İMAL USULLERİ DÖKÜM TEKNOLOJİSİ

1. İMAL USULLERİDÖKÜM TEKNOLOJİSİ YÖNTEMLER

2. 1 - Yaş kum kalıba döküm • Yaş kum kalıba döküm yönteminde kalıp malzemesi; kum tanecikleri, kil, su ve diğer katkıların bir karışımıdır. • Kum tanecikleri  kalıp malzemesinin esasını, kil ile su ile birleşerek kumların bir arada tutulması için bir bağlayıcı vazifesi görür.  % 80-90 kum, % 8-14 kil ve % 2-6 su kalıp malzemesi karışım oranlarıdır. • Diğer katkılar: Kömür tozu, zift, yağlar ve tahta talaşı gibi maddelerdir. Bağlayıcı görevi yapmazlar. Fakat kalıbın bazı özelliklerinigeliştirirlergeçirgenlik artırma ve kolay kalıp bozulumu gibi.

3. 7 5 1 2 8 9 3 4 6 Yaş kum kalıba döküm kalıplama aşamaları

4. 1 - İki parçalı modelin pimsiz parçası alt derecenin içine sıkıştırma tahtası veya düzgün bir zemin üzerine yerleştirilir. Model ile derecenin kenarları arasında 50–100 mm'lik boşluk bulunmalıdır. 2 - Model kömürle tozlanır. İnce kuru kum serpilerek kalıp kumunun model ve zemine yapışması önlenir. Kullanılmamış kumdan 2–5 cm kalınlığında kum elenerek kalıba dökülecek sıvı metale komşu olacak tabaka hazırlanır. 3 - Daha sonra dolgu kumu tabaka tabaka sıkıştırılır ve üst yüzeyi düzlenir. Gaz geçirgenliğini arttırmak amacıyla kalıp 20-50mm aralıklarla bölüm yüzeyi bozulmayacak şekilde şişlenir. Sıkıştırmanın gevşek yapılması halinde kalıp malzemesinin dayanımının, çok sıkı yapılması halinde ise geçirgenliğinin olumsuz etkileneceği dikkate alınmalıdır.

5. 4 - İşi biten alt derece ters çevrilerek bölüm yüzeyi düzlenir ve iki derecenin ara yüzeyini oluşturan bölüm düzlemine yapışmayı önlemek için kuru kum serpilir. 5 - Modelin pimli yarısı ile yolluk ve çıkıcı modelleri boş üst dereceye yerleştirilir. Yukarıda sıralanan işlemler üst derece için de tekrarlanır. 6 - Kalıplama sonunda yolluk ve çıkıcılar çıkarılır. 7 ve 8 - Üst derece açılarak modeller sıyrılır. Gerekli onarımlar yapılır. Yolluk ve diğer gerekli kanallar tamamlanır. Basınçlı hava ile serbest kumlar uzaklaştırılır. 9 - Kalıp kapatılıp üzerine ağırlıklar yerleştirilerek döküme hazır hale getirilir.

6. Yaş Kum Kalıba Döküm Yönteminin Üstünlükleri: Kalıp malzemesi ucuzdur ve tazelenerek defalarca kullanılabildiğinden en ekonomik  kalıplama yöntemidir. Yöntem basittir, gerektiğinde mekanizasyon da uygulanabilir.Değişik metallerin dökümü için elverişlidir. Yaş Kum Kalıba Döküm Yönteminin Sınırları: İnce, uzun, karmaşık biçimli ve iri parçaların dökümünde kalıp malzemesinin dayanımı yetersiz olur. Kalıp, taşıma sırasında bozulabilir. Erimiş metal dökümü sırasında nemli kalıpta oluşan buhar kusurlara neden olabilir. Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi çok iyi değildir. Kalıbın optimum dayanıma sahip olabilmesi için nem miktarının iyi kontrol edilmesi gereklidir.

7. 2 - Kuru kum kalıba döküm • Kuru kum kalıplar, yaş kum kalıplara benzer şekilde hazırlanır ve 150-350˚C arasındaki sıcaklıklarda kurutulurlar. • Bağlayıcı görevi yapan kilin tüm suyunu kaybetmemesi için 400˚C sıcaklığın üzerine çıkılmamalıdır. • Zira tüm suyun kaybolması kumların mukavemeti üzerinde yıkıcı bir etki yapar. • Kurutma öncesinde metalin döküleceği kalıp boşluğunun yüzeylerine grafit vb. gibi karışımlar sürülmesi, bu bölgelerde daha yüksek bir sertliğin elde edilmesini sağlar.

