METAL DÖKÜM YÖNTEMLERİ EÜT 231 ÜRETİM YÖNTEMLERİ. Kum Döküme Genel Bakış. Döküm Yöntemlerinin İki Kategorisi

Transkript

1 METAL DÖKÜM YÖNTEMLERİ EÜT 231 ÜRETİM YÖNTEMLERİ Doç.Dr. Murat VURAL İTÜ Makina Fakültesi 1 1. Kum Döküm 2. Diğer Bozulabilir Kalıba Döküm Yöntemleri 3. Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri 4. Dökümhane Uygulamaları 5. Döküm Kalitesi 6. Dökülebilen Metaller 7. Ürün Tasarım Prensipleri 2 Döküm Yöntemlerinin İki Kategorisi Kum Döküme Genel Bakış 1. Bozulabilir kalıp yöntemleri kalıp, parçayı çıkarmak için dağıtılır Üstünlüğü: daha karmaşık şekiller mümkündür Eksikliği: dökümün kendisinden çok kalıbı yapma süresinin uzunluğu nedeniyle üretim hızı genellikle düşüktür 2. Kalıcı kalıp yöntemleri kalıp metalden yapılır ve çok sayıda döküm için kullanılabilir Üstünlüğü: yüksek üretim hızları Eksikliği: kalıbı açmak gerektiğinden geometriler sınırlıdır 3 Toplam döküm tonajının önemli bir kısmını oluşturan, en yaygın kullanılan döküm yöntemi Çelik, nikel ve titanyum gibi yüksek sıcaklıkta eriyen hemen tüm alaşımlar kum kalıba dökülebilir Dökülen parça boyut aralığı, küçük boyuttan çok büyük boyutlara kadar uzanır Üretim miktarı bir adetten milyonlarca adede kadardır 4

2 Kum Dökümdeki Aşamalar Şekil 11.1 Bir hava kompresörü çerçevesine ait, 680 kg ağırlığındaki büyük bir kum döküm 5 1. Erimiş metal kum kalıba dökülür 2. Metalin katılaşmasına yeterli süre beklenir 3. Dökümü çıkarmak için kalıp dağıtılır 4. Döküm temizlenir ve muayene edilir Yolluk ve besleyici sistemi ayrılır 5. Metalurjik özelliklerini iyileştirmek için bazen döküme ısıl işlem gerekir 6 Kum Kalıbın Yapılması Kum Döküm Üretim Sırası Kum kalıptaki boşluk, bir model etrafında kumu sıkıştırarak ve ardından iki kalıp yarısını ayırıp modeli çıkararak oluşturulur Kalıp ayrıca yolluk ve besleyici sistemi içermelidir Eğer dökümde iç yüzeyler olması gerekiyorsa, kalıba bir maça nın eklenmesi gerekir Üretilecek her parça için yeni bir kum kalıbın yapılması gerekir 7 Şekil 11.2 Kum dökümdeki işlem sırası aşamaları. Bu aşamalar, sadece döküm işlemini değil, ayrıca model yapımını ve kalıp yapımını da içerir 8

3 Model Model Türleri Dökümdeki büzülme ve işleme toleranslarını hesaba katmak için hafifçe büyütülmüş, parçanın tam boyutlu bir modeli Model malzemeleri: Ahşap işleme kolaylığı nedeniyle en yaygın malzeme, ancak deforme olabilir Metal yapması daha pahalı, ancak daha uzun ömürlü Plastik ahşap ve metal arasında özelliklere sahip 9 Şekil 11.3 Kum dökümünde kullanılan model türleri: (a) Katı model (b) Ayrık model (c) Levhalı model (d) Üst ve alt derece modelleri 10 Maça Kalıp içinde Maça Parçanın iç yüzeylerinin tam ölçekli modeli Dökmeden önce kalıp boşluğuna yerleştirilir Erimiş metal, dökümün iç ve dış yüzeylerini oluşturmak üzere, kalıp boşluğu ile maça arasına akar ve katılaşır Dökme sırasında konumunun bozulmaması için maça desteği denilen parçalar gerekebilir 11 Şekil 11.4 (a) Maça, kalıp boşluğunda maça destekleriyle tutulur, (b) muhtemel maça tasarımı, (c) iç boşluklu döküm. 12

