,-t,rmada ise harc,n kat,la-mas, söz
konusudur.
Alç, ba-lang,çta CaS04 . 1/2 H20, yani yar,m sulu haldedir. Harc,n kat,la-mas,
s,ras,nda su ile reaksiyona girerek iki sulu (CaS04.2H20) hale dönü-ür. Sulu harc,n model
üzerine dökülmesinden sonra
ilk
sertle-me gerçekle-ir ve model kal,ptan ç,kar,larak
kal,p 200°C s,cakl,kta birkaç saat kurutulur. Bu -ekilde tüm suyu giderilen kal,p, susuz
kalsiyum sulfat (CaSO4) haline dönü-ür. Kurutulmu- kal,plar,n yeniden nem almas,
önlenmelidir, çünkü nem alç,n,n zaten dü-ük olan gaz geçirgenliBini çok olumsuz etkiler.
Ayr,ca haz,rlanan kal,plar çok k,r,lgan olup, ta-,mada özen gösterilmelidir.
Alç, kal,pta üretilen parçalar,n döküm yüzeyleri çok temiz olup, dar toleranslar elde
edilebilir. Alç,n,n dayan,m, dü-ük olduBundan, bu yöntemle genellikle aB,rl,klar, 10 kg'dan
daha dü-ük olan parçalar üretilebilir. Ayr,ca alç, kal,b,n refrakterliBi çok iyi olmad,B,ndan
dü-ük s,cakl,larda eriyen aluminyum, magnezyum ve bak,r ala-,mlar,n,n dökümünde
kullan,l,r.Alç,n,n ,s, iletimi dü-ük olduBundan soBuma yava- ve üniform olur. Bu nedenle
alç, kal,ba döküm yöntemi büyük kesit farkl,l,klar,n,n bulunduBu karma-,k parçalar,n
71
dökümü
için
uygundur.
H,zl,
soBuman,n
gerektiBi
bölgelere
soButma
plakalar,
yerle-tirilebilir.
Alç, kal,plar,n en zay,f yönü gaz geçirgenliklerinin dü-ük olu-udur. Kal,b,n
geçirgenliBini artt,rmak amac,yla deBi-ik teknikler geli-tirilmi-tir:
•
Dökümden hemen once kal,p bo-luBundaki hava emilir.
•
Alç,ya kal,plama s,ras,nda bir köpükle-tirici kat,larak kal,p gözenekli ve daha
geçirgen hale getirilir
•
Antioch yönteminde ise kal,p malzemesine %50’ye yak,n kum kat,l,r. Haz,rlanan
kal,plar,n bir otoklav içinde buhar alt,nda önce nem almas, saBlan,r ve daha sonra
pi-irilerek kurutulur. Bu i-lemler sonunda iBne biçimli alç, taneleri kürele-ir ve
kal,b,n gaz geçirgenliBi artar.
4.1.3 Seramik Kal ba Döküm
Seramik
kal,ba
döküm
yöntemi,
uygulama
bak,m,ndan
alç,
kal,ba
döküm
yöntemine benzerdir. Ancak seramik kal,p malzemesi daha yüksek döküm s,cakl,klar,nda
kullan,labilir ve çelik gibi malzemelerin dökümüne uygundur. Kal,p malzemesi hassas
dökümde kullan,lan seramik kal,p malzemelerine benzerdir. Hassas dökümden fark,,
modellerin
tekrar
kullan,labilmesi
ve
yöntemin
standart
dökümhane
imkanlar,yla
uygulanabilmesidir. Ayr,ca seramik kal,ba dökümde, hassas dökümde olduBu gibi boyut
s,n,rlamas, yoktur ve özellikle yüksek s,cakl,kta eriyen metallerden karma-,k biçimli,
yüzey kalitesi yüksek, boyutlar, hassas ve kusursuz döküm parçalar,n üretilmesi
mümkündür. Bu nedenle seramik kal,ba döküm, alç, kal,b,n refrakterlik bak,m,ndan
yetersiz kald,B, ve boyut bak,m,ndan mum modellerin kullan,lmas,n,n mümkün olmad,B,
veya üretilecek parça adedi bak,m,ndan mum modelin üretiminde kullan,lan metal kal,ba
yat,r,m yapman,n maliyet ve zaman bak,m,ndan uygun olmad,B, durumlarda tercih edilir.
Bu yöntemde ah-ap, alç, veya metalden üretilmi- modellerin üstüne refrakter
tanecikler ve bir seramik baBlay,c,dan olu-an harç dökülür. Genellikle bir jel yap,c, içeren
bu kar,-,m,n jelle-mesi beklendikten sonra model ç,kar,l,r. Daha sonra kar,-,m,n içindeki
uçucu maddeler bir üfleçle yak,l,r ve kal,p pi-irilir. Sonuçta çelikler de dahil olmak üzere
tüm metallerin dökülebileceBi yüksek refrakter özellikte bir kal,p elde edilir. Dökümden
önce ,s,t,lmalar, gereken bu kal,plar çok pahal,d,r ve bu nedenle kal,b,n sadece metalle
temas eden 3...10 mm kal,nl,B,ndaki k,sm,n,n seramik bir kabukla kapl, olduBu karma
kal plar geli-tirilmi-tir. Kal,b,n diBer bölgelerinde kullan,lan malzeme, iri taneli -amot
olup CO2-yöntemiyle kal,planabilir. Toleranslar, küçük parçalarda 0,002 mm/mm, büyük
72
parçalarda ise 0,010 mm/mm s,n,rlar, içinde tutulabilir. Yüzey pürüzlülüBü 3 µm
civar,ndad,r.
Seramik kal,plar,n özelliklerini daha da mükemmelle-tirmek için deBi-ik patentler
al,nm,-t,r. ÖrneBin kal,p 4...5 saat süreyle pi-irilerek, kal,p malzemesinde üç boyutlu bir
aB -eklinde düzenlenmi- mikro çatlaklar olu-turulur. Bu çatlaklar erimi- metalin
giremeyeceBi kadar dar olmal,, ancak döküm s,ras,nda ,s,nan seramik parçac,klar,n
genle-mesine izin vererek kal,b,n boyutlar,n,n deBi-memesini saBlamal,d,r. Bu mikro
çatlaklar,n varl,B, kal,b,n bir miktar geçirgenlik kazanmas,n, da saBlar.
4.2 KALICI KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER
4.2.1
Kal c Kal ba Döküm
Döküm teknolojisinde erimimetal, kal,c, (genellikle metal) kal,plara dökülerek de
biçimlendirilebilir. Bu yöntem çok say,da
toleranslar, dar parçalar için
gerektirdiBi refrakterliBe
üretilecek, karma-,k biçimli ve boyut
tercih edilir. Kal,p malzemesinin dökülecek metalin
sahip olmas, gerekir ve çoBu zaman özel kalite dökme demir
veya çelik kullan,l,r. Dü-ük s,cakl,kta eriyen metallerin dökümü için
ekil – 4.2 Mente-eli bir kokil kal,p
kal,p malzemesi olarak bronz da kullan,labilir. Kokil dökümde tek bir kal,pla demir esasl,
malzemelerden 3000...10000, alüminyum gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen malzemelerden ise
100000'e kadar parça dökülebilir.
73
Metal (kokil) kal ba döküm yönteminde kat,la-ma s,ras,ndaki soBuma, kum
kal,plardan daha h,zl, olduBu için iç yap, daha ince tanelidir. Boyut hassasiyeti ± 0,25 mm
olup, parça yüzeyleri temizleme i-lemi gerektirmeyecek kadar yüksek kalitelidir. Metal
kal,plarda kullan,lan maçalar metal, kum veya alç,dan
yap,labilir. Maçalar,n metal
malzemeden, yani kal,b,n bir parças, olmas, durumunda, bunlar,n biçimi parçan,n
soBuyarak büzülmesi sonras,nda ç,kar,lmas,n, zorla-t,rmayacak -ekilde olmal,d,r. Bu
mümkün deBil ise, metal olmayan maçalar da (kum) kullan,l,r ve yöntem, yar, kal,c,
kal,ba döküm olarak adland,r,l,r. Kal,p ömrünü artt,rmak için kal,p bo-luBu döküm öncesi
refrakter malzemelerle kaplan,r ve bu sayede parçan,n kal,ptan ç,kar,lmas, da kolayla-,r.
Kokil kal,plar genellikle aç,l,p kapanan iki veya daha çok parçadan olu-ur,
ekil
4.2. Kal,p kapand,ktan sonra olu-an bo-luBa erimimetal dökülür ve kat,la-ma
beklendikten sonra kal,p aç,larak parça ç,kar,l,r. Bu i-lemler elle yap,labileceBi gibi, bir
tertibat yard,m,yla veya mekanizasyona geçilmesi halinde makinalar taraf,ndan da
yap,labilir.
