MAK-205 Üretim Yöntemleri I. Yöntemleri. (4.Hafta) Kubilay Aslantaş

Transkript

1 MAK-205 Üretim Yöntemleri I Kalıcı Kalıp p Kullanılan lan Döküm D Yöntemleri (4.Hafta) Kubilay Aslantaş

2 Kalıcı Kalıp p Kullanan Döküm D m YöntemleriY Harcanan kalıba döküm tekniğinin en büyük dezavantajı; Her defasında yeni bir kalıbın hazırlanması idi. Buna ilave olarak kalıbın mukavemeti, nem oranı ve model çıkarma gibi bir takım zorluklarda sayılabilir. Yukarıdaki sayılan nedenler dolayısıyla ile günümüze kadar gelen süreç içerisinde kalıcı kalıp teknikleri geliştirilmiştir. Kalıcı kalıplarda genellikle metalden yapıldığından ancak ergime derecesi düşük metallerin dökümü yapılabilmektedir. 2

3 Kalıcı Kalıp p Kullanan Döküm D m YöntemleriY Metal (Kokil) kalıba döküm Basınçlı döküm Savurma (Santrifüj) döküm Sürekli döküm 3

4 Metal (Kokil) kalıba döküm Bu döküm yöntemi daha çok Kompleks geometriye sahip parçaların Dar boyut toleransına sahip parçaların Üretim adetinin çok fazla olduğu yerlerde kullanılmaktadır. Kalıp malzemesi olarak seçilen malzeme genellikle kaliteli dökme demir veya çelik kullanılmaktadır. Bu yöntemle demir esaslı malzemelerden 3000 ile adet arasında döküm yapılabilirken, Alüminyum gibi düşük ergime sıcaklığına sahip metallerden adet e kadar döküm yapılabilmektedir. 4

5 Metal (Kokil) kalıba döküm(devam) Metal kalıba döküm yönteminde katılaşma sırasında soğuma, kum kalıplardan daha hızlıdır. (Neden?) Metal kalıbın ısı iletkenliği kum kalıba nazaran daha yüksek olduğundan, dökülen metal hemen soğumaya başlar. 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. Kokil kalıplar genellikle açılıp kapanan iki veya daha çok parçadan imal edilirler. Kalıp kapandıktan sonra oluşan boşluğa sıvı metal dökülür ve katılaşma sonrasında kalıp açılarak parça çıkarılır. 5

6 Metal (Kokil) kalıba döküm(devam) Kalıp malzemesi kum gibi geçirgen olmadığı için gaz çıkışı için kalıba hava kanallarının açılması gerekmektedir. Kalıp tasarımında cidar kalınlığı ısı girdi ve çıktıları dikkate alınarak belirlenmelidir. Kalıp sürekli bir imalat prosesi ile karşı karşıya kaldığından, çalışma sıcaklığı ve cidar kalınlığı kalıp ömrü açısından önemlidir. Kokil kalıplarda cidar kalınlıkları genellikle 18-50mm arasında değişmektedir. Bu kalıplara gerekirse soğutma ünitesi de monte edilmek suretiyle hem kalıbın hem de dökümün katılaşma işlemi hızlandırılmış olur. 6

7 Metal (Kokil) kalıba döküm(devam) 7

8 Metal (Kokil) kalıba döküm(devam) Döküm m malzemesi Alüminyum ve alaşımı Bakır ve alaşımı Magnezyum ve alaşımı Çinko ve alaşımı Kır dökme demir Dökülebilecek parça sayısı Döküm m malzemesi Dökülebilecek parça a sayısı Alüminyum ve alaşımı Bakır ve alaşımı Magnezyum ve alaşımı Kır dökme demir 13kg (Çok fazla parça sayısı için) 500kg (Az parça sayısı için) 10kg 25kg 12kg 8

9 Metal (Kokil) kalıba döküm(devam) Avantajları 1. Đş parçasının yüzeyi daha düzgün olup, ilave bir talaş kaldırma işlemi gerektirmez 2. Mekanik özellikler daha yüksektir 3. Daha hassas boyut toleransına sahip parçalar imal edilebilir 4. Temizleme masrafı daha azdır 5. Kompleks parçaların dökümü daha kolaydır. Yöntemin dezavantajları 1. Çok büyük boyutlu dökümler için tercih edilmez 2. Bütün metallerin dökümü için elverişli değildir. Ancak alüminyum, bakır, magnezyum ve çinko esaslı alaşımların dökümü yapılabilir 3. Az sayıda parça imalatı için pahalı bir yöntemdir. 9

10 Basınçlı Döküm Sıvı metalin basınç altında metal kalıba doldurulmasıyla elde edilen dökme işlemidir. Bu yöntemin kokil dökümden farkı; sıvı metalin kalıba basınçla sevk edilmesidir. Kalıbın soğutulması için genellikle su kullanılır. 10

