İmal Usülleri Döküm Teknolojisi Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 1 Ç NDEK LER 1 G R 1.1. DÖKÜM TEKN 1.2 TAR HÇE 1.3 TÜRK YE’DE DÖKÜM SANAY 2. ER TME, DÖKME ve KATILA MANIN ESASLARI 2.1 ER TME 2.2 GAZ ÇÖZÜNÜRLÜ Ü VE GAZ G DERME 2.3 KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK S STEM 2.4 AKICILIK 2.5 KATILA MA 2.5.1 Saf Metallerde Kat,la-ma 2.5.2 Ala-,mlarda Kat,la-ma 2.5.3 Kat,la-ma S,ras,nda Olu-an Hac,m Azalmalar, 2.5.4 Kal,p çinde Kat,la-man,n Yönlendirilmesi 3. KUM KALIBA DÖKÜM 3.1 G R 3.2 MODELLER 3.2.1 Model Türleri 3.2.2 Model Tasar,m, 3.2.3 Model Malzemeleri 3.3 MAÇALAR 3.4 KUM ESASLI KALIP TÜRLER 3.4.1 Ya- Kum Kal,plar 3.4.2 Kuru Kum Kal,plar 3.4.3 Toprak (Balç,k) Kal,plar 3.4.4 Çukur Kal,plar 3.4.5 Karbondioksit Yöntemi 3.4.6 Kabuk Kal,plar 3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar 3.4.8 Çimento BaBlay,c,l, Kal,plar 3.4.9 Vakumlu Kal,plama Yöntemi 3.4.10 Dolu Kal,ba Döküm 3.5 KUM ESASLI KALIP MALZEMELER 3.5.1 Kum Özellikleri 3.5.2 BaBlay,c, ve DiBer Katk,lar 3.5.3 Kum Esasl, Kal,p Malzemelerinin Özellikleri 3.5.4 Kum Yenileme ve Ta-,ma 3.5.5 Yüzey Kaplamalar, 3.6 KUM KALIPLAMA MAK NALARI Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 2 4. D ER DÖKÜM YÖNTEMLER 4.1 HARCANAN KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER 4.1.1 Hassas Döküm 4.1.2 Alç, Kal,ba Döküm 4.1.3 Seramik Kal,ba Döküm 4.2 KALICI KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER 4.2.1 Kal,c, Kal,ba Döküm 4.2.2 Bas,nçl, Döküm 4.2.3 Savurma Döküm 3.4.4 Çukur Kal,plar 3.4.5 Karbondioksit Yöntemi 3.4.6 Kabuk Kal,plar 3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar 5. ER TME OCAKLARI 5.1 POTALI OCAKLAR 5.2 KUPOL OCA I 5.3 ALEVL OCAKLAR 5.4 ELEKTR KL OCAKLAR 5.4.1 Ark Ocaklar, 5.4.2 Endüksiyon Ocaklar,: 5.4.3 Direnç Ocaklar, 6. B T RME LEMLER 6.1 KALIP BOZMA 6.2. YOLLUK VE ÇIKICILARIN AYRILMASI 6.3. YÜZEY TEM ZLEME 6.4. ÇAPAK KESME 6.5. ISIL LEM 6.6. SON YÜZEY LEMLER 6.7. ONARIM 7. DÖKÜM KUSURLARI VE KAL TE KONTROL 7.1. DÖKÜM PARÇA KONTROLU 7.2 DÖKÜM PARÇA KUSURLARI 8. DÖKÜM PARÇA TASARIMI 9. DÖKÜM MALZEMELERAhmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 3 1 G R Günümüz insan,n,n ya-am standart,nda son 50 y,lda saBlanan olaBanüstü iyile-me, büyük ölçüde mühendislik tasar,mlar,n,n seri ve ucuz olarak imalat,n, saBlayan yöntemlerin geli-tirilmesi sayesindedir. mal usullerini tan,mak bütün mühendislik disiplinleri için kaç,n,lmaz bir zorunluluktur. Mühendisler her bir imal usulünün imkanlar,n,, üstünlüklerini ve s,n,rlar,n, tan,yarak amaçlad,klar, tasar,ma en ucuz ve doBru olarak ula-mak için gerekli bilgileri edinmek zorundad,rlar. Üretim, doBada bulunan maddeleri istenilen özellik ve biçimdeki ürünlere dönü-türmek olarak tan,mlanabilir. Üretim yöntemlerini iç ve d,- dönü-ümler olarak ikiye ay,rmak mümkündür. ç dönü-ümler genellikle cevherlerin indirgenmesi, kimyasal ar,tma, ,s,l i-lemler gibi maddelerin kimyasal dönü-üme uBrad,klar, tekniklerdir. D,- dönü-ümler ise malzemelerin istenilen biçim ve boyutlara getirilmesi anlam,nda olup, Türkçe teknik terminolojide bu yöntemler için genellikle “imal usulleri” ad, kullan,lmaktad,r. mal usulleri çok say,da deBi-ik yöntemi içerir; bunlar aras,nda ba-l,calar, döküm, kaynak, plastik -ekil verme ve tala- kald,rma yöntemleridir, ekil 1.1. Bu kitap kapsam,nda ele al,nan döküm tekniBi, s,v, halde ak,c, olan metallerin, üretilmek istenen parçan,n biçiminde bir bo-luk içeren kal,plara (yerçekimi yard,m,yla veya uygulanan bas,nçla) doldurularak kat,la-t,r,ld,B, bir imalat yöntemidir. S,v, metalin içine döküldüBü kal,p olarak, her dökülen parçadan sonra bozulan (örneBin kum) kal,plar kullan,ld,B, gibi, birden fazla parçan,n üretimine imkan veren kal,c, (örneBin metal) kal,plar da kullan,labilir. Metalin kat,la-mas,ndan sonra kum kal,plarda kal,p bozularak, kal,c, kal,plarda ise kal,p aç,larak dökülen parça ç,kar,l,r. Döküm yöntemiyle doBrudan parça üretildiBi gibi, ingotlar da dökülebilir. ngotlar, metal endüstrisinde ala-,mland,r,lmas, tamamlan-m,- eriyik halindeki malzemenin, haddeleme veya dövme ile -ekil verilmek üzere basit ve büyük kal,plara dökülmesi ile elde edilen parçalard,r. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 4 ÜRET M YÖNTEMLER Ç DÖNÜ ÜMLER DI DÖNÜ ÜMLER Kimyasal ve Fiziksel Biçimlendirme Dönüümler DÖKÜM KAYNAK Erimi Durumdaki Yerel Eritme le Ak c l ktan Yararlan l r Birletirme Sa lan r Kum Kalba Oksi-Asetilen Hassas Elektrik Ark Metal Kalba Tozalt Bas nçl Plazma TALA KALDIRMA PLAST K EK L VERME stenmeyen K s mlar Malzemenin "ekil De itirme Uzakla t r l r Kabiliyetinden Yararlan l r Tornalama Dövme Frezeleme Haddeleme Planyalama Ekstrüzyon Ta#lama Çekme ekil 1.1. Üretim Yöntemleri Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 5 Döküm yönteminin diBer imal usullerinden üstünlükleri -öyle s,ralanabilir:  Yöntemin s,n,rlar, çok geni- olup, hem çok küçük parçalar,n, hem de tonlarca aB,rl,ktaki büyük parçalar,n üretimine uygun deBi-ik teknikler bulunmaktad,r.  Çok karma-,k biçimli ve içi bo- parçalar,n üretimi mümkündür.  Hemen hemen tüm metal ala-,mlar,n,n dökümü mümkündür. Baz, malzemeler ise (örneBin dökme demir) sadece döküm yoluyla elde edilebilir.  Seri üretime uygun döküm yöntemleri geli-tirilmi-tir. Döküm yönteminin s n rlar ise -unlard,r  Çok ince kesitlerin elde edilmesi güçtür.  Az say,da parça üretimi için genellikle ekonomik deBildir.  Ayn, malzemenin plastik -ekil verme yöntemleri (örneBin dövme) ile elde edilmi- olan,, dayan,m bak,m,ndan genellikle daha üstündür.  Genellikle hassas boyut toleranslar,n,n ve iyi yüzey kalitelerinin saBlanmas, güçtür.  Çevre dostu bir imalat yöntemi deBildir. ekil 1.2: Döküme haz,r bir kapal, kum kal,b, kesiti Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 6 1.1. DÖKÜM TEKN Döküm i-lemi, içinde üretilmek istenen parçan,n biçimine sahip bir bo-luk bulunan kal,plara s,v, metalin doldurulmas, ile yap,l,r. Kal,p bo-luBunun boyutlar, elde edilmek parçanan biraz daha büyüktür; bu -ekilde kat,la-ma ve soBuma s,ras,ndaki boyut azalmalar, dengelenir. S,v, metalin doldurulduBu kal,p aç,k veya kapal, olabilir. Döküm teknolojisinde daha yayg,n olarak kullan,lan kapal, kal,plarda, s,v, metalin kal,ba doldurulmas, için bir yolluk sistemi bulunur, ekil 1.2. Kal,plar deBi-ik refrakter malzemelerden yap,labilir, bunlar aras,nda kum, alç,, seramik ve metal say,labilir. Kat,la-ma sonras,nda baz, döküm yöntemlerinde parçan,n ç,kar,lmas, için kal,b,n bozulmas, gerekir, yani kal,plar sadece bir kez kullan,l,rlar (kum kal,p). Baz, yöntemlerde ise kal,plar kal,c,d,r ve birden çok parça üretimi için kullan,l,rlar (metal/kokil kal,p). Döküm öncesinde metal eritilir ve döküm s,cakl,B,na ç,kar,l,r. Kal,ba dolan metal soBumaya ba-lar, s,cakl,k belirli bir deBere dü-tüBü zaman kat,la-ma ba-lar ve kat,la-ma tamamland,B,nda hala s,cak olan parça oda s,cakl,B,na kadar soBur. Bu s,rada önemli miktarda ,s, uzakla-t,r,l,r ve faz dönü-ümleri olabilir. Bütün bu süreç boyunca parçan,n boyut ve biçimi yan,nda malzemenin içyap,s, ve dolay,s,yla özellikleri belirlenir. Döküm sonras,nda parça kal,ptan ç,kar,l,r, parçaya ait olmayan k,s,mlar uzakla-t,r,l,r, yüzey temizlenir, varsa ,s,l i-lem yap,l,r ve gerekli kontrollerden sonra imalat tamamlanm,- olur. DeBi-ik ülkelerden bilim adamlar,, mühendis ve ustalar,n katk,lar,yla kal,p malzemeleri, kal,plama yöntemleri, eritme ocaklar,, döküm malzemeleri gibi alanlarda sürekli geli-tirilen döküm teknolojisi, günümüzde yayg,n olarak kullan,lan bir imalat yöntemi haline gelmi-tir. Döküm yoluyla biçimlendirilen metallerin en önemlileri: dökme demirler, çelik, bak,r ve alüminyum ala-,mlar,d,r. Günümüzün dökümhaneleri mekanizasyon ve otomasyon yöntemlerinin yayg,n olarak uyguland,B, modern tesislerdir. Döküm tekniBinde kaliteyi, büyük ölçüde erimi- metalin içine döküldüBü kal,plar,n türü ve haz,rlan,-,nda gösterilen özen belirler. Uygulanacak kal,plama yönteminin seçiminde: üretilecek parça say,s,, amaçlanan üretim h,z,, boyut hassasiyeti, yüzey kalitesi, metalurjik kriterler ve yönteme özgü diBer özellikler dikkate al,n,r. Metal döküm teknikleri kullan,lan kal,plar,n türüne göre iki gruba ayr,l,r:  Harcanan kal p kullan lan yöntemler: Bu yöntemlerde kat,la-ma sonras,nda parça ç,kar,l,rken kal,p bozulur. Yani her yeni parça için yeni bir kal,p gereklidir.  Kal c kal p kullanlan yöntemler: Bu yöntemlerde kal,p defalarca kullan,labileceBinden, seri üretim için daha ekonomik çözümdür. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 7 Bu kitapta döküm yöntemleri bu iki grupta toplanarak teker teker ele al,nacakt,r. Ancak bunlar aras,nda kum kal,ba döküm uygulamalar, diBer tekniklere göre çok daha yayg,n olarak kullan,ld,B,ndan, ayr,nt,l, bilgi verebilmek amac,yla ayr, bir bölüm olarak ele al,nm,-t,r. 1.2 TAR HÇE Arkeolojik bulgular, döküm yönteminin M.