DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. Derleyen. Prof. Dr. Adnan AKKURT

Transkript

1 DÖKÜM TEKNOLOJİSİ Derleyen Prof. Dr. Adnan AKKURT

2 2

3 3

4 4

5 Döküm Erimiş metalin, elde edilecek parçanın şekline sahip bir kalıp boşluğuna, yerçekimi veya basınç uygulanarak doldurulup katılaşacağı yöntem Döküm terimi yöntemle üretilen parçalar için de kullanılmaktadır Şekil dökümü-ingot dökümü Dökümdeki adımlar görece olarak basittir: 1. Metalin ergitilmesi 2. Kalıba dökülmesi 3. Katılaşmaya bırakılması 4. Kalıbın açılıp/bozulup parçanın alınması

6 Dökümün Üstünlükleri Karmaşık parça geometrileri kolaylıkla oluşturulabilir Hem iç (içi boş) hem de dış şekiller oluşturulabilir Bazı döküm yöntemleri net şekil dir; bazıları ise net şekle yakın dır. Çok büyük ve çok küçük parçalar üretebilir Bazı döküm yöntemleri seri üretime uygundur Hemen tüm metallerin dökümü mümkündür. (dökme demir)

7 Dökümün Zayıflıkları Farklı döküm yöntemlerinin farklı zayıflıkları vardır: Mekanik özelliklerde sınırlamalar, porozite, segregasyonlar, kaba ve homojen olmayan tane yapısı Çok ince kesitlerin elde edilmesi zor Bazı yöntemlerde düşük boyutsal doğruluk ve yüzey kalitesi; örn. Kum döküm Sıcak erimiş metaller nedeniyle çalışanlara iş güvenliği sorunları Çevre sorunları

8 METAL DÖKÜM YÖNTEMLERİ 1. Kum Döküm 2. Diğer Bozulabilir Kalıba Döküm Yöntemleri 3. Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri 4. Dökümhane Uygulamaları 5. Döküm Kalitesi 6. Dökülebilen Metaller 7. Döküm Parça Tasarım Prensipleri

9 Döküm Yöntemlerinin İki Kategorisi 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

10 Kum Döküm Üretim Sırası Kum dökümdeki işlem sırası aşamaları. Bu aşamalar, sadece döküm işlemini değil, ayrıca model yapımını ve kalıp yapımını da içerir

11 Bir hava kompresörü 680 kg ağırlığındaki büyük bir kum döküm

12 Dökümle Üretilebilen Parçalar Büyük parçalar Otomotiv araçları için motor blokları, silindir kafaları, piston, jant vs. ağaç yakma fırınları, makina gövdeleri, vagon tekerlekleri, borular, büyük heykeller, pompa gövdeleri, radyatör Küçük parçalar Diş kaplamaları, mücevher, küçük heykeller, kızartma tavaları, vana, vs Demir esaslı ve demir dışı tüm metal türleri dökülebilir

13 Döküm Teknolojisine Genel Bakış Döküm genellikle dökümhane de yapılır Dökümhane = kalıpların ve maçaların yapılması, erimiş metalin eldesi ve taşınması, döküm işleminin yapılması ve kalıpların bozulması, bitmiş dökümlerin temizlenmesi için donatılan fabrika Döküm işini yapan işçiler dökümcü olarak adlandırılır Dökümhaneler yaptıkları işin niteliğine göre sınıflandırılır: Şipariş, dahili, dökme demir, çelik, hassas döküm vs.

14 Dökümde Kalıp Geometrisi parça şeklinin aynı olan boşluklar içerir Kalıp boşluğunun gerçek boyut ve şekli, katılaşma ve soğuma sırasında metalin büzülmesini karşılayacak kadar hafifçe daha büyük olmalıdır Basit geometrilerde tek parçalı karmaşıklarda ise çok parçalı yapılır Kalıplar, kum, alçı, seramik ve metal olmak üzere değişik refrakter malzemelerden yapılır Üretilen döküm parçaların kalitesi kalıpların hazırlanmasında gösterilen özene bağlıdır.

15 Açık Kalıplar ve Kapalı Kalıplar İki kalıp türü: (a) sadece istenen parçanın şeklindeki bir kap olan açık kalıp; ve (b) kalıp geometrisinin daha karmaşık olduğu ve kalıp boşluğuna giden bir yolluk sistemi (geçiş yolları) gerektiren kalıp geometrisinin olduğu kapalı kalıp

16 Döküm Yöntemlerinin iki Kategorisi 1. Bozulabilir kalıp yöntemleri katılaşma sonrası döküm parçayı çıkarmak için dağıtılması gereken bir kalıp kullanır Kalıp malzemeleri: kum, alçı ve benzer malzemeler, ayrıca bağlayıcılar 2. Kalıcı kalıp yöntemleri çok sayıda döküm üretmek için tekrar tekrar kullanılabilecek bir kalıcı kalıp kullanır Metalden (veya, nadiren) seramik bir refrakter malzemeden yapılır

17 Üstünlükleri ve Eksiklikleri Bozulabilir kalıp yöntemleriyle daha karmaşık ve büyük geometriler oluşturulabilir Kalıcı kalıp yöntemlerindeki parça şekilleri, kalıbın açılması gerektiğinden sınırlıdır Kalıcı kalıp yöntemleri, yüksek hızlı ve seri üretim işlemlerinde daha ekonomiktir Kalıcı kalıp pahalıdır dizaynı ve üretilmesi zordur Kalıcı (metal) kalıplarda katılaşma hızı yüksek olduğundan daha ince taneli döküm parçalar üretilir. Yüksek ergime sıcaklığı olan metaller kalıcı kalıpta dökülemez