8. Kuru kum kalıplara döküm yönteminin başlıca üstünlükleri:  Dayanımı ve metal erozyonuna karşı dayanıklılığı daha yüksektir. Taşınırken bozulma tehlikesi daha azdır. Yaş kum kalıplardaki gibi kalıplama sırasında nem miktarının kontrolü kritik değildir. Döküm sırasında buhar oluşmayacağından, bu nedenle ortaya çıkan döküm kusurları söz konusu değildir. Gaz geçirgenliği daha iyidir. Kalıp havalandırması problemi çok azdır. Daha düşük geçirgenlikli kumların kullanılabilmesi sayesinde daha az yüzey pürüzlülüğü sağlanabilir.  Yöntemin sakıncası isekurutma işleminin kalıp hazırlama süresini uzatması ve maliyeti artırmasıdır.

9. 3 - Yüzeyi kurutulmuş kum kalıba döküm • Bazı durumlarda yaş kum kalıpların sadece yüzeyleri (6...25 mm kalınlığında bir tabaka) kurutularak dökümde nemden kaynaklanan sorunlar azaltılabilir. Bu işlemde üfleç, sıcak hava veya elektrikli ısıtıcılardan yararlanılır. • Yüzeyi kurutulmuş kalıplarda iç kısımlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceğinden, bu kalıpların yüzey kurutma işleminden hemen sonra kullanılmaları çok önemlidir.

10. 4 - CO2 YÖNTEMİ Bu yöntemde kalıp ve maça kumlarına % 3-5cam suyu (sodyum silikat) karıştırılır ve kalıba şekil verildikten sonra kısa bir süre (15...60sn)CO2 gaz geçirilir. Kimyasal reaksiyon gereği cam suyu silikajel’e dönüşerek kalıbı sertleştirir. Bu işlem yapıldıktan sonra dökümün en geç 24 saat içinde tamamlanması gerekir. Bu yöntemle hazırlanan döküm parçaların yüzey hassasiyetleri iyi olup, ekonomiklik için sayı önemli değildir. Her tip dökümhanede kolayca uygulanabilir. Na2SiO3 +CO2 → Na2CO3 + SiO2.xH2O (Silica Gel) Sodyum silikat ile karıştırılan kum CO2 gazı uygulanmadan önce yumuşaktır ve kolaylıkla kalıplanabilir. Kalıplama sonrasında CO2 gazının uygulanması ile kalıpta sertleşme sağlanır.

12. 5 - Kabuk kalıba döküm

13. Tam sertleşmeyi sağlamak için kabuk bir fırında yaklaşık 350°C sıcaklıkta bir kaç dakika bekletilir. Bu işleme pişirme denir. Pişirme işlemi sonrasında iyice setleşmiş olan kabuk kalıp modelden çıkarılır.

14. Kabuk kalıbın avantajları Hassas toleranslı döküm yapma imkanı sağlar. Çok ince kum kullanıldığından yüzey kalitesi yüksektir. Kalıplar hafiftir ve depolanabilir. Kabuk kalıbın dezavantajları Modeller genellikle metal malzemeden yapıldığı için pahalıdır. Kabuk kalıplama makineleri yüksek maliyetli yatırım ister. Dökülecek parça boyutu sınırlıdır. Kuma reçine katıldığından kalıp malzemesi nispeten pahalıdır.

15. 6 - Havada sertleşen kalıba döküm • Pişirme işleminin gerekli olmadığı bu yöntemde kalıp malzemesikum, sıvı ve bir organik bağlayıcı ile uygun bir katalizatörün karışımıdır. • Kalıp dayanımı sıvı reçinenin oda sıcaklığında polimerizasyonu ile sağlanır. Kalıp malzemesi modelin etrafına dökülüp sıkıştırılır ve en az 20 dakika beklendikten sonra model çıkarılır. Kalıp tam sertliğine ulaştıktan sonra döküm yapılır. • Bu gruba giren bazı kalıp malzemelerinde sertleşme reaksiyonu kalıp içinden gaz halinde bir katalizörün geçirilmesi ile sağlanır.