Ö.4000 y,llar,ndan ba-layan bir geçmi-i olduBunu göstermektedir. Eski çaBlarda kullan,lan eritme ocaklar,nda genellikle bak,r cevheri ile odun, tabakalar halinde doldurulur ve ayakla çal,-an keçi derisi körükler yard,m,yla eritilen metal, ta- veya pi-irilmi- kilin i-lenmesiyle elde edilen kal,plara dökülürdü. Önceleri tek parça aç,k kal,plarla balta ve benzeri yass, parçalar,n üretimi için kullan,lan döküm tekniBi, yuvarlak biçimli parçalar,n üretilmesi için iki veya daha çok parçal, kal,plar,n kullan,m,yla geli-tirildi. M.Ö. 2000 y,llar,ndan itibaren iç bo-luklar,n elde edilmesi için pi-irilmi- kilden maçalar kullan,lmaya ba-land,. Bunun yan,nda kal,plamada mum modellerin kullan,ld,B, ve ,s,t,larak eritilen mumun kal,b, terketmesiyle kal,p bo-luBunun olu-turulduBu hassas döküm yöntemi de ayn, as,rlarda geli-tirilmi-tir. M.Ö.1500 y,l,ndan ba-l,yarak döküm tekniBinin özellikle Mezapotamya ve Çin'de çok geli-tirildiBi ve Çinlilerin çok parçal, kal,plarla karma-,k parçalar,n üretiminde ustala-t,B, görülmektedir. Geli-tirilen bu teknikler sava-lar ve göçebe insanlarla birlikte Akdeniz havzas,na ve daha sonra Avrupa' ya ula-t,. M,s,rl, ustalar,n da metal döküm tekniBine çok önemli katk,lar, olmu-tur. Avrupa’da döküm uygulamalar,, ba-lang,çta kiliselerin himaye ve kontrolünde gerçekle-mi- ve dökümcüler 13.yüzy,la kadar genellikle kiliselere çan dökmek ile uBra-m,-lard,r. Nitekim ilk bronz top, döküm ustas, bir rahip taraf,ndan 1313 y,l,nda dökülmü-tür. Bunun yan,nda özellikle talya'da çok say,da sanat dökümü üretilmi-, papal,k dökümhanesinin ba-,nda bulunan ustalar döküm teknolojisi hakk,nda ilk kitaplar, haz,rlam,-lard,r. Rönesans'tan sonra canlanan sanat uygulamalar, ve ticaret, baB,ms,z bir döküm sanayinin geli-mesinin ba-lang,c, olmu-tur. ekil – 1.3. M,s,rl,larda metal dökümü (M.Ö.1500) Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 8 1.3 TÜRK YE’DE DÖKÜM SANAY Ülkemizde döküm yönteminin ilk önemli uygulamalar, askeri amaçl, olup, Fatih Sultan Mehmet taraf,ndan Tophane'de kurulan top dökümhanesi, diBer padi-ahlar taraf,ndan da (özellikle Kanuni zaman,nda) geli-tirilmi-tir. Cumhuriyet döneminde de devlet yat,r,mlar, olarak büyük döküm tesisleri kurulmu-tur. 1960' lardan sonra otomotiv ve in-aat sektörünün geli-melerine paralel olarak ülkemizdeki döküm sanayi de h,zl, bir geli-me göstermi-tir. Halen ülkemizde sanayinin yoBun olduBu bölgelerde deBi-ik kapasitelerde çok say,da dökümhane bulunmakta ve bu kitap kapsam,nda ele al,nan yöntemlerin büyük çoBunluBu ba-ar, ile uygulanmaktad,r. Türk döküm sanayi halen Avrupada 6., dünyada ise 13. s,radad,r. Yakla-,k 1.000.000 ton/y,l olan toplam üretimin %71'i lamel grafitli dökme demir, %14'ü küresel grafitli (sfero) dökme demir, %1'i temper dökme demir, %10'u dökme çelik ve %4'ü de demird,-, metallerin üretimi olarak gerçekle-tirilmektedir. Bu üretimin %25'i in-aat, %35'i makina-imalat, %20'si otomotiv, %8'i bas,nçl, boru ve %12'si demir-çelik ve diBer alanlarda kullan,lmaktad,r. Türk Döküm Sanayicileri DerneBi taraf,ndan haz,rlanan a-aB,daki tablolarda, bu sektörün son 40 y,l içindeki h,zl, geli-mesi aç,kça görülmektedir. Tablo 1.1’de verilen y,ll,k üretim rakamlar, son 40 y,ldaki büyük geli-meyi, Tablo 1.2’de verilen ihracat rakamlar, da 1980 y,l,ndan itibaren ihracatta saBlanan büyük art,-lar, yans,tmaktad,r. Türk Döküm Sanayinde ya-anan deBi-imi vurgulamak için, Tablo 1.3’de, 1977 ile 1998 y,llar,na ait rakamlar kar-,la-t,r,lmaktad,r. GörüldüBü gibi bu 20 içinde sektörde büyük i-letmelerin üretimdeki pay, h,zla artm,-, gerçekle-tirilen modern yat,r,mlar ve verimlilik art,-lar, sonucu çal,-an say,s, hemen hemen ayn, kalmas,na raBmen üretimde iki kat art,- saBlanm,-t,r. Tablo 1.1: Türk Döküm Sanayinin son 40 y,l içindeki üretim rakamlar, (ton) YIL KIR DD SFERO TEMPER ÇELK DEM R DI I. TOPLAM 1960 150,000 1,000 10,000 161,000 1970 200,000 2,000 15,000 217,000 1985 385,000 18,000 9,000 58,000 470,000 1990 415,000 60,200 10,500 58,000 543,000 1995 606,000 79,700 12,960 65,690 20,000 764,350 2000 690,000 130,000 7,000 98,000 40,000 965,000Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 9 Tablo 1.2: Türk Döküm Sanayinin son 20 y,l içindeki ihracat rakamlar, Y,l KIR DD SFERO TEMPER ÇEL K DEM R DI I TOPLAM 1980 3.770 --- ------- 880 4.650 1990 15.178 2.500 722 2.800 21.200 1997 98.000 39.000 1.840 21.000 159.840 2000 198.000 61.500 3.700 47.000 18.700 328.900 Tablo 1.3: Türk Döküm Sektöründe 1977–1998 aras,ndaki geli-meler 1977 1998 Büyük Tesisler Küçük Tesisler TOPLAM Büyük Tesisler Küçük Tesisler TOPLAM K,r DD Ton % 141500 38 230000 62 371500 100 605000 87 90000 13 695000 100 Sfero Ton % 2500 100 - - 2500 100 11760 98 240 2 12000 100 Temper Ton % 2500 100 - - 2500 100 115940 98 7060 2 123000 100 Çelik Ton % 65000 100 - - 65000 100 100000 100 1000 - 101000 100 Çal,-an Ki-i 8146 11850 19996 19860 6502 22362Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 10 2. ER TME, DÖKME ve KATILA MANIN ESASLARI 2.1 ER TME Metali eriterek, döküm s,cakl,B,na ula-t,rmak için eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r. Bu ocaklarda ayr,ca ala-,mlama, bile-imin ayarlanmas,, kat,-k,lar,n giderilmesi, gaz giderme ve a-,lama gibi baz, ek i-lemler de, dökümden hemen önce gerçekle-tirilir. Eritme ve döküm uygulamalar,nda büyük özenle çal,-,lmal,d,r, çünkü yap,lacak en küçük hatalar dahi, kaliteyi büyük ölçüde etkileyen ve daha sonra giderilmesi mümkün olmayacak sonuçlara neden olabilir. Bir saf metali döküm s,cakl,B,na ula-t,rmak için harcanan enerji a. Metali ba-lang,ç s,cakl,B,ndan erime s,cakl,B,na ç,kar,lmas, b. Metali sabit s,cakl,kta eritilmesi ve c. Erimi- metalin döküm s,cakl,B,na ç,kar,lmas, için harcan,r ve birim aB,rl,k ba-,na toplam ,s, Q = UV {c k (T e - T o ) + r + c s (T d – T e )} -eklinde yaz,labilir. Burada Q toplam ,s,, U yoBunluk, c k kat, durumda özgül ,s,, T e erime s,cakl,B,, T o ba-lang,ç s,cakl,B,, r erime ,s,s,, c s s,v, durumda özgül ,s,,T d döküm s,cakl,B,d,r. Bu hesaplama ile ancak yakla-,k deBerler elde edilebilir. Çünkü bu baB,nt,da bulunan bir çok katsay,n,n tam deBerinin bulunmas, kolay deBildir, ayr,ca bu deBerler gerçekte sabit olmay,p, s,cakl,B,n bir fonksiyonu olarak deBi-irler. Ayr,ca faz dönü-ümleri olabilir; ala-,mlarda için erime sabit bir s,cakl,kta deBil belirli bir kat,la-ma aral,B,nda gerçekle-ir ve yukar,da hesaba dahil edilmeyen önemli birçok ,s, kay,b, mevcuttur. Döküm s,cakl,B,, kat,la-ma s,cakl,B,ndan yüksek seçilmelidir, ancak s,cakl,B,n fazla yüksek olmas,, tane irile-mesi, oksitlenme, gaz çözünmesinin artmas,, penetrasyon gibi olumsuz etkilere yol açabilir. Bu nedenle döküm s,cakl,B,, yeterli olan en dü-ük s,cakl,k olarak seçilmelidir. Baz, döküm ala-,mlar,n,n erime ve döküm s,cakl,klar, Çizelge 2.1’de görülmektedir. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 11 Çizelge – 2.1. DeBi-ik malzemelerin döküm ve erime s,cakl,klar, MALZEME KATILA MA SICAKLI I ( O C) DÖKÜM SICAKLI I ( O C) K,r Dökme Demir (%3,5 C) 1175 1250 – 1350 Temper Dökme Demir (%2,8 C) 1250 1325 – 1400 Beyaz Dökme Demir (%3 C) 1240 1280 – 1320 Dökme Çelik (%0,6C) 1475 1550 – 1600 Aluminyum - Silisyum Ala-,m, 570 700 – 750 Aluminyum - Bak,r Ala-,m, 600 700 – 720 Aluminyum Bronzu 1025 1050 – 1150 Pirinç 60/40 890 990 – 1010 Magnezyum Ala-,mlar, 630 720 – 770 2.2 GAZ ÇÖZÜNÜRLÜ Ü VE GAZ G DERME ekil – 2.1. Metal içinde çözünen gaz miktar,n,n s,cakl,k ile deBi-imi En uygun eritme ko-ullar,nda dahi gazlar,n (özellikle hidrojenin) s,v, metal içinde çözünmesine engel olunamaz. ÖrneBin hidrojen, havadaki veya ortamdaki nemin, s,v, metalin s,cak yüzeyinde hidrojen ve oksijene ayr,-mas, ile ortaya ç,kar ve küçük çapl,Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 12 olan bu atom, eriyik içinde kolayl,kla çözünür. Gazlar,n s,v, metal içinde çözünürlüBü bas,nç ve s,cakl,Ba çok baBl,d,r. Çözünürlük, eriyiBin soBumas, ve özellikle kat,la-mas, s,ras,nda büyük oranda dü-er ( eki1 2.1), yani çözünmü- gazlar,n soBuma ve kat,la-ma s,ras,nda metal eriBini terk etmesi gerekir. Kat,la-ma s,ras,nda aç,Ba ç,kan bu gazlar, eriyik d,-,na kaçamaz ise parça içinde gözeneklerin ve gaz bo luklar n n olu-mas,na ve malzeme özelliklerinin olumsuz etkilenmesine neden olurlar. ekil 2.1 den de görüldüBü gibi gaz,n en büyük k,sm, kat,la-ma s,ras,nda aç,Ba ç,kar. ÖrneBin bak,r, içinde aB,rl,k yüzdesi olarak sadece % 0,01 H 2 bulunmas, durumunda, 1 m 3 'lük bir bak,r eriyiBinin içinden 0,3...0,4 m 3 hidrojenin ç,kmas, söz konusudur (kaynama!). Gazlar,n aç,Ba ç,kmas,n, önleyen bir diBer etken de bas,nçt,r. Yüksek bas,nç alt,nda s,v, metal içindeki gaz çözünürlüBü yüksek olacaB,ndan, örneBin bas,nçl, döküm yönteminde gazlar,n d,-ar, kaçmas, söz konusu deBildir. Bu gazlar kat,la-ma ve soBuma bittikten sonra malzeme içinde hapis kal,rlar. Ancak bu tür parçalara sonradan eritme, elektroliz veya ,s,tma bir i-lem uygulan,rsa, malzeme içinde a-,r, doymu- olarak kalan bu gazlar kaçmaya çal,-acaB,ndan kusurlara neden olabilir. ÖrneBin eritme kaynaB, yap,lan bas,nçl, döküm parçalarda diki-ler gözenekli olur! S,v, metallerde gaz çözünmesini önlemek için dikkat edilmesi gereken hususlar her metal için farkl,d,r, ancak baz, genel kurallar a-aB,da verilmi-tir:  Döküm s,cakl,B, mümkün olduBu kadar dü-ük seçilmelidir.  