Fatih ALİBEYOĞLU -4-
Döküm Yöntemlerinin Sınıflandırılması 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
Kum Kalıba Döküm Kum kalıba döküm, en çok kullanılan döküm yöntemidir. Gerek büyük parçalara uygulanışı gerek maliyetinin az olması kum kalıbın tercih nedenlerinin başında gelmektedir. Kumdan, el yardımıyla ya da makine yardımıyla hazırlanan kalıba eriyik metalin dökülmesi şeklinde gerçekleştirilen yöntemdir. Kum kalıba dökümün birçok çeşidi vardır. Yaş kum kalıba döküm, kuru kum kalıba döküm, toprak kalıba döküm vs. Döküm üretiminin %60 lık kısmını bu yöntem oluşturur. Birçok metalin dökümü için elverişlidir. Yöntem basittir. Kalıp malzemesi ucuzdur. Bozulup tekrar kullanılabilir. Üretim miktarı bir adetten milyonlarca adede kadardır.
Kum Kalıbın Aşamaları 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
Kum Kalıba Döküm Kaynak :J.S. Colton Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Kaynak :J.S. Colton Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Kum Döküm Parçaları
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 (a) Serbest model (b) Ayrık serbest model (c) Çift taraflı Levhalı model (d) Tek taraflı Levhalı modelleri
Kalıbın hazırlanması Kum kalıpta boşluk, bir model etrafında kumu sıkıştırarak kalıbın bir yarısını hazırlayıp, diğer yarısıyla birleştirme şeklinde oluşturulur. Ayrıca iç yüzeyi boş bir malzeme ise kalıba maça da eklenir. Kalıpta yolluk ve besleyici bulunmalıdır. Her yeni modelde yeni kalıbın hazırlanması gerekmektedir. Kaynak: Özgü Bayrak
Kalıp Elemanları Yolluk : Eriyik metalin kalıp boşluğuna gitmesini sağlayan yatay ve düşey kanallara yolluk denir. Görevleri kalıbın tam dolmasını sağlamak, pisliklerin ve cüruf oksitlerin kalıp içine sürüklenmesini engellemek başlıca görevleridir. Besleyici : Kalıba dökülen eriyik madde ve alaşımlar soğuyup katılaşırken hacimlerini küçültürler. Bunun sonucu olarak çöküntü adı verilen boşluklar meydana gelir. Çöküntüler hatalı dökümlere sebep olur. Çöküntü barındırmayan parça elde etmek için kalıbın uygun yerlerine besleyici adı verilen eriyik madde kütleleri bağlanır. Maça: Üretilecek olan parça içerisinde boşluk varsa kalıbın içerisine maça yerleştirilir. Kalıbın dayanımının zayıf olduğu, girinti ve çıkıntının çok olduğu yerlerde de maça kullanılır.
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
Kalıplama Kaynak :Sinan Köksal
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
Döküm Kumlarında kullanılan Bağlayıcılar Kum, su ve bağlayıcı kil karışımıyla bir arada 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
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 350-400 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 10-25 mm derinliği kurutmak
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.
Diğer Bozulabilir Kalıp Yöntemleri Kabuk kalıba döküm Vakum kalıba döküm Kayıp Köpük yöntemi ile döküm (Kapalı Döküm) Hassas döküm Alçı kalıba döküm ve Seramik kalıba döküm
Kabuk Kalıplama Kalıp malzemesi : İnce taneli kum+ reçine Yüksek sıcaklıkta sertleşen Bağlayıcı Kabuk kalıplar ilk olarak II. Dünya Savaşı sırasında bulunmuştur. İnce kum taneleri reçine ile birleştirilerek sıcak kalp malzemesi üzerine tatbik edilir. Yüksek sıcaklıkta sertleşen reçine sayesinde kum kabuk şeklinde modelin üzerini kaplar. Bu kabuklar birleştirilerek döküm için hazır hale getirilir. Kum kalıbın Sınırları Kalıp malzemesi pahalıdır. Kalıplama makineleri için yatırım masrafları yüksektir. Boyut ve ağırlık sınırı vardır. Reçine pahaldır (Kaynak: Ahmet Aran).