18 Katılaştırma Yöntemleri Başlangıç malzemesi, ya bir sıvıdır ya da yüksek derecede plastikleştirilmiştir ve malzemenin daha önceden hazırlanmış kalıp denen bir boşluğa doldurularak katılaştırılması sayesinde bir parça oluşturulur Katılaştırma yöntemleri, işlenen mühendislik malzemesine göre sınıflandırılabilir: Metaller Seramikler, özel camlar Polimerler ve polimer matrisli karma malzemeler (PMC ler)

19 Kum Döküm Kalıbı (b) Kum döküm kalıbı.

20 Kum Döküm Kalıp Terimleri Kalıp iki yarıdan oluşur: Üst derece, Alt derece Kalıp yarıları, derece denen bir kutunun içindedir İki yarı, ayırma yüzeyinde birbirinden ayrılır Model, serbest, levhalı, şablon, Yolluk sistemi, Besleyici, iç soğutucu Maça, kalem maça, Döküm boşluğu

21 Kalıp Boşluğunun Oluşturulması Kalıp boşluğu, parçanın şekline sahip olan bir model çevresinde kumun sıkıştırılmasıyla oluşturulur, (elle yada makinalarla) Model çıkarıldığında, sıkıştırılmış kumda kalan boşluk, dökme parçanın istenen şekline sahiptir Model, katılaşma ve soğuma sırasında metalin büzülmesi ve ilave işleme payları kadar genellikle daha büyük yapılır Kalıp kumu nemlidir ve şeklini koruması için bir bağlayıcı içerir(kil)

22 Kalıp Boşluğunda Maça Kullanımı Kalıp boşluğu, dökülecek parçanın dış yüzeyini oluşturur Ek olarak parçanın iç geometrisini belirleyecek şekilde, kalıp boşluğunun içine yerleştirilen bir maça tarafından belirlenen iç yüzeylere de sahip olabilir, İç maçalar dışında kalıbın zayıf bölgeleri ile kalıplama zorluğu olan çıkıntı ve girintili kısımlarda da maça kullanılır Kum dökümde maçalar genellikle kumdan yapılır ancak bileşimleri ve üretim tekniklerindeki farklılıktan dolayı daha dayanıklıdırlar. Maçalar kalıp içinde maça başı denen özel boşluklara yerleştirilirler, gerektiğinde maça desteklerinden yararlanılarak yerlerinden oynamamaları sağlanır.

23 Yolluk Sistemi Erimiş metalin kalıp dışından kalıp boşluğuna doğru aktığı kanal Düşey yolluğun üstünde, genellikle sıçramayı en aza indirecek ve metalin düşey yolluğa türbülanssız girmesini sağlayacak bir döküm ağzı bulunur Metalin içinde akarak yatay yolluğa ulaştığı bir düşey yolluk içerir (huni), ucunda topuk bulunur ve bununla sıvı metalin hızı azaltılarak yatay yolluğa geçişi sağlanır yatay yolluk yada ara yolluklarla döküm boşluğuna bağlantı yapılır

24 Besleyİcİ ve çikicilar Katılaşma sırasında parçanın büzülmesi sonucu oluşan hacim azalmasını karşılamak üzere bir sıvı metal kaynağı olan, kalıp içindeki depo Atmosfere kapalı olanları besleyici açık olanlarına çıkıcı denir Besleyicinin fonksiyonunu yerine getirebilmesi için, esas parçadan sonra katılaşacak, şekilde tasarlanmalıdır

25 Metalin Ergitilmesi Ergitme fırınları, metali döküme yeterli sıcaklığa ulaşacak şekilde ısıtmada kullanılır Gerekli ısı aşağıdakilerin toplamından oluşur: 1. Sıcaklığı erime sıcaklığına yükseltecek ısı 2. Katıyı sıvıya dönüştürecek eritme ısısı 3. Erimiş metali döküme uygun sıcaklığa yükseltecek ısı

26 Sıvı Metalin Dökülmesi Bu aşamada başarılı olmak için, katılaşma başlamadan önce metalin kalıbın tüm bölgelerine, en önemlisi de kalıp boşluğuna sakin bir şekilde akarak dolması gerekir Döküm işlemini etkileyen faktörler Döküm sıcaklığı Döküm hızı Türbülans (kalıp erozyonu, oksitlenme, gaz çözünmesi ) Sıvı metalin akıcılığı Bernoulli teoremi

27 SIVI Metalin Akıcılık Testi (Spiral Döküm Testi) Döküm ağzı Düşey yolluk Spiral kalıp Katılaşmadan önceki akış sınırı Akıcılık: döküm sıcaklığı, sıvı metalin bileşimi ve vizkozitesi, çevreye olan ısı transferi, metalin erime gizli ısısı, metal ve kalıp malzemesinin ısıl kapasiteleri Sıvı metalin akıcılığının belirlenmesi için uygulanan spiral kalıba döküm 27 testi (döküm kabiliyeti)

28 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

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

30 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 Kalıp cidarı yakınında Eş eksenli ince taneleri ve dökümün merkezine doğru yönlenmiş büyük kolonsal taneleri gösteren, saf bir metalin dökümündeki karakteristik tane yapısı