Kal,p üretiminde kal,p bo-luBu ve diBer kanallar tala-l, imalat yöntemiyle aç,l,r.
Kal,p malzemesi geçirgen olmad,B,ndan hava kanallar, aç,lmas, zorunludur. Kokil kal,p
tasar,m, büyük deneyim ister.
Kal,p cidar kal,nl,klar, genellikle 18...50 mm aras,nda
seçilir. Metal kal,plar,n cidar kal,nl,B,n,n belirlenmesinde ,s, girdi ve ç,kt,lar,n,n dikkate
al,nmas, gerekir. Çünkü bu yöntemin ba-ar,s, kal,b,n sürekli çal,-ma s,ras,ndaki
s,cakl,B,na baBl,d,r ve gerektiBinde kal,p soButulabilir. Ayr,ca döküm ba-lang,c,nda
metalin kal,ba sorunsuz dolmas, için bir çok kez kal,p ön ,s,t,l,r.
Kal,c,
kal,plar,n
malzemesi
metal
d,-,nda
refrakter
özelliBi
daha
iyi
olan
malzemeler de olabilir. Bu sayede daha yüksek döküm s,cakl,klar, kullan,labilir. Buna
örnek grafit kal,plard,r. Bu kal,plar aluminyum, magnezyum gibi ala-,mlardan az say,da
parça için tercih edilirler. Ancak çok çabuk a-,nd,klar,ndan sadece özel uygulamalarda
kullan,l,rlar. Döküm s,cakl,B, artt,kça kal,p ömrü azal,r.
Döküm sonras,nda mümkünse parça tam soBuma beklenmeden hemen ç,kar,l,r ve
böylece parçan,n oda s,cakl,B,na kadar serbestçe büzülmesi saBlan,r.
Kokil kal,ba döküm yönteminin üstünlükleri -öyle s,ralanabilir:
•
nce taneli iç yap, sayesinde mekanik özellikleri daha iyidir.
•
Hassas boyut toleranslar, saBlanabilir.
•
Parçan,n yüzey kalitesi iyi olup, temizleme masraflar, dü-üktür.
•
Seri üretim için ekonomik bir uygulamad,r.
74
•
Kokil kal,p yat,r,m gerektirdiBinden ancak seri üretimde ekonomiktir.
•
Bu yöntemle her malzeme dökülemez.
•
Parça ç,kar,l,rken kal,ptan ç,karma güçlüBü olabilecek parçalar için kal,b,n
bozulduBu kum kal,p daha uygundur.
•
Sadece küçük parçalar,n üretimi için uygundur.
Genellikle demir d,-, metallerin dökümü için kullan,lan kokil döküm yöntemiyle
üretilen parçalara örnek olarak soButucu kompresör gövdeleri, hidrolik fren silindirleri,
biyel kollar,, alüminyum daktilo parçalar, ve mutfak e-yalar, gösterilebilir.
ekil – 4.3 ki parçal, bir kokil kal,pta döküm
75
ekil – 4.3 Alçak bas,nçl, döküm
Alçak bas nçl
döküm : Dar kal,p bo-luklar, içeren kal,c, kal,plara metalin
yerçekimi yard,m,yla dolmas, güçtür. Bu durumda alçak bas,nçl, döküm yönteminden
yararlan,l,r.
ekil 4.4'te bir alçak bas nçl döküm makinas görülmektedir. Metal alttan
ve s,cakl,B,n kontrol edildiBi bir hazneden beslenir, metal bekletme potas,n,n ortas,ndan
bas,ld,B,ndan daha temiz bir döküm elde edilir.
Vakumlu kal c kal ba döküm: Bu yöntemde erimi- metalin bulunduBu bölgeye
bas,nç uygulamak yerine, kal,p bo-luBuna vakum uygulan,r. Burada vakumun varl,B, kal,p
bo-luBundaki havan,n uzakla-t,r,lmas,na ve erimimetal içindeki gazlar,n giderilmesine
yard,mc, olur.
Bo altma döküm: Kokil kal,ba dökümde kat,la-ma kal,p yüzeylerinden ba-lar.
Kal,p yüzeyine kom-u bölgelerde bir kabuki olu-tuktan sonra, parçan,n tam olarak
kat,la-mas, beklenmeden orta k,s,mlardaki s,v, metal kal,ptan d,-ar, bo-alt,l,rsa, içi bodöküm parçalar elde edilebilir. Kabuk kal,nl,B, bekleme süresi ile ayarlanabilir. Bu tür
parçalarda parçan,n d,- yüzeyinin kalitesi iyidir, ancak parçan,n mekanik dayan,m, ve iç
yüzeyin kalitesinin iyi olmas, beklenmemelidir. Bu tür uygulamalara örnek olarak, kur-un,
çinko gibi metallerden üretilen heykeller, oyuncaklar, lamba ayaklar, gösterilebilir.
76
4.2.2 Bas nçl Döküm
Bu yöntemde eriyik, metal malzemeden yap,lm,- bir kal,c, kal,ba çok yüksek
bas,nçlar alt,nda doldurulur. Kat,la-ma tamamlanana kadar bas,nç uygulamaya devam
edilir, daha sonra kal,p aç,larak parça itici çubuklar yard,m,yla ç,kar,l,r. -lemlerin tümü
makinalar taraf,ndan yap,ld,B,ndan üretim h,z, yüksektir (100...800 parça/saat). Bu
yöntemle dökülen malzemeler erime s,cakl,B, dü-ük çinko, alüminyum, bak,r, kur-un ve
kalay ala-,mlar, gibi malzemelerdir.
Bas,nçl, döküm makinalar, s cak ve so uk hazneli olmak üzere ikiye ayr,l,r.
Çinko, kalay ve kur-un ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen metallerin dökümünde s,cak
hazneli makinalar kullan,l,r. Pota içine dald,r,lm,- olan hazneye (s,cak!) dolan erimimetal, piston yard,m,yla kal,p bo-luBuna bas,l,r,
ekil 4.5a. S,cak hazneli makinalar,n
kullan,m,, çinko, kalay, kur-un gibi malzemeler ile s,n,rl,d,r. Daha yüksek s,cakl,klarda
eriyen ve bu nedenle döküm makinas,n,n çal,-an parçalar, ile sürekli temasta olmas,
sak,ncal, olan ala-,mlar ise (bak,r, alüminyum ve magnezyum ala-,mlar,) soBuk hazneli
makinalarda dökülür. Burada erimimetal, dökümden hemen önce kepçe ile gereken
miktarda hazneye doldurulur ve bir piston
yard,m,yla kal,p bo-luBuna bas,l,r.
ekil
4.5b'de bu tür bir makinadaki i-lem s,ras, -ematik olarak gösterilmi-tir.
Bas,nçl, döküm yöntemiyle üretilen parçalar,n çoBunda, metalin bölüm yüzeyine
s,zarak olu-turduBu bir döküm çapaB, bulunur. Ayr,ca hava ç,k,- ve itici çubuk kanalar,na
dolmu- metallerin de uzakla-t,r,lmas, gerekir. Bu çapak ve yolluklar mekanik preslerde
kesilerek, ta-lanarak veya ba-ka uygun yöntemlerle uzakla-t,r,l,r.
Kal,plar genellikle çift parçal, olup, erimi- metalin bas,ld,B, yolluBun bulunduBu
k,s,m döküm makinas,n,n sabit tablas,na baBl,d,r. Kal,p malzemesi olarak, kal,p ve s,cak
i- tak,m çelikleri kullan,l,r. Bir kal,pta ayn, anda birden fazla parça dökülerek üretim h,z,
artt,r,labilir. Parçan,n kal,ptan ç,kar,lmas, için itici çubuklardan yararlan,l,r. Seri üretim
s,ras,nda kal,p s,cakl,B,n,n çok yükselmesini önlemek için çoBunlukla su ile soButulmas,
gerekir. Bu sayede hem kal,p ömrü artar, hem de kat,la-mada içyap,n,n ince taneli
olu-umu için gerekli olan h,zl, soBuma saBlan,r.
Yöntemin üstünlükleri -öyle özetlenebilir:
•
•
Karma-,k biçimli küçük parçalar,n dökümüne uygundur,
nce cidarl, parçalarda kal,b,n tam olarak dolmas, saBlan,r,
•
Üretim h,z, yüksektir,
•
Yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti çok yüksektir,
•
H,zl, soBuma sonucu olu-an ince taneli içyap,n,n mekanik özellikleri iyidir.