Kabuk Kalıplama 1 Sıcak model kum ve reçinenin bulunduğu kaba monte edilir 3 İstenilen kabuk elde edildikten sonra kap ters çevrilir. 5 2 Sıcak model kum ve reçine ile ters çevrilmek suretiyle temas ettirilir. 4 Kabuk kalıp modelinden Çıkarılır. Bir menteşe yardımıyla birbirine tutturulan iki kabuk içerisine döküm yapılır. Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Vakum Kalıplama Kimyasal bağlayıcı yerine kumları bir arada tutmak için negatif vakum basıncından yararlanılır. Bağlayıcısı içermeyen silis kumu kullanılır. Kalıplama için gerekli malzemeler: a) Vakum pompası b) Plastik film c) Kuru silis kumu d) Özel hazırlanmış derece ve modeller
Vakum Kalıplama 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
Kayıp- Köpük Yöntemi Kayıp köpük kalıplama yöntemi; köpükten bir model ile yapılan döküm yöntemidir. Proses yavaş olmasında karşın maça kullanılmadığı için karmaşık geometriler elde edilebilir. Modeli hazırlanan parça döküm kabının içerisine yerleştirilir. Modelin etrafı kum doldurulur. Titreşim ile kumun yerleşmesi sağlanır. Eriyik metal dökülerek köpük erir. Metal soğuduktan sonra kalıptan çıkarılır. Kaynak: ESP International
Kayıp Köpük Yöntemi Avantajları : 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 Uygulamaları: Otomobil motorlarının dökümünde seri üretim, Otomatikleştirilmiş ve entegre edilmiş imalat sistemlerinin kullanımında
Vakum Kalıplamanın Avantajları & Dezavantajları Avantajları: 1)Sessiz ve temiz bir çalışma ortamı sağlaması, 2) Şimdiye kadar kum kalıpçılığında elde edilemeyen boyut hassasiyetinin elde edilebilmesi, 3) Kum hazırlama ünitesinin sadece bir eleme sisteminden oluşması, 4) Kullanılan modellerde koniklik ihtiyacının olmayışı veya diğerlerine oranla çok az olması, 5) Modellerin kalıp kumuna direk olarak temas etmemesinden dolayı aşınmanın çok az olması. Dezavantajları: Sistemin başlıca dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz: 1) Diğer yöntemlerde olmayan vakum ihtiyacının olması, 2) Kalıplama için gerekli olan plastik film ihtiyacı, 3) Hazırlanan kalıpların fazla bekletilmeden dökülmesinin gerekliliği.
Hassas Döküm(Kayıp Mum Yöntemi ) Metal parça imalat sektöründe parçanın son haline en yakın döküm şeklidir. İstenilen parçanın mum modeli oluşturulduktan sonra özel bir seramik karışımla kaplanır Bu karışım mum model üzerinde katılaştıktan sonra basınçlı bir makina yardımıyla ya da seramiğin dış yüzeyine ısı verilerek mum seramik kaplamanın dışına alınır. Daha sonra istenilen metalin karışımı döküm ocağında hazırlandıktan sonra sinterlenmiş seramik kalıp içine dökülür. Böylece metal soğuduktan sonra seramik kalıp içindeki şekli, yani parçanın şeklini almış olur.
Hassas Döküm (1) Mum modeller oluşturulur, (2) Birkaç model bir yolluk etrafında birbirine bağlanır. (3) Model, önce seramik çamuruna batırılır ardından seramik tozlarına tutulur, (4) Seramik tabakası belli kalınlığa gelince kurumaya bırakılır. (5) kalıp ters çevrilir ve mumun kalıp boşluğundan eriyerek akması için bir ısıtılır, (6) kalıp, yüksek bir sıcaklığa ön tavlanır, erimiş metal dökülür ve katılaşır (7) kalıp kırılarak bitmiş döküm çıkarılır ve parçalar yolluktan ayrılır (8) Model elde edilir. Kaynak: castinquality.com
Hassas Dökümün Avantajları & Dezavantajları Avantajları 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 Dezavantajları Çok sayıda işlem adımları gerekir. Yavaş proses Nispeten pahalı yöntemdir Mekanizasyonu zor
Geleneksel Döküm Yöntemi Hassas Döküm Yöntemi
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
Alçı Kalıba Döküm Üstünlükleri & Zayıflıkları 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)
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. Kaynak: Turgut Gülmez
Seramik Kalıba Döküm 1. Sıvı seramiğin dökülmesi 2. Yaş kalıbın çıkarılması 3. Yakma Kaynak: Turgut Gülmez