4 Maça dan Beklenen Özellikler Döküm Kumları Dayanım -şeklini koruması ve erozyona direnmesi için Geçirgenlik - sıcak hava ve gazların, kumdaki boşluklardan geçmesine izin vermek için Isıl kararlılık -erimiş metalle temasta kırılmaya direnmek için Dağılabilirlik - dökümün çatlamadan büzülmesine izin verme kabiliyeti Tekrar kullanılabilirlik - bozulan kalıptan çıkan kumların diğer kalıpların yapımında kullanılabilirliği 13 Silika (SiO 2 ) veya diğer minerallerle karışmış silika Yüksek refrakter özellikler - yüksek sıcaklıklara dayanma kapasitesi Küçük tane boyutları, döküm parça üzerinde daha iyi bir yüzey formu oluşturur Büyük tane boyutları, döküm sırasında gazların geçişine izin vererek, daha iyi geçirgenlik gösterir Yuvarlak tanelere göre düzensiz tane boyutları, ara kilitlenmeler sayesinde kalıbın dayanımını yükseltir Zayıflığı: ara kilitlenmeler, geçirgenliği düşürür 14 Döküme Hazır Kum Kalıp Döküm Kumlarıyla Kullanılan Bağlayıcılar Üst derece Alt derece Açık besleyici Maça (kum) Kalıp boşluğu Havalandırma Döküm ağzı Kapalı besleyici Kuyu Yatay yolluk Kalıp giriş ağzı Derece Düşey yolluk Kum Ayırma yüzeyi Kum 15 Kum, su ve bağlayıcı kil karışımıyla birarada tutulur Tipik karışım: % 90% kum, % 3% su ve % 7 kil Diğer bağlayıcılar da kum kalıplarda kullanılır: Organik reçineler (örn. Fenolik reçineler) İnorganik bağlayıcılar (örn.sodyum silikat ve fosfat) Dayanımı ve/veya geçirgenliği arttırmak için bazen karışıma katkılar ilave edilir 16

5 Kum Kalıp Türleri Kum Döküm İşleminde Yüzdürme Yaş-kum kalıpları kum, kil ve su karışımı; Yaş" terimi, döküm sırasında nem içermesi anlamındadır Kuru-kum kalıp kilden çok organik bağlayıcılar Ve kalıp, dayanımı arttırmak için pişirilir Kuru kabuk kalıp üfleç veya ısıtıcı lambalar kullanarak, yaş kum kalıbın yüzeyinden mm derinliği kurutmak 17 Döküm sırasında dökümün hatalı olmasına neden olabilecek şekilde, sıvı metalin yüzme eğilimi, maçaları yerinden oynatabilir Maçayı kaldırmaya çalışan kuvvet = Yer değiştiren sıvının ağırlığı -maçanın kendi ağırlığı F b = W m - W c F b = yüzdürme kuvveti; W m = yer değiştiren erimiş metal ağırlığı; ve W c = maça ağırlığı 18 Kum Dökümde İşlem Sırası Diğer Bozulabilir Kalıp Yöntemleri Maça başları Yolluk Parçanın mekanik resmi Maça modeli levhası Üst derece levhası Maça kutuları Birleştirilmiş maça yarıları Düşey yolluk Besleyici Derece Maça yerleştirilmiş alt derece Kumlamaya hazır üst derece Üst derece Alt derece Kapama pimleri Birleştirilmiş ve döküme hazır üst ve alt derece Maça başları Kumla doldurulmuş ve model, düşey ve yatay Kumlamaya hazır yollukları sökülmüş alt derece üst derece Kalıptan söküldüğü halde döküm; ısıl işlem görmüş Model çıkarıldıktan sonra alt derece Teslime hazır döküm parça 19 Kabuk kalıplama Vakum kalıplama Genleşen Polistiren Yöntemleri Hassas döküm Alçı kalıba döküm ve seramik kalıba döküm 20

6 Kabuk Kalıplama Termoset reçine bağlayıcı ile birleştirilmiş ince bir kum kabuktan yapılan kalıba döküm yöntemi Şekil 11.5 Kabuk kalıplamada aşamalar: (1) Bir levhalı model veya üst ve alt derece modeli ısıtılarak, termoset reçineli kum içeren bir kutu üzerine yerleştirilir. 21 Kabuk Kalıplama Kabuk 22 Kabuk Kalıplama Şekil 11.5 Kabuk kalıplamada aşamalar: (4) kum kabuk, sertleştirme tamamlanana kadar fırın içinde birkaç dakika ısıtılır; (5) kabuk kalıp modelden ayrılır; 23 Kabuk Kalıplama Şekil 11.5 Kabuk kalıplamada aşamalar: (2) kum ve reçinenin sıcak model üzerine düşerek kısmen sertleşmiş, dayanıklı bir kabuk oluşturabilmesi için kutu ters çevrilir; (3) gevşek, sertleşmemiş tanelerin düşerek uzaklaşması için kutu eski haline getirilir; Kabuklar Metal bilye Derece Kıskaç Şekil 11.5 Kabuk kalıplamada aşamalar: (6) Kabuk kalıbın iki yarısı, birleştirilir, bir kutu içinde kum veya metal bilyelerle desteklenir ve döküm gerçekleştirilir; (7) Yolluklu bitmiş ürün döküm çıkarılır 24