77
•
Sadece küçük parçalar,n üretimi mümkündür.
•
Kal,ptan ç,kar,lmas, mümkün olan parça biçimlerinde kullan,labilir.
•
Kal,p tasar,m, güçtür.
•
Döküm makinas, için yüksek bir ön yat,r,m gereklidir.
•
Kal,p masraf, nedeniyle ancak seri üretimde ekonomiktir.
•
Yüksek s,cakl,kta eriyen malzemelerin dökümü yap,lamaz.
Bas,nçl, döküm yöntemiyle üretilen parçalara örnek olarak karbüratör gövdeleri,
saat parçalar,, ev e-yalar, ve el aletleri gösterilebilir.
ekil – 4.5a S,cak hazneli bas,nçl, döküm makinas,
ekil – 4.5b SoBuk hazneli bas,nçl, döküm makinas,
78
4.2.3 Savurma (Santrfuj) Döküm
Savurma döküm yönteminde erimimetal, bir eksen etraf,nda döndürülen kal,p
içine dökülerek biçimlendirilir. Merkezkaç kuvvetlerinin olu-turduBu bas,nç, metalin kal,p
cidarlar,na homojen olarak daB,lmas,n, ve parçan,n kal,b,n iç biçimini almas,n, saBlar.
Ayr,ca olu-an yüksek merkezkaç ivmesi sayesinde dökülen s,v, metal içinde bulunan
dü-ük yoBunluklu kum ve cüruf tanecikleri, metal olmayan kal,nt,lar ve gazlar dönme
eksenine doBru sürüklenirler. Bu sayede parçan,n d,- yüzeyinin gözeneksiz, temiz ve ince
taneli olarak elde edilmesi mümkün olur.
Savurma döküm yöntemi üçe ayr,l,r:
•
Gerçek savurma döküm,
•
Yar, savurma döküm ve
•
Savurmal, döküm
ekil – 4.6 Savurma döküm türleri
Gerçek savurma dökümde iç bo-luklar,n maça kullanmadan elde edilmesi
amaçlan,r. Parçan,n iç k,sm,nda dönme ekseni etraf,ndaki silindirik bir bo-luk olu-ur.
Yöntemin en yayg,n olarak kullan,ld,B, alan boru üretimidir. Parçan,n cidar kal,nl,B,, kal,p
içine dökülen eriyiBin miktar, ile ayarlanabilir. Dökülecek parça say,s, az ise kal,plar kum
esasl, malzemeden yap,l,r. Seri üretimde ise su ile soButulan metal kal,plar kullan,l,r.
ekil 4.7'de yatay eksenli bir boru döküm makinas,ndaki i-lem s,ras, -ematik olarak
gösterilmi-tir.
79
"ekil – 4.7 : Boru üretiminde kullan lan yatay eksenli
bir savurma döküm makinas
Savurma döküm makinalar,, olu-an kuvvetlere kar-, dayan,kl, ve rijit olarak dizayn
edilmelidir.
Gerçek savurma döküm yönteminde dönme ekseni yatay, dü-ey veya aç,l,
olabilir. Dönme h,zlar, yer çekimi kuvvetinden çok daha yüksek merkezkaç kuvvetler
olu-acak -ekilde seçilir. Dönme h,z, uygun seçilerek yüksek h,zlarda türbülans olu-umu,
metalin saç,lmas, ve s,cak y,rt,lma önlenmelidir. Yatay dönmede radyal doBrultudaki ivme
75 g (g: yerçekimi ivmesi), dü-ey dönmede ise 100 g deBerine ula-,r.
Yar savurma döküm, dönel simetriye sahip, ancak iç bo-luk içermeyen tekerlek
ve di-li taslaklar, gibi parçalar,n daha kaliteli dökümü için kullan,l,r,
ekil 4.8. Parçada iç
bo-luk olu-turma gereBi olmad,B,ndan burada sadece merkezkaç kuvvetin olu-turduBu
radyal bas,nçtan yararlan,l,r. S,v, metal içinde dü-ük yoBunluklu bile-enler merkeze doBru
80
ötelenerek uzakla-t,r,ld,B,ndan, gözeneksiz ve temiz
bir
içyap, elde edilir. Genellikle
dü-ey olan dönme ekseni ayn, zamanda parçalar,n dönel simetri ekseni olduBundan,
kal,plar birkaç parçan,n üstüste dökülebileceBi -ekilde düzenlenebilir. Kal,plar yakum,
kuru kum, metal veya diBer uygun malzemelerden yap,labilir.
Savurmal . dökümün özelliBi ise, parçalara ait kal,p bo-luklar,n,n kal,p dönme
ekseninin d,-,na yerle-tirilmeleridir. Metal, ayn, zamanda dönme ekseni olan bir dü-ey
yolluktan beslenir ve yatay
yolluklardan geçerek kal,p bo-luklar,na ula-,r. Bir kal,pta
genellikle çok say,da küçük kal,p bo-luBu bulunur.
Savurma döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:
•
Boru ve benzeri parçalar maças,z dökülebilir.
•
Gözeneksiz
ve
temiz
bir
içyap,
elde
edildiBinden,
bu
yöntemle
dökülen
malzemenin mekanik özellikleri diBer yöntemlere göre daha üstündür.
•
Parça toleranslar, dar, yüzeyleri kalitelidir.
•
Yolluk sistemi olmad,B,ndan, hurdaya at,lan malzeme çok azd,r.
•
Kal,b,n ince cidarl, bölümleri kolayl,kla dolar.
•
Kal,p doldurma h,z, yüksek olduBundan, döküm s,cakl,B, dü-ük seçilebilir.
Yöntemin s n rlar ise:
•
Dökülebilen parça biçimleri s,n,rl,d,r.
•
Döküm makinas, yüksek bir yat,r,m gerektirir.
•
YoBunluklar, farkl, bile-enler içeren ala-,mlarda segregasyon görülür.
ekil – 4.8 Yar, savurma döküm yöntemi
81
ekil 4.9: Baz, Önemli Döküm Yöntemlerini Kar-,la-t,r,lmas,
PARÇA
A IRLI I
KALIPLAMA
YÖNTEMI
EN AZ
CIDAR
KALINLI I
YÜZEY
PÜRÜZLÜLÜ Ü
BOYUT
HASSASIYETI
ÇEKME2)
DAYANIMI
(MM)
(µM)
MM/M
MPA
PARÇA/SAAT
3-4
6 - 25
30 - 60
130
1 - 300
(KG)
Ya- Kum
Kuru Kum
ÜRETIM HIZI3)
GÖZENEKLILIK4)
hurda
miktar
4)
0,1 – 2000
> 0,1
5
5
Maça Kal,p
0,05 – 250
CO2 Yöntemi
0,05 – 250
Kabuk Kal,p
0,05 – 150
1,5
1,5 - 5
2-5
Metal Kal,p
0,25 – 150
2,5-4
4 - 18
40 - 60
160
20 - 100
4
4
çok küçük – 20
0,5 - 1,5
0,5 - 3
1-3
205
90 - 800
1-2
2
< 5000
1,5
0,5 - 81)
101)
170
30 - 50
1-2
1
<5
0,5 - 1
0,4 - 2
2-5
Bas,nçl, Döküm
Savurma
Döküm
Hassas Döküm
1) Kal,p malzemesi metal
2) Bir aluminyum ala-,m, için
10 - 50
10 - 300
3) 1,5 kg aB,rl,B,nda orta karma-,kl,kta bir parça için
4) 1:en az, 5:en çok
82
5 ER TME OCAKLARI
Metalin ,s,t,larak eritilmesi için eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r. Döküm
teknolojisinde bu amaçla deBi-ik eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r:
•
Potal, ocaklar
•
Kupol ocaklar,
•
Alevli Ocaklar
•
Elektrikli Ark Ocaklar,
•
Endüksiyon Ocaklar,
•
Elektrik Direnç Ocaklar,
Bir dökümhane için en uygun eritme ocaB,n,n veya ocaklar,n,n seçiminde
dikkate al,nmas, gereken basl,ca kriterler -unlard,r:
•
Dökülecek metal veya metallerin türü ve miktar,,
•
lk yat,r,m ve i-letme giderlerinde ekonomiklik,
•
Döküm parametrelerini kontrol imkanlar, ve metalurjik temizlik.
