İMALAT MÜHENDİSLİĞİ

1. İMALAT MÜHENDİSLİĞİ Yrd. Doç. Dr. Mehmet Rıza ADALI

2. Dökümün Tanımı Metal ve alaşımları, çeşitli ergitme ocaklarında ergitilip, hazırlanmış olan kalıplara dökerek istenilen şeklin elde edilmesi olarak da tanımlayabiliriz. Sıvı metal kalıplara doldurulduktan sonra katılaşır. Kalıplar uygun yöntemlerle bozularak istenilen parça elde edilmiş olur. Döküm yolu ile her türlü parçanın üretimi yapılabilmektedir. Döküm 4 aşamalı bir işlemdir. • Model yapmak • Maça Yapmak • Kalıp Yapmak – Sıvı metali dökmek ve katılaştırmak • Biten döküm parçasını temizlemek

3. Dökümcülüğün Amacı Dökümcülüğün temel amacı, dökülecek parçaları temiz, sağlam, istenilen özelliklerde ve ölçülerde en ekonomik şekilde elde etmektir. Dökümcülüğün amacını üç bölümde toplamak mümkündür. • Dökülen parçanın şekli istenene uygun ve ölçüleri tam olmalıdır. • Parça kullanıldığı yer için gerekli olan özellikleri taşımalıdır. • Parçada döküm hatası bulunmamalıdır İstenilene uygun parçaların elde edilmesi için, döküm atölyesinin her bölümündeki çalışmalar teknolojik bilgilere dayalı olarak yapılmalıdır.

4. Dökümün Avantajları • Karmaşık parça geometrileri meydana getirir. • Hem iç hem de dış şekiller yaratabilir. • Bazı döküm işlemleri net şekildir veya net sekile yakındır. • Çok büyük parçalar üretilebilir. • Bazı döküm yöntemleri kitle üretimine uygundur. Dökümün Dezavantajları Farklı döküm yöntemleri için farklı dezavantajlar: • Mekanik özelliklerin sınırlı olması • Bazı yöntemlerde boyutların doğruluğu düşük ve yüzey kalitesi zayıftır (örnek:kum döküm) • Sıcak eriyik metallerden dolayı çalışanların güvenliği tehlikeye atılabilir • Çevresel problemler

5. Dökümcülükte Kullanılan Genel Terimler • Modeller: Döküm boşluğunun oluşturulması için ahşap, metal, seramik veya mumdan yapılan, imal edilecek parçanın benzerine denir. • Maçalar: Modeller üzerindeki ve içindeki boşlukların oluşturulması için kullanılan uygun ölçülerde hazırlanarak kalıba yerleştirilen kum kütlesine denir. • Dereceler: Döküm işlemlerinde kullanılan kalıp malzemesini sınırlayan ve dağılmasını önleyen kaplara denir.

6. Dökümcülükte Kullanılan Genel Terimler • Pişirme kalıpları: Kuyumculuk döküm işlemlerinde iki çeşit pişirme kalıp kullanılır. Birincisi kauçuk kalıp; Dökümü yapılacak modelin kauçuk kalıba alınmasıdır. Kalıplama işlemi sonrası kauçuk kalıp pişirilir. Sonucunda mum model basmaya hazır hale gelmiştir. İkincisi alçı kalıplar; Mum modeller basılmış, ağaç dizimi oluşmuş, derece içersine yerleştirilmiş, alçısı dökülmüş vaziyetteki alçı kalıpların pişirme fırınında pişirilmesi ile oluşur. • Altlıklar: Santrifüj dökümde kauçuk kalıbın preste pişirilmesi sırasında kullanılan düz metal parçalardır.

7. Dökümcülükte Kullanılan Genel Terimler • Yolluklar: Ergimiş metal veya alaşımın kalıp boşluğuna doldurulması için kalıp üzerinde oluşturulan boşluklara denir. • Çıkıcılar: Ergitilmiş metalin kalıba dökülmesi ve soğuması sırasında oluşan gazların dış ortama atılmasını sağlayan kanallardır. • Havşa: Ergimiş metalin rahat dökülmesini sağlar. Huni şeklindedir.

8. Kum Kalıba Döküm

9. (1) Eş-tabaka veya alt-üst metal modelleri ısıtılır ve ısıyla sertleşen bağlayıcı reçine ile karıştırılmış kum içeren kabın üstüne yerleştirilir Kabuk Kalıplama (ShellMolding) Bu işlemde kalıp termoset reçine içeren kumdan yapılmış ince bir kabuk şeklindedir. Aşamaları

10. (3) kutu tekrar eski haline getirilir. Böylece kullanılmayan tanecikler tekrar kabın dibine düşer (4) Kum kalıp fırında birkaç dakika kuruması için bekletilir (5) Kum kalıp modelden ayrılır (2) Kutu ters çevrilir böylece kum reçine sıcak modelin üzerine dökülür Kabuk Kalıplama (ShellMolding)

11. (6) Kum kalıbın iki yarısı bir kutu içinde metal veya kum desteğiyle bir araya getirilir ve döküm tamamlanır. (7) Bitmiş döküm, döküm deliğiyle birlikte kalıptan ayrılır Kabuk Kalıplama (ShellMolding)