7 Kabuk Kalıplama Tüm işlemler Üstünlükleri ve Zayıflıkları 25 Kabuk kalıplamanın üstünlükleri: Pürüzsüz kalıp boşluğu yüzeyi, erimiş metalin daha kolay akmasını ve daha iyi yüzey kalitesi sağlar Yüksek boyutsal doğruluk genellikle talaş kaldırma gerekmez Kalıbın dağılabilirliği, dökümdeki çatlakları en aza indirir Seri üretim için mekanize edilebilir Zayıflıkları: Daha pahalı metal model Az sayıda döküm için uygun değil 26 Vakum Kalıplama Vakum Kalıplamada İşlem Aşamaları Kimyasal bağ yerine vakum basıncıyla birarada tutulan kum kalıp kullanır Vakum terimi, döküm işleminin kendisinden çok kalıp yapımı anlamındadır 1970 lerde Japonya da geliştirilmiştir 27 Şekil 11.6 (1) Model yerleştirildikten sonra üzerine bir plastik film konur; (2) kum doldurulur; (3) en üste ikinci plastik film yerleştirilir; (4) iki plastik arasına vakum uygulanır; (5) alt ve üst kalıp yarıları aynı şekilde hazırlandıktan sonra birleştirilerek kalıp oluşturulur 28

8 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Genleşen Polistiren Yöntemi Vakum kalıplamanın üstünlükleri: Bağlayıcı olmadığından, kum kolayca geri kazanılır Kum, bağlayıcı kullanılan duruma göre mekanik yeniden şartlandırma gerektirmez Kuma su karıştırılmadığından, nemle ilgli hatalar oluşmaz Zayıflıkları: Yavaş proses Mekanizasyona kolayca uyarlanamaz 29 Erimiş metal kalıba döküldüğünde buharlaşan bir polistiren köpük model çevresine sıkıştırılmış bir kum kalıp kullanır Diğer isimleri: kayıp-köpük yöntemi, kayıp model yöntemi, buharlaşan köpük yöntemi ve dolu kalıba döküm yöntemi Polistiren köpük model, düşey ve yatay yolluklar, besleyiciler ve (gerekirse) iç maçalardan oluşur Kalıbın alt ve üst derece kesitlerinin açılması gerekmez 30 Genleşen Polistiren Yöntemi Genleşen Polistiren Yöntemi Köpükten döküm ağzı ve düşey yolluk Köpük model Refrakter bileşenin püskürtülmesi Şekil 11.7 Genleşen polistiren döküm yöntemi: (1) polistiren model, refrakter bileşenle kaplanır; 31 Kalıp kutusu Model çevresine sıkıştırılmış kum Şekil 11.7 Genleşen polistiren döküm yöntemi: (2) köpük model bir kalıp kutusuna yerleştirilir ve modelin çevresine kum sıkıştırılır 32

9 Genleşen Polistiren Yöntemi Üstünlükleri ve Zayıflıkları Erimiş metal, köpüğü buharlaştırır ve yerine geçer Şekil 11.7 Genleşen polistiren yöntemi: (3) erimiş metal, modelin döküm ağzı ve düşey yolluğu oluşturan kısmına dökülür. Metal kalıba girdikçe, ilerleyen sıvının önündeki polistiren köpük buharlaşır, böylece kalıp boşluğu dolar 33 Genleşen polistiren yönteminin üstünlükleri: Modelin kalıptan çıkarılması gerekmez Geleneksel yaş kum kalıptaki gibi iki yarı kalıp gerekmediğinden, kalıp yapımı basitleşir ve hızlanır Zayıflıkları: Her döküm için yeni bir model gerekir Yöntemin ekonomikliği, büyük oranda model yapım maliyetine bağlıdır 34 Genleşen Polistiren Yöntemi Hassas Döküm (Kayıp Mum Yöntemi) Uygulamaları: Otomobil motorlarının dökümünde seri üretim Otomatikleştirilmiş ve entegre edilmiş imalat sistemlerinin kullanımında: 1. Polistiren köpük numuneler kalıplanır ve daha sonra 2. İlerleyen döküm işlemine doğru beslenir 35 Kalıbı yapmak için mumdan yapılan bir model, refrakter malzemeyle kaplanır ve daha sonra erimiş metal dökülmeden önce eritilerek uzaklaştırılır Hassas" kelimesi, mum modelin çevresine refrakter malzemenin kaplanmasını belirten, daha az kullanılan tamamen kaplanmış ifadesinin yerine geçmiştir Yüksek doğruluğa ve kesin detaylara sahip dökümler üretebilir 36

10 Hassas Döküm Hassas Döküm Mum model Mum yolluk Şekil 11.8 Hassas dökümün aşamaları: (1) mum modeller oluşturulur, (2) birkaç model, bir model ağacı oluşturmak üzere birbirine tutturulur 37 Şekil 11.8 Hassas dökümün aşamaları: (3) model ağacı, ince bir refrakter malzeme tabakasıyla kaplanır, (4) rijitleştirmek için yeterli miktarda refrakter malzeme ile kaplanarak dolu kalıp oluşturulur 38 Hassas Döküm Hassas Döküm Isı Mum Şekil 11.8 Hassas dökümün aşamaları: (5) kalıp ters çevrilir ve mumun kalıp boşluğundan eriyerek akması için ısıtılır, (6) kalıp, yüksek bir sıcaklığa ön tavlanır, erimiş metal dökülür ve katılaşır 39 Şekil 11.8 Hassas dökümün aşamaları: (7) kalıp kırılarak bitmiş döküm çıkarılır ve parçalar yolluktan ayrılır 40