31 Alaşımların Katılaşması Çoğu alaşım, sabit bir sıcaklık yerine bir sıcaklık aralığında katılaşır-likidus ve solidus sıcaklıkları (a) Bir bakır-nikel alaşım sisteminin faz diyagramı; ve (b) Döküm sırasında % 50 Ni - % 50 Cu bileşimindeki bir alaşımın soğuma eğrisi

32 Alaşımlarda çoğunda katılaşmanın bir sıcaklık aralığında oluşması sonucu, dendritik tane yapısı, mikro ve makro segregasyon oluşumu, mikrogözeneklilik ve belirgin çekme boşluğu oluşumu gerçekleşir. Bu olumsuz özellikler erime sıcaklıkları birbirinden farklı katılaşma aralığı büyük ve hızlı soğuyan alaşımlarda daha bariz olarak ortaya çıkar. Ötektik bileşimli alaşımlar ise tek bir sıcaklıkta katılaştıklarından bu sorunlar yaşanmaz ve bu yüzden dökümcülükte tercih edilirler. Döküm merkezinde alaşım elemanlarının segregasyonunu gösteren, bir alaşım dökümündeki karakteristik tane yapısı.

33 Katılaşma Süresi Kalıbın sıvı metalle dolmasından sonra gerçekleşen Katılaşma belirli bir süre alır Toplam katılaşma süresi T TS = dökümden sonra katılaşma için gerekli süredir aralarındaki ilişki Chvorinov Kuralı olarak bilinen, dökümün boyut ve şekline bağlıdır T TS T TS C m V A n burada T TS = toplam katılaşma süresi; V = dökümün hacmi; A = dökümün yüzey alanı; n = üstel sayı (tipik değeri = 2); ve C m kalıp sabiti.

34 Chvorinov Kuralı C m kalıp sabiti aşağıdakilere bağlıdır: Kalıp malzemesi Döküm metalinin ısıl özellikleri Erime sıcaklığına oranla döküm sıcaklığı Belirli bir döküm işlemi için C m değeri, parça şekli çok farklı olsa bile, aynı kalıp malzemesi, metal ve döküm sıcaklığı kullanılan önceki deneysel verilere dayanabilir. Daha yüksek bir hacim/yüzey oranına sahip bir döküm, düşük oranlı olana göre daha yavaş soğur Erimiş metali kalıp boşluğuna beslemek için, besleyicinin T TS değerinin ana dökümün T TS değerinden daha büyük olması gerekir Besleyici ve dökümün kalıp sabitleri birbirine eşit olacağından, ana dökümün önce katılaşması için, besleyicinin daha büyük hacim/yüzey oranına sahip olacak şekilde tasarlanması gerekir Bu tasarım, büzülmenin etkilerini en aza indirir T TS C m V A n

35 Katılaşma ve Soğumadaki Büzülme 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).

36 Katılaşma ve Soğumadaki Büzülme (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).

37 Katılaşma Büzülmesi Katı faz sıvı fazdan daha yüksek yoğunluğa sahip olduğundan, hemen tüm metallerde meydana gelir Böylece, katılaşma, birim metal ağırlığı başına hacimde bir küçülmeye neden olur İstisna: Yüksek C içerikli dökme demir Katılaşmanın son aşamasındaki grafitleşme, faz dönüşümüyle ilgili hacimsel azalmanın aksine, genleşmeye neden olur Katılaşma büzülmesi sonunda; 1. Sıvı metal seviyesinde bir azalma meydana gelir, 2. Katılaşmanın ilerlemesi ile kalın kesitlerin ortasında yeterli sıvı kalmayacağından boşluk meydana gelir(çekme boşluğu)

38 ÇEKME PAYI Model yapımcıları, kalıp boşluğunun ölçüsünü büyük yaparak katılaşma büzülmesi ve erime sıcaklığından oda sıcaklığına souma esnasında oluşan ısıl küçülmeyi hesaba katarlar Kalıbın son döküm boyutuna göre daha büyük yapılma miktarı, model çekme payı olarak adlandırılır Döküm boyutları, lineer olarak belirtilir; böylece toleranslar buna göre belirlenir, Sadece çekme payı değil buna ilaveten işleme payı, modelin kolay sıyrılması için ayırma yüzeyine dik düzlemlere eğim ve maça başı çıkıntıları ilave edilir

39 Yönlenmiş Katılaşma Büzülmenin zararlı etkilerini en aza indirmek için, sıvı metalden en uzak döküm bölgelerinin ilk önce katılaşması ve katılaşmanın bu bölgelerden yolluğa/besleyici(ler)e doğru ilerlemesi istenir Böylece, çekme boşluklarının önlenmesi için erimiş metal sürekli olarak, en son katılaşacak olan besleyiciden çekilebilir ve çekme boşluğu esas döküm parça yerine besleyicide (yada çıkıcı) meydana gelir, Yönlenmiş katılaşma terimi, katılaşma kavramını ve bunu kontrol edildiği yöntemleri kapsar, Bunun için öncelikle uygun kalıp dizaynı ile yapılmaya çalışılmalı Bu yolla gerçekleşmiyor ise uygun yerlerde besleyici yada/yerine çıkıcı, iç ve dış soğutucular, yalıtım levhaları kullanılabilir.

