Genel döküm Prensipleri 1 1 2 2 DÖKÜM NEDİR ? DÖKÜM NEDİR ? Diğer Diğer imalat imalat yöntemleri yöntemleri ile ile şekillendirilemeyen şekillendirilemeyen veya veya şekillendirilmesi şekillendirilmesi pahalı pahalı olan olan parçaların parçaların şekillendirilmesinde şekillendirilmesinde uygulanan uygulanan imalat imalat yöntemidir yöntemidir. . 3 3 a b 4 4 5 5 Döküm işleminin adımları İmalat resminden model imalatı İmalat resminden model imalatı a İmalat resmi 6 6 Model a + ? ? : % küçülme payı 7 7 Kalıplama ve döküm Kalıplama ve döküm kalıp yolluk Kalıp boşluğu maça 8 8 Döküm parçası a ~ Kaba yüzey özelliğine sahip döküm parçası 9 9 Döküm tamamlandıktan sonra ! Katılaşmanın başlaması Katılaşmanın başlaması Katılaşmanın tamamlanması Katılaşmanın tamamlanması Oda sıcaklığına soğuma Oda sıcaklığına soğuma Kalıbın bozulması Kalıbın bozulması Parçanın temizlenmesi Parçanın temizlenmesi Isıl işlem Isıl işlem İşleme İşleme 10 10 Katılaşma Katılaşmanın adımları Katılaşmanın adımları 1 1- - Likidüs sıcaklığına kadar soğuma Likidüs sıcaklığına kadar soğuma 2 2- - Aşırı soğuma Aşırı soğuma 3 3- - Katı tanelerin (Çekirdeklenme) oluşması Katı tanelerin (Çekirdeklenme) oluşması 4 4- - Büyüme kademeleri Büyüme kademeleri Not: sıvı içindeki her nokta 4 safhadan geçtiği gibi, sıvı içindeki her nokta 4 safhadan geçtiği gibi, ele alınan noktanın durumuna göre,bu 4 safha, ele alınan noktanın durumuna göre,bu 4 safha, katılaşma anında birlikte oluşabilir. katılaşma anında birlikte oluşabilir. 11 11 Katılaşma safhalarına örnekler. t T S+K K S Od.S S Alaşımların soğuma eğrisi Saf metallerin soğuma eğrisi t T S+K K Od.S 12 12 Likidüs sıcaklığına kadar soğuma Eritilmiş metal erime sıcaklığının 50 Eritilmiş metal erime sıcaklığının 50- -100C 100C 0 0 üzerine üzerine ısıtılır. Bu sıcaklığa döküm sıcaklığı denir. Erimiş ısıtılır. Bu sıcaklığa döküm sıcaklığı denir. Erimiş metal, kalıp içerisinde, önce katılaşma sıcaklığına metal, kalıp içerisinde, önce katılaşma sıcaklığına kadar ( likidüs) soğur. kadar ( likidüs) soğur. Likidüs sıcaklığında sıvı ve katı fazların enerjileri eşit Likidüs sıcaklığında sıvı ve katı fazların enerjileri eşit olduğundan, sıvının katıya, katının sıvıya dönüşmesi olduğundan, sıvının katıya, katının sıvıya dönüşmesi söz konusu olamaz. söz konusu olamaz. 13 13 Aşırı soğuma Katılaşma sırasında likidüs sıcaklığına kadar soğuyan sıvıda, Katılaşma sırasında likidüs sıcaklığına kadar soğuyan sıvıda, sıcaklığın erime sıcaklığının altına düştüğü görülmektedir. Bu sıcaklığın erime sıcaklığının altına düştüğü görülmektedir. Bu duruma aşırı soğuma denilmektedir. duruma aşırı soğuma denilmektedir. Aşırı Aşırı soğuma soğuma sırasında, sırasında, oluşan oluşan katılar katılar kararsızdır kararsızdır. . Katı Katı tanecikler tanecikler oluşur oluşur ve ve tekrar tekrar bozulur, bozulur, bir bir başka başka yerde yerde yeniden yeniden oluşurlar oluşurlar. . Kararlı Kararlı katı katı tanelerin tanelerin oluşması oluşması için, için, gereken gereken itici itici güç güç aşırı aşırı soğuma soğuma ile ile sağlanır sağlanır. . 14 14 Kalıp içinde katılaşma adımları 1- aşırı soğuma bölgesi 2- çekirdeklenme bölgesi 3- katı büyümesi 15 15 Sıvı-katı dönüşümündeki enerji ilişkisi Katılaşma aktivasyon enerjisi Ara yüzey S+K sıvı katı 16 16 Katılaşma aktivasyon enerjisi Katılaşmanın gerçekleşmesi için aşılması Katılaşmanın gerçekleşmesi için aşılması gereken enerjidir. gereken enerjidir. Bu enerji sıvı Bu enerji sıvı – – katı ara yüzey enerjisidir. katı ara yüzey enerjisidir. Çünkü; ara yüzeydeki atomlar tam olarak sıvı Çünkü; ara yüzeydeki atomlar tam olarak sıvı veya katıya ait değildir. veya katıya ait değildir. Bu düzensizlik ara yüzey enerjisini artırır. Bu düzensizlik ara yüzey enerjisini artırır. Ara yüzey enerjisi, yüzey alanı ile orantılıdır. Ara yüzey enerjisi, yüzey alanı ile orantılıdır. 