11 Hassas Döküm Üstünlükleri ve Zayıflıkları Şekil Hassas dökümle elde edilmiş, 108 ayrı kanatçıklı tek parça bir kompresör statoru 41 Hassas dökümün üstünlükleri: Yüksek derecede karmaşıklığa ve doğruluğa sahip parçalar dökülebilir Dar boyutsal kontrol ve yüksek yüzey kalitesi Mum genellikle tekrar kullanım için geri kazanılabilir Normal olarak ilave talaş kaldırma gerekmez bu yöntem bir net şekil yöntemidir Zayıflıkları Çok sayıda işlem adımları gerekir Nisbeten pahalı yöntemdir 42 Alçı Kalıba Döküm Üstünlükleri ve Zayıflıkları Kum kalıba benzer ancak kalıp Paris alçısından (alçı -CaSO 4-2H 2 O) den yapılır Kalıp yapımında, alçı ve su karışımı, plastik veya metal modelin üzerine dökülür ve sertleşmesi beklenir Ahşap modelleri, suyla temas ettiklerinde genleştiklerinden genellikle kullanılma Alçı karışımı, ince detayları ve yüksek yüzey kalitesi oluşturarak modelin çevresinde kolayca akar 43 Alçı kalıba dökümün üstünlükleri: Yüksek doğruluk ve yüzey kalitesi İnce kesitlerin yapılabilmesi Zayıflıkları: Döküm sırasında problem oluşturabilen nemin uzaklaştırılması için kalıbın pişirilmesi gerekir Eğer aşırı pişirilirse kalıp dayanımı kaybolur Alçı kalıplar yüksek sıcaklıklara dayanamaz, bu nedenle düşük erime sıcaklığına sahip alaşımlarla sınırlıdır 44

12 Seramik Kalıba Döküm Seramik Kalıba Döküm Alçı kalıba döküme benzer; ancak kalıp, alçıya göre daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen refrakter seramik malzemeden yapılır Dökme çelik, dökme demir ve diğer yüksek sıcaklık alaşımlarının dökümünde kullanılabilir Metal dökümü hariç, uygulamaları alçı kalıba döküme benzer Üstünlükleri de (yüksek doğruluk ve yüzey kalitesi) benzerdir Sıvı seramiğin dökülmesi 2. Yaş kalıbın çıkarılması 3. Yakma 46 Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri Kokil (Metal) Kalıba Döküm Yöntemi Bozulabilir kalıba dökümün ekonomik 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 47 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 48

13 Kokil Kalıba Döküm Kokil Kalıba Döküm Kalıbı açıp kapatmak için hidrolik silindir Hareketli kalıp bölümü Sabit kalıp bölümü Püskürtme nozulu Şekil Kokil kalıba dökümde aşamalar: (1) kalıp ön tavlanır ve kaplanır 49 Kalıp boşluğu Maça Şekil Kokil kalıba dökümde aşamalar: (2) maçalar (kullanılıyorsa) yerleştirilir ve kalıp kapatılır, (3) erimiş metal, içinde katılaşacağı kalıba dökülür. 50 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Kokil Kalıba Dökümün Uygulamaları Kokil kalıba dökümün üstünlükleri: Yüksek boyutsal kontrol ve yüzey kalitesi Soğuk metal kalıbın yol açtığı hızlı soğuma, ince taneli bir yapı oluşmasını sağlar, böylece dökümler daha dayanıklı olur Zayıflıkları: Genel olarak düşük sıcaklıkta eriyen metallerle sınırlıdır Kalıbın açılması gerektiğinden, kum döküme göre daha basit geometriler dökülebilir Yüksek kalıp maliyeti 51 Yüksek kalıp maliyeti nedeniyle, yöntem yüksek üretim miktarlarına uygundur 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 52

14 Basınçlı Döküm Basınçlı Döküm Makinaları Erimiş metalin yüksek basınç altında kalıp boşluğuna enjekte edildiği bir metal kalıba döküm yöntemi Basınç, katılaşma süresince devam eder ve ardından kalıp açılarak parça çıkarılır Bu döküm işlemindeki kalıplar basınçlı döküm kalıbı (die) olarak adlandırılır ve bu nedenle adı basınçlı dökümdür (die casting) Metali kalıp boşluğuna zorlamak için yüksek basınç kullanılması, bu yöntemi diğer kalıcı kalıba döküm yöntemlerinden ayırır 53 Sıvı metal kalıp boşluğuna zorlanırken, iki kalıp yarısını uygun şekilde yakın ve kapalı tutacak biçimde tasarlanırlar İki temel türü: 1. Sıcak hazneli makina 2. Soğuk hazneli makina 54 Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Metal, bir kap içinde eritilir ve bir piston, metali yüksek basınç altında metal kalıba enjekte eder Yüksek üretim hızları Saatte 500 parça yapılması mümkündür Uygulamaları, zımbayı ve diğer mekanik bileşenleri kimyasal olarak etkilemeyen, düşük sıcaklıkta eriyen metallerle sınırlıdır Döküm metalleri: çinko, kalay, kurşun ve magnezyum 55 Şekil Sıcak hazneli döküm çevrimi: (1) kalıp kapalı ve piston gerideyken, erimiş metal hazneye doğru akar 56