40 Yönlenmiş Katılaşmanın Eldesi İstenen yönlenmiş katılaşma, dökümün kendisini, kalıbı yönlenmesini ve bunu besleyen besleyici sistemini tasarlamak için Chvorinov kuralını kullanarak başarılır. Dökümün küçük V/A oranına sahip kesitlerinin besleyiciden uzağa yerleştirilmesiyle, katılaşma ilk olarak bu bölgelerde başlar ve dökümün diğer bölgeleri için sıvı metalin önü açık kalır. Soğutucular - dökümün belirli bölgelerinde hızlı katılaşmayı sağlayan iç ve dış ısı emiciler Çıkıcı: Atmosfere açık besleyicilere çıkıcı denir.

41 Dış Soğutucular Dış soğutucular Kum kalıp Şekil (a) Dökümün kalın kesitlerindeki erimiş metalin hızlı katılaşmasını desteklemek için dış soğutucu; ve (b) dış soğutucunun kullanılmaması durumundaki muhtemel sonuç.

42 Besleyici Tasarımı Besleyici, dökümden ayrılan ve sonraki dökümleri yapmak için yeniden eritilen bir atık metaldir Bir işlemde atık miktarını en aza indirmek için, besleyicideki metal hacminin en düşük değerde olması istenir Besleyici geometrisi genelde, V/A oranını en büyük yapacak şekilde seçildiğinden, bu durum besleyici hacminin mümkün olan en düşük değere indirilmesini sağlar.

43 DÖKÜM POTASI NEDİR? Metal veya alaşımlara şekil vermek üzere, eriterek sıvı hale getirip kalıplara dökme işleminin gerçekleştiği kalıplara döküm potası denir.

44 DÖKÜM POTALARININ GENEL ÖZELLİKLERİ Isı iletim özelliği iyi olmalıdır. Sıcaklık değişimlerine dayanıklı olmalıdır. Sıvı metal ile tepkimeye girmemeli. Buna önlem olarak uygun koruyucu ile kaplanmalıdır. Önceden ısıtılmış olmalıdır.

45 METAL DÖKÜM YÖNTEMLERİ 1. Kum Döküm 2. Diğer Bozulabilir Kalıba Döküm Yöntemleri 3. Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri 4. Dökümhane Uygulamaları 5. Döküm Kalitesi 6. Dökülebilen Metaller 7. Döküm Parça Tasarım Prensipleri

46 Döküm Yöntemlerinin İki Kategorisi 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

47 Kum Döküme Genel Bakış Toplam döküm üretiminin 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

48 Kum Dökümdeki Aşamalar 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

49 Kum Kalıbın Yapılması 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

50 Kum Döküm Üretim Sırası Kum dökümdeki işlem sırası aşamaları. Bu aşamalar, sadece döküm işlemini değil, ayrıca model yapımını ve kalıp yapımını da içerir

51 Model Dökümden sonraki soğuma esnasında meydana gelen büzülme ve işleme toleranslarını hesaba katmak için hafifçe büyütülmüş, parçanın şekli ile aynı, 3 boyutlu bir model gereklidir 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

52 Model Türleri Kum dökümünde kullanılan model türleri: (a) Serbest model (b) Ayrık serbest model (c) Çift taraflı Levhalı model (d) Tek taraflı Levhalı modelleri

53 Maça Parçanın iç yüzeylerinin tam ölçekli modeli Dökmeden önce kalıp boşluğuna yerleştirilir Sıvı metal, dökümün iç ve dış yüzeylerini oluşturmak üzere, kalıp cidarı ile maça arasına akar ve katılaşır Dökme sırasında konumunun bozulmaması için maça desteği denilen parçalar gerekebilir. Sadece iç boşluk oluşturmak için değil, kalıbın dayanım yönünden zayıf bölgeleri ile kalıplama zorluğu olan girinti ve çıkıntılı kısımlarda da maça kullanılır. Maçalar daha fazla bağlayıcı ile ve pişirme işlemi uygulanarak üretildiklerinden daha dayanıklıdırlar.

54 Kalıp içinde Maça (a) Maça, kalıp boşluğunda maça destekleriyle tutulur, (b) muhtemel maça tasarımı, (c) iç boşluklu döküm.

55 Kum Kalıplar ve Kum Maçalardan Beklenen Özellikler Dayanım - şeklini koruması ve sıve metal erozyonuna direnmesi için-kum tane yapısı-bağlayıcı tipi ve miktarı vs Geçirgenlik - sıcak hava ve gazların, kumdaki boşluklardan geçerek kalıp boşluğunu kolayca terketmesine izin vermekbağlayıcı-nem mik. tane yapısı Isıl kararlılık - kalıp cidarlarının sıvı metalle temasta kırılmaya çatlamaya ve erimeye dayanması Genleşme - döküm parça kalıp içinde soğurken çatlamadan serbestçe büzülmesine izin verme kabiliyeti Tekrar kullanılabilirlik - bozulan kalıptan çıkan kumların diğer kalıpların yapımında kullanılabilirliği

56 Döküm Kumları Silika (SiO 2 ) veya diğer minerallerle karışmış silika Yüksek refrakter özellikler - yüksek sıcaklıklara dayanma kapasitesi, düşük ısıl genleşme özelliği Küçük tane boyutları, döküm parça üzerinde daha düzgün yüzey 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 Kumun tane biçimi, tane büyüklüğü ve dağılımı, geçirgenlik ve dayanımı belirler