S,v, metal ile temas edecek tüm parçalar kurutulmal,d,r.  Eriyik fazla bekletilmemeli, döküm en k,sa sürede yap,lmal,d,r.  Eriyik gerekmedikçe kar,-t,r,lmamal, ve üzerindeki koruyucu örtü dökümden hemen önce s,yr,lmal,d,r. Bütün bu önlemlere raBmen eriyik içindeki gazlar,n çözünmesine tümüyle engel olunamayacaB,ndan, gerektiBinde gaz giderme i-lemleri uygulanabilir. Bu i-lemlerde s,v, metal, klor, azot, argon gibi nötr bir gazla süpürülür veya eriyik içine bu tür gazlar aç,Ba ç,karan bir kat, maddeler dald,r,l,r. S,v, metal içinde yükselen gaz habbecikleri, eriyikten çözünmü- gazlar, ve yüzen oksit ve diBer metal olmayan kal,nt,lar, süpürerek d,-ar, ç,kar,r. Gaz gidermede çok etkin, fakat pahal, bir yöntem de metali vakum alt,nda eritmek veya erimi- metali, dökümden önce vakum alt,na alarak, gazdan ar,nd,rmakt,r. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 13 2.3 KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK S STEM S,v, metalin kal,p bo-luBuna doldurulmas,nda yolluk sistemlerinden yararlan,l,r. Bir yolluk sisteminin ba-l,ca bölümleri döküm aBz,, dü-ey yolluk, yatay yolluk ve ara yolluklard,r ( ekil 2.2). ekil – 2.2. Yolluk sistemi ekil – 2.3 DeBi-ik döküm aB,zlar, deal bir yolluk sisteminin i-levleri -öyle s,ralanabilir:  Kal,b,n s,v, metal ile dolmas,n, saBlar.  Kal,ba dolan metalde türbülans olu-mas,n, önleyerek, metalin oksitlenmesine, gaz almas,na, cürufun ve erozyonla kopar,lan kal,p parçalar,n,n s,v, metale kar,-mas,na engel olur.  S,v, metal içindeki cüruf, köpük, oksit v.b. istenmeyen k,s,mlar,n kal,p bo-luBuna girmesine engel olur. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 14  Metalin kal,ba dolu-unu düzenleyerek, yönlenmi- kat,la-may, kolayla-t,ran, çarp,lmaya neden olmayan bir s,cakl,k gradyeni olu-turur.  Kal,p bo-luBunu gereken h,zda doldurmaya yetecek kadar büyük, ancak malzeme kayb,na neden olmayacak kadar küçük boyutland,r,l,r. Kal,p bo-luBuna doldurulacak s,v, metal, dü-ey yolluBun üstünde bulunan döküm a z n n içine dökülür. Basit bir huni olarak biçimlendirilen döküm aB,zlar, olduBu gibi, metalin döküldüBü ve kal,ba girdiBi k,s,mlar,n tümsek ve perdelerle ayr,larak cüruf, köpük ve havan,n dü-ey yolluBa girmesinin önlendiBi biçimler de vard,r ( ekil 2.3) . Dü ey yolluk, a-aB,ya doBru daral,r ve metali yatay yollu a iletir. Dü-ey yolluk kesiti a-aB,ya doBru daralt,larak, metalin serbest akmas,na, yani h,z,n,n giderek artmas,na tekabül edecek -ekilde biçimlendirilir ve bu -ekilde dü-ey yolluBa hava kaçmas, önlenir. Topuk boyutlar, ve biçimi, yön deBi-tirerek yatay yolluBa geçen metalin erozyonla kal,b, bozmas,na ve türbülansla gaz almas,na engel olacak -ekilde düzenlenmelidir. Yatay yolluk, uygun konum ve boyutlardaki ara yolluklarla kal,p bo-1uBuna baBlan,r. Yatay yolluBun ucunda pislik tutucu bulunur. Ara yolluklar, kal,p bo-luBunun bir kenar, boyunca s,ralanabilir veya tüm çevre boyunca düzenlenebilir ( ekil 2.4). Ara yolluklar,n konum ve doBrultular,, kal,p bo-luBuna giren s,v, metalin maça erozyonuna neden olmas,n, engelleyecek -ekilde düzenlenmelidir. S,v, metalin kal,ba doldurulmas, i-lemi, yer çekimi yard,m,yla veya bas,nç uygulanarak yap,l,r. En yayg,n olarak kullan,lan, metalin kendi aB,rl,B, ile bir yolluk sisteminden geçerek kal,b, doldurmas,d,r. Döküm, sürekli ve üniform bir h,zla yap,lmal,; döküm h,z,, döküm süresinin bitiminden sonra kat,la-ma ba-layacak -ekilde ayarlanmal,d,r. GerektiBinde birden fazla yolluktan döküm yap,labilir. Döküm h,z, eriyiBin kal,ba doldurulma h,z,d,r. Doldurma yava- olursa kal,p tam dolmadan kat,la-ma ba-lar, h,zl, olursa türbülans problemleri ortaya ç,kabilir. Türbülans önlenmelidir, çünkü metalin atmosferle daha fazla temas ederek oksitlenmesine ve ayr,ca kal,p erozyonuna neden olur. ekil – 2.4. Ara yolluklar,n düzenleni-iAhmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 15 S,v, metalin yolluk sistemi içindeki ak,-, Bernoulli denklemi yard,m,yla hesapsal olarak ele al,nabilir. Bu baB,nt,, sürtünmenin ihmal edilmesi durumunda akan bir s,v,da bas,nç, h,z ve yükselti deBi-kenleri ile hesaplanan a-aB,daki ifadenin her noktada ayn, olduBunu söyler: p + ½ Uv 2 + Ugh = sabit (p:bas,nç, v:h,z, U:yoBunluk, h:yükselti) Sistem atmosferik bas,nç alt,nda ise ½ Uv 1 2 + Ugh 1 = ½ Uv 2 2 + Ugh 2 yaz,labilir. Bu baB,nt, yard,m,yla yolluk siteminin ç,k,- noktas,ndaki h,z hesaplanabilir. 1 noktas, yolluk sistemi giri-i, 2 noktas, yolluk sisteminin ç,k,- noktas,, dü-ey yolluk yüksekliBi h ise ve ba-lang,ç h,z, 0 kabul edilirse v 2 = [2gh bulunur. DiBer bir baB,nt, da süreklilik baB,nt,s,d,r. Tüm yolluk sistemi boyunca kesit deBi-ebilir, ancak süreklilik bak,m,ndan debinin sabit kalmas, gerekir. Q = v 1 A 1 = v 2 A 2 GörüldüBü gibi dökülen s,v,, ç,k,- noktas,na yakla-t,kça h,z, artar, yani süreklilik baB,nt,s,na göre yolluk kesitlerinin daralt,lmas, gerekmektedir. Kesit sabit b,rak,l,rsa tüm kesiti s,v, metal dolduramayacaB,ndan, yolluk içine hava girer ve s,v, metalle birlikte kal,ba dolar. Bunu önlemek için yolluk sisteminin kesitleri v.A çarp,m, sabit kalacak -ekilde daralt,l,r. Döküm s,ras,nda kal,p dolma süresi (KDS) ise a-aB,daki baB,nt, ile hesaplanabilir. Doldurulmas, gereken kal,p bo-luBunun hacmi V ise KDS = V/Q = V/(A 2 [2gh ) yaz,labilir. Yolluk sistemleri aras,nda en yayg,n olarak kullan,lan, bölüm yüzeyi yolluklar d r ( ekil 1.2). Bunun yan,nda ekil 2.5 'te baz, örnekleri verilen taban ve üst yolluk sistemleri de vard,r. Üst yolluk sistemlerinde (aç,k sistemler) cüruf ve pisliklerin tutulmas, ile metalin gaz almas,n,n önlenmesi çok güçtür. Taban yolluklar,nda ise türbülans ve kal,p erozyonu en aza indirilmi-tir, ancak kal,plama i-lemleri daha güçtür. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 16 ekil – 2.5. Taban ve üst yolluk sistemleri 2.4 AKICILIK Metal ve ala-,mlar,n yolluk sisteminden akarak, kal,b, kusursuz olarak doldurma özelliBi ak,c,l,k olarak adland,r,l,r. Kal,p içine doldurulan s,v, metalin ak,c,l,B,, malzeme, parça, kal,p ve döküm uygulamas, ile ilgili çok say,da birçok parametreden etkilenir:  Döküm s,cakl,B,,  Malzemenin ,s,l özellikleri,  Kal,p malzemesi ve kal,b,n ,s,l özellikleri,  Yolluk sistemi,  Malzemenin kal,p malzemesini ,slatma özelliBi  Parçan,n ve kesitlerinin büyükleri,  EriyiBin ,s, içeriBi  Kat,la-ma türü ve aral,B, v.d. ekil –2.6: Döküm spirali Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 17 Kat,la-ma sabit s,cakl,kta ise ak,c,l,k en iyidir (saf ve ötektik ala-,mlar). DiBer ala-,mlarda ise belirli bir s,cakl,k aral,B,nda ayn, anda s,v, ve kat, fazlarbulunur ve ak,c,l,k olumsuz etkilenir. Döküm s,cakl,B,n,n art,r,lmas, ak,c,l,B, iyile-tirmek için kolay bir çözümdür, ancak yüksek s,cakl,klara ç,k,lmas, durumunda, oksit olu-umu, gaz çözünürlüBün artmas,, penetrasyon gibi birçok olumsuzluBun ortaya ç,kacaB, unutulmamal,d,r. Malzemelerin ak,c,l,k özelliBinin saptanmas, için kullan,lan en yayg,n pratik deney "döküm spirali" dir, ekil 2.6. Döküm spiraline belirli ko-ullar alt,nda dökülen s,v, metalin spiral içinde ilerlediBi uzunluk, eriyiBin döküm kabiliyetinin bir ölçüsü olarak kullan,l,r. 2.5 KATILAMA Metal malzemelerin özellikleri büyük ölçüde kat,la-ma s,ras,nda olu-an içyap, ile belirlenir. Dolay,s,yla özellikle döküm malzemelerin özelliklerinin kontrol edilebilmesi için kat,la-ma olay,n,n (kristalle-me) iyi bilinmesi gerekir. Bir s,v, metalin kat,la-mas, birincil kristalle4me (kat la4ma) ve bu s,rada olu-an kat,la-ma içyap,s, (döküm içyap,s,) birincil içyap olarak adland,r,l,r. Döküm parçalarda birincil içyap,, parça ömrü boyunca hiç deBi-meyeceBinden kat,la-ma olay,n,n çok iyi kontrol edilmesi zorunludur. Haddeleme, dövme gibi plastik -ekil verme yöntemleri sonras,nda bu içyap, ,s,l veya termomekanik i-lemler (örneBin normalizasyon, s,cak -ekil verme gibi) ile yeniden olu-turulabilir (yeniden kristalle-me) ve bu -ekilde ortaya ç,kan içyap, ikincil içyap olarak adland,r,l,r. Döküm parçalarda bu imkan genellikle olmad,B,ndan kat,la-man,n iyi kontrolu ile uygun bir birincil içyap,n,n elde edilmesi çok önemlidir. 