15 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Makinası Şekil Sıcak hazneli döküm çevrimi: (2) zımba haznedeki metali kalıbın içine akmaya zorlar ve soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür 57 Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm 58 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Şekil Soğuk hazneli basınçlı döküm çevrimi: (1) kalıp kapalı ve zımba gerideyken erimiş metal hazneye dökülür 59 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Erimiş metal, dış bir erimiş kaptan ısıtılmamış hazneye dökülür ve bir piston metali yüksek basınç altında kalıp boşluğuna enjekte eder Döküm aşaması nedeniyle, genellikle sıcak hazneli makinalardaki kadar olmayan yüksek verimlilik Döküm metalleri: alüminyum, pirinç ve magnezyum alaşımları Sıcak hazneli yöntemin üstünlükleri, düşük erime sıcaklığına sahip alaşımlardaki kullanımda ortaya çıkar (çinko, kalay, kurşun) Şekil Soğuk hazneli dökümde çevrim: (2) zımba metali kalıp boşluğuna akmaya zorlarken soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür 60

16 Basınçlı Döküm Kalıpları Üstünlükleri ve Zayıflıkları Genellikle takım çeliğinden, kalıp çeliğinden veya maraging çeliğinden yapılır Dökme çelik ve dökme demirin kalıplanması için Tungsten ve Molibden (yüksek refrakter kaliteleri) kullanılır Açıldığında parçayı çıkarmak için çıkarıcı pimler gerekir Yapışmayı önlemek için kalıp boşluğuna yağlayıcıların püskürtülmesi gerekir 61 Basınçlı dökümün üstünlükleri: Yüksek üretim miktarları için ekonomik Yüksek doğruluk ve yüzey kalitesi İnce kesitlerin oluşturulması mümkün Hızlı soğuma, döküme ince tane boyutu ve yüksek dayanım sağlar Zayıflıkları: Genellikle düşük erime sıcaklığına sahip metallerle sınırlıdır Parça geometrisinin kalıptan çıkarılabilmesi gerekir 62 Savurma (Santrifüj) Döküm Gerçek Savurma Döküm Merkezkaç kuvvetinin erimiş metali metal kalıbın dış bölgelerine dağıtabilmesi için kalıbın yüksek hızla döndürüldüğü, yaygın bir döküm yöntemi Bu gruptaki yöntemler: Gerçek savurma döküm Yarı savurma döküm Savurmalı döküm 63 Erimiş metal, borusal bir parça üretmek için dönen kalıbın içine dökülür Bazı uygulamalarda, kalıbın dönüşü, dökmeden önce değil döktükten sonra başlar Parçalar: borular, tüpler ve halkalar Dökümün dış yüzeyi yuvarlak, oktagonal, hegzagonal vs. olabilir; ancak içi şekli, radyal simetrik kuvvetler nedeniyle (teorik olarak) mükemmel yuvarlaklıktadır 64

17 Kalıp Serbest merdane Yarı Savurma Döküm Kalıp Dökme potası Tahrik makarası Önden görünüş Yandan görünüş Figure Gerçek savurma döküm ekipmanı. 65 Gerçek Savurma Döküm Döküm ağzı Derece 66 Savurmalı Döküm Üst derece Döküm Alt derece Döner tabla Şekil Savurmalı döküm yöntemi 67 Yarı Savurma Döküm Savurma kuvveti, borusal parçalar yerine dolu dökümler üretmek için kullanılır Kalıplar, merkezden metal besleyecek besleyicilerle birlikte tasarlanır Son dökümdeki metalin yoğunluğu, dönüş merkezine oranla dış kesitlerde daha büyüktür Çoğunlukla, kalitenin en düşük olduğu kısım olan, dökümün merkezi talaşlı işlenerek uzaklaştırılan parçalarda kullanılır Örnekler: tekerlekler ve makara Kalıplar, parça boşlukları dönme ekseninden uzak olacak şekilde tasarlanarak erimiş metalin merkezkaç kuvvetiyle bu kalıp boşluklarına dağıtılabileceği şekilde dökülür Küçük parçalar için kullanılır Diğer savurma döküm yöntemlerinde olduğu gibi parçanın radyal simetrik olması gerekmez 68