5.1 POTALI OCAKLAR
Metal eritmede kullan,lan en basit ve eski araçlar, potal, ocaklard,r. Sekil
5.1'de görüldüBü gibi bu ocaklar,n sabit ve devrilebilen tipleri vard,r. Potal, ocak
içi ate- tuBlas, ile örülmü- bir metal kabuk ile aç,l,p kapanabilen bir kapaktan
olu-ur. OcaB,n içinde metalden veya refrakter özellikli malzemelerden (grafit,
silisyum, karbür, dökme demir v.s.) yap,lm,- bir pota bulunur/yerle-tirilir. Küçük
potalar genellikle atölye taban, seviyesinin alt,nda bulunan sabit çukur ocaklarda,
büyük potalar ise ta-,nmalar, güç olduBundan, genellikle devrilebilir tip ocaklar
içinde kullan,l,r. Sabit ocaklarda potalar kapak aç,larak ç,kar,ld,B,ndan, üretilen
metalin türü ve miktar,na uygun deBi-ik potalar seçilerek, ocak çok amaçl, olarak
kullan,labilir.
Kapasiteleri 15 kg ile 1000 kg aras,nda deBi-en potal, ocaklarda, ,s, kaynaB,
olarak çoBunlukla kat,, gaz ve s,v, yak,tlar veya elektrik enerjisinden yararlan,l,r.
Potal, ocaklarda genellikle alüminyum ve bak,r ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen
demir d,-, metaller eritilir.
83
ekil – 5.1 Potal, ocaklar
Potal, ocaklarda en önemli bir dezavantaj, yanma gazlar, ve/veya ortamdaki
nemden kaynaklanan buhar ile eriyen metalin temasta olmas,d,r. Bu gazlar,n
(özellikle hidrojen gaz,n,n) metal içinde çözünmesini önlemek için ortam,n nemden
tam olarak ar,nd,r,lmas,, f,r,n atmosferinin hafif oksitleyici olarak ayarlanmas, ve
yanma gazlar,n,n eriyikle mümkün olduBu kadar az temas etmesinin saBlanmas,
büyük önem ta-,r.
5.2 KUPOL OCA I
Kupol ocaB, saçtan yap,lm,- ve içi refrakter tuBla ile örülerek astarlanm,-,
silindirik dü-ey bir ocakt,r,
ekil 5.2. S,v, dökme demir elde etmek için kullan,lan
kupol ocaklar,n,n d,- çap, genellikle 1-2 m aras,ndad,r, kapasiteleri ise 20 ton/saat'e
kadar ç,kabilir.
Kupol ocaB, ile çal,-maya ba-lamak için taban kapat,larak üzerinde bir kum
tabakas, dövülür. Bunun üzerine uygun kal,nl,kta bir kok tabakas, doldurularak
ate-lenir. Ate-leme tamamland,ktan sonra yükleme kap,s,ndan ocak içine pik,
hurda, kok ve kireçta-, belli oranlarda ve birbirini izleyen tabakalar halinde üst üste
yüklenir ve -arj, alttan erimi- metalin al,nmas,yla kendi aB,rl,B, ile a-aB, iner. Rejim
halindeki ocakta, alttaki kok yataB,na tüyerlerden üflenen havan,n saBlad,B, yanma
ile olu-an ,s,, birbirini izleyen kok ve metal tabakalar,ndan geçerek metali eritir.
Eriyen metal, kok yataB,ndan a-aB, süzülerek ocak taban,nda toplan,r ve zaman
zaman metal aBz,ndan bir potaya al,n,r. S,v, metal üzerinde biriken cüruf ise ayr, bir
aB,zdan al,n,r.
Dökme demirin eritilmesinde yayg,n olarak kullan,lan bu ocaB,n en önemli
özellikleri söyle s,ralanabilir:
84
•
Süreklilik: S,v, metal, ocaktan istenilen aral,klarda ve miktarlarda al,nabilir.
Kal,p
haz,rlama
h,z,
ile metal
eritme h,z,n,n
birbirine uygun olarak
seçilmesiyle seri üretimde süreklilik saBlanabilir.
•
Ekonomiklik: DiBer bütün eritme ocaklar,ndan hem ilk yat,r,m, hem de
i-letme giderleri bak,m,ndan çok daha ekonomiktir.
•
Basitlik: Az yer tutar, kullan,-, kolay, eritme süresi ise k,sa olan bir ocakt,r.
•
Özelliklerin Kontrolu: Ocaktan al,nan dökme demirin bile-imi ve s,cakl,B,,
f,r,n -artlar,n,n ayarlanmas, ile ancak belirli s,n,rlar içinde kontrol edilebilir.
Bile-imin ve s,cakl,B,n daha hassas ayarlanmas, ile içyap, deBi-imlerinin en
aza indirilmesi istenirse, erimimetal önce ikinci bir ocaBa al,n,r, gerekli
düzeltmeler burada yap,ld,ktan sonra döküme geçilir (Dubleks Yöntemi)
ekil 5.2 Kupol OcaB,
85
5.3 ALEVL OCAKLAR
Bu tür ocaklarda alev, eritilen metal yüzeyini yalayacak -ekilde uygulan,r.
Yak,t olarak gaz, s,v, ve pülverize kömür kullan,labilir. Genellikle dökme demirin
kupol ocakta eritildikten sonra bekletilerek kimyasal bile-iminin ayarlanmas,n,n
gerektiBi (örneBin temper döküm) durumlarda ve demird,-, (aluminyum ve bak,r
ala-,mlar,) metallerin eritilmesinde kullan,l,r.
Alevli ocaklar,n taval, ve döner olmak üzere deBi-ik tipleri vard,r. Taval, tip
ocaklarda s,B ve uzun bir eritme bölgesi vard,r; döner tip ocaklarda ise ocak eritme
ba-lang,c,nda zaman zaman, metal eridikten sonra ise sürekli döndürülür.
5.4 ELEKTR KL OCAKLAR
Döküm
sonlar,nda
ocaklar,nda
ba-lam,-,
elektrik
elektrik
enerjisinden
enerjisinin
giderek
yararlan,lmas,
ucuzlamas,
19.
ve
yüzy,l,n
yöntemin
üstünlüklerinin anla-,lmas, ile yayg,nla-arak deBi-ik ocak tipleri geli-tirilmi-tir.
Elektrikli ocaklar ARK ocaklar,, ENDÜKS5YON ocaklar, ve D5RENÇ ocaklar, olmak
üzere üç gruba ayr,l,r.
Elektrikli ocaklar,n üstünlükleri a-aB,daki gibi özetlenebilir:
•
3000°C gibi yüksek s,cakl,klara ula-mak mümkündür,
•
S,cakl,B,n kontrolu kolayd,r,
•
Çal,-ma ortam, temizdir, eritilen metalin bile-imi bozulmaz. Ayr,ca ar,tma ve
ala-,mland,rma gibi i-lemler kolayl,kla gerçekle-tirilebilir,
•
Her türlü ala-,m için deBi-ik kapasitelerde ocaklar geli-tirilmi-tir.
5.4.1 Ark Ocaklar
Burada metalin eritilmesinde, ocak içinde olu-turulan bir elektrik ark,ndan
aç,Ba ç,kan ,s,dan yararlan,l,r. Elektrik ark,, metal d,-,nda iki elektrot aras,nda
olu-turulursa endirekt ark ( ekil 5.3 a), elektrotlarla erimimetal banyosu
aras,nda olu-turulursa direkt ark ocaB,ndan ( ekil 5.3 b) söz edilir.
Direkt ark ocaklar,n,n kullan,m, daha yayg,nd,r. Direkt ark ocaB,nda
genellikle 3 adet karbon elektrot bulunur, bu elektrotlara uygulanan gerilim dü-ük,
86
ak,m ise yüksektir. Bu eritme yöntemi yüksek s,cakl,kta eriyen kaliteli çeliklerin ve
ala-,ml, dökme demirlerin eritilmesinde tercih edilir. Direkt ark ocaklar,ndan
kapasiteleri en çok 10 - 40 ton olanlar kullan,l,r. Eritme kapasiteleri çok daha dü-ük
olan
(en çok 1 ton)
endirekt ark ocaklar, ise genellikle demir d,-, metallerin
eritilmesinde kullan,l,rlar.
ekil – 5.3. Ark ocaklar,
5.4.2 Endüksiyon Ocaklar :
Endüksiyon ocaklar,, çekirdeksiz ve çekirdekli (kanall,) olmak üzere iki gruba
ayr,l,rlar. Her iki ocakta da metali normal bir transformatörün birincil sarg,s, olarak
dü-ünülebilecek elektrik bobini çevreler. Bu bobinden geçen alternatif ak,m, ikincil
sarg, olarak dü-ünülebilecek iletken metal içinde girdap ak,mlar, endükleyerek ,s,n,n
aç,Ba ç,kmas,na neden olur. Is,, doBrudan doBruya eritilecek metal içinde ortaya
ç,kt,B,ndan, çok temiz ve h,zl, bir eritme gerçekle-ir. Hat frekans,ndan (50 Hz)
yüksek frekanslara (10000 Hz) kadar deBi-ik elektrik kaynaklar,yla çal,-an
endüksiyon ocaklar, mevcuttur. Erimi- metalde olu-an ak,mlar, metal banyosunda
bir kar,-ma hareketi de saBlar. Bu ocaklar çelik, dökme demir, alüminyum
ala-,mlar, gibi deBi-ik metallerin eritilmesinde kullan,labilir.