12. (1) Mum kalıbın üretilmesi (2) Birçok model bir model salkımı meydana getirecek şekilde birbirine bağlanır Hassas Döküm

13. (3) Bu salkım daha sonra sıcağa dayanıklı seramik malzemeye daldırılır. (4) Salkım daldırmayı izleyen kurutma yönteminin ardından yüksek sıcaklıklara dayanıklı ince seramik malzemeyle kaplanmış olur. Bu tabaka daha sonra döküm kalıbını oluşturur. Hassas Döküm

14. (5) Model malzemesi ergitmek suretiyle çıkarılır. Hassas Döküm

15. (6) Kalıp, döküm için gerekli olan dayanımı kazanması için ısıtılır. Bu sırada model malzemesinin geriye kalan artıkları da yanar. Kalıp bu esnada henüz sıcaklığını kaybetmemişken döküm yapılır. (7) Döküm malzemesinin katılaşmasından sonra seramik kaplama üzerine vurularak dökülen parçalar çıkarılır.bundan sonra döküm parçaları yolluk sisteminden teker teker kesilip ayrılır. Hassas Döküm

16. Alçı Kalıba Döküm • Kum döküme benzer, yalnız kalıp kum yerine alçıdan (CaSO4-2H2O) yapılır. Avantajları • İnce kesitler üretilebilir. • Nemi gidermek için kalıp fırınlanmalıdır. Dezavantajları • Çok kurutulursa kalıbın mukavemeti azalır. • Alçı kalıplar yüksek sıcaklıklara dayanamaz, ergime noktası düşük malzemelerin dökümünde kullanılmalıdır (Al, Mg, Cu gibi).

17. Seramik Kalıba Döküm Alçı kalıp dökümüne benzer, kalıp daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen refrakter seramikten yapılır. Plaster kalıpla döküme benzer olan seramik kalıpla dökümle arasındaki fark kalıbın yüksek sıcaklığa dayanıklı seramik malzemelerden meydana gelmiş olmasıdır. • Seramik kalıpla döküm çelik dökümü, demir dökümü ve yüksek sıcaklık gerektiren diğer malzemelerin dökümünde kullanılır. • Plaster kalıpla dökümden farı bu döküm yoluyla metallerin dökümünün de sağlanmasıdır. • Avantajlı bir döküm seklidir.(netlik ve kesinlik vardır)

18. Basit Sürekli Döküm (1) Kalıp soğutulur ve kaplanır

19. Basit Sürekli Döküm (2) Maça (kullanılırsa) yerleştirilir ve kalıp kapanır (3) Eritilmiş metal kalıba dökülür.

20. Kokil Döküm Daimi kalıpla döküm prosesinde ergimiş metal kalıbın içine enjekte edilirken basınç kontrol altında tutulur, kalıp açılır ve parça dışarıya alınır. • Kalıpların adı kokildir. • Yüksek basıncın kullanımı daimi kalıpla dökümün diğer çeşitlerinden ayıran en büyük özelliktir. Bundan dolayı da Basınçlı Döküm olarak da bilinir.

21. Kokil Döküm Makineleri İki kalıp parçasını birleştirir ve döküm malzemesi kalıba sokulurken bu parçaları kapalı tutar. İki ana tipi vardır: 1. Sıcak kameralı ( Sıcak Hazneli) 2. Soguk kameralı (Soğuk Hazneli)

22. Sıcak Kameralı ( Sıcak Hazneli) Kokil Döküm (1) Ergimiş metal odanın içine enjekte edilir. (2) Piston yardımıyla odanın içindeki ergitilmiş metal son halini alır ve basınç yardımıyla soğutulmaya bırakılır ve katılaşır.

23. Soğuk Kameralı (Soğuk Hazneli) Kokil Döküm (1) Ergitilmiş metal soğuk odaya boşaltılır. (2) Piston yardımıyla metal kokilin içine doğru ittirilir. Daha sonra basınç ve soğutma yardımıyla katılaşma sağlanır.

24. Gerçek santrifüj döküm

25. Döküm Prosesleri İçin Fırınlar Fırınlar genelde dökümhanelerde kullanılır.: • Kupolocagı • Direk yanmalı fırınlar • Potalı fırınlar • Elektrikli fırınlar • Endüksiyon fırınları

26. Kupol Fırın Dikey silindirik yapıya sahiptir ve dibe dogru bir tahliyeye sahiptir. • Demirin dökümünde kullanılır,demir bu fırınlarda eritilir. • Demir, kok ve alasımlandırma elementlerinden oluşan şarj • yükleme kapağından ocağa konur

27. Direkt Yanmalı Fırınlar Fırının kenarlarında gazın yanmasıyla olusan sıcaklıkla ısınır. • Fırının üstü sıcaklığı yanma bölgesine doğru yansıtır böylelikle sürekli yanma devam etmis olur. • Fırının alt bölgesindeki delikten ergimiş metal dışarı çıkarılır. • Demir harici metaller üzerinde kullanılır. (bakır, alüminyum)

28. Potalı Fırınlar Dökümhanelerde üç tipi kullanılır: • Kaldırmalı tip, • Sabit, • Döner tip

29. Elektrikli Fırınlar Malzeme elektrikten sağlanan ısı yoluyla eritilir. • Yüksek enerji tüketimi vardır fakat yüksek eritme gücüne ve kapasitesine sahiptir. • Çeliğin eritilmesinde öncelikle bu tip fırınlar tercihedilir.