17 17 Bu sebeple; Katılaşma sırasında Bu sebeple; Katılaşma sırasında Kararlı taneler ( çekirdek ) oluşur ( aşırı Kararlı taneler ( çekirdek ) oluşur ( aşırı soğumanın aşılması), soğumanın aşılması), Yüksek enerjili sıvı Yüksek enerjili sıvı- -katı ara yüzeyinin sıvı katı ara yüzeyinin sıvı içinde ilerlemesi ( büyüme) içinde ilerlemesi ( büyüme) 18 18 Çekirdeğin meydana gelmesi Kendi kendine çekirdeklenme ( homojen) Kendi kendine çekirdeklenme ( homojen) Yabancı tane üzerinde çekirdeklenme ( heterojen) Yabancı tane üzerinde çekirdeklenme ( heterojen) İlk katı tanecik (yabancı çekirdek) İlk katı tanecik (kendi çekirdeği) 19 19 Kendi kendine çekirdeklenme katı T2: ergime sıcaklığında Fs = Fk F k T sıvı T1 T2 Fs ?T: T2 -T1 , aşırı soğuma miktarı 20 20 Kendi kendine çekirdeklenmenin adımları Sıvı içerisinde birkaç yüz atomun bir araya gelerek ilk en Sıvı içerisinde birkaç yüz atomun bir araya gelerek ilk en küçük çekirdeği (embriyo)oluşturması küçük çekirdeği (embriyo)oluşturması Bu taneciğin tekrar erimesi Bu taneciğin tekrar erimesi Yeni ve kalıcı tanelerin ( çekirdek) oluşması Yeni ve kalıcı tanelerin ( çekirdek) oluşması Bu sebeple tüm sıvının enerjisinde azalma meydana Bu sebeple tüm sıvının enerjisinde azalma meydana gelecektir. gelecektir. Ancak, oluşan sıvı Ancak, oluşan sıvı – – katı ara yüzeyi sebebiyle sistemin katı ara yüzeyi sebebiyle sistemin toplam serbest enerjisi artacaktır. toplam serbest enerjisi artacaktır. Oluşan çekirdeğin kalıcı olabilmesi için, katılaşmadan Oluşan çekirdeğin kalıcı olabilmesi için, katılaşmadan dolayı meydana gelen enerji azalması, ara yüzey dolayı meydana gelen enerji azalması, ara yüzey oluşmasından dolayı ortaya çıkan enerji artışını oluşmasından dolayı ortaya çıkan enerji artışını karşılaması gerekir. karşılaması gerekir. 21 21 Serbest enerji değişimi-Katı tane boyutu ilişkisi Katı taneciğin küre şeklinde olduğu kabul edilirse Net serbest enerji değişimi; ?F= Fh+Fy ?= yüzey gerilimi =yüzey enerjisi / yüzey alanı Çekirdeklenme aktivasyon enerjisi ?F k R k =kritik çap 22 22 Kritik çap - serbest enerji değişimi ilişkisi ? =yüzey gerilimi ?Fv = hacme bağlı serbest enerji değişimi 23 23 Bu eşitlikten anlaşılacağı gibi, Bu eşitlikten anlaşılacağı gibi, ?F ?F v v artmasına karşılık R artmasına karşılık R k k küçülmektedir. küçülmektedir. Yüzey geriliminin artmasına karşılık, R Yüzey geriliminin artmasına karşılık, R k k büyümektedir. büyümektedir. Saf Metallerin Katılaşmasında; T erg sıcaklığında, ?F v = 0 dır. ?F v = ?H – T erg ?S eşitliğinde, ?H= H s -H k = L erg ( ergime gizli ısısı ) ?S= S s – S k ?F v = 0 olduğu durumda, 0 = L erg - T erg . ?S olmaktadır. ?S = L erg / T erg dir. Herhangi bir T sıcaklığında, ?F v ? 0 bu durumda, ?F = ?H – T ?S yazılabilir. 24 24 ?F v = ?H – T . ?H / T erg = ( T erg – T ). ?H / T erg ?T = ( T erg – T ) ise. ?F v = ?T . ?H / T erg R k = 2?/ ?F v olduğundan, ?F v yerine konulursa, R k = 2 2? ? T T erg erg / / ? ? T T. ? . ? H H H s -H k = L erg ( ergime gizli ısısı ) Ergime noktasında; ?F v = 0 olduğundan ?F v = ?H – T erg ?S = 0 olur ?S = L erg / T erg dir. 25 25 Aşırı soğuma durumunda; T< T erg ( T herhangi bir sıcaklık ) ?F T = L erg - T . ?S = L erg - T . L erg / T erg = ( L erg .T erg - T . L erg ) / T erg = L erg . ?T / T erg ? ?F F k k =16 =16 ? ? ? 3 / 3. ? F 2 v formülünde ?F T yerine konulursa Kritik çekirdeklenme aktivasyon enerjisi bulunur. ? ?F F k k =16 =16 ? ? ? 3 . (T erg ) 2 / 3 (L erg ) 2 . ?T 2 R k = 2?.T erg / L erg . ?T Sonuç; Aşırı soğuma arttıkça, çekirdeklenme aktivasyon enerjisi ve kritik çekirdek çapı azalır. 