11 Basınçlı Döküm (Devam) Sıvı metal yüksek basınçla kalıp boşluğuna gönderildiği için çok kompleks geometriye sahip parçaların imalatı mümkün olmaktadır. Kalıp imalatı diğer yöntemlere nazaran pahalıdır. Bu nedenle dökümü yapılacak parça sayısının 5000 veya daha fazla olması tavsiye edilmektedir. Kalıplar genellikle çift parçalı olup, parçanın kalıptan çıkartılması için itici çubuklardan yararlanılır. 11

12 Basınçlı Döküm (Devam) Basınçlı döküm tekniği ile üretilmiş parça örnekleri 12

13 Basınçlı Döküm (Devam) Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm Daha çok kalay kurşun ve çinko gibi düşük sıcaklıkta eriyen alaşımlar için kullanılan bir yöntemdir. Çoğunlukla mazotla ergitilen alaşım, piston ve kanallar vasıtasıyla kalıba gönderilir. Döküm basıncı genellikle 15-35MPa dır Düşük ergime sıcaklığına sahip metallerin dökümünde kullanılır (Kalay, Kurşun) 13

14 Basınçlı Döküm (Devam) Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm 14

15 Basınçlı Döküm (Devam) Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm 15

16 Basınçlı Döküm (Devam) Soğuk hazneli yüksek basınçlı döküm Daha çok alüminyum ve bakır gibi yüksek ergime sıcaklığına sahip alaşımların dökümünde kullanılan bir yöntemdir. Döküm basıncı genellikle 20-70MPa dır. (Bazı zamanlarda bu değer 150MPa kadar çıkabilir) 16

17 Basınçlı Döküm (Devam) Soğuk hazneli döküm Makinası 17

18 Basınçlı Döküm (Devam) Soğuk hazneli döküm uygulama örnekleri 18

19 Basınçlı Döküm (Devam) Vakum tahliyeli basınçlı döküm Bu döküm tekniğinde döküm sırasında kalıp boşluğundan özel açılmış bir kanal ile vakum yapılmaktadır. Vakum tahliyesi sıvı metalin basılması sırasında meydana gelen gaz kaynaklı problemleri en aza indirger. Böylece yapıda herhangi bir porozitenin oluşması da engellenmiş olur. 19

20 Basınçlı Döküm (Devam) Düşük basınçlı döküm Bu yöntemle kapalı bir ortamda bulunan erimiş metale basınçlı gaz uygulanır. Basıncın etkisi ile erimiş metal kalıp boşluğuna yönlendirilmiş olur. 20

21 Basınçlı Döküm (Devam) Avantajları 1. Kompleks şekilli küçük parçaların dökümü için çok uygundur 2. Đnce cidarlı parçalarda kalıbın tam olarak dolması sağlanır 3. Yüzey ve boyut hassasiyeti çok iyidir. 4. Temizleme masrafı daha azdır 5. Hızlı soğuma sonucu ince taneli yapı oluşur, dolayısıyla mekanik özellikler daha iyidir. Yöntemin dezavantajları 1. Sadece küçük parçaların üretimde kullanılır. 2. Kalıp tasarımı zor ve pahalı bir işlemdir. 3. Döküm makinesi için yüksek bir yatırım gerekmektedir. 4. Yüksek sıcaklıkta eriyen metallerin dökümü yapılmaz 21

22 Santrifüj (Savurma) Döküm Merkezkaç tekniği ile erimiş metal dönel bir hareket vasıtasıyla şekillendirilir. Erimiş metal yerçekimi etkisinde değil, hızlı dönme hareketi neticesinde oluşan merkezkaç etkisi altındadır. Kalıp ekseni düşey veya yatay olabilir Santrifüj döküm ile boru, halka gibi dönel şekilli parçalar maçasız üretilebilmektedir. 22

23 Santrifüj (Savurma) Döküm Yatay Savurma Döküm Dikey Savurma Döküm 23

24 Santrifüj (Savurma) Döküm 24

25 Santrifüj (Savurma) Döküm Avantajları 1. Boru ve benzeri parçalar maçasız dökülebilir 2. Sıvı metal içerisindeki gazlar ve düşük yoğunluklu metal olmayan kalıntılar merkezkaç kuvvetinin etkisiyle uzaklaştırılır. 3. Yüzey ve boyut hassasiyeti iyidir. 4. Yöntemde hurdaya atılan kısım çok azdır 5. Kalıbın ince cidarlı bölümleri kolaylıkla dolar Yöntemin dezavantajları 1. Dökülen parça biçimleri sınırlıdır 2. Döküm makinesi için yüksek bir yatırım gerekmektedir. 3. Yoğunluğu farklı olan bileşenler içeren alaşımlarda ağırlık segregasyonu görülebilir. 25