57 Maça (kum) Döküme Hazır Kum Kalıp Açık besleyici Döküm ağzı Havalandırma Üst derece Kapalı besleyici Derece Düşey yolluk Kum Alt derece Kalıp boşluğu Kuyu Kalıp giriş ağzı Ayırma yüzeyi Yatay yolluk Kum

58 Döküm Kumlarıyla Kullanılan Bağlayıcılar 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 dışındaki özellikleri arttırmak için bazen karışıma katkılar ilave edilir, kömür tozu, kağıt talaşı, katran vb

59 Kum Kalıp Türleri Yaş-kum kalıpları kum, kil ve su karışımı; Yaş" terimi, döküm sırasında nem içermesi anlamında dır Nem dökümde geçirgenliği kötüleştirerek ve ilave buhar oluşumuna neden olduğundan birtakım sorunlara neden olur (porozite) Kuru-kum kalıp o C de bir fırında kurutulduktan sonra döküme geçilir. Yaş kum kalıplardaki nemin olumsuzlukları ortadan kalkar. Kuru kabuk kalıp üfleç veya ısıtıcı lambalar kullanarak, yaş kum kalıbın yüzeyinden mm derinliği kurutmak

60 Kum Dökümde Maça Yüzmesi Döküm sırasında dökümün hatalı olmasına neden olabilecek şekilde, sıvı metalin kaldırma kuvveti, 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 Maça başı dizaynı, maça destekleri kullanımı ile maça yüzmesi önlenmeye çalışılır.

61 Kum Dökümde İşlem Sırası Maça başları Maça başları Yolluk Parçanın mekanik resmi Maça modeli levhası Üst derece levhası Maça kutuları Düşey yolluk Besleyici Derece Birleştirilmiş maça yarıları Kumlamaya hazır üst derece Kumla doldurulmuş ve model, düşey ve yatay yollukları sökülmüş üst derece Kumlamaya hazır alt derece Model çıkarıldıktan sonra alt derece Maça yerleştirilmiş alt derece Üst derece Alt derece Kapama pimleri Birleştirilmiş ve döküme hazır üst ve alt derece Kalıptan söküldüğü halde döküm; ısıl işlem görmüş 61 Teslime hazır döküm parça

62 Diğer Bozulabilir Kalıp Yöntemleri Kabuk kalıba döküm Vakum kalıba döküm Kapalı kalıba döküm Hassas döküm Alçı kalıba döküm ve Seramik kalıba döküm

63 Kabuk Kalıplama Termoset reçine bağlayıcı ile birleştirilmiş ince kum dan oluşan kabuktan yapılan kalıba döküm yöntemi Kabuk kalıplamada aşamalar: (1) Bir metal levhalı model veya üst ve alt derece modeli ısıtılarak, termoset reçineli ince kum içeren bir kutu üzerine yerleştirilir.

64 Kabuk Kalıplama 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; Kabuk

65 Kabuk Kalıplama Kabuk kalıplamada aşamalar: (4) kum kabuk, sertleştirme tamamlanana kadar fırın içinde birkaç dakika daha ısıtılır; (5) kabuk kalıp modelden sıyrılır;

66 Kabuk Kalıplama Kabuklar Metal bilye Derece Kıskaç Kabuk kalıplamada aşamalar: (6) Kabuk kalıbın iki yarısı, birleştirilir, bir kutu içinde çakıl veya metal bilyelerle desteklenir ve döküm gerçekleştirilir; (7) Yolluklu bitmiş ürün döküm çıkarılır

67 Kabuk Kalıplama Tüm işlemler 67

68 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Kabuk kalıplamanın üstünlükleri: İnce Kum-Pürüzsüz kalıp boşluğu yüzeyi, erimiş metalin daha kolay akmasını ve daha iyi yüzey kalitesi sağlar Yüksek boyutsal doğruluk genellikle talaş kaldırma gerekmez Kalıbın kolay esneyebilir/genleşebilir oluşu, dökümdeki çatlakları en aza indirir Seri üretim için mekanize edilebilir Zayıflıkları: Daha pahalı metal model ve bağlayıcı Az sayıda parça döküm için uygun değil Parça büyüklüğü sınırlı

69 Vakum Kalıplama Kimyasal bağ yerine vakum basıncıyla birarada tutulan kum kalıp kullanır Vakum terimi, döküm işleminin kendisinden çok kalıp yapımı anlamındadır 1970 lerde Japonya da geliştirilmiştir Bu kalıplama türünde bağlayıcı kullanılmaz

70 Vakum Kalıplamada İşlem Aşamaları (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

71 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Vakum kalıplamanın üstünlükleri: Bağlayıcı olmadığından, kum kolayca geri kazanılır, Kum, bağlayıcı kullanılan duruma göre mekanik yeniden şartlandırma gerektirmez Kuma su karıştırılmadığından, nemle ilgili hatalar oluşmaz İnce taneli kum ve folyo kullanımı sıvı metalin akıcılığı ile parça yüzey kalitesini olumlu etkiler Gürültüsü az, çevreyi kirletmeyen ve vakumdan dolayı gaz boşluğu oluşmayan bir döküm Zayıflıkları: Görece yavaş proses Mekanizasyona kolayca uyarlanamaz Parça boyutu sınırlı

72 Genleşen Polistiren Yöntemi (Kapalı Kalıp) Erimiş metal kalıba döküldüğünde buharlaşan bir polistiren köpük model çevresine sıkıştırılmış 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 Daha serbest parça dizaynı Karmaşık model hem büyük hem küçük parça Az sayıda büyük parça dökümüne uygun