26 26 Sıcaklık - kritik çap ilişkisi T 2 > 3K ise parça plaka, 3K ise parça plaka, G G ? 3K ise parça çubuk olarak kabul edilir. ? 3K ise parça çubuk olarak kabul edilir. G K L 77 77 Parazit Parazit Ana parçaya bağlı olan parçanın Ana parçaya bağlı olan parçanın modülünü etkilemeyen, ancak, ana modülünü etkilemeyen, ancak, ana parça hacmini artıran kısımlar parazit parça hacmini artıran kısımlar parazit olarak ifade edilmektedir. Parazit olarak ifade edilmektedir. Parazit kısımlar, parça hacmini artırdığından kısımlar, parça hacmini artırdığından besleyici hacmini de etkiler. besleyici hacmini de etkiler. 78 78 Parazit hacminin parça hacmine Parazit hacminin parça hacmine katılma oranı katılma oranı 2,0 1,0 0 0 100 Parazit.kal./ Ana par. kal Katılacak parazit hac. yüzdesi A.Par.Çubuk plaka A.P.çubuk çubuk A.P.plaka plaka A.P.Plaka çubuk 79 79 Ana parça çubuk, parazit plaka olduğu Ana parça çubuk, parazit plaka olduğu durumda, parazit kalınlığı ana parça durumda, parazit kalınlığı ana parça kalınlığının en fazla %60kadarı olabilir. kalınlığının en fazla %60kadarı olabilir. Her iki parçada aynı geometride ise, Her iki parçada aynı geometride ise, parazitin kalınlığı ana parçanın kalınlığının parazitin kalınlığı ana parçanın kalınlığının %100’ ü olabilir. %100’ ü olabilir. Parazit çubuk, ana parça plaka ise, bu oran Parazit çubuk, ana parça plaka ise, bu oran % 160 olabilir. % 160 olabilir. Bu oranlardan fazla olması durumunda, Bu oranlardan fazla olması durumunda, parazit ayrı bir parça olarak parazit ayrı bir parça olarak değerlendirilir. değerlendirilir. 80 80 Döküm parçasının modülünün Döküm parçasının modülünün tespiti tespiti Modül = V/A Modül = V/A V; parçanın hacmi cm V; parçanın hacmi cm 3 3 A; parçanın alanı cm A; parçanın alanı cm 2 2 M ; cm M ; cm Parçanın alanı olarak, soğuk bölgelerin alanının toplamıdır. Parçanın alanı olarak, soğuk bölgelerin alanının toplamıdır. Küpün alanı bütün yüzeylerin toplam alanıdır. Parçanın toplam alanı, küb ve silindirin alanlarının toplamından, ara kesit (sıcak) alanının çıkartılması ile bulunur. Parçanın hacmi, silindir ve kübün hacimlerinin toplamıdır. 81 81 Kesişen parçaların modullerinin Kesişen parçaların modullerinin belirlenmesi belirlenmesi Kum payı Bu parçanın modülü, en kalın kesit olan, kesişme bölgesine, kum payını içine alan dairenin oluşturduğu silindirin modülüdür. Çünkü en son katılaşan bölge iki parçanın kesim bölgesidir. 82 82 Basitleştirilmiş modül hesapları Basitleştirilmiş modül hesapları Dolu silindir şeklindeki parçaların modülü; Dolu silindir şeklindeki parçaların modülü; M = V / A dan, r.h/ 2 ( r+ h) M = V / A dan, r.h/ 2 ( r+ h) Küp şeklindeki parçaların modülü; Küp şeklindeki parçaların modülü; Küpün içerisine çizilmiş silindirle aynı modüle Küpün içerisine çizilmiş silindirle aynı modüle sahiptir. a/6 sahiptir. a/6 Çubuk şeklindeki parçaların modülü; Çubuk şeklindeki parçaların modülü; M= a.b / 2 ( a+ b) M= a.b / 2 ( a+ b) Disk ve levhaları modülü: parça kalınlığının Disk ve levhaları modülü: parça kalınlığının yarısıdır yarısıdır d r 5d ? a 83 83 Levhaların modülü hesaplanırken,levha ve disk, Levhaların modülü hesaplanırken,levha ve disk, alanı bir cm alanı bir cm 2 2 olan küplerden oluştuğu kabul edilir olan küplerden oluştuğu kabul edilir Bu küpün soğuk alanı 2 cm Bu küpün soğuk alanı 2 cm 2 2 dir. dir. Soğuk yüzeyler a M= V/A = a 3 / 2a 2 = a / 2 84 84 İçi boş silindirin modülü; İçi boş silindirin modülü; İçi boş silindir kesilerek açılır. Çubuk veya plaka İçi boş silindir kesilerek açılır. Çubuk veya plaka olduğuna bakılır. Silindirin et kalınlığı parçanın olduğuna bakılır. Silindirin et kalınlığı parçanın kalınlığı olarak alınır ve modül hesaplanır. kalınlığı olarak alınır ve modül hesaplanır. Ancak; silindirin iç kısmı kumla dolu olduğundan Ancak; silindirin iç kısmı kumla dolu olduğundan iç kısım yavaş soğuyacaktır. Bu sebeple, kalınlık iç kısım yavaş soğuyacaktır. Bu sebeple, kalınlık bir düzeltme sayısı ile çarpılır. bir düzeltme sayısı ile çarpılır. K ( etkili)= k. K (gerçek) K ( etkili)= k. K (gerçek) 85 85 r 1 r 2 r 3 h 1 h 2 86 86 Ø400 Ø200 100 150 87 87 120 200 100 160 30 88 88 60 60 350 1000 600 60 89 89 b a c M= a.b / 2 ( a+b) -c 90 90 h 2 h 1 r M= r. a / 2 ( r+a-c) b= h 1 +h 2 h 2 =c 91 91 Soğumayan yüzeyin modül artışına etkisi Soğumayan yüzeyin modül artışına etkisi 92 92 Elipsoyit kesitli parçanın modülü Elipsoyit kesitli parçanın modülü b a M = a.b / 2 (a+b) 93 93 Bağlantı bölgelerindeki soğuma zamanı Bağlantı bölgelerindeki soğuma zamanı T 1 : Bağlantı yerinin katılaşma zamanı T: Levhanın katılaşma zamanı d: Bağlantıya eşdeğer dairenin çapı 94 94 Bağlantı yerindeki modül değişimi Bağlantı yerindeki modül değişimi M 1 : Bağlantı yerinin modülü M: Levhanın modülü d: Bağlantı yerinin den geçen dairenin çapı W: Bağlantı yerinin kesit kalınlığı ( L,T,X, : :birleşme şekilleri ) 95 95 Besleyicinin görevleri Besleyicinin görevleri Besleyici Katılaşmayı yönlendirir Besleyici Katılaşmayı yönlendirir Böylece; Böylece; a a- - Çekme boşluğunu önler Çekme boşluğunu önler b b- - Gaz çıkışını sağlar Gaz çıkışını sağlar c c- - Kalıntıların parça dışında kalmasını Kalıntıların parça dışında kalmasını sağlar sağlar 96 96 Besleyicinin katılaşmayı Besleyicinin katılaşmayı yönlendirmesi yönlendirmesi 97 97 98 98 Sıvı %25 99 99 100 100 Dolu parça Dolu parça 101 101 % 50 sıvı 102 102 Besleyicide beklenen sıcaklık dağılımı Besleyicide beklenen sıcaklık dağılımı mesafe sıcaklık sıvı 103 103 % sıvı 104 104 % 10 sıvı 105 105 106 106 Besleme mesafesi Besleme mesafesi T Bir örnek 107 107 Besleyicinin besleyebildiği en uzun mesafedir. Besleyicinin besleyebildiği en uzun mesafedir. Besleme mesafesi plaka ve çubuklarda farklıdır. Besleme mesafesi plaka ve çubuklarda farklıdır. B.M = besleyicilerin çapı + soğuk kenar etkisi + B.M = besleyicilerin çapı + soğuk kenar etkisi + besleyiciler arasındaki besleme mesafesi besleyiciler arasındaki besleme mesafesi Tek besleyici için; Tek besleyici için; B.M.= d + 2 S.K B.M.= d + 2 S.K İki besleyici için; İki besleyici için; B.M. = 2.d + 2 S.K + Bes.Arası.Mesafe B.M. = 2.d + 2 S.K + Bes.Arası.Mesafe B.M. B.M. ? L ? L ise parça boşluksuz olur. ise parça boşluksuz olur. 108 108 Plaka parçalarda B.M. Plaka parçalarda B.M. L k D 4 k 4.5 k 4.5 k B.M.= 2.4,5.k +2 D + 4 k B.M.? L ise parça boşluksuz 109 109 Çubuk parçalarda B.M. Çubuk parçalarda B.M. k D L 3 k 30? k 30? k B.M.= 2.30? k +2D+3k B.M.? L ise parça boşluksuz ( k; mm ) 110 110 Yetersiz besleyici Yetersiz besleyici Besleyicinin sıvı metal göndermemesi Besleyicinin sıvı metal göndermemesi sebebiyle boşluk oluşması yetersiz besleyiciye sebebiyle boşluk oluşması yetersiz besleyiciye işarettir. işarettir. s.k b.e Boşluklu bölge 111 111 Besleyicinin etki alanı Besleyicinin etki alanı B P 112 112 Parça kalınlığı Parça kalınlığı- -hatasız besleme hatasız besleme mesafesi mesafesi Parça kalınlığı mm Karbon oranı 0,2-0,3 G:K G:K 113 113 Besleyicinin etkisi +soğuk kenar Besleyicinin etkisi +soğuk kenar Beslemesi Beslemesi Parça kalınlığı G:K 114 114 Soğuk kenar etkisine besleyici gömleğinin Soğuk kenar etkisine besleyici gömleğinin etkisi etkisi Gömlekli besleyici Parça kalınlığı G:K G:K 115 115 Besleme mesafesine etki eden etkenler Besleme mesafesine etki eden etkenler Malzemeye bağlı özellikler. Malzemeye bağlı özellikler. Kama açışı ve katılaşma bandının etkisi; Kama açışı ve katılaşma bandının etkisi; ? Kama açısı: ? L Katılaşma bandı: L 116 116 Kama açısı büyük, katılaşma bandı kısa ise, Kama açısı büyük, katılaşma bandı kısa ise, besleme kolaydır. Bu durumda, alaşımın besleme kolaydır. Bu durumda, alaşımın katılaşma aralığı, dardır. katılaşma aralığı, dardır. Kama açısı küçük, katılaşma bandı büyük ise, Kama açısı küçük, katılaşma bandı büyük ise, özellikle katılaşmanın sonuna doğru besleme özellikle katılaşmanın sonuna doğru besleme zordur. Bu durumda, alaşımın katılaşma aralığı zordur. Bu durumda, alaşımın katılaşma aralığı geniştir. geniştir. 117 117 Katılaşma sıcaklığının etkisi; Katılaşma sıcaklığının etkisi; Katılaşma sıcaklığı yüksek olduğu durumda, kalıp Katılaşma sıcaklığı yüksek olduğu durumda, kalıp sıcaklığı ile metal sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı sıcaklığı ile metal sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı yüksek olduğundan, katılaşma hızlı olacak ve yüksek olduğundan, katılaşma hızlı olacak ve kristaller büyüyemeyecektir. Böylece Katılaşma kristaller büyüyemeyecektir. Böylece Katılaşma bandı kısa olacaktır. Besleme kolay olacaktır bandı kısa olacaktır. Besleme kolay olacaktır. . Katılaşma sıcaklığı düşük olduğu durumda, uzun Katılaşma sıcaklığı düşük olduğu durumda, uzun kristaller oluşacak ve katılaşma bandı büyük kristaller oluşacak ve katılaşma bandı büyük olacaktır. Besleme zorlaşacaktır. olacaktır. Besleme zorlaşacaktır. 118 118 Metalin ısı iletiminin etkisi Metalin ısı iletiminin etkisi Metalin ısı iletimi yüksek ise, ısının kristallere iletim hızı Metalin ısı iletimi yüksek ise, ısının kristallere iletim hızı yüksek olduğundan, kristallerin sıcaklığı yüksektir. Bu yüksek olduğundan, kristallerin sıcaklığı yüksektir. Bu sebeple, sıcaklık gradyantı düşüktür. Kristaller yavaş sebeple, sıcaklık gradyantı düşüktür. Kristaller yavaş büyürler. Katılaşma bandı büyüktür. Besleme zorlaşır. büyürler. Katılaşma bandı büyüktür. Besleme zorlaşır. sıvı Sıvı + katı katı Sıcaklık değişimi kalıp Katı tabaka 119 119 Metalin ısı iletimi düşük ise, sıcaklık gradyantı yüksektir. Metalin ısı iletimi düşük ise, sıcaklık gradyantı yüksektir. Kristallerin büyüme hızı yüksek olduğundan, katılaşma Kristallerin büyüme hızı yüksek olduğundan, katılaşma bandı dardır. Besleme kolaydır. bandı dardır. Besleme kolaydır. kalıp Katı tabaka Sıvı + katı sıvı Sıcaklık değişimi 120 120 Kalıp malzemesinin etkisi Kalıp malzemesinin etkisi Kalıbın ısı iletimi düşük ise, sıcaklık gradyantı Kalıbın ısı iletimi düşük ise, sıcaklık gradyantı düşüktür. Bu sebeple, katılaşma bandı düşüktür. Bu sebeple, katılaşma bandı büyüktür. Besleme zordur. büyüktür. Besleme zordur. Kalıbın ısı iletimi yüksek ise, sıcaklık Kalıbın ısı iletimi yüksek ise, sıcaklık gradyantı büyüktür. Bu sebeple, katılaşma gradyantı büyüktür. Bu sebeple, katılaşma bandı küçüktür. Besleme kolaydır. bandı küçüktür. Besleme kolaydır. 121 121 Parça kalınlığının etkisi Parça kalınlığının etkisi Parça kalınlığı arttıkça, dendrit büyümesi Parça kalınlığı arttıkça, dendrit büyümesi için yeterli zaman bulunmaktadır. için yeterli zaman bulunmaktadır. Katılaşma bandı büyüktür. Kristallerin Katılaşma bandı büyüktür. Kristallerin arasının hatasız beslenmesi zorlaşır. ( parça arasının hatasız beslenmesi zorlaşır. ( parça kalınlığı hatasız besleme mesafesi şekillerine kalınlığı hatasız besleme mesafesi şekillerine bakınız ) bakınız ) 122 122 Isıtılmayan besleyicinin Isıtılmayan besleyicinin boyutlandırılması boyutlandırılması Besleyici gömleği kullanılmayan, kalıpta Besleyici gömleği kullanılmayan, kalıpta oluşturulan besleyici ısıtılmayan besleyicidir. oluşturulan besleyici ısıtılmayan besleyicidir. Isıtılmayan besleyicinin boyutlandırılmasında; Isıtılmayan besleyicinin boyutlandırılmasında; 1. Parçanın modülü bulunur, 1. Parçanın modülü bulunur, 2. Besleyici boynu modülü bulunur. 2. Besleyici boynu modülü bulunur. 3. Besleyicinin modülü bulunur. 3. Besleyicinin modülü bulunur. M M B B = 1.1 x M = 1.1 x M b b M M b b = 1.1 x M = 1.1 x M p p 123 123 Çelik malzemelerde Hacim Çelik malzemelerde Hacim küçülmesinin tespiti küçülmesinin tespiti Alaşımsız çeliklerde Alaşımsız çeliklerde 124 124 Alaşım elementlerinin çekme Alaşım elementlerinin çekme hacmine etkisi hacmine etkisi Alaşım elementi % 1 alaşım elementinin çekme değerine etkisi Alaşım elementi % 1 alaşım elementinin çekme değerine etkisi Ni Ni - - 0,0354 0,0354 Mn + 0,0585 Mn + 0,0585 Cr + 0,12 Cr + 0,12 Si + 1,03 Si + 1,03 Al + 1,70 Al + 1,70 W W - - 0,53 0,53 125 125 Grafikle tespit edilmesi Grafikle tespit edilmesi 126 126 Besleyici boyutlarının tablodan bulunması Besleyici boyutlarının tablodan bulunması M B = M F 127 127 BESLEYİCİNİN ETKİSİNİN BESLEYİCİNİN ETKİSİNİN BESLEYİCİNİN ETKİSİNİN ARTIRILMASI ARTIRILMASI ARTIRILMASI Besleyicinin yalıtılması Besleyicinin yalıtılması; ; besleyicinin yüzeyleri besleyicinin yüzeyleri yalıtılır. Yan yüzey besleyici gömleği ile üst yüzey ısı veren yalıtılır. Yan yüzey besleyici gömleği ile üst yüzey ısı veren toz karışımı ile yalıtılır. toz karışımı ile yalıtılır. gömlek gömlek parça 128 128 Gömlekli besleyicinin boyutlandırılması Gömlekli besleyicinin boyutlandırılması Parçanın modülü bulunur Parçanın modülü bulunur Parça modülü 1.2 ile çarpılarak besleyici modülü Parça modülü 1.2 ile çarpılarak besleyici modülü bulunur. bulunur. Gömlekli besleyici üreticilerinin kataloğundan Gömlekli besleyici üreticilerinin kataloğundan parçanın şekline bağlı olarak besleyici gömleği parçanın şekline bağlı olarak besleyici gömleği seçilir. seçilir. Besleyicinin kırma maçası ihmal edilmemelidir. Besleyicinin kırma maçası ihmal edilmemelidir. Kırma maça, besleyicinin parçadan kolayca kırılması Kırma maça, besleyicinin parçadan kolayca kırılması için kullanılır. için kullanılır. 129 129 Gömlekli besleyici Gömlekli besleyici- - kırma maça kırma maça Kırma maça gömlek parça 130 130 Soğutucu uygulaması Soğutucu uygulaması Soğutucu Soğutucu parça parça modülünü modülünü izafi izafi olarak olarak azaltmak azaltmak veya, veya, besleyicinin besleyicinin modülünü modülünü izafi izafi olarak olarak artırmak artırmak için için uygulanır uygulanır. . Katılaşmayı Katılaşmayı yönlendirir yönlendirir. . Soğutucular Soğutucular iç iç ve ve dış dış soğutucular soğutucular olmak olmak üzere üzere iki iki şekilde şekilde uygulanır uygulanır. . Kalıp boşluğu İç soğutucu Dış soğutucu 131 131 İç soğutucu İç soğutucu KAYNAYAN İÇ SOĞUTUCULAR KAYNAYAN İÇ SOĞUTUCULAR İç soğutucular kalıp boşluğunda sıvı metal içerisinde İç soğutucular kalıp boşluğunda sıvı metal içerisinde metalin ısısını alarak soğutur. metalin ısısını alarak soğutur. İç soğutucular metal içerisinde bir miktar eriyeceği için, İç soğutucular metal içerisinde bir miktar eriyeceği için, metalin özelliğini bozmayacak analizde olmalıdır. metalin özelliğini bozmayacak analizde olmalıdır. Metalle kaynaşmayan soğutucu ( ağırlığı gerekenden fazla Metalle kaynaşmayan soğutucu ( ağırlığı gerekenden fazla olan ) çevresinde boşluk oluşturabilir. olan ) çevresinde boşluk oluşturabilir. Ağırlığı yetersiz hesaplanmış iç soğutucular soğutmayı Ağırlığı yetersiz hesaplanmış iç soğutucular soğutmayı gerçekleştiremezler gerçekleştiremezler İç soğutucular kullanılmadan önce temizlenmelidir (bilyeli İç soğutucular kullanılmadan önce temizlenmelidir (bilyeli temizleyicilerde mekanik olarak) temizleyicilerde mekanik olarak) 132 132 Kaynayan iç soğutucu hacminin Kaynayan iç soğutucu hacminin hesabı hesabı V V S S = f.V = f.V 0 0 . . ———— ———— V V S S ; ; İç İç soğutucunun hacmi soğutucunun hacmi V V 0 0 ; Parçanın soğutulan hacmi ; Parçanın soğutulan hacmi f ; sabit f ; sabit M M 0 0 ; Parçanın modülü ; Parçanın modülü M M r r ; Parçanın azaltılmış modülü ( soğutucu uygulandıktan ; Parçanın azaltılmış modülü ( soğutucu uygulandıktan sonra ) sonra ) M M 0 0 - - M M r r M M 0 0 133 133 f nin bulunması f nin bulunması 1600 1700 1500 f 0.1 0.2 0.07 Metal sıcaklığı C 0 134 134 Dış soğutucular Dış soğutucular Dış soğutucular kalıp boşluğuna Dış soğutucular kalıp boşluğuna yerleştirilen ve sıvı metalle temas halinde yerleştirilen ve sıvı metalle temas halinde olan soğutuculardır. olan soğutuculardır. Dış soğutucular, metalin ısısını alır ve Dış soğutucular, metalin ısısını alır ve kalıba iletirler. kalıba iletirler. Soğutucular izafi olarak parça hacmini Soğutucular izafi olarak parça hacmini küçültürler, dolayısıyla, parça modülünü küçültürler, dolayısıyla, parça modülünü küçültmüş olurlar. küçültmüş olurlar. 135 135 Dış soğutucu malzemesi Soğutucu, C.E. 4,35 olan lamel grafitli Dökme demirden imal edilir. Analizi; C:3,75 Mn:0,65 Si:1,80 P:max 0.08 S:max 0,07 136 136 Dış soğutucuların boyutlandırılması Dış soğutucuların boyutlandırılması Dış soğutucunun ısı bilançosu; Dış soğutucunun ısı bilançosu; V V 0 0 - -V V r r . .? ?. (L + S) = W . (L + S) = W s s .t .t s s . c . c V V 0 0 : Parçanın hacmi : Parçanın hacmi V V r r : Parçanın küçültülmüş hacmi : Parçanın küçültülmüş hacmi ? ? :Yoğunluk ( gr/cm :Yoğunluk ( gr/cm 3 3 ) ) L : Ergime gizli ısısı cal/gr L : Ergime gizli ısısı cal/gr S : Aşırı ısı ( döküm anındaki ) cal/gr S : Aşırı ısı ( döküm anındaki ) cal/gr W W s s : : Soğutucunun ağırlığı Soğutucunun ağırlığı t t s s : K : Katılaşma sonundaki soğutucu sıcaklığı C atılaşma sonundaki soğutucu sıcaklığı C 0 0 c : özgül ısı cal/gr c : özgül ısı cal/gr 137 137 M 0 - M r M 0 Dış soğutucular aynı zamanda, izafi olarak yüzey alanını büyütürler. Toplam yüzey alanı; A T = A k + y. A s (? t 0 /t r . A 0 ) - A k A s y= W s = 7,4V 0 A 0 ; parçanın gerçek alanı A k ; kum kısmının alanı A s ; Soğutucunun alanı t 0 ; kum kalıpta katılaşma zamanı t r ; soğutuculu kalıpta katılaşma zamanı 138 138 y değeri, karbonlu çelikler için; y değeri, karbonlu çelikler için; Alt derecede bulunan soğutucu için ( hava Alt derecede bulunan soğutucu için ( hava aralığı yok) 3,3 aralığı yok) 3,3 Üst veya kısımlarda bulunan soğutucular ( Üst veya kısımlarda bulunan soğutucular ( hava aralığı var) 2,15 dir. hava aralığı var) 2,15 dir. Ostenitik çelikler için y değeri ( hava aralığı Ostenitik çelikler için y değeri ( hava aralığı yok) 3,0 yok) 3,0 Hava aralığı bulunan bölgelerde 2,0 Hava aralığı bulunan bölgelerde 2,0 139 139 Hava aralığını kalıp içerisindeki Hava aralığını kalıp içerisindeki görünüşü görünüşü Hava aralığı Boyutu küçülmüş metal soğutucu kalıp 140 140 Soğutucunun yüzey alanı Soğutucunun yüzey alanı Soğutucunun metali soğutmasında yüzeyinin önemi Soğutucunun metali soğutmasında yüzeyinin önemi sebebiyle, kütlesinin yanında yüzeyinin de hesaplanması sebebiyle, kütlesinin yanında yüzeyinin de hesaplanması gerekir. gerekir. Hava aralığı yok ise, Hava aralığı yok ise, A A s s = V = V 0 0 ( M ( M 0 0 - - M M r r ) / 2 M ) / 2 M 0 0 . M . M r r Hava aralığı var ise, Hava aralığı var ise, A A s s = V = V 0 0 ( M ( M 0 0 - - M M r r ) / M ) / M 0 0 . M . M r r A A s s ;Soğutucunun yüzey alanı ;Soğutucunun yüzey alanı V V 0 0 ;Parçanın hacmi ;Parçanın hacmi M M 0 0 ;Parçanın modülü ;Parçanın modülü M M r r ;Azaltılmış modül ( soğutucu uygulandıktan sonraki ;Azaltılmış modül ( soğutucu uygulandıktan sonraki modül ) modül ) 141 141 Soğutucunun besleme Soğutucunun besleme mesafesine etkisi mesafesine etkisi Çubuk şeklindeki parçalarda Çubuk şeklindeki parçalarda 30? K K besleyici 142 142 Plaka şeklindeki parçalarda Plaka şeklindeki parçalarda 5 K K 5K 143 143 Soğutuculardan kaynaklanan Soğutuculardan kaynaklanan hatalar hatalar Soğutucunun temas yüzeyinde gaz Soğutucunun temas yüzeyinde gaz boşluklarının oluşması boşluklarının oluşması FeO + C Fe + CO FeO + C Fe + CO Soğutucunun parça yüzeyine yapışması Soğutucunun parça yüzeyine yapışması Soğutucuların parçaya temas ettikleri Soğutucuların parçaya temas ettikleri yüzeyde çaylak oluşması yüzeyde çaylak oluşması 144 144 Düşük mukavemetli S+ K bölgesi soğutucu kum ? çatlak katı dendrit 145 145 Soğutucunun yeri çatlak parça 146 146 Çatlağın oluşma sebebi Çatlağın oluşma sebebi Soğutucu ile temasta olan sıvı hızla katılaşır. Katı Soğutucu ile temasta olan sıvı hızla katılaşır. Katı tabakanın boyutunun küçülmesi sebebiyle tabakanın boyutunun küçülmesi sebebiyle meydana gelen çekme kuvvetleri mukavemeti meydana gelen çekme kuvvetleri mukavemeti zayıf olan bölgeyi çatlatır. Sıvı metalin çatlağı zayıf olan bölgeyi çatlatır. Sıvı metalin çatlağı dolduramaz ve çatlak kalıcı olur. Soğutucu dolduramaz ve çatlak kalıcı olur. Soğutucu boyutunu küçültür sayısı artırılırsa çatlama boyutunu küçültür sayısı artırılırsa çatlama önlenir. önlenir. Soğutucu uzunluğu parça kalınlığının 3 Soğutucu uzunluğu parça kalınlığının 3- -4 katı 4 katı olmalı, soğutucular arasındaki uzunluk Soğutucu olmalı, soğutucular arasındaki uzunluk Soğutucu boyu kadar olmalıdır. boyu kadar olmalıdır. 147 147 Soğutucu hacminin fazla olması Soğutucu hacminin fazla olması durumu durumu Sıvının hareketinin engellendiği bölge Çekme boşluğu besleyici 148 148 Dolgu yaparak beslemeyi Dolgu yaparak beslemeyi kolaylaştırmak kolaylaştırmak boşluk çatlak besleyici Örnek parça silindir şeklinde 149 149 Parça boyutlarına bağlı olarak dolgu Parça boyutlarına bağlı olarak dolgu boyutlarının tespiti boyutlarının tespiti 150 150 Dökümden sonraki zaman Metal Sıcaklığı C 0 10 30 50 Ötek. Kat. başlangıcı Çekme zamanı Likidüs sıcaklığı Solidüs sıcaklığı Sıvı seviyesi Boşluk Lamel Grafitli Dökme demirin katılaşması 151 151 Lamel ve küre grafitli dökme demirlerde Lamel ve küre grafitli dökme demirlerde besleyicinin boyutlandırılması besleyicinin boyutlandırılması Katılaşma süresindeki % çekme zamanı 149 Çekme zamanı Dökümden sonraki zaman 152 152 M B = M p .1,2 .? Ç.Z / 100 M B : Besleyici modülü Mp: Mp: Parçanın modülü Ç.Z.: Çekme zamanı % si Besleyici modülünden besleyici boyutu bulunur 153 153 Besleyici sayısının hesabı Besleyici sayısının hesabı Besleyici sayısı iki şekilde bulunur. Besleyici sayısı iki şekilde bulunur. Çubuk ve plakalarda besleyicinin etkili olduğu mesafe Çubuk ve plakalarda besleyicinin etkili olduğu mesafe dikkate alınarak dikkate alınarak Aşağıdaki formül kullanılarak Aşağıdaki formül kullanılarak B.S = L / (D+ B.U.K x T) B.S = L / (D+ B.U.K x T) B.S; Besleyici sayısı B.S; Besleyici sayısı L ; Parça uzunluğu L ; Parça uzunluğu D ; Besleyici çapı D ; Besleyici çapı B.U.K ; Besleme uzunluğu kat sayısı ( malzemeye bağlı) B.U.K ; Besleme uzunluğu kat sayısı ( malzemeye bağlı) T ; Parçanın en ince kesiti. T ; Parçanın en ince kesiti. 154 154 Besleme Uzunluğu Katsayısı BUK 155 155 Başlıca alaşımların Çekinti % leri Başlıca alaşımların Çekinti % leri L.G.D.D ve K.G.D.D için 149 numaralı bölüme bakınız. 156 156 Besleyici ağırlığı hesabı Besleyici ağırlığı hesabı W = k W = k Besleyici ağırlığı Çekinti % si 100 k; besleyici verimi Kum besleyici için, % 16 ( 1/7) Gömlekli besleyici için, % 33 ( 1/3) W; beslene bilir parça ağırlığı 157 157 Örnek çözüm Örnek çözüm 1000 200 100 50 70 150 100 Soru: parça en kalın yerden beslenecektir. Modül düzenlemesi yapınız.