18 Savurmalı Döküm Döküm İşlemlerinde Kullanılan Ocaklar Şekil Savurmalı döküm yöntemi 69 Dökümhanelerde en yaygın kullanılan ocaklar şunlardır: Kupol ocakları Doğrudan yakıt yakan ocaklar Potalı ocaklar Elektrik ark ocakları Endüksiyon ocakları 70 Kupol Ocakları Tabanına yakın yerde döküm ağzı olan dikey silindirik ocaklardır Sadece dökme demir için kullanılırlar Diğer ocaklar da kullanılmasına rağmen, en büyük tonajlı dökme demirler kupol ocağında eritilir Demir, kok kömürü, dekapan ve diğer muhtemel alaşımları içeren şarj, kupol yüksekliğinin yarısından daha aşağıya yerleştirilen bir şarj kapısından yüklenir 71 Şekil Kupol ocağının kesiti Üfleyici Yükleme kapısı Yükleme zemini Refrakter kaplama Curuf Curuf kanalı Kum zemin Ayaklar İç yüzey Şarj Dış yüzey Çelik kabuk Hava kanalı Dökmeye hazır erimiş metal Tapa Dökme kanalı 72

19 Potalı Ocaklar Şarjın fırın tarafına yerleştirilmiş doğal gaz yakıt brülörleriyle ısıtıldığı küçük yüksek fırın Fırın çatısı, alevi şarja doğru yansıtarak ısıtmaya yardımcı olur Fırının alt kısmında, erimiş metalin dışarı alındığı bir kapak deliği bulunur Genel olarak bakır esaslı alaşımlar ve alüminyum gibi demirdışı metaller için kullanılır 73 Doğrudan Yakıt Yakan Ocaklar Kapak Kaldırmalı pota Kapak Dökme ağzı Çelik kabuk Yakıt Destek bloğu Yakıt Eğme kolu Potalı fırın Çerçeve 74 Elektrik Ark Ocakları Yakıt Refrakter kaplama Şekil Potalı ocakların üç türü: (a) kaldırmalı pota, (b) erimiş metalin kepçeyle alınması gereken sabit pota, ve (c) eğilen potalı ocak. 75 Potalı Ocaklar Metal, yanan yakıt karışımı ile doğrudan temas etmeden erir Bazen dolaylı yakıt yakılan ocaklar olarak adlandırılır Kap (pota), refrakter metalden veya yüksek alaşımlı çelikten yapılır Bronz, pirinç ve çinko ve alüminyum alaşımları gibi demirdışı metaller için kullanılır Dökümhanelerde üç türü kullanılır: (a) kaldırmalı tür, (b) sabit, (c) eğilen potalı ocak Şarj, bir elektrik arkının ürettiği ısı tarafından eritilir Yüksek güç tüketimi, ancak elektrik ark ocakları yüksek eritme kapasitesi için tasarlanabilir Öncelikle çelik eritme için kullanılır 76

20 Endüksiyon Ocakları Çatı (kaldırılabilir) Dökme ağzı Refrakter kaplama Çeliği dökmek için Metali dökmek eğme yönü için eğme yönü Curuf deliği Erimiş çelik Devirme mekanizması Şekil 6.9 Çelik üretimi için elektrik ark ocağı 77 Elektrotlar Metal içinde manyetik alan oluşturmak için bir bobinden geçen alternatif akım kullanır Endüklenen akım, hızlı ısıtma ve eritme sağlar Elektromanyetik kuvvet alanı, ayrıca sıvı metalde karıştırma etkisi oluşturur Metal, ısıtıcı elemanlarla temas halinde olmadığından, yüksek kalitede ve saflıkta erimiş metaller üretmek için ortam sıkı şekilde kontrol edilebilir Erimiş çelik, dökme demir ve alüminyum alaşımları, döküm işlerindeki yaygın uygulamalardır 78 Kepçeler Kapak Erimiş metal (Oklar karıştırma etkisini göstermektedir) Bakırdan mamul endüksiyon bobinleri Refrakter malzeme Şekil Endüksiyon ocağı 79 Endüksiyon Ocağı Erimiş metalin, eritme fırınından kalıba sevki, bazen potaları kullanarak yapılır Transfer, daha çok da, kepçeler yardımıyla yapılır Kren kancası Dökme ağzı Devirme için dişli kutusu Üstten görünüş Döndürme Tutamaklar kolu Önden görünüş Şekil İki yaygın kepçe türü: (a) kren kepçe ve (b) iki kişiyle taşınan kepçe 80