73 Genleşen Polistiren Yöntemi Köpükten döküm ağzı ve düşey yolluk Köpük model Refrakter bileşenin püskürtülmesi Genleşen polistiren döküm yöntemi: (1) polistiren model, refrakter bileşenle kaplanır;

74 Genleşen Polistiren Yöntemi Model çevresine sıkıştırılmış kum Kalıp kutusu Genleşen polistiren döküm yöntemi: (2) köpük model bir kalıp kutusuna yerleştirilir ve modelin çevresine kum sıkıştırılır

75 Genleşen Polistiren Yöntemi Erimiş metal, köpüğü buharlaştırır ve yerine geçer 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

76 Üstünlükleri ve Zayıflıkları 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

77 Genleşen Polistiren 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

78 Hassas Döküm (Kayıp Mum Yöntemi) 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

79 Hassas Döküm Mum yolluk Mum model Hassas dökümün aşamaları: (1) mum modeller oluşturulur, (2) birkaç model, bir model salkımı oluşturmak üzere birbirine tutturulur

80 Hassas Döküm Hassas dökümün aşamaları: (3) model salkımı,önce seramik çamuruna batırılır ardından seramik tozlarına tutulur, (4) Yeterli kalınlığa gelene kadar işlem tekrarlanarak kurumaya bırakılır

81 Hassas Döküm Isı Mum Hassas dökümün aşamaları: (5) kalıp ters çevrilir ve mumun kalıp boşluğundan eriyerek akması içinbir etüvde ısıtılır, (6) kalıp, yüksek bir sıcaklığa ön tavlanır, erimiş metal dökülür ve katılaşır

82 Hassas Döküm Şekil 11.8 Hassas dökümün aşamaları: (7) kalıp kırılarak bitmiş döküm çıkarılır ve parçalar yolluktan ayrılır

83 Hassas Döküm Şekil Hassas dökümle elde edilmiş, 108 ayrı kanatçıklı yekpare bir kompresör statoru

84 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Hassas dökümün üstünlükleri: Yüksek derecede karmaşıklığa ve boyutsal doğruluğa sahip parçalar dökülebilir Dar boyutsal toleranslar 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. yavaş proses Nisbeten pahalı yöntemdir Mekanizasyonu zor

85 Alçı Kalıba Döküm Kum kalıba benzer ancak kalıp (alçı Plaster of Paris 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 kullanılmaz Alçı karışımı, ince detayları ve yüksek yüzey kalitesi oluşturarak modelin çevresinde kolayca akar ve sıkıştırma gerekmediğinden narin ( mum) ve yumuşak model malzemeleri kullanılabilir

86 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Alçı kalıba dökümün üstünlükleri: Yüksek doğruluk ve yüzey kalitesi İnce kesitlerin yapılabilmesi Kesit farklılıkları sorun oluşturmaz Yüzeyler çok düzgün Zayıflıkları: Döküm sırasında problem oluşturabilen nemin uzaklaştırılması için kalıbın kurutulması gerekir Eğer aşırı kurutulursa kalıp dayanımı kaybolur Alçı kalıplar yüksek sıcaklıklara dayanamaz, bu nedenle düşük erime sıcaklığına sahip alaşımlarla sınırlıdır (1200 o C)

87 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 Çok pahalıdır

88 Seramik Kalıba Döküm 1. Sıvı seramiğin dökülmesi 2. Yaş kalıbın çıkarılması 3. Yakma

89 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

90 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

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

92 Kokil Kalıba Döküm Kalıp boşluğu Maça Kokil kalıba dökümde aşamalar: (2) maçalar (kullanılıyorsa) yerleştirilir ve kalıp kapatılır, (3) erimiş metal, içinde katılaşacağı kalıba dökülür.

93 Üstünlükleri ve Zayıflıkları 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

94 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

95 Basınçlı Döküm 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 (7-140MPa) 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 ve bu sayede ince kesitler tam olarak dolar

96 Basınçlı Döküm Makinaları 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

97 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, silindir-pistonu ve diğer mekanik bileşenleri kimyasal olarak etkilemeyen, düşük sıcaklıkta eriyen metallerle sınırlıdır Döküm metalleri: çinko, kalay, kurşun ve magnezyum

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

99 Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Sıcak hazneli döküm çevrimi: (2) zımba haznedeki metali kalıbın içine akmaya zorlar ve soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür

100 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Makinası Erimiş metal, Bekletme potasından bir kepçe ile kalıp boşluğunu doldurmaya yetecek kadar alınıp ısıtılmamış hazneye dökülür ve bir piston metali yüksek basınç altında kalıp boşluğuna enjekte eder Dökümün elle yapılan aşamaları nedeniyle, genellikle sıcak hazneli makinalardaki kadar yüksek olmayan üretim hızı Döküm metalleri: alüminyum, pirinç ve magnezyum alaşımları Sıcak hazneli yöntemin avantajları, düşük erime sıcaklığına sahip alaşımlarla sınırlıdır (çinko, kalay, kurşun)

101 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Soğuk hazneli basınçlı döküm çevrimi: (1) kalıp kapalı ve piston gerideyken erimiş metal hazneye dökülür

102 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Soğuk hazneli dökümde çevrim: (2) Piston hareket ettirilerek metali kalıp boşluğuna akmaya zorlarken soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür

103 Basınçlı Döküm Kalıpları Genellikle takım çeliğinden, kalıp çeliğinden veya maraging çeliğinden yapılır Dökme çelik ve dökme demirin kalıplanması için Tungsten ve Molibdenli (yüksek refrakter kaliteleri) kullanılır Açıldığında parçayı çıkarmak için çıkarıcı pimler gerekir Yapışmayı önlemek için kalıp boşluğuna yağlayıcıların püskürtülmesi gerekir Sabit sıcaklıkta çalışma için gerektiğinde ısıtılabilir yada suyla soğutulur.