16. 7 - Vakumlu kalıba döküm Kalıp malzemesi olarak bağlayıcı içermeyen ince taneli kuru kum kullanılmaktadır. Kalıp malzemesinin mukavemeti özel olarak dizayn edilmiş vakumlu derece ile sağlanır. 1- Özel olarak imal edilen model ince bir plastik ile sarılır ve model üzerine vakum vasıtasıyla sıkıca yapışması sağlanır. 2- Daha sonra vakumlu derece içerisine model yerleştirilir, üzeri kumla doldurulur. 3- Kumun üzeri ince bir plastik ile kaplanır ve vakum uygulanır. 4- Vakum neticesinde kum sertlesir, modele uygulanan vakum kaldırılarak model çıkartılır. 5- Benzer yöntemle üst derece de hazırlanır ve dereceler birleştirilir.

21. 8 - Dolu kalıba döküm ( Polyester Döküm ) Polyester ( Köpük-Strafor ) malzemeden hazırlanan modelin etrafı kum ile doldurulur. Erimiş metal polyester üzerine döküldüğünde polyester erir. Kompleks geometrilerin dökümünde oldukça avantajlıdır.

24. 9 - Alçı kalıba döküm • Kullanılacak kalıp malzemesi için 100 ölçü alçı ile 160 ölçü su krem kıvamına gelinceye kadar karıştırılır. • Kalıp malzemesi içine, kalıbın çatlamaması için %20 oranında talk, katılaşma süresini uzatmak içinse kaolin ve magnezyum oksit gibi katkılar eklenir. • Kalıbın dayanım ve genleşme gibi özelliklerini kontrol edebilmek için kireç, çimento, asbest elyaf, silis unu gibi maddelerde kullanılabilir.

26. Karıştırma işlemi; harcın bünyesine hava girmeyecek kadar yavaş, katılaşmayacak kadar hızlı uygulanmalıdır. Karıştırma sonrası model ile derecelerde kalıplama sonrası sertleşen alçı kalıptan model çıkarılır. Model çıkarılmış alçı kalıp 200 derece santigrat’ta ısıtılır ve tüm suyu giderilerek kurutulur. Bundan sonra tekrar nem almamalıdır. Alçı kalıplar kırılgandır ve taşınırken dikkatli olunmalıdır. Alçı kalıpların gaz geçirgenliği azdır; Köpükleştirici katkı veya % 50 kum karışımlı uygulamalar ile geçirgenlik artırılabilir.

27. Alçı kalıba dökümün üstünlükleri: - Üretilen parçaların döküm yüzeyleri çok temiz olup, 0,008–0,010mm/mm ye ulaşan dar toleranslar elde edilebilir. - Alçının ısı iletimi düşük olduğundan, soğuma yavaş ve üniform olur. - Büyük kesit farklılıklarının bulunduğu karmaşık parçaların dökümü için uygundur. - Hızlı soğumanın gerektiği bölgelerde soğutma plakaları yerleştirilebilir. • Alçı kalıba dökümün sınırları: • Alçı kalıpların en zayıf yönü gaz geçirgenliklerinin düşük oluşudur. (Geçirgenliği arttırmak  amacıyla değişik teknikler geliştirilmiştir.) • Bu yöntemle 10 kg’ dan daha düşük parçalar üretilebilir. - Kalıplar kırılgandır. 

28. 10 - Hassas döküm • Hassas döküm tekniğinin prensibi, mum ve benzer modeller kullanılarak hazırlanan kalıpların ısıtılması ve eriyen model malzemesinin kalıptan dışarı akıtılarak kalıp boşluğunun oluşturulmasıdır. • Hassas döküm teknikleri temelde ikiye ayrılır: • Kabuk Hassas Döküm (InvestmentShellCasting) Dereceli Hassas Döküm (InvestmentFlaskCasting)

31. Kabuk Hassas Döküm ( Seramik )

32. Hassas Dökümün Üstünlükleri: · Küçük ve karmaşık biçimli parçaların üretimi uygundur. · Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi mükemmeldir. · Genellikle ek işlemlere gerek kalmadığından, işlenmesi güç malzemelerin dökümünde tercih edilir. · Kalıp tek parçalı olduğundan parça yüzeyinde bölüm düzleminin izi kalmaz. · Mum tekrar tekrar kullanılabilir. Hassas Dökümün Sınırları: · Her bir parça için ayrı bir modelin üretilmesi gerekir. · Yöntem mekanizasyona uygun olmayıp, üretim hızı ve kapasitesi düşüktür. ·  Model ile kalıp malzemelerinin pahalı olması ve üretimin çok sayıda işlem içermesi nedeniyle parça maliyeti yüksektir. *Sadece 5 kg’dan küçük parçaların dökümüne uygundur.