30. Endüksiyon Fırınları Bir sargıdan geçen alternatif akım metal üzerinde manyetik alan oluşturur. • Bunun sonucunda çok hızlı ve erime sağlanır. • Elektromanyetik kuvvetler ergimiş metali karıştırma etkisine sahiptir. • Metalin ısıtma elemanlarıyla teması söz konusu olmadığından, yüksek saflıkta ve kalitede alaşımlar üretilebilir. • Çelik, dökme demir ve alüminyum alaşımlarına uygulanır.

31. Döküm Kalitesi (a) Eksik Doldurma: Kalıp odası tam doldurulmadan soğumuş olan ergimiş malzemenin yol açtığı olaydır. (b) Soğuk Birleşme: Vakitsiz donmanın neticesinde meydana gelen hatalardan bir diğeridir. İki parça hareket eden ergimiş metalin birleşmeden önce erken olarak donması ve boşluk oluşmasıdır.

32. Döküm Kalitesi • Büzülme Boşluğu: Kalıbın içinde soğutulmaya bırakılan döküm malzemesinin büzülmesi ve hacim kaybetmesi sonucu meydana gelen olaydır.

33. Döküm Kalitesi (a) Kum Boşluğu: Balon seklinde gaz kütlesinin malzemenin kalıba dökümü esnasında kalıbın içinde kalması olayıdır. (b)Küçük Delikler: Birçok küçük gaz kümelerinin döküm malzemesinin yüzeyinin altında oluşması olayıdır.

34. Döküm Kalitesi (c)Nüfuziyet: Likid haldeki metalin akıcılığı çok fazla olduğunda kalıbın yüzeyinden daha derinlere nüfuz edebilir.böylelikle döküm malzemesinin yüzeyi kum ve metal parçalarıyla bozuk bir hal alır. (d)Kalıp Kayması: Kalıbın alt ve üst parçalarının iyi oturtulmamasından meydana gelir.

35. Dökümde Kullanılan Metaller En fazla tercih edilen dökümler katıksız metallere göre alaşımlı metal dökümleridir. • Alaşımlar döküm için daha uygundur ve özellikleri daha iyidir. Döküm alaşımlarını şu şekilde sınıflandırabiliriz: • Demirli alaşımlar • Demirsiz alaşımlar

36. Metalin Katılaşması Kalıp boşluğunu dolduran sıvı metalin soğuyarak tekrar katı hale dönüşümü • Katılaşma, metalin durumuna bağlı olarak değişiklik gösterir. • Saf bir element, veya • Bir alaşım Katılaşma olayı çekirdeklenme ile başlar ve oluşan çekirdeklere sıvıdan atomların eklenmesiyle tane büyümesiyle devam eder. (soğuma hızı) Döküm yapısı-birincil katılaşma Homojen ve heterojen katılaşma Aşılama

37. Saf Bir Metalin Soğuma Eğrisi • Saf bir metal katılaşma/erime sıcaklığına eşit sabit bir sıcaklıkta katılaşır Saf bir metalin katılaşma sırasındaki soğuma eğrisi.

38. Saf Metallerin Katılaşması • Kalıp cidarının aşırı soğutma etkisi (chilling) nedeniyle, dökümden hemen sonra ara yüzeyde ince taneli bir katı metal filmi oluşur • Katılaşma sürerken film kalınlığı, erimiş metalin çevresinde bir Kabuk oluşturacak şekilde artar • Katılaşma hızı, kalıba olan ısı transferine ve ayrıca metalin ısıl özelliklerine bağlıdır Şekil.Kalıp cidarı yakınında eşeksenli ince taneleri ve dökümün merkezine doğru yönlenmiş büyük kolonsal taneleri gösteren, saf bir metalin dökümündeki karakteristik tane yapısı

39. Katılaşma ve Soğumadaki Büzülme Şekil. silindirik bir dökümün katılaşma ve soğuma sırasındaki büzülmesi: (0)erimiş metalin dökümden hemen sonraki seviyesi; (1)soğuma sırasında sıvının kendini çekmesinin neden olduğu küçülme(boyutsal küçülmeler, anlaşılabilirliği arttırmak için abartılmıştır).

40. Katılaşma ve Soğumadaki Büzülme Şekil(2)Katılaşma büzülmesinin neden olduğu çekme boşluğunun oluşumu ve yükseklikteki azalma; (3)katı metalin soğuması sırasında ısıl kendini çekme (büzülme) nedeniyle yükseklik ve çaptaki ek küçülme(boyutsal küçülmeler, anlaşılabilirliği arttırmak için abartılmıştır).