104 Üstünlükleri ve Zayıflıkları Basınçlı dökümün üstünlükleri: Yüksek üretim miktarları için ekonomik Yüksek boyutsal 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 dökülen parçanın kalıptan kolaylıkla çıkarılabilmesi gerektiğinden çok karmaşık olmaması gerekir

105 Savurma (Santrifüj) 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

106 Gerçek Savurma Döküm Erimiş metal, boru benzeri dönel simetrik bir parça üretmek için dönen kalıbın içine dökülür Yüksek hızda dnmenin sağladığı merkezkaç kuvvetler sıvı metalin kalıp iç cidarına homojen olarak dolmasını ve kalıbın iç şeklini almasını sağlar Parçalar: borular, tüpler, burçlar ve halkalar Dökümün dış yüzeyi yuvarlak, oktagonal, hegzagonal vs. olabilir; ancak içi şekli, radyal simetrik kuvvetler nedeniyle (teorik olarak) mükemmel yuvarlaklıktadır Dönme ekseni yere paralel dik yada yatık olabilir

107 Gerçek Savurma Döküm Kalıp Serbest merdane Kalıp Dökme potası Tahrik makarası Önden görünüş Yandan görünüş Gerçek savurma döküm ile boru döküm ekipmanı.

108 Yarı Savurma Döküm Savurma kuvveti, borusal parçalar yerine dolu dökümler üretmek için kullanılır Kalıplar, merkezden metal besleyecek besleyicilerle birlikte tasarlanır 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

109 Yarı Savurma Döküm Döküm ağzı Derece Üst derece Döküm Alt derece Döner tabla Savurmalı döküm yöntemi

110 Savurmalı Döküm 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

111 Savurmalı Döküm (a) Savurmalı döküm yöntemi merkezkaç kuvveti metalin dönme ekseninden uzaklaşarak kalıp boşluklarına akmasına neden olur; (b) döküm parça

112 Döküm İşlemlerinde Kullanılan Ocaklar Dökümhanelerde en yaygın kullanılan ocaklar şunlardır: Kupol ocakları Doğrudan yakıt yakan ocaklar Potalı ocaklar Elektrik ark ocakları Endüksiyon ocakları

113 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, kireçtaşı ve diğer muhtemel alaşımları içeren şarj, kupol yüksekliğinin yarısından daha aşağıya yerleştirilen bir şarj kapısından üst üste tabakalar halinde yüklenir Alt bölümde bulunan pencerelerden(tüyer) basınçlı hava üflenerek tutuşturulmuş kokun yanması hızlandırılır. Eriyerek kok yatağına süzülen sıvı demir belli aralıklarla dökme kanalından alınır

114 Kupol ocağının kesiti İç yüzey Dış yüzey Yükleme kapısı Yükleme zemini Refrakter kaplama Şarj Üfleyici Çelik kabuk Curuf Curuf kanalı Kum zemin Ayaklar 114 Hava kanalı Dökmeye hazır erimiş metal Tapa Dökme kanalı

115 Potalı Ocaklar Metal, yanan yakıt karışımı ile doğrudan temas etmeden erir Çık eskiden beri kullanılan basit yapılı ocaklardır Kap (pota), refrakter malzemeden (grafit SiC veya yüksek alaşımlı çelikten yapılır Bronz, pirinç ve çinko ve alüminyum alaşımları gibi demirdışı metaller için kullanılır Dökümhanelerde üç türü kullanılır: (a) Kaldırmalı tip, (b) sabit, (c) Devrilebilen potalı ocak

116 Potalı Ocaklar Yakıt Kapak Kaldırmalı pota Yakıt Dökme ağzı Çelik kabuk Potalı fırın Çerçeve Kapak Eğme kolu Yakıt Destek bloğu Refrakter kaplama Potalı ocakların üç türü: (a) kaldırmalı pota, (b) erimiş metalin kepçeyle alınması gereken sabit tip, ve (c) Devrilen potalı ocak.

117 Elektrik Ark Ocakları Şarj, bir elektrik arkının ürettiği ısı tarafından eritilir Yüksek güç tüketimi vardır, Elektrik ark ocakları yüksek eritme kapasiteleri için kullanılır (25-50 ton/saat) Öncelikle çelik eritme için kullanılır İki yada üç elektrotlu tipleri vardır Hemen her kapasitede bulmak mümkün Temiz ve özelliklerin kontrolu kolay Yüksek sıcaklık(3000 o C)

118 Elektrotlar Çatı (kaldırılabilir) Refrakter kaplama Curuf deliği Erimiş çelik Dökme ağzı Metali dökmek için eğme yönü Çeliği dökmek için eğme yönü Devirme mekanizması Çelik üretimi için elektrik ark ocağı