21 Katılaşmadan Sonraki İlave Aşamalar Budama Budama Maçanın çıkarılması Yüzey temizliği Muayene Tamir (gerekirse) Isıl işlem 81 Düşey ve yatay yollukların, besleyicilerin, ayırma yüzeyi çapaklarının, maça desteklerinin ve diğer fazla metalin döküm parçadan uzaklaştırılması Gevrek döküm alaşımlarda ve kesiti nisbeten küçük olanlarda, fazlalıklar kırılarak uzaklaştırılabilir Aksi halde, çekiçleme, kesme, el testeresiyle kesme, bantlı testereyle kesme, taşlama ve değişik alevle kesme yöntemleri kullanılır 82 Maçanın Çıkarılması Yüzey Temizliği Maça kullanılmışsa, bunların uzaklaştırılması gerekir Çoğu maça bağlayıcı içerir ve bağlayıcı tahrip olduğundan, dökümden dökülerek çıkarlar Bazı durumlarda, dökümü elle veya mekanik olarak sarsarak çıkarılabilir Nadiren de, maçalar, bağlayıcı maddeyi kimyasal olarak çözerek uzaklaştırılır Katı maçalar çekiçlenmeli veya presle itilmelidir 83 Döküm yüzeyinden kumun temizlenmesi ve yüzey görünümünün iyileştirilmesi Temizleme yöntemleri: yuvarlama, kaba kum taneleriyle veya metal bilyelerle hava üfleme, tel fırçalama, silme ve kimyasal dağlama Yüzey temizleme, kum döküm için çok önemlidir Çoğu kalıcı kalıba dökümde bu adımdan kaçınılabilir Dökümde hatalar olabilir ve bunların varlığının ortaya çıkarılması için muayeneye gerek vardır 84

22 Isıl İşlem Döküm Kalitesi Özelliklerini geliştirmek için döküm parçalara genellikle ısıl işlem uygulanır Bir döküme ısıl işlem uygulama nedenleri: Talaş kaldırma gibi sonraki işlemler için Parçanın servisteki uygulaması için istenen özelliklerin kazandırılması için 85 Döküm işleminde, üründe kalite hatalarıyla sonuçlanacak pek çok yanlış şey yapma olasılığı vardır Hatalar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Tüm döküm yöntemlerinde görülebilecek yaygın hatalar Kum döküm işlemiyle ilgili hatalar 86 Genel Hatalar: Eksik Dolgu Genel Hatalar: Soğuk Yapışma Kalıp boşluğu tamamen dolmadan katılaşan bir döküm Kalıp Kalıp Eksik dolgu Şekil Dökümdeki bazı yaygın hatalar: (a) eksik dolgu 87 Metalin iki parçası birlikte akar ancak erken katılaşma nedeniyle birleşme hatası oluşur Kalıp Soğuk yapışma Maça Şekil Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (b) soğuk yapışma 88

23 Genel Hatalar: Soğuk Yapışma Genel Hatalar: Büzülme Boşlukları Döküm sırasında metal zerrecikleri ve katı taneler oluşur ve döküm içinde kalırlar Kalıp Soğuk yapışmalar Şekil Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (c) soğuk yapışma 89 Katılaşmanın son bölgesinde bulunabilecek sıvı metal miktarını sınırlayan katılaşma büzülmesinin neden olduğu yüzey çökmesi veya iç boşluk Kalıp Büzülme boşluğu Şekil Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (d) büzülme boşluğu 90 Kum Döküm Hataları: Kum Gözeneği Kum Döküm Hataları: Gözenekler Döküm sırasında kalıp gazları çıkışının neden olduğu balon şeklindeki gaz boşlukları Kalıp Kum gözeneği Şekil Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (a) kum gözeneği 91 Döküm yüzeyinde veya yüzeyin hemen altında çok sayıda küçük gaz gözeneğinin oluşumu Gözenekler Kalıp Şekil Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (b) gözenekler 92

24 Kum Döküm Hataları: Penetrasyon Kum Döküm Hataları: Kalıp Kayması Sıvı metalin akıcılığı yüksek olduğunda, döküm yüzeyinin kum taneleri ve metal karışımı içermesine neden olacak şekilde, kum kalıp veya maçanın içine nüfuz edebilir Penetrasyon Şekil Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (e) penetrasyon 93 A step in cast product at parting line caused by sidewise relative displacement of cope and drag Üst derece Alt derece Üst derece, alt dereceye göre kaymıştır Ayırma yüzeyi Şekil Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (f) kalıp kayması 94 Kum Döküm Hataları: Çökme Dökümhanede Muayene Yöntemleri Yaygın büzülme boşluğu Maça Şekil Kum dökümlerdeki çökme ve önlenmesi: (a) yaygın görülen büzülme boşluğu, boşluğun olmaması halinde yüzeydeki çökme ve (c) maça kullanımıyla çökmenin önlenmesi 95 Eksik dolgu, soğuk yapışma ve diğer ciddi yüzey hatalarının ortaya çıkarılması için görsel muayene Toleransların karşılandığını göstermek için boyut ölçümleri Dökme metalin kalitesiyle ilgili, metalurjik, kimyasal, fiziksel ve diğer testler 96