2.5.1 Saf Metallerde Kat la4ma S,v, metal içindeki atomlar düzensiz (amorf) halde olup, sürekli olarak hareket ederler. SoBuma s,ras,nda ,s,n,n uzakla-t,r,lmas, ile eriyiBin enerjisi giderek azal,r. Saf metallerde kat,la-ma sabit s,cakl,kta olur. Bu s,cakl,Ba inildiBinde, eriyik içinde kristalle-me merkezi veya çekirdek denilen bir tak,m düzenli atom gruplar, olu-maya ba-lar ve eriyiBin diBer atomlar, zamanla bunlara eklenerek taneler ortaya ç,kar. Dolay,s,yla kat,la-ma olay,, yani içyap,daki tanelerin ortaya ç,k,-,, çekirdeklenme ve kristal büyümesi diye iki safhaya ayr,labilir. Her biri ayr, bir çekirdek etraf,ndaki büyüme sonucu meydana gelen taneler, metal malzemenin içyap,s,n, olu-turur, ekil 2.8. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 18 ekil 2.7: Saf bir metalin soBuma eBrisi Çekirdeklenme Çekirdekler çok küçük kat, parçac,klar olup kararl,l,klar,, yani tekrar erimeden büyümeye devam etmeleri, ancak yeterli bir büyüklüBe sahip olmalar,na baBl,d,r. Bu durum, serbest enerji yard,m,yla aç,klanabilir. Herhangi bir olay,n kendiliBinden devam edebilmesi için, bu olayla ilgili serbest enerji toplam,n,n azalmas, gerekir. Kat, durum, s,v,ya göre daha dü-ük enerjili olduBundan, eriyikte kat, parçac,klar,n olu-mas, s,ras,nda kristalle-me ,s,s, aç,Ba ç,kar. Öte yandan yeni yarat,lan s,v,/kat, ara yüzeylerinin olu-umu için enerjiye ihtiyaç vard,r ve aç,Ba ç,kan enerji burada kullan,l,r. Dolay,s,yla çekirdeklenme s,ras,nda sistemin serbest enerjisi kristalle-me nedeniyle azal,rken, yarat,lan yeni yüzeyler dolay,s,yla artma eBilimindedir. Çekirdekler çok küçük iken yüzeyleri hacimlerine oranla büyüktür ve kristalle-me s,ras,nda aç,Ba ç,kan enerji, bu yüzeylerin yarat,lmas, için yeterli olmaz. Çekirdek yar,çap, kritik bir r 0 deBerine ula-t,B,nda, art, ve eksi i-aretli enerji deBi-imleri birbirine e-it olur ve bu r 0 deBerinden daha büyük yar,çapl, çekirdeklerde aç,Ba ç,kan enerji yüzeylerin yarat,lmas, için gereken enerjiden büyük olacaB,ndan ve dolay,s,yla toplam serbest enerji kat,la-ma ile azalacaB,ndan kat,la-ma olay, kendiliBinden devam eder. Özetle çekirdek tekrar erimeden, kristalin büyümeye devam edebilmesi için, en az r 0 yar,çap,na ula-m,- bulunmas,, veya diBer bir deyi-le söz konusu yar,çapa ula-ana kadar gerekli aktivasyonun d,-ardan saBlanm,- olmas, zorunludur. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 19 ekil – 2.8 Kat,la-ma s,ras,nda (a) çekirdeklenme, (b,c) dendritik büyüme, (d) kat,la-ma cephelerinin birle-mesi ile olu-an taneler ve tane s,n,rlar,. ekil – 2.9 a) A-,r, soBuman,n ( T), birim zamanda olu-an çekirdek say,s, (K) ve büyüme h,z,na (W)etkisi b) Saf metallerde artan soBuma h,z,n,n a-,r, soBuma miktar,na etkisi Homojen çekirdeklenme çinde çekirdek görevi yapabilecek parçac,klar (karbür, nitrür, oksit ve diBer kat, bile-ikler gibi) bulunmayan ideal ve homojen bir eriyikte kararl, çekirdeklenmeye ili-kin aktivasyon enerjisi, eriyiBin kendi enerji içeriBinden kar-,lanmal,d,r. Bu nedenle homojen çekirdek olu4umu (öz çekirdeklenme) için bir miktar ,s,l a-,r, soBumas, ( T) Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 20 gereklidir. Yani eriyik kat,la-maya T e erime s,cakl,B,nda deBil, daha dü-ük bir T = T e - T s,cakl,B,nda ba-lar. A-,r, soBuman,n ( T) art,r,lmas, ile, birim zamanda olu-an çekirdek say,s, (K) yükselir ( ekil 2.9a). Ancak s,cakl,B,n çok dü-mesi halinde bu kez atomlar,n hareketleri çok yava-layacaB,ndan, bunlar,n yan yana gelip çekirdek olu-turmas, güçle-ir ve a-,r, soBuma çok artarsa K deBerinde tekrar dü-me görülür. Birincil içyap,n,n tane büyüklüBü, hem birim zamanda olu-an çekirdek say,s,na (K) ve hem de kristallerin büyüme h,z,na (W) baBl,d,r. K ne kadar büyük ise, o kadar ince taneli bir içyap, olu-ur. Kristal büyüme h,z,n,n (W) çok büyük olmas, halinde ise ilk olu-an çekirdekler büyüyerek tüm içyap,y, kaplayacaB,ndan yeni çekirdek olu-umuna zaman kalmaz ve içyap, daha kaba taneli olur. ekil 2.9a'da W 2 olarak gösterilen büyüme h,z,na sahip malzemenin içyap,s, W 1 'inkine oranla daha küçük tanelidir. Teknikte kullan,lan döküm ala-,mlar,nda soBuma h,z, kontrol edilerek içyap,daki tane büyüklüBü büyük ölçüde ayarlanabilir. SoBuma h,zl, ise (örneBin kokil kal,ba döküm) a-,r, soBuma miktar, ve dolay,s,yla çekirdek say,s, artar. Daha yava- soBuyan kum kal,ba dökümde ise durum bunun tam tersidir. Ayr,ca bir parçan,n farkl, bölgelerinde farkl, soBuma ko-ullar,n,n bulunmas,, ayn, parça içinde farkl, özelliklere sahip içyap,lar,n ortaya ç,kmas,na neden olacakt,r. ekil 2.9b'de saf metallerde soBuma h,z,n,n a-,r, soBumaya ( T) olan etkisini özetlenmektir. EBrinin (a) noktas, çekirdek olu-umunun, yani kristalle-menin ba-lang,c,n, temsil etmektedir. Aç,Ba ç,kan kristalle-me ,s,s, nedeniyle s,cakl,k, erime s,cakl,B,na kadar artar. Daha sonra T e s,cakl,B, sabit kalarak kat,la-ma devam eder ve (b) noktas,nda sona erer. Heterojen Çekirdeklenme Teknik safl,ktaki s,v, metallerin içinde hemen her zaman kristalle-menin ba-layabileceBi yeterli say,da “yabanc, yüzey” bulunduBundan, çekirdeklenme yukar,da anlat,lan öz çekirdeklenme (homojen) ile deBil, heterojen çekirdeklenme yoluyla gerçekle-ir. Çekirdek olarak görev yapabilecek bu "yüzeyler" -unlar olabilir:  EriyiBin içinde bulunduBu kab,n duvarlar, (örneBin dökümde kal,p yüzeyleri),  Erime s,cakl,B, yüksek olan ve eriyik içinde kat, halde bulunan bile-ikler (karbürler, nitrürler, oksitler), Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 21  Baz, durumlarda eriyiBe döküm s,ras,nda katk,lar yap,larak çekirdek görevi yapacak parçalar,n varl,B, saBlan,r ve bu -ekilde ince taneli bir içyap, garanti edilir. Bu i-leme a4 lama ad, verilir. Kristal Büyümesi Çekirdek olu-umundan sonra bu çekirdeklere diBer atomlar,n düzenli olarak eklenmesi ile kat,la-ma olay, devam eder. Kübik kristale sahip olan metallerde büyüme, baz, tercihli yönlerde (küp yüzeyine dik doBrultularda) çok h,zl,, diBer yönlerde ise daha yava- olur ve bu -ekilde büyüyerek ortaya ç,kan kristallerin hac,msal düzeni dendrit olarak adland,r,l,r. Yap,lan ara-t,rmalar, kristalle-me biçimlerinin büyük oranda soBuma ko-ullar,na baBl, olduBunu ortaya koymu-tur. Eriyik ,s,n,n her taraftan uzakla-t,r,lmas, ile soBursa e-eksenli, yani toparlak taneler, düzgün olmayan (yönlenmi-) ,s, iletiminde ise uzun (çubuksu) taneler meydana gelir ( ekil 2.10). Çekirdeklenme ve dendritik büyüme ile kristalle-me cephelerinin birbiriyle birle-mesi sonucu içyap,n,n ortaya ç,k,-, ekil 2.8'de -ematik olarak gösterilmi-tir. Döküm parçalar,n içyap,s, da, kat,la-madaki soBuma ko-ullar, ile belirlenir. Burada üç ayr, bölge söz konusu olabilir. Kal,p cidarlar,nda ani soBuma (chill) etkisi ile küçük ve e-eksenli tanelerden olu-an bir kabuk, bunu izleyen bölgede s,cakl,k gradyeninin etkisiyle uzun çubuksu taneler, orta k,s,mda ise soBuma her taraftan olduBundan, tekrar e-eksenli taneler görülür ( ekil 2.11). ekil – 2.10 SoBuma s,ras,nda s,cakl,k gradyeninin tane olu-umuna etkisi. Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 22 ekil – 2.11 Kal,p içinde kat,la-mada farkl, bölgelerin tane biçimleri (a)H,zl, soBuma etkisiyle olu-an küçük ve e-eksenli tanelerin bulunduBu kabuk (b)S,cakl,k gradyeni etkisiyle olu-an uzun çubuk taneler (c)So$uman’n her taraftan olmas’ ile ortaya ç’kan e,eksenli taneler 2.5.2 Ala4 mlarda Kat la4ma ekil 2.12: Cu-Ni sisteminin faz diyagram, ve %50’l,k ala-,m,n soBuma eBrisi En az iki tür atomun birlikte bulunduBu ala-,mlar,n kat,la-mas, saf metallerden daha farkl, olup, kat,la-ma olay, belli bir s,cakl,k aral,B,nda (S,v, + Kat, bölgesi) gerçekle-ir. Ala-,mlar aras,nda sadece ötektik bile-ime sahip ala-,mlar sabit s,cakl,kta kat,la-,rlar ve bu bölümde aç,klanan bir çok olumsuzluk bu bile-imlerde görülmez. Döküm malzemesi olarak ötektik bile-imlerin tercih edilmesinin temel nedeni budur. Ala-,mlar,n kendilerine özgü kat,la-malar,nda s,v,/kat, ara yüzeyinde bile-im farkl,l,klar, ortaya ç,kar. ekil 2.13’deki faz diyagram,ndan da görüldüBü gibi eriyik T 0 s,cakl,B,na Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 23 soButulduBunda, kat,la-an ilk kat, çözelti kristallerinin ( ekil 2.13a) B-atomu yüzdesi (c , ), eriyiBin ortalama deBerinden (c o ) çok daha dü-üktür. Yani ilk kristalle-en kat,da B atomlar, yüzdesi dü-ük olmaktad,r. Bu ilk kristalle-meden arta kalan B-atomlar, eriyiBe geçeceklerinden, kat,la-man,n devam edeceBi ara yüzey civar,ndaki eriyik, B-atomu bak,m,ndan zenginle-ir ( ekil 2.13b). Ala-,m,n ortalama bile-imine göre daha fazla B- atomu içeren (c>c 0 ) bu eriyik tabakas,nda kat,la-man,n ba-layacaB, likidüs s,cakl,B, (T Li ) ise B yüzdesi yüksek olduBu için eriyikten daha dü-ük (T Li > düzlemsel kat,la-ma b) SoBuma h,zl,, T ger gradyeni yat,k >> dendritik kat,la-ma Mikrosegregasyon: Ala-,mlar,n kat,la-mas, s,ras,nda bile-im farkl,l,klar,n,n ortaya ç,k,-,n,n bir diBer sonucu da, kat,la-an taneler içinde çekirdekten d,-ar, doBru deri-ikliBin deBi-mesidir. Bu olaya mikrosegregasyon (kristal segregasyonu), ortaya ç,kan içyap,ya da tabakal kat çözelti denir. ekil 2.15'teki L ala-,m,, s,v, durumdan soButulurken T, s,cakl,B,nda olu-an ilk kat, çözeltinin bile-imi 1 olur. T 2 s,cakl,B,nda inildiBinde ise, faz diyagram,na göre o anda kat,la-anlar ve daha önce ayr,-m,- kat, çözeltilerin tümünün ortalama bile-imi 2 olmal,d,r. Bunun gerçekle-mesi için bir miktar B-atomunun yay,nma yolu ile önceden ayr,-m,- 1 'e ula-arak içinde çözünmesi zorunludur. Ancak soBuma h,zl, olduBundan ve yay,nma için gerekli zaman bulunmad,B,ndan, bu kütle transferi genellikle gerçekle-emez. Yani ilk ayr,-an 1 -kat, çözeltileri, 2 bile-imine ula-amazlar. T 2 s,cakl,B,nda olu-an 2 kat,Ahmet ARAN – Döküm Teknolojisi ___________________________________________________________________________ 25 çözeltisi kristalleri, 1 çekirdeklerinin çevresine tabakalar halinde yerle-irler. Böylece tüm kat, çözeltinin ortalama bile-imi yakla-,k 1 ' civar,nda olur. Kat,la-ma olay,n,n bitmesi gereken T 3 s,cakl,B,nda da ortalama bile-im 3 deBil, 3 ' deBerindedir, yani kald,raç kural,na göre geriye bir miktar S 3 eriyiBinin kalmas, ekil – 2.15 ki bile-enli ala-,mlarda mikrosegregasyon olu-umu sözkonusudur. Bu nedenle eriyik kat,la-mas,n, solidüs s,cakl,B,n,n alt,ndaki s,cakl,klarda tamamlayabilir (solidüs sürüklenmesi). Son olarak tanelere T 4 s,cakl,B,nda 4 kat, çözeltisi tabakalar, eklenir, bu tabakan,n B-atomu deri-ikliBi ba-lang,çta s,v,n,n bile-iminden daha yüksektir. Ancak bu -ekilde tanelerin ortalama bile-imi ilk eriyiBin deri-ikliBine ula-,r ( 4 '= c 0 ) Kat,la-ma aral,B, olan her ala-,m,n döküm yap,s,nda görülebilen mikrosegregasyon veya tabakal, kat,la-ma olarak adland,r,lan bu olay, istenmeyen özellik deBi-imlerine neden olur. Bu olumsuzluk,  Kat,la-ma aral,B, ne kadar büyük,  SoBuma ne kadar h,zl,,  Olaya kat,lan elemanlar,n yay,nma katsay,lar, ne kadar dü-ük ise, o kadar belirgin olarak ortaya ç,kar. Kat, çözeltilerin tabakal, olarak kat,la-mas, sonras,nda, mikrosegregasyonun malzeme özelliklerindeki olumsuz etkilerini gidermek için solidüs s,cakl,B,n,n hemen alt,nda bir homojenle-tirme tav, uygulanabilir. Ancak tutma süresi çok uzun olan bu ,s,l i-lem, ekonomik nedenlerle çok zorunlu durumlarda uygulan,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 26 2.5.3 Kat la4ma S ras nda Olu4an Hac m Azalmalar ekil – 2.16 a) Kat,la-ma s,ras,nda hacim deBi-imleri (çelik) b) Çekme ve büzülme olaylar,n,n -ematik gösterili-i Kat,la-ma ve soBuma s,ras,nda baz, özel durumlar,n d,-,nda metallerde daima hacim azalmalar, söz konusudur. Bu hacim azalmalar, üç a-amada olu-urlar ( ekil 2.16): a)S v n n Kendini Çekmesi (T o - T 1 ): Döküm s,cakl,B,ndan itibaren kat,la-man,n ba-layacaB, s,cakl,Ba kadar olan soBuma s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r. b)Kat la4ma Çekmesi (T 1 - T 2 ) : S,v,/kat, dönü-ümü s,ras,nda atomlar,n yeniden düzenlenmesi ile ortaya ç,kan hacim azalmas,d,r. c)Kat n n Büzülmesi (T 2 – Oda S c.): Kat,la-mas,n, tamamlam,- parçan,n oda s,cakl,B,na kadar soBumas, s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r. S,v,n,n kendini çekmesi ve kat,la-ma çekmesi nedeniyle döküm bo4luklar , gözenekler, s cak y rt lmalar ve iç gerilmeler gibi sorunlar ortaya ç,kabilir. Kat,n,n büzülmesi ise parçan,n küçülmesine, yani boyut deAi4imlerine neden olur, fakat bu durum kal,p bo-luBunu olu-turmak için kullan,lan modellerin boyutland,r,lmas, s,ras,nda dikkate al,narak istenilen so boyutlar,n elde edilmesi kolayl,kla saBlan,r. Ancak kat,la-m,- parçan,n kal,p içinde büzülmesi serbestçe gerçekle-emez ise çarp lmalar, çatlaklar ve iç gerilmeler ortaya ç,kacakt,r. Çizelge 2.1 : Baz, malzemeler için kat,la-ma s,ras,nda olu-an hac,m azalmalar, MALZEME Kat,la-ma Çekmesi (%) Kat,n,n Büzülmesi (%) K,r dökme demir 1,8 3,0 Basit karbonlu çelik 3,0 7,2 Aluminyum ala-,mlar, 7,0 5,0 Bak,r ala-,mlar, 5,0 6,0 AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 27 Kal,p içine dökülmü- metalin kat,la-mas,, önce ,s,n,n h,zla uzakla-t,r,ld,B, cidarlarda kat, bir kabuBun olu-umu ile ba-lar ve bu kabuBun kal,nla-mas, ile devam eder ( ekil 2.17). En son kat,la-an bölgede ise hacim azalmalar, nedeniyle bir çekme bo4luAu olu-ur. Hacim azalmas, çok az ve son kat,la-ma bölgesi iç k,s,mda ise, bo-luk yerine s cak y rt lma veya iç gerilmeler meydana gelebilir. Ala-,mlarda s,v,/kat, dönü-ümü T Li ile T So aras,ndaki s,cakl,k aral,B,nda gerçekle-tiBinden, kat,la-ma cephesinde s,v, ve kat, fazlar,n birlikte görüldüBü bir kat,la-ma bölgesi ( x) söz konusudur ( ekil 2.18). Kristal büyümesi dendritik ise kat,la-an dendrit kollar, aras,nda küçük s,v, metal havuzcuklar, hapsolacak ve bu havuzcuklardaki kat,la-ma sonras,ndaki çekme bo-luklar, mikrogözenekler olarak ortaya ç,kacakt,r. Mikrogözeneklerin miktar,, kat,la-ma cephesinin geni-lemesiyle artar. S,v, ile kat,n,n birlikte bulunduBu bu bölgenin dar olmas, için: a) Kat,lasma aral,B, dar olmal,d,r. Dolay,s,yla döküm malzemesi olarak örneBin ötektik bile-imdeki ala-,mlar tercih edilmelidir. b) Is, uzakla-t,r,lmas, yava-, yani s,cakl,k gradyeni dik ise yap,sal a-,r, soBuman,n sözkonusu olduBu kat,la-ma cephesi ortadan kalkar veya geni-liBi azal,r ve mikrosegresasyon önlenir. Sözkonusu s,cakl,k gradyenini kontrol eden parametrelerin ba-l,calar,: döküm s,cakl,B,, kal,p s,cakl,B,, eriyiBin ,s, içeriBi ve kal,b,n ,s, uzakla-t,rma özellikleridir. ekil – 2.17 Kat,la-ma s,ras,nda çekme bo-luBu olu-umu AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 28 ekil – 2.18 Ala-,mlarda kat,la-ma cephesi 2.5.4 Kal p çinde Kat la4man n Yönlendirilmesi Kal,p içine doldurulan s,v, metalin tümü ayn, anda kat,la-maz. Kat,la-man,n hangi bölge veya bölgelerde ba-lay,p, nas,l ilerleyeceBi ve nerede son bulacaB, çekme bo4luklar n n olu-acaB, yerleri belirler. Kal,b,n ,s, uzakla-t,rma özellikleri her yerde ayn, ise, kat,la-ma öncelikle soBuman,n h,zl, olduBu ince kesitlerde ba-lar ve bu s,rada olu-an hacim azalmalar, nedeniyle o ana kadar kat,la-mam,- olan kal,n kesitlerdeki s,v, metal bu bölgeleri besler. yi tasarlanm,- bir kal,pta, kat,la-ma kal,n kesitlerin ince kesitleri beslemesiyle kademeli olarak ilerlemeli ve en son kat,la-an bölgelerin d,-a aç,k olan yolluk ve ç,k,c,larda kalmas, saBlanmal,d,r. Böylece çekme bo-luBu veya diBer kusurlar,n parça içinde olu-mas, önlenir. Döküm kal,plar için çok önemli olan bu tasar,m prensibi, kat la4man n yönlendirilmesi olarak adland,r,l,r ( ekil 2.19). Döküm yöntemiyle üretilecek parçalar,n tasar,m,nda da boyutland,rma ve biçimlendirmelerde bu durum dikkate al,nmal,d,r. Kat,la-mada en sorunlu bölgelerden biri de kö-elerdir. Birle-me noktas,ndaki kesit, genellikle birle-en kesitlerden büyük olduBundan, bu bölgeler en son olarak kat,la-,r ve iç k,s,mlar,nda çekme bo-luklar, olu-abilir ( ekil 2.20). Dolay,s,yla bu bölgelerde ya kesit inceltilmeli, ya da soButma plakalar, yard,m,yla buralarda soBuma h,zland,r,larak kat,la-man,n kö-elerden baBlamas, ve kollara doBru devam etmesi saBlanmal,d,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 29 ekil – 2.19 Yönlenmi- kat,la-ma ekil – 2.20 Kö-elerde kat,la-ma Parça geometrisi nedeniyle kal,p içindeki kat,la-man,n istenildiBi gibi yönlendirilmesinin mümkün olmad,B, durumlarda, kat,la-man,n istenen bölgelerde ba-lay,p istenilen yerlerde sonlanmas, için soButma plakalar,ndan, veya çekme olu-abilecek yerlerin s,v, metal ile beslenebilmesi için ç,k,c, ve besleyicilerden yararlan,l,r. Ç k c ve Besleyiciler Ç,k,c, ve besleyicilerin görevi, kal,p içinde kat,la-an parçan,n iç ve d,- çekme bo-luklar, olu-abilecek bölgelerini s,v, metal ile beslemektir. Yani ç k c ve besleyiciler, s v metal depolar olup en son kat la4acak bölgeler olarak tasarlanm4 lard r. Ç,k,c,lar atmosfere aç,k, huni biçiminde; besleyiciler ise d,-ar,ya kapal, ve genellikle küresel kal,p elemanlar,d,r ( ekil 2.21). Besleyiciler biçimleri gereBi daha yava- soBuduklar,ndan, döküm sonras,nda parçadan ayr,lmalar, daha kolay olduBundan ve kal,b,n istenilen her bölgesine yerle-tirilebildiklerinden daha çok tercih edilirler. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 30 ekil – 2.21 Ç,k,c, ve besleyiciler Ç,k,c, ve besleyicilerin hacmi ve -eklini, s,v, metal ile besleyecekleri bölgenin büyüklük ve biçimi belirler. Ç,k,c, veya besleyiciler her zaman en son kat,la-an bölgeler olmal,, yani bunlar,n kat,la-ma süresi besledikleri bölgenin kat,la-ma süresinden daha uzun olmal,d,r. Kal,p içinde soBuyan bir parçan,n tümünün veya belirli bir bölgesinin kat,la-mas,n,n tamamlanmas, için gereken süre Chvorinov kural, olarak tan,nan baB,nt, ile hesaplanabilir: KS = C k (V/A) n Burada KS kat,la-ma süresi, C k kal,p katsay,s,, V kat,la-an parçan,n hacmi, A ise kat,la-an parçan,n yüzey alan,d,r. GörüldüBü gibi parça geometrisi bak,m,ndan kat,la-ma süresini parçan,n V/A (hacim/soBuma yüzeyi) oran, belirlemektedir, dolay,s,yla bu oran M = V / A kat la4ma modülü olarak adland,r,labilir. DiBer ko-ullar,n ayn, kalmas, durumunda M deBeri büyüdükçe kat,la-ma süresi artar. Çizelge 2.2'de bu modülün deBi-ik geometriler için hesaplanm,- deBerleri verilmektedir. Ç,k,c, ve besleyicilerin besledikleri bölgelerden daha geç kat,la-malar, gerektiBinden, kat,la-ma modülleri daha büyük olmal,, yani M besleyici > M parca olarak seçilmelidir. Çizelge-2.2: DeBi-ik geometrilere sahip parçalar,n kat,la-ma modülleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 31 Besleyici ve ç,k,c,lar,n, kat,la-,rken hacmi azalan parçay, s,v, metal ile besleyebilmeleri için atmosfer bas,nc, ile sürekli temasta olmalar, gereklidir. Bu nedenle ç,k,c,n,n üstünde bir kabuk olu-mamas, için yal,tkan veya egzotermik örtülerden yararlan,l,r ( ekil 2.22). Besleyicilerde d,- k,s,mda daima bir kabuk olu-ur, bu nedenle besleyicinin atmosfer bas,nc, ile temas,n, saBlamak için de kalem maçalardan yararlan,l,r, ekil 2.23. Gözenekli olan kum kal,p ve kalem maça gaz geçirgenliBini saBlad,B,ndan, besleyici içinde atmosfer bas,nc, hakim olur. ekil – 2.22 Ç,k,c,larda yal,tkan ve egzotermik örtülerin kullan,lmas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 32 ekil – 2.23 Besleyicilerde kalem maçalar,n kullan,lmas, SoAutucular Kat,la-may, yönlendirmek ve çekme bo-luklar,n,n olu-mas,n, önlemek için, baz, durumlarda ç,k,c, ve besleyiciler yerine soAutucu plakalar veya iç soAutuculardan yararlan,l,r. Bunlar çelik, dökme demir, bak,r v.b. malzemelerden yap,lm,- kal,p elemanlar, olup, kal,plamada kal,p bo-luBunun duvar,na yerle-tirilirler. Bu sayede en son kat,la-mas, beklenen ve normal soBumada çekme bo-luBu olu-acak bölgeler daha h,zl, soButularak kat,la-man,n buralardan ba-lat,lmas, ve istenilen -ekilde yönlendirilmesi mümkün olur, ekil 2.24. SoButma plakalar,n,n yerle-tirilmesinin güç olduBu bölgelerde iç soButuculardan yararlan,labilir. Bir diBer çözüm de kal,b,n baz, bölgelerinin yal,t,lmas, yoluyla kat,la-may, yönlendirmektir. ekil 2.25’te bu seçeneklerin tümü toplu olarak gösterilmektedir. ekil – 2.24 Çekme bo-luklar,n,n soButma plakalar, yard,m,yla önlenmesi AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 33 ekil – 2.25 Çekme bo-luklar,n,n önlenmesi için soButucu ve yal,tkanlardan yararlan,lmas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 34 3 KUM KALIBA DÖKÜM 3.1 G R Demir esasl, ve demir d,-, metallerin dökümünde, ucuz ve refrakter özelliBe sahip kum esasl, kal,p malzemeleri yayg,n olarak kullan,l,r. Kum kal,ba döküm bir harcanan kal,p yöntemidir, yani kat,la-ma sonras,nda kal,p bozularak parça ç,kar,l,r ve her dökülecek parça için ayr, bir kal,p haz,rlamak gerekir. Kal,plama kum esasl, malzemenin bir model etraf,na s,k,-t,r,lmas, ve daha sonra modelin kal,ptan ç,kart,lmas, ile yap,l,r. Genellikle iki parça olan kal,pta, yolluk sistemi ve besleme amaçl, ç,k,c,lar gibi diBer kal,plama elemanlar, da bulunur. ç bo-luklar,n elde edilmesi için gerektiBinde maçalardan yararlan,l,r. ekil 3.1’de döküme haz,r bir kum kal,b,n kesidi görülmektedir. ekil – 3.1. Döküme haz,r bir kum kal,b,n kesiti Yöntemde en çok emek harcanan i-lem, kal,b,n haz,rlanmas, a-amas,d,r. Günümüzde kal,plama çoBunlukla makinalarla ve seri olarak yap,l,r; ancak ekil 3.2'de temel kal,plama bilgisi verebilmek amac,yla elle kal,plaman,n a-amalar, özetlenmi-tir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 35 ekil – 3.2a. Serbest model kullanarak kum kal,plar,n elle haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam, var) AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 36 ekil - 3.2b. Serbest model kullanarak kum kal,plar,n elle haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam) Kum esasl, kal,p kullanan bir dökümhane: modelhane, kal,plama, maça üretimi, eritme, bitirme ve kalite kontrol gibi deBi-ik bölümlerden olu-ur. ekil 3.3’te karakteristik bir ak,m -emas, görülen bu tür bir tesiste her bölümün görevi -öyle özetlenebilir:  Modelhane: Modeller, kal,p içinde daha sonra metalin dolacaB, bo-luklar,n olu-turulmas, için, kal,plama i-lemi s,ras,nda kullan,l,r. Model üretiminde ah-ap, metal, plastik gibi malzemelerden yararlan,l,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 37  Maça bölümü: Maçalar, parça içindeki bo-luklar,n elde edilmesi için kullan,l,r. Kum esasl, kal,plara yerle-tirilen maçalar da genellikle kum esasl,d,r.  Kal plama: Kum esasl, kal,plar, modeller yard,m,yla haz,rlan,r ve maçalar, yerle-tirilerek döküme haz,r hale getirilir. Kal,plama, elle veya makinalar yard,m,yla yap,labilir.  Eritme ve döküm: Kupol, elektrik ocaklar,, potal, ocaklar, v.b. ocaklardan yararlan,larak eritilen metal, potalar yard,m,yla kal,plara dökülür.  Kal p bozma: Kat,la-ma sonras,nda kum kal,p bozularak parça ç,kar,l,r.  Bitirme: Kal,ptan ç,kar,lan parçadan yolluk, ç,k,c, gibi k,s,mlar ayr,l,r. Yüzey temizleme, ,s,l i-lem, boyama, i-leme gibi deBi-ik i-lemler bu bölümde yap,l,r.  Kalite kontrol: Malzemelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin belirli standartlar, saBlad,B, ve parça boyutlar,n,n verilen toleranslar içinde kald,B, kontrol edilir. Boyut, yüzey, bo-luk v.b. kontroller ile kimyasal ve fiziksel deneylerin yap,lmas, ve/veya yapt,r,lmas, bu bölümün görev alan,d,r. Kusursuz dökümlerin elde edilebilmesi için dökümhane girdi malzemelerinin istenilen kalitede olmas, da kontrol edilmesidir. ekil 3.3. Kum esasl, kal,p kullanan dökümhaneler için karakteristik bir ak,- -emas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 38 3.2 MODELLER Model, üretilecek parçan,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, kal,p içinde dökülecek s,v, metalin dolduracaB, bo-luBu elde etmek için kullan,l,r. Modellerin biçim ve boyutlar,n,n belirlenmesinde, kat,la-ma sonras,nda parçan,n soBuyarak büzülmesi, i-leme paylar,, modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, kolayla-t,racak eBimler ve maça yuvalar,n,n da dü-ünülmesi gerekir. Döküm teknolojisinde modelin doBru tasar,m, ve kaliteli olarak üretimi çok önemlidir. Kötü bir model kullanarak kaliteli bir kal,p haz,rlamak ve iyi bir döküm gerçekle-tirmek mümkün deBildir. 3.2.1 Model Türleri Metal dökümünde kullan,lan modeller:  Serbest modeller,  Levhal, modeler,  Özel model ve model tertibatlar, olmak üzere s,n,fland,r,l,rlar. Üretilecek parça say,s,, biçim karma-,kl,B,, dökümhanede uygulanan kal,plama yöntemi ve parça tasar,m,n,n düzeltilmesinin söz konusu olup olmad,B, gibi kriterlere göre hangi tür modelin uygun olacaB, belirlenir. Serbest Model Serbest model, üretilecek döküm parçan,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, ucuz, basit ve yayg,n olarak kullan,lan bir model türüdür. Serbest modellerin boyutland,r,lmas,nda çekme ve i-leme paylar, dikkate al,n,r. Kal,plama s,ras,nda yerle-tirilecek maçalar,n yuvalar,n, olu-turan maça ba-lar, da model üzerinde bulunur, ekil 3.4. Genellikle ah-aptan yap,l,rlar, ancak metal, plastik, alç,, mum veya diBer uygun malzemeler de kullan,labilir. Serbest modellerde kal,plama çoBunlukla elle yap,l,r, dolay,s,yla yöntem yava- ve pahal,d,r. Kal,plama s,ras,nda modelin kumdan s,yr,lmas, için model iki parçaya ayr,larak alt ve üst dereceye ait k,s,mlar geçmeli olarak yap,l,r. Pimlerle birbirine göre konumlar, belirlenen bu iki k,sm,n birle-me yüzeyi, ayn, zamanda kal,b,n bölüm yüzeyidir. Kum kal,plarda genellikle elle aç,lan yolluk, ç,k,c, ve diBer bo-luklar da istenirse modelle birlikte veya ayr, model parçalar, olarak dü-ünülebilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 39 ekil - 3.4: Serbest model yard,m,yla kal,plama Basit biçimli ve bir yüzeyi düzlemsel olan parçalarda model tek parça olarak yap,labilir ve kal,p bo-luBu alt derecede olu-turulur, ekil 3.5. Model üzerinde girinti, ç,k,nt, gibi modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, engelleyecek k,s,mlar bulunursa, bu k,s,mlar serbest parçal, yap,labilir, ekil 3.5. Kal,plama s,ras,nda ana modele geçici olarak tutturulan serbest parça, ayr, olarak ç,kar,larak kal,b,n bozulmas, önlenir. ekil 3.5 Tek parça model ve alt derecede olu-turulan kal,p bo-luBuAhmetARAN - Döküm Teknolojisi 40 Levhal Modeller Kal,plamada makinalar,n kullan,ld,B, durumlarda ve özellikle çok say,da küçük parçan,n üretiminde, çift tarafl, levhal, modellerden yararlan,l,r. Modelin üst ve alt dereceye ait k,s,mlar,, bölüm yüzeyini olu-turan ah-ap veya metal bir levhan,n alt ve üst yüzlerine monte edilir ( ekil 3.6). ÇoBunlukla metal olan bu modeller de kum veya alç, kal,ba döküm yöntemiyle üretilirler. Dü-ey ve yatay yolluklar ile mümkünse ç,k,c,lar da levhal, model üzerine yerle-tirilir. Bu modeller genellikle yüksek üretim h,zlar,na sahip kal,plama makinalar,nda kullan,l,rlar. Seri üretimde kal,p ömrünün, boyut hassasiyetinin ve üretimdeki verimin yüksek olu-u bu modeller için yap,lan masraflar, kar-,lar. ekil-3.6. Kal,plamada kullan,lan farkl, model türleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 41 Büyük döküm parçalarda alt ve üst derece için iki ayr, levhal, model kullan,l,r ( ekil 3.6). Tek tarafl, olan bu modeller ile alt ve üst derece ayr, ayr, kal,planarak daha sonra birle-tirilir, ancak burada derecelerin birbirlerine göre konumlar,n,n iyi ayarlanmas, çok önemlidir. Altl k Bölüm yüzeyi düzgün olmayan serbest modellerde kal,plama s,ras,nda kum veya tahta altl,klardan yararlan,l,r ( ekil 3.7). Altl,klar,n bir diBer kullan,m amac, da kal,plama s,ras,nda uygulanan kuvvetler etkisiyle biçimi bozulabilecek veya k,r,labilecek narin modellerin desteklenmesidir. Altl,k, alt derecenin haz,rlanmas,nda serbest modele destek olur ve bölüm yüzeyini belirler. Kum altl,klardan ancak birkaç kez yararlan,labilir. Alç, altl,klar daha uzun ömürlüdür. Oyma tekniBiyle haz,rlanm,- ah-ap levhalar da altl,k olarak kullan,labilirler. Kal,plama s,ras,nda önce alt derece, model ve ah-ap altl,k üzerinde haz,rlan,r, kal,p çevrilir, altl,k al,n,r ve sonra üst derece haz,rlan,r. ekil – 3.7. Altl,k yard,m,yla kal,planmas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 42 ekil – 3.8 ablonla tarama ablon Dönel simetriye sahip parçalar,n kal,planmas,nda üç boyutlu modeller yerine -ablonlardan yararlan,l,r, ekil 3.8. Kal,plar bir eksen etraf,nda döndürülen -ablonlarla taranarak haz,rlan,r ve üç boyutlu modellerin üretim masraflar,ndan tasarruf edilir. 3.2.2 Model Tasar m Model tasar,mc,lar, döküm teknolojisi hakk,nda bilgi sahibi olmal, ve verilen bir parçan,n en uygun nas,l kal,planacaB,na karar verebilmelidir. Ayr,ca model üretiminde kullanacaB, ah-ap, metal, plastik v.b. malzemeleri biçimlendirmek için kullan,lan yöntemlere hakim olmal,d,r. Bütün bunlar,n yan,nda, parça tasar,mc,s, ve dökümcüler ile diyalog kurabilmek için döküm teknolojisini ve sorunlar,n, yak,ndan tan,mal,d,r. Verilen parça biçim ve boyutlar, ile maça yuvalar, dü-ünülerek önce modelin bire bir ölçekli bir plan, yap,l,r ve buradan çekme ve i-leme paylar, da eklenerek elde edilen boyutlar üretilecek modele aktar,l,r. Ayr,ca modelin bölüm yüzeyine dik yüzeylerinin kal,ptan s,yr,labilmesi için gerekli eBimler verilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 43 Çekme (Büzülme) Pay Model boyutlar,na çekme pay, eklenmesinde amaç, metalin kal,p içindeki kat,la-mas, bittikten sonra oda s,cakl,B,na kadar soBumas,, yani kat,n,n büzülmesi s,ras,ndaki boyut deBi-imlerini dikkate almakt,r. Gerçekte hacimsel olan bu büzülme pay,, pratikte doBrusal olarak mm/m birimiyle verilir. Dolay,s,yla model, dökülecek parçadan çekme pay, kadar büyük boyutland,r,l,r. Çekme pay,n,n say,sal deBeri, parçan,n boyutlar,, metalin türü, döküm sonras,nda kal,b,n yakla-,k s,cakl,B, ve kal,b,n döküm parçan,n büzülmesine kar-, gösterdiBi dirence göre seçilmelidir. Kum kal,ba dökümde baz, malzemeler için baz, doBrusal çekme pay, deBerleri Çizelge-3.1'de verilmi-tir. Baz, metallerin kendilerine özgü çekme davran,-lar, vard,r. ÖrneBin temper dökme demir beyaz dökme demir olarak kat,la-,rken bir miktar kendini çeker, ancak daha sonra uygulanan temperleme ,s,l i-leminde grafitin ayr,-mas, nedeniyle hacmi artar. Dolay,s,yla bu malzemede çekme pay, olarak bu iki deBerin fark, al,n,r. Çizelge – 3.1. Baz, döküm malzemeleri için yakla-,k çekme paylar, DÖKÜM MALZEMES ÇEKME PAYI (MM/M) K,r dökme demir 10 Beyaz dökme demir 20 Temper dökme demir 15 Basit karbonlu çelik 23 Mangan çeliBi 30 Aluminyum ala-,mlar, 15 Bak,r ala-,mlar, 17 Magnezyum ala-,mlar, 15 Kur-un 26 Çinko 14 4 leme Pay EBer dökümden sonra parçan,n baz, yüzeyleri i-lenecekse, bu yüzeylerde yeterli bir i-leme pay,n,n b,rak,lmas, gerekir. Bu pay kullan,lan metale, parçan,n biçimine, büyüklüBüne, çarp,lma eBilimine, i-leme yöntemi ve uygulamas,na baBl,d,r. Mümkünse i-lenecek yüzeyler kal,b,n alt k,s,mlar,na getirilmelidir. Çünkü cüruf, oksitler ve diBer kat,-k,lar dökümde üst k,sma yükseldiBinden döküm parçalar,n alt k,s,mlar,ndaki yüzeyler daha temiz ç,kar. Ayr,ca metalin kendini çekmesi sonucu olu-abilecek bo-luklar da üst yüzeyde bulunacakt,r. - lenecek yüzeylerin kal,b,n üst bölgesinde kalmas, zorunlu ise, bu durumda daha büyük i-leme paylar,n,n seçilmesi gerekir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 44 EAim ve kö4e yuvarlatmalar Modellerin kal,ptan s,yr,lmas, s,ras,nda kal,b,n bölüm yüzeyine dik k,s,mlar,n,n bozulmamas, için bu yüzeylere eBim verilmesi gerekir. Makina ile s,yr,lan modellerde bu eBim daha dü-ük seçilebilir. Model çok düzgün ve temiz ise makina ile 200 mm'ye varan dik yüzeyler temiz olarak s,yr,labilir. Model üzerindeki kö-eler keskin olmamal,, yuvarlat,lmal, ve buralarda kendini çekme çatlaklar, ile gerilme y,B,lmalar,n,n olu-mas, önlenmelidir. Kö-e yuvarlatma yar,çaplar,, parçan,n et kal,nl,B,na göre seçilir. 3.2.3 Model Malzemeleri Malzeme olarak ah-ap, metal, alç,, plastik, köpük v.b. malzemeler kullan,l,r. Model malzemesi seçiminde -u kriterler dikkate al,n,r:  Üretilecek parça say,s,  stenen boyut hassasiyeti  Uygulanacak kal,plama yöntemi  Parçan,n boyut ve biçimi  Modelde düzeltme yap,l,p yap,lmayacaB,. En yayg,n olarak kullan,lan malzeme ah4apt r. Bunun nedeni ucuz, hafif ve kolay -ekillendirilebilir olmas,d,r. Haz,rlanacak kal,p say,s, az ise, ah-ap malzeme olarak yumu-ak çam seçilebilir. Ancak model üretimi için genellikle kuru, sert ve az gözenekli malzemeler daha uygundur. Metal modeller, ömür bak,m,ndan ah-aba göre çok daha üstündür. Modellerin a-,nmamas, veya örneBin kabuk kal,plamada olduBu gibi ,s,t,lmas, gerekiyorsa, malzeme olarak alüminyum, pirinç, bronz, k,r dökme demir, çelik ve dü-ük s,cakl,kta eriyen diBer metal ala-,mlar, kullan,labilir. Alüminyum ala-,mlar,ndan üretilmi- levhal, modeller ve maça kutular, özellikle kabuk kal,ba dökümde yayg,n olarak kullan,l,rlar. Yüzeyleri çok düzgün olan plastik malzemelerden yap,lm,- modeller, tahta modellerden daha dayan,kl,d,r. Bunlar kal,ptan kolay s,yr,l,rlar, a-,nma ve çizilmeye kar-, daha dayan,kl,d,rlar ve hasara uBrad,klar,nda tamir edilmeleri kolayd,r. Plastik model malzemelerinin boyut kararl,l,B, ve yüzey kalitesi de üstün olup, ayr,ca daha ucuzdurlar. Dayan,m,n yetersiz olduBu durumlarda cam takviyeli plastikler de kullan,labilir. Kullan,m s,ras,nda çabuk a-,nan bölgelerin metal parçac,klar ile takviye edilmesi de mümkündür. Plastik esasl, diBer bir model türü de, dolu kal,ba döküm yönteminde kullan,lan köpük modellerdir. Bunlar dökümden önce kal,ptan ç,kar,lmazlar ve erimi- metalle temasa AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 45 geçtiklerinde gaz haline geçerek kal,b, terk ederler. Yüzey kalitesini artt,rmak için yüzeyleri kaplanabilir. Hassas döküm tekniBinde ise genellikle mum modeller kullan,l,r. Bu modeler, haz,rlanan kal,b,n ,s,t,lmas,yla eritilerek kal,p bo-luBu olu-turulur. Alç modellerin üstünlüBü, kolay -ekillendirilebilir olmalar,d,r. Dayan,m,n yetersiz kalmas, halinde alç,ya katk, malzemeleri ilave edilebilir. Model Renk Kodlar Özellikle ah-ap modellerin nemden ve ortam etkisinden korunmas, için boyanmas, gerekir, bu s,rada modelin deBi-ik bölgelerine ait yüzeyler için deBi-ik renkler kullan,larak i-aretleme yap,l,r. ekil 3.9'da basit bir örneBi görülen bu kodlama sayesinde kal,pç, uzun y,llar sonar dahi her bir kal,p yüzeyini tan,r ve deBi-ik kal,p elemanlar,n,n yerlerini kolayl,kla belirlemesi mümkün olur. ekil – 3.9 Modellerin boyanarak kodlanmas,na bir örnek 3.3 MAÇALAR Döküm parçalar,n iç bo-luklar,n, veya modelin kumdan s,yr,lmas, s,ras,nda bozulabilecek kal,p k,s,mlar,n, olu-turmak için kullan,lan kal,p elemanlar,, maça olarak adland,r,l,r. Baz, karma-,k parçalarda kal,plar,n tümüyle maçalardan yap,lmas, da gerekebilir (maça kal,plar). Maça malzemeleri genellikle kum esasl, kar,-,mlard,r, ancak seramik, metal v.b. malzemelerden yap,lm,- maçalar da kullan,labilir. ekil 3.10'de maçalar,n kullan,m yerlerine baz, örnekler görülmektedir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 46 ekil ekil – 3.10 Maça kullan,m yerlerine örnekler Bir maçadan istenen özellikler -unlard,r:  Maçalar, tümüyle s,v, metal içinde kald,B,ndan yüksek s,cakl,k dayan,mlar, ve metal erozyonuna kar-, dayan,kl,l,klar, yeterli düzeyde olmal,d,r.  Döküm sonras,nda kolay daB,lmal,d,r. Bu özellik döküm sonras,nda temizleme i-lemlerinin kolay ve ekonomik yap,labilmesi için gereklidir.  Döküm sonras,nda soBuyan parçan,n serbestçe büzülebilmesi ve s,cak y,rt,lmalar,n olu-mamas, için de maçalar,n daB,labilir olmas, gereklidir.  