119 Endüksiyon Ocakları 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

120 Endüksiyon Ocağı Kapak Bakırdan mamul endüksiyon bobinleri Erimiş metal (Oklar karıştırma etkisini göstermektedir) Refrakter malzeme Endüksiyon ocağı

121 Kepçeler 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 kolu Tutamaklar Önden görünüş İki yaygın kepçe türü: (a) kren kepçe ve (b) iki kişiyle taşınan kepçe

122 Katılaşmadan Sonraki İlave Aşamalar Budama Maçanın çıkarılması Yüzey temizliği Muayene Tamir (gerekirse) Isıl işlem

123 Budama 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

124 Maçanın Çıkarılması 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

125 Yüzey Temizliği Döküm yüzeyinden kumun temizlenmesi ve yüzey görünümünün iyileştirilmesi Temizleme yöntemleri: aşındırıcı içinde titreşim, kaba kum taneleri veya metal bilyelerle hava püskürtme, 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

126 Isıl İşlem 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 İç yapısal bozuklukları gidermek

127 Döküm Kalitesi 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

128 Genel Hatalar: Eksik Döküm Kalıp boşluğu tamamen dolmadan katılaşan bir döküm Kalıp Eksik döküm Kalıp Dökümdeki bazı yaygın hatalar: (a) eksik döküm

129 Genel Hatalar: Soğuk Birleşme Metalin iki parçası birlikte akar ancak erken katılaşma nedeniyle soğuk birleşme hatası oluşur Soğuk birleşme Kalıp Maça Şekil Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (b) soğuk birleşme

130 Genel Hatalar: Soğuk Yapışma Döküm sırasında metal zerrecikleri ve katı taneler oluşur ve döküm içinde kalırlar Soğuk yapışmalar Kalıp Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (c) soğuk yapışma

131 Genel Hatalar: Çekme Boşlukları En son katılaşan bölgesinde bulunabilecek sıvı metal miktarını azaldığından katılaşma büzülmesinin neden olduğu yüzey çökmesi veya iç boşluk Çekme boşluğu Kalıp Dökümlerdeki bazı yaygın hatalar: (d) çekme boşluğu

132 Kum Döküm Hataları: Gaz Boşluğu Döküm sırasında döküm gazlarının çıkışının katılaşma başlamadan tamamlanmamasının neden olduğu balon şeklindeki gaz boşlukları Gaz boşluğu Kalıp Şekil Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (a) gaz boşluğu

133 Kum Döküm Hataları: Gözenekler Döküm yüzeyinde veya yüzeyin hemen altında çok sayıda küçük gaz boşluğunun oluşumu Gözenekler Kalıp Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (b) gözenekler

134 Kum Döküm Hataları: Penetrasyon Sıvı metalin akıcılığı yüksek olduğunda, döküm yüzeyinin kum taneleri ve metal karışımı içermesine neden olacak şekilde, kum kalıp veya maçanın içine nüfuz edebilir Penetrasyon 134 Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (e) penetrasyon

135 Kum Döküm Hataları: Kalıp Kayması Üst ve alt derecelerin birbirine göre yana kaymasının neden olduğu, döküm parçanın ara yüzeyindeki bir kademe Üst derece, alt dereceye göre kaymıştır Üst derece Ayırma yüzeyi Alt derece Kum dökümlerdeki yaygın hatalar: (f) kalıp kayması

136 Kum Döküm Hataları: Çökme Yaygın büzülme boşluğu Maça Kum dökümlerdeki çökme ve önlenmesi: (a) yaygın görülen büzülme boşluğu, boşluğun olmaması halinde yüzeydeki çökme ve (c) maça kullanımıyla çökmenin önlenmesi

137 Dökümhanede Muayene Yöntemleri 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

138 Döküm Metalleri 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

139 Demir Esaslı Döküm Alaşımlar: Dökme Demir 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 1400C (bileşime bağlıdır)

140 Demir Esaslı Döküm Alaşımları: Çelikler 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 1650C Bu sıcaklıklarda çelik kolayca oksitlenir; bu nedenle erimiş metalin havadan izole edilmesi gerekir Erimiş çelik nisbeten düşük akıcılığa sahiptir

141 Demirdışı Döküm Alaşımları: Alüminyum Genellikle kolay dökülebilir olarak bilinir Alüminyumun düşük erime sıcaklığı nedeniyle, dökme sıcaklıkları düşüktür T m = 660C Özellikleri: Hafif yapı Isıl işlemlerle dayanım özelliklerinin değiştirilebilmesi Talaş kaldırma kolaylığı

142 Demirdışı Döküm Alaşımları: Bakır 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

143 Demirdışı Döküm Alaşımları: Çinko Alaşımları Yüksek dökülebilirlik, basınçlı dökümde yaygın kullanım Düşük erime sıcaklığı çinkonun erime sıcaklığı T m = 419C Döküm kolaylığı için iyi akıcılık Özellikleri: Düşük sürünme dayanımı, bu nedenle dökümler uzun süreli yüksek gerilmelere maruz bırakılamaz

144 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

145 Ürün Tasarım Prensipleri 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

146 Ürün Tasarım Prensipleri 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

147 Yüzey Eğim Toleransı Parça tasarımındaki küçük değişiklikler, maça ihtiyacını azaltabilir Bir maça kullanımına ihtiyacı ortadan kaldıran tasarım değişikliği: (a) orijinal tasarım (b) yeni tasarım.

148 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

149 Ürün Tasarım Prensipleri 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