26 Sıkıştırma Döküm Eritilmiş olan metal malzeme dişi kalıp içerisine döküldükten sonra erkek kalıp tarafından uygulanan basınçla yapılan döküm tekniğidir. Dişi kalıbın gerisinde olan itici vasıtasıyla numune geri çıkartılır. Kompleks geometriye sahip parçaların imalatında kullanılır. 26

27 Sıkıştırma Döküm Şıkıştırma dökümde işlem sırası 27

28 Sıkıştırma Döküm Sıkıştırma döküm yöntemi ile imal edilmiş parça örnekleri 350 ton kapasiteli sıkıştırma döküm makinası 28

29 Sürekli döküm Sürekli döküm tekniği, erimiş metalin su ile soğutulan, iki ucu açık bir kalıptan geçirilerek katı hale dönüştürülmesi metodudur. Genellikle basit geometriye sahip uzun parçaların dökümü yapılmaktadır. Bu yöntemle Alüminyum, bakır ve çelik malzemelerin dökümü yapılmaktadır Kalıp ile metalin birbirine yapışmasını önlemek amacıyla yağlayıcı kullanılır. 29

30 Sürekli döküm (Devam) Sürekli Döküm I Sürekli Döküm II 30

31 Sürekli döküm (Devam) 31

32 Sürekli döküm (Devam) 32

33 Döküm Hataları Döküm işleminde meydana gelebilecek hatalar aşağıda sıralanan bir veya birkaç unsurdan kaynaklanabilir. Model tasarımı ve üretiminden kaynaklanan hatalar Kalıp tasarımı, kalıp malzemesi ve kalıplama işleminden kaynaklanan hatalar Döküm işleminden kaynaklanan hatalar Bitirme işlemlerinden kaynaklanan hatalar 33

34 Döküm Hataları (Devam) Eksik Akış Kalıp boşluğunun tam dolmadan önce katılaşmanın meydana gelmesi sonucunda oluşur. Kalıp Eksik Akış Kalıp 34

35 Döküm Hataları (Devam) Soğuk Kaynama Erimiş metalin farklı yollardan akması sonucunda meydana gelir. Her iki yönden akan metal uçlarında erken donma sonucunda tam bir kaynama olmaz. Soğuk Kaynama Maça Kalıp 35

36 Döküm Hataları (Devam) Çekme Boşluğu Katılaşma sırasında meydana gelir. Katılaşma dökümün bütün yüzeylerinde başlarsa, iç çekme boşluğu şeklinde, büyük çekme olur. Bir yüzeydeki katılaşma diğerlerinden yavaş ise, boru şeklinde iç çekme boşluğu ortaya çıkar. Çekme Boşluğu Kalıp 36

37 Döküm Hataları (Devam) Karıncalanma Döküm sırasında oluşan gazların neden olduğu balon şeklindeki gaz boşlukları türündeki hatalardır Karıncalanma Kalıp 37

38 Döküm Hataları (Devam) Yüzey altı Karıncalanma Döküm yüzeyinin hemen altında meydana gelen çok sayıda küçük gaz boşluklarının oluşması nedeniyle ortaya çıkan bir hasar türü Karıncalanma Kalıp 38

39 Döküm Hataları (Devam) Penetrasyon Yüksek akışkanlık özelliğine sahip erimiş metal kum kalıba veya maça malzemesine penetre olabilir. Buda istenilen geometrinin ve yüzey kalitesinin bozulmasına neden olur. 39

40 Döküm Hataları (Devam) Kayma Derecelerin birbiri üzerine tama oturmaması neticesinde meydana gelen hatalardır. Üst Derece Alt Derece Üst Derece alt dereceye göre kaymış durumda Mala Yüzeyi 40

41 Döküm Tasarımı Kusurlara dikkat -Boşluk ve deliklerin meydana getirdiği gerilme konsantrasyonu, -Bitirme işlemleri sonucunda yüzeyde meydana gelen izler σ 0 2a σ max σ max = σ 0 (1 + 2b/a) 2b σ 0 41

42 Döküm Tasarımı (a)keskin köşelerden sakın (b) Ani kesit değişikliği ciddi döküm hatalarına neden olabilir 42

43 Döküm Tasarımı Model tasarımı yaparken, modelin kumdan kolay ayrılabilecek bir geometride olmasına dikkat et. Bu nedenle model geometrisine bir miktar koniklik verilmesinde fayda var. 43

44 Döküm Tasarımı Katılaşma esnasında meydana gelen büzülmeyi her zaman hesaba katmalısın 44