33. 11 - Seramik kalıba döküm

38. Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri • Bozulabilir kalıba dökümün zayıflığı:her döküm için yeni bir kalıp gerekir. • Kalıcı kalıba dökümde, kalıp pek çok kez yeniden kullanılabilir. • Yöntem türleri: • Kokil (Metal) kalıba döküm • Basınçlı döküm • Savurma (santrifüj) döküm

39. 12 - Kokil (Metal) Kalıba Döküm Yöntemi Kolay ve hassas şekilde açılıp kapatılabilen biçimde tasarlanmış, iki parçalı bir metal kalıp kullanır. • Düşük erime sıcaklığına sahip alaşımların dökümünde kullanılan kalıplar genellikle çelik veya dökme demirden yapılır. • Çelik dökümü için kullanılan kalıplar, çok yüksek döküm sıcaklıkları nedeniyle refrakter malzemeden yapılmalıdır. • Katılaşma sırasında çekilmeden dolayı döküm kalıba yapışmaz. • Ama yine de yapışma ihtimalini en aza indirgemek için grafit veya kil ihtiva eden sıvı kalıp yüzeyine sürülebilir.

40. Kokil kalıplar genellikle açılıp kapanan iki veya daha çok parçadan oluşur. Kalıp kapandıktan sonra oluşan boşluğa erimiş metal dökülür ve katılaşma beklendikten sonra kalıp açılarak parça çıkarılır. Kalıp malzemesi geçirgen olmadığından hava kanallarının da açılması zorunludur.

41. Hareketli kalıp bölümü Sabit kalıp bölümü Kalıbı açıp kapatmak için hidrolik silindir Püskürtme nozulu Kokil kalıba dökümde aşamalar: (1) kalıp ön tavlanır ve kalıp ayırıcı bir sıvı ile yağlanır.

42. Kalıp boşluğu Maça (2) maçalar (kullanılıyorsa) yerleştirilir ve kalıp kapatılır. (3) erimiş metal, içinde katılaşacağı kalıba dökülür.

44. Kokil kalıbın üstünlükleri şöyle sıralanabilir: • - İnce taneli iç yapı sayesinde mekanik özellikleri daha iyidir. • - Hassas boyu toleransları sağlanabilir. • - Karmaşık parçaların üretimi mümkündür. • - Parçanın yüzey kalitesi iyi olup, temizleme masrafları düşüktür. • - Seri üretim için ekonomik bir uygulamadır.  • Yöntemin sakıncaları ise şunlardır: • - Kokil kalıp pahalı olduğundan yöntem ancak seri üretimde ekonomiktir. • - Bu yöntemle her malzeme dökülemez. • - Sadece küçük parçaların üretimi için uygundur.  • Kalıbın açılması gerektiğinden, kum döküme göre daha basit • geometriler dökülebilir.

45. Kokil Kalıba Dökümün Uygulamaları • Yüksek kalıp maliyeti nedeniyle, yöntem yüksek üretim miktarlarına ekonomik olur ve buna göre otomatize edilebilir. • Tipik parçalar: otomotiv pistonları, pompa gövdeleri ve belirli uçak ve roket dökümleri • Yaygın dökülebilen metaller: alüminyum, magnezyum, bakır esaslı alaşımlar ve dökme demir.

46. 13 - Alçak Basınçlı Döküm 6 mm'den daha dar kalıp boşluklarına erimiş metalin kendi ağırlığı ile dolması güçtür. Bu durumda alçak basınçlı döküm yönteminden yararlanılır.

48. 14 - Basınçlı Döküm Sıvı metalin çok yüksek basınç altında metalden yapılmış bir kalıba doldurulması esasına dayanır. Katılaşma tamamlanıncaya kadar basınç uygulanmaya devam edilir ve ardından kalıp açılarak parça çıkarılır(7-140MPa). Metali kalıp boşluğuna ulaştırmak için yüksek basınç kullanılması, bu yöntemi diğer kalıcı kalıba döküm yöntemlerinden ayırır ve bu sayede ince kesitler tam olarak dolar. Basınçlı döküm makineleri sıcak ve soğuk hazneliolmak üzere ikiye ayrılır. Çinko, kalay ve kurşun alaşımları sıcak hazneli Bakır, alüminyum ve magnezyum alaşımları soğuk hazneli makinelerde dökülür. Çünkü, yüksek ergime sıcaklığı nedeniyle sıcak haznelide kalıp zarar görür.

49. 14.1 Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Sıcak hazneli döküm çevrimi: (1) kalıp kapalı ve piston gerideyken, erimiş metal hazneye doğru akar.

50. (2) zımba haznedeki metali kalıbın içine akmaya zorlar ve soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür.