KUM KALIBA DÖKÜM AŞAMALARI

KUM KALIBA DÖKÜM AŞAMALARI Kum kalıba döküm işleminde yapılması gereken işlemlerin mantıksal sıralaması şu şekildedir: 1. Model yapımı 2. Maça yapımı (model yapımıyla eş zamanlı olabilir) 3. Kalıplama (kalıp yapımı ) 4. Ergitme ve dökme 5. Kalıp bozma, çıkarma 6. Temizleme (kum, çapak ve yolluklar vs.) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 1

1) MODEL TİPLERİ Tek (serbest) model Yolluklu serbest Kutuya bağlı Özel tip DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 2

DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 3

DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 4

DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 5

1.2) MODEL MALZEMELERİ Model malzemesi olarak genellikle işlenmesi kolay olan yumuşak malzemeler tercih edilir; Ağaç, alçı, plastik, köpük, mum, yumuşak metal (alüminyum, pirinç, bakır vb.) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 6

1.3) MODEL TÜRÜ SEÇİMİ Model türü ve malzemesi seçiminde dikkate alınacak hususlar Üretim sayısı Parça şekli Kalıplama ve/veya döküm yöntemi Boyutsal tolerans Yüzey kalitesi gibi kriterlere bağlıdır. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 7

1.4) MODELİN ÖLÇÜLERİ Modelin ölçülerini belirlemede; Dökümü yapılacak metalin çekme payları Talaşlı imalat yapılacaksa işleme payları dikkate alınmalıdır. Bu paylar parçanın geometrisine göre nihai ölçüye ekleme veya çıkarma şeklinde yansıtılır. Örneğin burç şeklindeki silindirik bir parça için çekme payı modelin dış ve iç çapına eklenir. Talaş payı ise dış çapına eklenir, iç çapından çıkartılır. Genellikle çoğu metaller katılaşırken çekmeye/büzülmeye (hacimsel küçülme) maruz kalırlar. Bu çekme oranı genellikle % 0,2 - %2 arasındadır. Çekme oranı parça malzemesine, kalıplama şekline ve geometrisine bağlı olarak değişir. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 8

1.4) MODELİN ÖLÇÜLERİ-2 Herhangi bir malzeme için çekme oranı serbest çekme durumunda sabittir. Serbest çekmenin engellenmesi durumuna göre çekme oranında küçük değişimler olabilir. % 1,5 ve üzeri oranlarda bizmut ve ötektik grafit içeren dökme demirlerde (DD) çekme olmaz veya çekme oranı en düşük seviyededir. Grafit (karbon), silisyum, germanyum ve bizmut elementleri katılaşırken genleşirler. Modeller genelde iki parçadan oluşur. Fakat parça geometrisine bağlı olarak çok parçalı modeller yapılabilir. Parçanın kalıptan kolay çıkması için model yüzeylerine 0.5º ~ 4º arasında koniklik verilir. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 9

DÖKÜM MALZEMELERİ ÇEKME PAYLARI DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 10

2) MAÇA YAPIMI DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 11

2) MAÇA YAPIMI-2 Dökülecek parçaların üzerindeki girintili ve/veya çıkıntılı kısımların elde edilmesi maksadıyla kalıp içerisine (boşluğuna) konan ve kumdan yapılan elemanlara maça denir. Maça yapımında esas malzeme genellikle silis kumudur (silis SiO 2, olivin MgFe 2 SiO 4, kromit FeO-Cr 2 O 3 veya zirkon ZrSiO 4 ) Üretim şekline göre 3 ayrı türe ayrılırlar: - Yaş kum maça - Kuru kum maça - Kabuk maçalar DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 12

3) MAÇA YAPIMI-3 Bağlayıcı olarak organik ve inorganik maddeler kullanılır. o Organik : Reçine, maça yağları ve tahıl esaslı katkılar (un, nişasta vb.). Nispeten ucuzdurlar ve döküm sonrası kolay dağılırlar. Gaz oluşturmaları bir dezavantajdır. o İnorganik : Killer, sodyum silikat, çimento vb. İnorganik bağlayıcıların avantajı gaz oluşturmamalarıdır, dezavantajı ise döküm sonrası zor dağılmalarıdır. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 13

4) MAÇA YAPIMI -4 Kil bağlayıcı kullanılan kalıplar veya maçalar duruma göre yaş veya kuru halde kullanılabilir. Kuru kullanım için 150 ~ 350º C de fırınlanarak mukavemet artırılır. Sodyum silikat, Na 2 SiO 3, (cam suyu) kullanılması halinde kalıp/maça CO 2 gazıyla sertleştirilerek mukavemet kazandırılır. Na 2 SiO 3 + CO2 Na 2 CO 3 + SiO 2 (sodyum karbonat + silika) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 14

3) KALIPLAMA Üç grup malzemenin karıştırılmasıyla elde edilir. 1 Esas madde, refrakterliği sağlayan kum taneleridir. Tane boyutu 0,05 2 mm arasında değişir. 2 Bağlayıcı madde ( kil, kireç, reçine ) 3 Diğer özel katkı maddeleri / akıcılığı arttıran geçirgenliği etkileyen ( kömür tozu, talaş vs. ) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 15

3) KALIPLAMA-2 DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 16

3.1) KUM ÇEŞİTLERİ 1. Silis kumu, silika, (SiO 2 ): En çok kullanılan kum türüdür. Tercih nedeni; kolay bulunuşu, ucuzluğu ve refrakter oluşudur. 2. Zirkon kumu (ZiSiO 4 ): Isıl kararlılığı yüksektir. Yani ısıl genleşmesi burada bahsi geçen dört çeşit kum içersinde en düşüktür olanıdır. Isıl iletkenliği yüksektir. Bu özellikler hızlı katılaşma sağlar. Ergime noktası yüksek metallerin dökümü için kullanılır. 3. Olivin (MgFe 2 SiO 4 ) : silis kumuna göre dayanımı yüksek ve ısıl genleşmesi düşüktür. Yüksek alaşımlı çeliklerin dökülmesinde kullanılır. 4. Kromit ( FeO-Cr 2 O 3 ) : Yüksek kimyasal kararlılığa sahiptir DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 17

3.2) KALIPLAMA KUMU KARIŞIM ORANLARI Kum % 80 90 Kil % 8 14 Su % 2 6 ( Bentonit, illit, kaolin vs gibi maddeler ) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 18

3.3) KUM KALIPLARDA YAŞ MUKAVEMET VE GAZ GEÇİRGENLİĞİ DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 19

1. Yaş mukavemet tane boyutu 2. Yaş mukavemet nem - tane şekli 3. Yaş mukavemet nem kil oranı 4. Geçirgenlik - tane boyutu 5. Geçirgenlik nem - tane şekli 6. Geçirgenlik nem kil oranı DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 20

4) DÖKME DEMİRLER Endüstride en çok kullanılan malzeme türüdür. % 4 e kadar C ve % 3,5 e kadar silisyum Si içerir. Çok geniş bir mukavemet, sertlik, işlenebilirlik, aşınma, korozyon direnci gibi özellikler yelpazesine sahiptir. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 21

4) DÖKME DEMİRLER-2 DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 22

4) DÖKME DEMİRLER-3 Çeşitleri Alaşım elementi ve mikro yapıya göre 4 e ayrılır. 1 Gri dökme demir ( kır ) 2 Beyaz dökme demir 3 Temper dökme demir 4 Küresel grafitlli ( sfero ) dökme demir. Mikro yapıya etki eden faktörler : 1 Kimyasal kompozisyon 2 Katılaşma şartları 3 Katılaşma sonrası ısıl işlem 4 Soğuma hızı DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 23

4.1 GRİ DÖKME DEMİR % 2,5 4 C % 1 3 Si Karbon yapıda serbest haldedir ve levha (laminer) grafit halinde bulunur. Genel mikro yapı (matris) ferritiktir. Soğutma hızına bağlı olarak ferritik, ferritik+perlitik veya perlitik matrise sahiptir. Perlitik lamel grafitli kır(gri) dökme demir mikroyapısı DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 24

Perlitik yapı Perlitik ray çeliği mikroyapısı, koyu faz ferrit, açık renkli faz sementit (Fe 3 C) göstermektedir. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 25

4.2 BEYAZ DÖKME DEMİR % 1,8 3,6 C ve % 0,5-1,9 Si Karbon yapıda sementit ( Fe 3 C )olarak adlandırılan bileşik oluşturur. Yapıda serbest karbon yoktur. Sert ve kırılgandır. Kırıldığında beyaz (parlak) kristalli bir yüzey oluşur. Ferritik-perlitik beyaz dökme demir mikroyapısı; yapıda büyük taneli yoğun sementit (Fe 3 C) oluşur [An example of a white cast iron, so named due to its relatively low carbon content, which means that the carbon present is in the form of cementite. Upon cooling the melt initially forms austenite dendrites and ledeburite. The dendrites then transform to pearlite, and the ledeburite to ferrite and cementite. Composition Fe, C 2.85, Si 0.33, Mn 0.39, Cr 0.91 (wt%), DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 26

4.3 TEMPER DÖKME DEMİR: Beyaz dökme demirin temperlenmesiyle üretilir. İşlem ~ 950 ºC de uzun süreler (1-6 gün) bekletilerek yapılır. Temperleme sonucunda BDD matrisinde bulunan karbürler (Fe 3 C) difüzyonla parçalanır ve serbest karbon (rozet şekilli) oluşur. Temperleme ortamına göre; 1. Nötr ortamda siyah temper döküm elde edilir. Matris yapısı ferritik / ferritik +perlitik / perlitik olabilir. 2. Oksitleyici ortamda beyaz temper döküm elde edilir. Paçanın dış kısımlarında dekarbürasyon (karbon kaybı) meydana gelir. DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 27

Ferritik siyah temper dökme demir mikroyapısı. Yapıdaki sementit çözülür ve karbon serbest hale gelir. [Blackheart cast iron is produced by heating white cast iron at 900-950 ºC for many days before cooling slowly. This results in a microstructure containing irregular though equiaxed nodules of graphite in a ferritic matrix. The term "blackheart" comes from the fact that the fracture surface has a grey or black appearance due to the presence of graphite at the surface. The purpose of the heat treatment is to increase the ductility of the cast iron. Composition Fe, C 2.4, Si 1.1, Mn 1.1 (wt%) DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 28

4.4 KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR (Sfero, düktil veya nodüler olarak da anılır) - % 3-4 C %1,8-2,8 Si Serbest karbon matris içinde küremsi bir şekle sahiptir. Küresel grafit, ergiyik metale % 0,5 oranında magnezyum (Mg) veya seryum (Ce) katılarak elde edilir. Matris yapısı soğutma hızına göre ferritik / ferritik+perlitik / perlitik olabilir. Ferritik-perlitik küresel grafitli dökme demir mikroyapısı DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 29

DEMİR KARBON FAZ DİYAGRAMI DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 30

Dökme demirde soğuma hızının mikro yapıya etkisi DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 31

BEYAZ DÖKME DEMİRİN TEMPERLENMESİ DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 32

DÖKÜM HATALARI Çekme boşluğu Eksik döküm Gaz boşluğu Şişme (düşük kalıp mukavemeti) Kayma Çatlaklar ve çarpılmalar (derecelerde) Çapak Kalıp genişlemesi Pislikler, curuf vs. Maça yüzmesi Soğuk birleşme Parçada sızdırmazlık hatası (hava, sıvı) Sıçrama Metalin kalıp duvarından içeri sızması (penitrasyon ) Segregasyon: Fiziki ve/veya kimyevi mikro yapı dengesizlikleri DOÇ. DR. SAKıP KÖKSAL 33