25 Döküm Metalleri Demir Esaslı Döküm Alaşımlar: Dökme Demir Çoğu ticari dökümler, saf metallerden ziyade alaşımlardan yapılır Alaşımlar genelde kolay dökülür ve ürün özellikleri daha iyidir Dökme alaşımları aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Demir esaslı Demir dışı 97 Tüm döküm alaşımlarının en önemlisi Dökme demir dökümlerin tonajı, çoğunlukla diğer tüm metallerin toplamının birkaç katıdır Bazı türleri: (1) kır dökme demir, (2) küresel dökme demir, (3) beyaz dökme demir, (4) temper dökme demir ve (5) alaşımlı dökme demirler Tipik dökme sıcaklıkları 1400 C (bileşime bağlıdır) 98 Demir Esaslı Döküm Alaşımları: Çelikler Demirdışı Döküm Alaşımları: Alüminyum Çeliğin mekanik özellikleri, onu aranan bir mühendislik malzemesi yapar Karmaşık geometrilerin oluşturulma kabiliyeti, dökümü çok kullanılan bir şekillendirme yöntemi haline getirmiştir Çeliğin dökümündeki zorluklar: Çeliğin döküm sıcaklığı, diğer çoğu metalden daha yüksektir 1650 C Bu sıcaklıklarda çelik kolayca oksitlenir; bu nedenle erimiş metalin havadan izole edilmesi gerekir Erimiş çelik nisbeten düşük akıcılığa sahiptir 99 Genellikle kolay dökülebilir olarak bilinir Alüminyumun düşük erime sıcaklığı nedeniyle, dökme sıcaklıkları düşüktür T m = 660 C Özellikleri: Hafif yapı Isıl işlemlerle dayanım özelliklerinin değiştirilebilmesi Talaş kaldırma kolaylığı 100

26 Demirdışı Döküm Alaşımları: Bakır Alaşımları Demirdışı Döküm Alaşımları: Çinko Alaşımları Bronz, pirinç ve alüminyum bronzu türleri vardır Özellikleri: Korozyon direnci İyi görünüm Yüksek yataklama kalitesi Zayıflığı: bakırın yüksek maliyeti Uygulamaları: boru ek parçaları, tekne uskur kanatları, pompa elemanları, süs eşyaları 101 Yüksek dökülebilirlik, basınçlı dökümde yaygın kullanım Düşük erime sıcaklığı çinkonun erime sıcaklığı T m = 419 C Döküm kolaylığı için iyi akıcılık Özellikleri: Düşük sürünme dayanımı, bu nedenle dökümler uzun süreli yüksek gerilmelere maruz bırakılamaz 102 Ürün Tasarım Prensipleri Ürün Tasarım Prensipleri Geometrik basitlik: Döküm, karmaşık parça geometrilerinin oluşturulmasında kullanılabilmesine rağmen, parça tasarımında basitlik, genellikle dökülebilirliği arttırır Gereksiz karmaşıklıktan kaçınılması: Kalıp yapımını basitleştirir Maça ihtiyacını azaltır Dökümün dayanımını arttırır 103 Döküm parçalardaki köşeler: Gerilme odağı olduklarından ve sıcak yırtılma ve çatlamalara neden olabileceklerinden, keskin köşe ve açılardan kaçınılmalıdır İçköşelerde büyük radyüslü köşe dolguları tasarlanmalı ve keskin kenarlar yuvarlaklaştırılmalıdır 104

27 Ürün Tasarım Prensipleri Yüzey Eğim Toleransı Yüzey eğimi kılavuzları: Genleşebilen kalıba dökümde yüzey eğimi, modelin kalıptan çıkarılmasını sağlar Eğim = 1 (kum döküm için) Kalıcı kalıba dökümde amaç, parçanın kalıptan çıkarılmasına yardımcı olmaktır Eğim = 2 to 3 (kalıcı kalıba döküm yöntemleri için) Eğer dolu maçalar kullanılıyorsa, benzer eğimler sağlanmalıdır 105 Parça tasarımındaki küçük değişiklikler, maça ihtiyacını azaltabilir Şekil Bir maça kullanımına ihtiyacı ortadan kaldıran tasarım değişikliği: (a) orijinal tasarım ve (b) yeni tasarım. 106 Ürün Tasarım Prensipleri Ürün Tasarım Prensipleri Boyut Toleransları ve Yüzey Kalitesi: Yönteme bağlı olarak dökümde boyutsal doğruluklarda önemli farklara ve yüzey kalitelerine ulaşılabilir: Kum dökümde kötü boyutsal doğruluklar ve yüzey kalitesi Basınçlı ve hassas dökümde yüksek boyutsal doğruluklar ve yüzey kalitesi 107 Talaş Kaldırma Toleransları: Kum dökümde gerekli boyutlara ve parça özelliklerine ulaşmak için hemen tüm dökümlerin talaşlı işlenmesi gerekir Döküm üzerinde, talaş kaldırmanın gerekli olduğu tüm yüzeylerde, Talaşlı işleme toleransı olarak adlandırılan ilave malzeme bırakılır Kum dökümler için tipik talaşlı işleme toleransları 1.5 ile 3 mm arasındadır 108