87
Çekirdeksiz tip endüksiyon ocaB,nda potan,n etraf, su ile soButulan bak,r
borudan yap,lm,- bir bobin ile çevrilidir,
ekil 5.4a. Çekirdekli veya kanall tipte
ise s,v, metal, primer sarg,n,n çekirdeBi çevresinde bir kanal olu-turur ( ekil 5.4 b).
Genellikle hat frekans,nda çal,-an bu ocaklar,n güçleri daha dü-ük, elektriksel
verimleri ise daha yüksektir. Kanall, endüksiyon ocaklar,nda çal,-maya ilk baslarken
kanal, dolduracak kadar bir s,v, metalin doldurulmas, gerekir.
Bu tip ocaklar
genellikle eritme için deBil, bekletme ve a-,r, ,s,tma gibi i-lerde tercih edilirler
(örneBin dubleks çal,-mada).
Endüksiyon ocaklar,n,n bir diBer türü de, eritmenin vakum alt,nda yap,ld,B,
vakum endüksiyon ocaklar,d,r,
ekil 5.5. Bu ocaklarda metal eriyiklerinin,
atmosfer ile temas, önlenir.
ekil – 5.4. Endüksiyon ocaklar,
88
ekil – 5.5. Vakum endüksiyon ocaB,
5.4.3 Direnç Ocaklar
Bu ocaklarda elektrik ak,m,n,n bir direnç üzerinden geçmesi s,ras,nda olu-an
,s,dan yararlan,l,r. Direnç ocaklar,n,n uygulama alanlar, s,n,rl, olup, genellikle erime
s,cakl,B, dü-ük malzemeler için tercih edilirler. Direnç olarak tel veya içinden yüksek
ak,m geçirilen grafit ve silisyum karbür çubuklar kullan,labilir,
ekil 5.6.
ekil - 5.6. Direnç ocaklar,
89
6 B T RME
LEMLER
S,v, metalin kal,p içinde kat,la-mas,n,n tamamlanmas,ndan sonra uygulanan
üretim kademeleri bitirme i-lemleri olarak adland,r,l,r. Bunlar,n ba-l,calar,: Kal,b,
soButarak ve bozarak parçay, ç,karma, yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas,, temizleme,
çapak kesme, onar,m, ,s,l i-lemler ve son yüzey i-lemleridir. Bütün bu i-lemler,
parça maliyetine etkisi büyük olan ve dökümhaneler de ek yat,r,mlar yap,lmas,n,
gerekli k,lan önemli üretim kademeleridir.
6.1 KALIP BOZMA
Kal,p içinde kat,la-mas, biten parçan,n, belirli bir s,cakl,Ba kadar kal,p içinde
soBumas, gereklidir. Kal,b,n türü, parçan,n biçimi ve döküm malzemesine baBl, olan
bu s,cakl,k, a-aB,daki kriterler dikkate al,narak belirlenir:
•
Kal,p bozulduBunda, parça kat,la-m,- ve biçimini koruyabilir bir dayan,ma
sahip olmal,d,r.
•
Parçan,n kal,ptan ç,kar,lacaB, s,cakl,B,n seçiminde, malzemenin faz diyagram,
ile belirli olan içyap, deBi-imleri de dikkate al,nmal,d,r.
•
Kal,b,n bozulmas,ndan sonra olu-acak h,zl, soBuman,n çarp,lma ve iç
gerilmelere neden olabileceBi dü-ünülmelidir.
•
Kal,p içinde kat,la-mas, tamamlanm,- parçan,n serbestçe büzülebilmesi için
kal,p mümkün olduBunca erken bozulmal,d,r.
Kal,p bozmada kullan,lan yöntemlerin ba-l,calar, -unlard,r:
•
Döküm yerinde elle bozma
•
Sarsma ,zgaralar, üzerinde bozma
•
Parçay, dereceden presleyerek ç,karma
•
Parçac,k veya bas,nçl, su püskürtme
Bu yöntemler yard,m,yla kal,ptan ç,kar,lan parçalar,n, iç bo-luklar,nda kalan
maça parçalar,n,n tam olarak temizlenebilmesi için de baz, ek i4lemler gerekebilir:
Elle veya sarsma yöntemiyle temizleme, bas,nçl, su püskürtme, ,s,l veya kimyasal
i-lemler.
90
6.2 YOLLUK VE ÇIKICILARIN AYRILMASI
Yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas, için en uygun ve ekonomik yöntem, döküm
malzemesinin türü ve kesit kal,nl,klar,na göre belirlenir. Gevrek malzemelerde
yolluk sisteminin ana parça ile birle-tiBi kesitler genellikle dar ve çentikli olarak
biçimlendirilerek, bunlar,n kal,p bozma s,ras,nda darbelerle k,r,larak ayr,lmas,
saBlan,r. Özellikle k,r veya beyaz dökme demir gibi gevrek malzemeler için uygun
olan k,rma yönteminde, parçaya hasar vermemek için k,r,lman,n olu-mas, istenen
bölgelerde çentikler b,rak,l,r ve k,r,k yüzeyi daha sonra ta-lanarak temizlenir.
K,rma yoluyla ayr,lmas, mümkün olmayan yolluk ve ç,k,c,lar -erit testere,
disk testere, özel makaslar gibi deBi-ik tala4 kald rma yöntemleriyle uzakla-t,r,l,r.
Büyük döküm parçalar,n yolluk ve ç,k,c,lar,n,n uzakla-t,r,lmas,nda ise en uygun
yöntem üfleçle kesmedir. Dökme demir gibi malzemelerde, alevle kesmede güçlükle
kar-,la-,labilir. Burada üflenen aleve örneBin demir tozu verilerek, hem aç,Ba ç,kan
yanma ,s,s,ndan, hem de demir oksit parçac,klar,n,n a-,nd,rmas,ndan yararlan,larak
kesme yap,l,r.
Bu yöntemlerin d,-,nda yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas, için elektrokimyasal,
lazer ,-,nlar,, yüksek bas,nçl, s,v, jetleri gibi deBi-ik teknikler de kullan,labilir.
6.3 YÜZEY TEM ZLEME
Temizleme i-lemleri, çoBu zaman mekanize edilemediBinden masrafl, bir
üretim
kademesidir.
Dolay,s,yla
parçan,n
tasar,m,nda
döküm
sonras,
nas,l
temizleneceBi dü-ünülmelidir.
Özellikle büyük parçalarda yüzeylerin kum ve tufaldan ar,nd,r,lmas,nda, kum veya
metal parçac,klar,n,n bas,nçl, hava yard,m,yla veya mekanik olarak ( ekil 6.1) parça
yüzeyine
püskürtülmesi
en
uygun
yöntemdir.
Bas,nçl,
hava
ile
parçac,k
püskürterek temizleme, özel kabin veya odalarda yap,l,r. Hava yerine su kullanarak
toz sorunu ortadan kald,r,labilir. Püskürtülen
taramas,
için
küçük
parçalarda
bir
tanelerin
tambur,
tüm
büyüklerde
tertibat,ndan yararlan,labilir. Özellikle yüzeyi kolay ezilen
parçan,n yüzeyini
ise
bir
döndürme
demir d,-, metallerde
püskürtme süresinin a-,r, uzun seçilmemesi çok önemlidir.
91
ekil – 6.1. Parça temizlemede kullan,lan mekanik
bilya savurucu ve tambur
Küçük parçalarda yüzeye yap,-m,- kum taneleri, tufal ile k,smen çapak ve
teller tamburlar içinde temizlenebilir ( ekil 6.1). GerektiBinde tambura parçalarla
birlikte a-,nd,r,c, da doldurulabilir. Tamburlama s,ras,nda parçalar, kö-eleri de
yuvarlat,lacaB,ndan, a-,r, tamburlama sak,ncal,d,r. Toz olu-umunu önlemek için yatamburlar da kullan,labilir.
Yüzey temizleme amac,yla yararlan,lan diBer yöntemler; sarsarak temizleme,
telle f,rçalama, asitle temizleme ve su püskürtme gibi tekniklerdir. Yolluk ve
ç,k,c,lar,n giderilmesinde tala-l, veya ,s,l kesme i-lemleri kullan,lacak ise, temizleme
i-leminin kesmeden önce yap,lmas, uygun olur.
6.4 ÇAPAK KESME
Çapak kesme i-lemi, yüzey
temizlemeden önce veya sonra yap,larak,
parçan,n son biçimine ait olmayan yolluk ve ç,k,c,lar,n k,r,lma yüzeyleri, maça
destekleri, teller, bölüm yüzeyi çapaklar, gibi k,s,mlar uzakla-t,r,l,r. Bu amaçla keski
ile ay,rma, ta-lama, eBeleme, frezeleme gibi yöntemler kullan,labildiBi gibi, çapaklar
kal,pta pres alt,nda da kesilebilir.
6.5 ISIL
LEM
Dökülen parçalara bir ,s,l i-lem uygulanmas, dü-ünülmü- ise, bu i-lem
genellikle çapak kesmeden sonra yap,l,r. Döküm parçalara uygulanan ,s,l i-lemlere
örnek olarak: temper dökme demir ile küresel grafitli dökme demirde uygulanan
grafitleme, dökme çeliklerin normalizasyonu ve/veya ,slah,, demir d,-, metallerde
yap,lan ya-land,rma ,s,l i-lemleri gösterilebilir.
92
6.6 SON YÜZEY
LEMLER
Parçaya uygulanan son i-lemler; tala-l, i-lemlerin son pasolar,, kimyasal
yüzey i-lemleri, kaplama, parlatma, boyama gibi uygulamalar olabilir.
6.7. ONARIM
Döküm
yöntemiyle
üretilmi-
parçalarda
görülen
hatalar,n
baz,lar,n,n
onar,lmas, ve parçan,n hurdaya ayr,lmas,n,n önlenmesi mümkün olabilir. Ancak bu
onar,mlar,n
parçan,n kullan,m özelliklerini
olumsuz
etkilememesi
ve parçay,
kullanacaklara bilgi verilmesi esast,r. A-aB,da baz, onar,m örnekleri verilmi-tir:
Eksik Döküm:
Kal,b,n tam dolmam,- bölgelerinin onar,m, için genellikle iki seçenek vard,r:
•
Kaynak yöntemiyle doldurma (oksi-asetilen veya elektrik ark kaynaB,
yöntemleri kullan,labilir).
•
Döküm yöntemiyle onar,m (bir onar,m kal,b, haz,rlanarak, s,v, metal,
onar,lacak bölgedeki parça yüzeyi eriyene
kal,b,n alt ç,k,-, kapat,larak kat,la-ma beklenir,
kadar ak,t,l,r ve daha sonra
ekil 6.2).
Mikrogözeneklilik:
DeBi-ik
çözelti
ve
kar,-,mlar içinde
tutularak
gözeneklerini
doldurulan
parçalarda, s,zd,rmazl,k saBlan,r.
Yüzey Hatalar :
Yüzey hatalar,n,n onar,m, için kullan,lan deBi-ik dolgu kar,-,mlar, vard,r. Bu
tür bir onar,m, yük ta-,yan bölgeler için deBil, sadece d,- görünümü iyile-tirmek için
kullan,lmal,d,r. Çok büyük bo-luklarda ise parça koyarak onar,m yap,labilir.
ekil – 6.2. Bir onar,m kal,b,
93
7 DÖKÜM KUSURLARI ve KAL TE KONTROL
Kalite, en k,sa -ekilde ürün özelliklerinin kullan,m amac,na uygunluBu olarak
tan,mlanabilir. Ürün özelliklerinin saptanmas,, sürekliliBinin saBlanmas, ve hatal,
parçalar,n ayr,lmas, için her üretim yerinde olduBu gibi dökümhanelerde de kalite
kontrol uygulamalar, yap,l,r. Bu uygulamalar üç ana ba-l,k alt,nda toplanabilir:
•
Girdi Kontrolleri: Döküm metalleri ile modeller, kal,p ve maça malzemelerinin
kontrolu.
•
Üretim Kontrolleri: Kal,p ve maça malzemelerinin haz,rlanmas,, kal,plama,
maça üretimi, kal,p kapama, metal eritme, dökme ve bitirme i-lemlerinin
kontrolu.
•
Bitmi Parça Kontrolleri: Parçada yap, sürekliliBinin kontrolu (bo-luk,
çatlak, segregasyon), biçim ve boyut kontrolu, malzemenin kimyasal ve fiziksel
özelliklerinin kontrolu.
Girdi ve üretim kontrolleri her döküm yöntemi için farkl, olup, kullan,lan
malzemeler
ve
uygulanan üretim kademelerine göre düzenlenir. Bu nedenle bu
bölümde sadece bitmi- parça kontrolleri üzerinde durulacakt,r.
7.1. DÖKÜM PARÇA KONTROLU
Bu kontroller üç gruba ayr,labilir:
•
Yap Süreksizliklerinin Kontrolu
Parça özelliklerini çok olumsuz etkileyen bu süreksizliklere örnek olarak çekme
bo-luklar,, çatlaklar, pislik ve segregasyonlar gösterilebilir. Bu hatalar, deBi-ik
tahribats,z kontrol yöntemleriyle saptanabilir:
Gözle
Kontrol:
Büyük
çatlaklar,
pislik,
eksik
döküm,
gaz
bo-luklar,,
penetrasyonlar, kaymalar, kal,p -i-mesi gibi birçok kusur gözle saptanabilir.
Vurarak Kontrol: Parçaya bir darbe uygulanarak, ç,kan ses saBlam bir
parçan,n sesi ile kar-,la-t,r,l,r.
5leri Tahribats z Muayeneler: Gözle görülmeyen yüzey hatalar, için penetran
s,v,, manyetik toz, makro daBlama, ultrasonik gibi yöntemler kullan,l,r.
ç
süreksizliklerin saptanmas, için ise radyografik (röntgen ve gamma) ve
ultrasonik yöntemlerden yararlan,l,r.
94
•
Boyut ve Biçim Kontrolu
Metal dökümünde geçerli olan toleranslar, kullan,lan kal,p ve dökülen malzeme
türüne baBl, olarak deBi-ik standartlarla
belirlenmi-tir. Özel isteklerin ayr,ca
belirtilmesi gereklidir.
•
Kimyasal ve Fiziksel Özelliklerin Saptanmas
Kimyasal Bile im: Potadaki s,v, metalden veya dökülmü- parçadan al,nan
örnekler üzerinde yap,lan analizlerle saptan,r.
Mekanik özellikler: Döküm parça üzerinden ç,kar,lan veya parça ile beraber
dökülen örnekler üzerinde yap,lan çekme, basma, eBme, sertlik, çentik darbe
v.b. deneyler ile saptan,r. Numunenin al,nd,B, bölge veya parçayla birlikte
dökülen numune, döküm parçay, temsil edecek -ekilde (kal,nl,k ve soBuma h,z,
bak,m,ndan) olmal,d,r. Baz, durumlarda numuneler, potadaki s,v, metalin ayr, bir
kal,ba dökülmesiyle elde edilir.
Yo unluk: Döküm parçalarda yoBunluBun saptanmas,
ile parça içindeki
bo-luklar ve malzemenin kimyasal bile-imi hakk,nda ipuçlar, elde edilebilir.
7.2 DÖKÜM PARÇA KUSURLARI
Her üretimde olduBu gibi dökümde de hatal, parçalar,n ortaya ç,kmas,
kaç,n,lmazd,r.
Hata
oran,,
parça
boyut
ve
biçimi,
malzeme
ile
döküm
uygulamalar,na baBl, olarak % 30'a kadar ç,kabilir. Üretimin deBi-ik a-amalar,ndan
kaynaklanabilen döküm hatalar,, deBi-ik nedenlerle ortaya ç,kabilir:
•
Hatal, parça tasar,m,
•
Hatal, model tasar,m, ve üretimi
•
Hatal, kal,p tasar,m,, yanl,- kal,p malzemeleri ve kal,plama i-lemi
•
Hatal, döküm i-lemi
•
Yanl,- malzeme seçimi
•
Bitirme i-lemleri hatalar,
Döküm yöntemiyle üretilmi- parçalarda rastlanan ba-l,ca kusurlar ve nedenleri
a-aB,da özetlenmi-tir:
Eksik Döküm: Dökülen s,v, metalin kal,b, tam doldurmamas, sonucu olu-ur.
Döküm s,cakl,B,n,n dü-ük olmas,, metalin ak,c,l,B,n,n yetersizliBi, kal,b,n gaz
geçirgenliBinin yetersizliBi, kal,p doldurma h,z,n,n yava- olmas,, parça kesitlerinin
kullan,lan kal,p türü ve malzeme için çok dar olmas, ba-l,ca nedenlerdir.
95
So uk Birle me: Kal,p içinde önceden kat,la-m,- bölgelerin daha sonra
gelen s,v, metal cephesi
ile birle-tiBi ve aradaki
oksit tabakas, nedeniyle
kaynaman,n tam olmad,B, bölgelerde görülür. Bu hatan,n nedenleri aras,nda metalin
dökümündeki kesiklikler, malzeme ak,c,l,B,n,n dü-ük olmas,, yolluk sisteminin
yetersizliBi nedeniyle besleme h,z,n,n yava- olmas,, döküm s,cakl,B,n,n dü-ük ve
cidar kal,nl,klar,n,n ince olmas, say,labilir.
S çramalar: Döküm s,ras,nda s,çrayarak kal,p cidarlar,nda kat,la-an ve daha
sonra kal,ba dolan s,v, metalle soBuk olarak birle-en metal parçac,klar,d,r. Yolluk
sisteminin daha uygun olarak tasar,m, ve kal,b,n daha dikkatli doldurulmas, ile
giderilebilir.
Çekme Bo luklar : Kat,la-ma s,ras,nda, s,v, metal ile beslenemeyen kal,n
kesitlerde olu-an ve genellikle cidarlar, pürüzlü olan bo-luklard,r. ç ve d,- çekme
bo-luklar, genellikle kal,p ve parça tasar,m,ndaki hatalardan ve yeterli beslemenin
yap,lamay,-,ndan kaynaklan,r. Ayr,ca ala-,mlar,n dendritik kat,la-mas, s,ras,nda, bu
tür çekme bo-luklar, mikro gözenekliBe neden olabilir.
S cak Y rt lmalar, Çatlaklar ve Çarp lmalar: Kat,la-mas, tamamlanm,-,
ancak hala s,cak olmas, nedeniyle yeterli dayan,ma sahip olmayan döküm parçalar,
kal,p içinde soBurlarken büzülme serbestçe gerçekle-emez, yani iç gerilmeler ortaya
ç,kar ise, kritik kesitlerde s,cak y,rt,lmalar olu-ur. Y,rt,lma yüzeyi pürüzlü ve
oksitlenmi- bir görünümdedir. Bu iç gerilmeler, daha dü-ük s,cakl,klarda soBuk
çatlaklara veya çarp,lmalara da neden olabilirler. Çarp,lmalar,n bir diBer nedeni de,
deBi-ik kal,nl,klardaki kesitlerin soBuma h,zlar, aras,ndaki farklard,r.
Gaz Bo luklar : Kal,p bo-luBunda varolan veya s,v, metal içinde çözünmügazlar,n
metali ve kal,b, terk edememesi sonucu parça içinde veya yüzeyinde
olu-ur. Baz, durumlarda bu kusur parka yüzeyinin hemen alt,nda gözeneklilik olarak
ortaya ç,kar. Çekme bo-luklar,ndan fark,, cidarlar,n,n düzgün olu-udur. Metal içinde
çözünmü- gaz miktar,n,n yüksek ve kal,b,n gaz geçirgenliBinin dü-ük olmas, bu
hatan,n ba-l,ca nedenleridir.
Bu kusurun bir ba-ka nedeni de kal,p içinde nem bulunmas, ve buhar haline
geçen nemin kal,p geçirgenliBi yeterli olmad,B, için parçada bo-luklara neden
olmas,d,r. Bu olaya, özellikle geçirgenliBi dü-ük yakum kal,plarda s,kça rastlan,r.
96
ekil 7.1: DeBi-ik Döküm Kusurlar,
Kal p Yüzeyinde Kopmalar: Kal,b,n doldurulmas, s,ras,nda kal,p bo-luBu
yüzeyindeki erozyon sonras, ortaya ç,kan kusurlard,r
#i me: Kal,p dayan,m,n,n yetersiz olduBu bölgelerde s,v,, metalin bas,nc,n,n
etkisiyle kal,pta yerel biçim deBi-iklikleri olu-ur. Kum esasl, kal,plarda s,k,-t,rman,n
yetersiz olduBu durumlarda s,kça görülür.
Metal
Penetrasyonu:
S,v,
metalin
kum
tanecikleri
aras,na
s,zmas,
nedeniyle pürüzlü bir yüzey ortaya ç,kar. Bunu önlemek için ince kum kullanmal,,
kal,p daha fazla s,k,-t,r,lmal, ve kal,p kaplama yap,lmal,d,r.
Kayma: Kal,plama s,ras,nda model parçalar,n,n veya kal,p kapama s,ras,nda
kal,p parçalar,n,n konumlar,ndan kaymas, ile ortaya ç,kan biçim deBi-iklikleridir.
97
Maça Yüzmesi: yi desteklenmemi- maçalar,n, s,v, metalin kald,rma veya
sürükleme
kuvvetleri
ile
yerinden
oynamas,
sonucu
ortaya
ç,kan
biçim
deBi-iklikleridir.
Kal p Genle mesi: Döküm s,ras,nda kal,p kumu taneciklerinin genle-mesi
ve olu-an basma gerilmeleri sonucu kal,p yüzeyinde çatlama ve dökülmeler ortaya
ç,kabilir.
Bu kusuru gidermek için, kum esasl, kal,p malzemesinin genle-me
özelliklerinin uygun olmas, çok önemlidir.
Kum Taneciklerinin Yüzeye Kaynamas : Döküm s,cakl,B,n,n çok yüksek
seçilmesi veya kumun refrakterliBinin yeterli olmamas, durumunda kum tanecikleri
parçan,n yüzeyine kaynar ve parça yüzeyi cams, bir görünüm al,r.
Çapak: Bölüm yüzeyine s,v, metalin s,zmas, sonucu olu-ur.
Segregasyon: Parça içinde, malzemenin yerel kimyasal bile-im farkl,l,klar,n
olu-mas,d,r
(mikrosegregasyon,
aB,rl,k
segregasyonu
gibi).
Buna
kat,la-ma
aral,B,n,n geni-, döküm s,cakl,B,n,n a-,r, yüksek veya soBuma h,z,n,n yava- olduBu
durumlarda rastlanabilir. Hata, homojenle-tirme tav, ile giderilebilir, ancak parçan,n
çok yüksek s,cakl,klarda uzun süreler tutulduBu bu ,s,l i-lem, ek harcamalar
gerektirir; ayr,ca tane büyümesi ve çarp,lma gibi tehlikeler söz konusudur.
Pislikler: Cüruf, oksit, kum parçac,klar, gibi yabanc, maddelerin s,v, metale
kar,-mas,yla, genellikle parça yüzeyinde gözle görülebilir kusurlar ortaya ç,kar.
Genellikle dökülen metalden daha dü-ük yoBunluklu olan bu pislikler, s,v, metal
içinde yükselerek, parçan,n üst yüzeyinde toplan,rlar. Potan,n kirli olmas,, döküm
s,ras,nda gerekli özenin gösterilmemesi, kal,p bo-luBunda baBlanmam,- kum
bulunmas,, yolluk sisteminin yanl,- tasar,m,, gev-ek kal,plama gibi çok deBi-ik
nedenlerle olu-abilir.
98
8 DÖKÜM PARÇA TASARIMI
Tasar,mlarda amaç, belirli özelliklere sahip olmas, gereken bir parçan,n en
ekonomik yöntemle üretilmesini saBlamakt,r. Bir makina parças,n,n imalat, için genellikle
birden fazla yöntem aras,ndan en uygununun seçimi söz konusudur. Bu yöntemler
aras,nda döküm yöntemi en ekonomik olanlar,n ba-,nda gelir. Döküm teknolojisinin
giderek geli-tirilmesi ve her geçen gün daha yüksek kaliteli ürünlerin elde edilebilmesi
sayesinde, imalat için bu yöntemin tercihi yayg,nla-maktad,r.
Döküm parçalar,n imalat,ndaki ba-ar,, hem tasar,mc,n,n, hem de dökümcünün
becerisine baBl,d,r. Tasar,mc,, parçaya kullan,m s,ras,nda etkiyecek zorlamalar, ve gerekli
emniyet katsay,s,n, belirlemekle, dökümcü ise bu zorlamay, ta-,mas, öngörülen parçay,
kusursuz üretmekle yükümlüdür. Ancak tasar,mc, parçay, biçimlendirirken i-levselliBin
yan,nda imal edilebilirliBi de dü-ünmek zorundad,r. Baz, durumlarda tasar,mc,n,n
parçadan beklediBi i-levin yerine getirilebilmesi için çok fazla alternatif yoktur. Böyle
hallerde parçan,n biçimi döküm yöntemi aç,s,ndan kolay ve ekonomik üretilir olmasa
dahi, dökümcü söz konusu biçimi üretebilmek için her türlü olanaB, kullanmak
zorundad,r. Ancak parça tasar,mlar,nda genellikle birden fazla seçenek vard,r, bu nedenle
tasar,mda teknik ve ekonomik bak,mdan döküm yöntemine uygunluBun dikkate al,narak
baz,
düzeltmelerin yap,lmas,
söz
konusu
olabilir. Bu
nedenle imalatç,n,n, parça
tasar,mc,s,yla diyalog içine girmesi ve hatta mümkünse tasar,m,n ba-,ndan itibaren
tasar,m sürecinin içinde bulunmas, yararl, olacakt,r.
Döküm parçalar,n tasar,m,nda dikkat edilmesi gereken kurallar,n en önemlileri,
a-aB,da çizelgeler halinde ve örnekler yard,m,yla aç,klanm,-t,r.
8.1. B Ç MLEND RME PRENS PLER
Tasar,mlarda uyulmas, gereken biçimlendirme prensipleri, döküm kusurlar,n,n
ortaya ç,kmamas, için gerekli olanlar ve imalat kolayl,B, bak,m,ndan yararl, olanlar
-eklinde s,n,fland,r,larak a-aB,da ( ekil 8.1 a-c ve 8.2) verilmi-tir.
99
ekil 8.1a: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas,
Gereken Biçimlendirme Prensipleri
100
ekil 8.1b: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas,
101
ekil 8.1c: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas,
102
ekil 8.2: Döküm Parçalarda malat Kolayl,B, Bak,m,ndan Uyulmas,
Önerilen Tasar,m Prensipleri
103
8.2. BOYUTLANDIRMA PRENS PLER
a) Tasar,mda kullan,lan en küçük cidar kal,nl,B,, boyut toleranslar, ve yüzey
kalitesi uygulanacak döküm yönteminin belirlenmesinde en önemli rolü oynar. A-,r, ve
gereksiz taleplerin daha pahal, yöntemlerin uygulanmas,n, gerektireceBi unutulmamal,d,r.
Çizelge 8.3'te cidar kal,nl,B,, Çizelge 8.4'te boyut toleranslar, ve Çizelge 8.5'te yüzey
kalitesi
için,
farkl,
malzeme
ve
kal,plama
yöntemlerinde
geçerli
olan
deBerler
verilmektedir.
b) Kö-e, flan-, kanat, c,vata delikleri gibi çok kullan,lan biçimler için en uygun
boyutland,rman,n nas,l yap,lacaB, deBi-ik el kitaplar,nda verilmektedir. Uzun y,llar,n
deneyimleriyle belirlenmi- bu bilgilerden mümkün olan her yerde yararlan,lmal,d,r.
c) Küçük deliklerin (örneBin kum kal,ba dökümde kal,nl,B,n,n yar,s,ndan veya 6
mm’den küçük) döküm sonras,nda tala- kald,r,larak delinmesi, maça kullan,m,ndan daha
ekonomik olmaktad,r.
Çizelge–8.3. Baz, malzeme ve yöntemler için en küçük cidar kal,nl,klar, (mm)
MALZEME
BASINÇLI DÖKÜM
Geni4
Bölge
Dar Bölge
KUM
DÖKÜM
KOKIL
DÖKÜM
ALÇI
KALIP
3
5
-
Dökme
demir
-
-
Çelik
-
-
5
-
-
2
1
3-5
3
1
2,5
1,5
2,5
3
1,5
1
0,5
-
-
-
Aluminyum
ala4 mlar
Bak r
ala4 mlar
Çinko
Çizelge – 12.5. Baz, kal,plama yöntemleri için yüzey pürüzlülüBü deBerleri (µm)
KALIPLAMA YÖNTEMI
Ya4 Kum Kal p
Özel Kum Kal plar
PÜRÜZLÜLÜK (µ
µm)
6 – 25
<6
Bas nçl Döküm
0,5 – 3
Hassas Döküm
0,4 – 1,5
Alç Kal ba Döküm
1
104
8.3. MALZEME SEÇ M
Tasar,mc,lar parçan,n öngörülen i-levini yerine getirmesi yan,nda imalat,n,n da
ekonomik olarak gerçekle-tirilebilmesini dikkate almak zorundad,rlar. Döküm yöntemi
kullan,larak yap,lacak bir imalatta, parçan,n üretileceBi malzemenin döküme uygun olarak
seçilmesi çok önemlidir. Kullan,lacak kal,plama yöntemi, eritmenin yap,lacaB, döküm
ocaklar,, kat,la-ma s,ras,nda ç,kabilecek sorunlar gibi birçok önemli husus kullan,lan
malzemeye baBl,d,r. Bu nedenle benzer özelliklere sahip ala-,mlar aras,nda döküm
yöntemine en uygun olan,n,n seçilebilmesi için tasar,mc, ve dökümcünün i-birliBi
yapmal,d,r.
105
ALFABET K D Z N
Ak,c,l,k, 16
Alçak bas,nçl, döküm, 76
Alç, kal,ba döküm, 71
Alevli ocaklar, 86
Altl,k, 41
Ark ocaklar,, 86
A-,lama, 21
A-,r, ,s,l soBuma, 19
A-,r, yap,sal soBuma, 33
Bas,nçl, döküm, 77
Besleyici, 29
Bitirme i-lemleri, 90
Bo-altma döküm, 76
CO2 yöntemi, 52
Çapak, 92, 98
Çekirdeklenme, 18
Çekme bo-luBu, 27, 96
Çekme pay,, 43
Ç,k,c,, 29
Çimentolu kal,plar, 55
Çubuksu taneler, 21
Çukur kal,plar, 52
Dendrit, 21
Direnç ocaklar,, 89
Dolu kal,ba döküm, 57
Döküm aBz,, 13
Döküm parça kusurlar,, 95
Döküm parça tasar,m,, 99
Döküm spirali, 16
Döküm yöntemlerini kar-,la-t,rma, 82
Dökümhane, 36
Düzlemsel kat,la-ma, 24
Eksik döküm, 95, 97
Elektrikli ocaklar, 86
Endüksiyon ocaklar,, 87
Eritme ocaklar,, 83
Gaz bo-luBu, 13,96
Gaz giderme, 11
Gözenekler, 12
Hassas döküm, 68
Havada setle-en kal,plar, 55
-leme pay,, 43
Kabuk kal,plar, 53
Kal,c, kal,plar, 73
Kal,p bozma, 90
Kal,p genle-mesi, 98
Kal,plama makinalar,, 64
Kal,plama yöntemleri, 65
Kalite kontrol, 94
Kat,la-ma, 17
ala-,mlarda, 22
hacim azalmalar,, 26
kal,p içinde, 28
saf metallerde, 17
Kayma, 97
Kokil kal,plar, 74
Kristal büyümesi, 21
Kum, 58
Kum esasl, kal,p malzemeleri, 58
Kum kal,ba döküm, 34
Kupol ocaklar,, 84
Kuru kum kal,plar, 50
Levhal, modeller, 40
Maça, 45
Maça yüzmesi, 98
Mikrogözenekler, 27
Mikrosegregasyon, 24
Modeller, 38
Onar,m, 93
Öz çekirdeklenme, 19
Pislik tutucu, 13
Potal, ocaklar, 83
Sarsma tablas,, 47
Savurma döküm, 79
Segreasyon, 98
Serbest modeller, 38
Seramik kal,ba döküm, 72
S,cak y,rt,lma, 96
S,çrama, 96
SoBuk birle-me, 96
SoButucu plakalar, 32
ablon, 42
i-me, 97
Tabakal, kat, çözelti, 25
Tasar,m prensipleri, 99
Toprak kal,plar, 51
Vakumlu kal,c, kal,ba döküm, 76
Vakumlu kal,plama, 55
Ya- kum kal,plar, 49
Yolluklar, 13
Yüzey temizleme, 91
106

Aran - Metal Döküm Teknolojisi (106 s., 3.564 KB, pdf

Transkript

Benzer belgeler

ÖZGEÇMİŞ KİŞİSEL BİLGİLER EĞİTİM BİLGİLERİ STAJLAR

Hassas Döküm Teknolojisi

Poster - WordPress.com

PE Körkasa Bandı

GP merdaneleri - Gontermann

Ders Dosyası

“NAZAR DÖKÜM SÜREÇ VERİMLİLİĞİ VE İHRACAT ARTIRIMI