Gaz geçirgenliBi yeterli olmal, ve döküm s,ras,nda mümkün olduBu kadar az gaz olu-turmal,d,r.  Çabuk pi-meli ve bu s,rada biçimleri bozulmamal,d,r,  Yüzeyleri düzgün olmal,d,r.  Depolama s,ras,nda özellikleri deBi-memelidir. Kum Esasl Maça Malzemeleri Kum esasl, maçalar, üretildikleri malzeme veya yönteme göre adland,r,l,rlar: ya- kum maçalar, kuru kum maçalar, kabuk maçalar, CO 2 yöntemiyle üretilen maçalar, reçine veya diBer baBlay,c,l, maçalar. Maça malzemesi kar,-,m,n,n esas,n, silis, zirkon, olivin gibi kumlar olu-turur. Kullan,lan baBlay,c,lar ise organik ve inorganik olmak üzere ikiye ayr,l,r. Reçineler, maça yaBlar, ve tah,l unlar, en çok kullan,lan organik baBlay,c,lard,r. Tah,l esasl, baBlay,c,lar (m,s,r unu, buBday unu, ni-asta, dekstrin) genellikle maça yaBlar, ile birlikte kullan,l,rlar. Organik baBlay,c,lar,n önemli bir bölümünü de reçineler olu-turur. ÇoBunlukla 200°... 260°C aras,ndaki s,cakl,klarda pi-irilerek sertle-tirilen (s,cak kutu yöntemi) reçinelerin, oda s,cakl,B,nda bir katalizör yard,m, ile sertle-en (soBuk kutu yöntemi) türleri de vard,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 47 norganik baAlay c lar ise killer, sodyum silikat (CO 2 -yöntemi), çimento, ve deBi-ik kimyasal maddelerdir. norganik baBlay,c,lar,n üstünlüBü döküm s,ras,nda gaz olu-turmamalar,, zay,f yönü ise dökümden sonra kolay daB,lmamalar,d,r. Maçalar,n kal,p içinde yerle-tirilme -ekli dü-ünülerek kum kal,pta gerekli bo-luklar, maça yuvalar b,rak,l,r. Maça yuvalar,, maçalar,n kendi aB,rl,klar, ve s,v, metalin kald,rma kuvveti dikkate al,narak boyutland,r,l,r. Maçalar,n yerle-tirilmesinden sonra kendi aB,rl,klar,, s,v, metal ak,m, veya kal,ba dolacak s,v, metalin uygulayacaB, kald,rma kuvveti ile konumlar,n,n deBi-memesi için önlemler al,nmal, ve gerektiBinde maça desteklerinden yararlan,lmal,d,r ( ekil 3.11). Maça destekleri döküm s,ras,nda parçaya kaynay,p içinde kalacaB,ndan, dökülen metale yak,n ala-,mlardan üretilmelidirler. ekil – 3.11 Maça destekleri Maça üretimi Maçalar genellikle ah-ap, metal, plastik v.b. malzemelerden yap,lm,- kutularda, elle veya makinalarla s,k,-t,r,larak biçimlendirilirler ( ekil 3.12). Maça kutular, tek parçal,, çift parçal, veya aç,l,r kapan,r olabilirler. Maçalara yeterli gaz geçirgenliBi kazand,rmak için iç k,s,mlar,nda hava kanallar, b,rak,labilir. Baz, durumlarda ise, dayan,mlar,n, artt,rmak için maçalar,n içine tel, çubuk, iskelet gibi takviyeler yerle-tirilir. S,k,-t,rmada titre-imli tablalardan veya ezme aparatlar,ndan yararlan,labilir. Maça üretiminde yararlan,lan en basit makina, sarsma tablalar,d,r. Sarsma i-lemi ile kum s,k,-t,r,ld,ktan sonra maça, küçük parçalarda elle, büyüklerde ise pnömatik aletler yard,m,yla dövülerek üst k,s,mlarda da istenilen sertlik elde edilir. Basit bir sarsma tablas, boyut ve biçim bak,m,ndan çok deBi-ik maçalar,n üretiminde kullan,labilir. Büyük maça kutular,n,n doldurulmas,nda, kal,p üretiminde de kullan,lan kum savurma tekniBinden yararlan,labi1ir. Bu sayede çok miktarda kumun maça kutusuna k,sa sürede dolmas, ve daha üniform bir sertlik daB,l,m,n,n elde edilmesi mümkün olur. Küçük ve orta boy maçalar,n seri üretiminde en yayg,n olarak kullan,lan makinalar, maça üfleyicileridir ( ekil 3.13). Burada çal,-ma prensibi, maça kumunun AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 48 bir hava ak,m, içinde maça kutusuna ta-,nmas,d,r. Böylece hem maça kutusu doldurulur, hem de s,k,-t,rma saBlan,r. Makinada üflenecek kum kar,-,m,n,n bulunduBu bir kum haznesi ve hazne ile maça aras,nda çelikten yap,lm,- bir üfleme plakas, bulunur. Plaka üstündeki delikler, maçan,n biçimine uygun olarak düzenlenmi-tir. Hava bas,nc,n,n uygulanmas,yla kum kar,-,m, çelik plakadaki deliklerden üflenerek maça kutusunu doldurur. Havan,n d,-ar, ç,kmas, için maça kutusunda süzgeçli hava delikleri aç,lm,-t,r. Üfleme i-lemi çok h,zl, olup maça kutusu çok k,sa sürede dolar. Üfleme plakas,n,n boyutlar,, baBlanabilecek en büyük maça kutusunu belirler. Uygulamada elle kontrol edilen basit tezgah tipi üfleyicilerden, otomobil motoru silindirleri için s,cak kutu yöntemiyle maça üreten büyük üfleyicilere kadar deBi-ik boyutlarda makinalar kullan,lmaktad,r. lerdeki bölümlerde anlat,lan CO 2 yöntemi ve kabuk döküm yöntemi de, maça üretiminde kullan,labilir. ekil – 3.12 Maça kutular, Standart boyutlarda olan ve çok kullan,lan maçalar dökümhanelerde stokta bulundurulur. Sabit kesitli maçalar,n basit biçimli olanlar, et k,yma makinalar,na benzer makinalarda ekstrüzyon yöntemiyle kolay ve ekonomik olarak üretilebilirler. Uzun çubuklar biçiminde üretilen bu maçalar istenilen boylarda kesilerek ve gerekirse koniklik verilerek kullan,l,r. Ekstrüzyon yönteminde maçan,n ortas,nda bir havaland,rma kanal,n,n elde edilmesi de mümkündür. Bu yöntemle daire, kare, alt,gen gibi deBisik kesitli profiller üretilebilir. BaBlay,c, olarak genellikle yaB esasl, veya termoset reçineler kullan,l,r. Maça pi4irme i-lemi s,v, yak,tl,, gaz yak,tl, veya elektrikli f,r,nlarda yap,labilir. Pi-irme s,cakl,B, ve süresi baBlay,c,n,n türü, bile-imdeki oran,, maçan,n büyüklüBü ve biçimine baBl, olarak belirlenir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 49 ekil – 3.13 Maça üfleme makinas, 3.4 KUM ESASLI KALIP TÜRLER 3.4.1 Ya4 Kum Kal plar Ya- kum kal,ba döküm, dökümhanelerde en yayg,n olarak kullan,lan yöntemdir. Burada kal,p malzemesi: kum tanecikleri, kil, su ve diBer katk,lar,n bir kar,-,m,d,r. Kum tanecikleri kal,p malzemesinin esas,n,, bünyesine su alan kil ise baBlay,c,y, olu-turur. Kal,p kumlar,n,n özellikleri de bu bölümde ayr,ca ele al,nacakt,r. Kal,plama, küçük parçalar için tezgah üzerinde, iri parçalar için yerde kum havuzlar,nda yap,l,r. Elde edilen parçan,n kalitesi belli ölçüde kal,pç, ustas,n,n becerisi ile AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 50 belirlenir. Ancak saatte 60 ve daha fazla kal,p üretmek gerektiBinde makinal, kal,plamaya geçmek zorunlu olur. Ya- kum kal,ba döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:  Kal,p malzemesi ucuzdur ve tazelenerek defalarca kullan,ld,B,ndan en ekonomik kal,plama yöntemidir.  Yöntem basittir, gerektiBinde mekanizasyon da uygulanabilir.  DeBi-ik metallerin dökümü için elveri-lidir. Bu yöntemin s n rlar ise öyle s,ralanabilir:  Kal,p malzemesinin dayan,m, s,n,rl,d,r. nce, uzun, karma-,k biçimli ve iri parçalar,n dökümünde yetersiz kal,r. Ta-,ma s,ras,nda bozulabilir.  Erimi- metalin dökümü s,ras,nda nemli kal,pta olu-an buhar kusurlara neden olabilir.  Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi çok iyi deBildir.  Kal,b,n optimum dayan,ma sahip olabilmesi için nem miktar,n,n çok iyi kontrol edilmesi gereklidir. 3.2.2 Kuru Kum Kal plar Kuru kum kal,plar, ya- kum kal,plara benzer -ekilde haz,rlan,r ve 150...350°C aras,ndaki s,cakl,klarda kurutulurlar. BaBlay,c, görevi yapan kilin tüm suyunu kaybetmemesi için 400°C s,cakl,B,n üzerine ç,k,lmamal,d,r. Yöntemin sak,ncas, kurutma i-leminin kal,p haz,rlama süresini uzatmas, ve maliyeti art,rmas,d,r. Kuru kum kal,plara döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:  Dayan,m, ve metal erozyonuna kar-, dayan,kl,l,B, daha yüksektir. Ta-,n,rken bozulma tehlikesi daha azd,r.  Ya- kum kal,plardaki gibi kal,plama s,ras,nda nem miktar,n,n kontrolu kritik deBildir.  Döküm s,ras,nda buhar olu-mayacaB,ndan, bu nedenle ortaya ç,kan döküm kusurlar, söz konusu deBildir.  Gaz geçirgenliBi daha iyidir. Baz, durumlarda ya- kum kal,plar,n sadece yüzeyleri (6...25 mm kal,nl,B,nda bir tabaka) kurutularak dökümde nemden kaynaklanan sorunlar azalt,labilir. Bu i-lemde üfleç, s,cak hava veya elektrikli ,s,t,c,lardan yararlan,l,r. Yüzeyi kurutulmu- kal,plarda iç AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 51 k,s,mlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceBinden, bu kal,plar,n yüzey kurutma i-leminden hemen sonra kullan,lmalar, çok önemlidir. 3.4.3 Toprak (Balç k) Kal plar Biçimlendirmenin genellikle -ablonla taranarak yap,ld,B, toprak kal,plar, büyük silindirler, kaB,t makinas, merdaneleri gibi dönel simetriye sahip aB,r parçalar,n dökümü için uygundur. Bu yöntemde dereceye s,Bmayacak büyüklükte parçalar için, önce dökülecek parçan,n biçimine yak,n tuBla, tahta veya diBer uygun malzemelerden bir alt yap, haz,rlan,r. Kum, kil, su ile diBer katk,lar,n bir kar,-,m, olarak haz,rlanan harç bu yap,ya s,van,r ve kabaca biçimlendirilir. Daha sonra kal,p bo-luBunun dönel simetri ekseni çevresinde döndürülen tarama -ablonlar, yard,m,yla kal,p son biçimine getirilir ( ekil 3.14). Son i-lem, kal,b,n üfleç veya s,cak hava ile kurutulmas,d,r. Toprak kal,plamada üç boyutlu model kullanma gereBi olmad,B,ndan, büyük parçalarda önemli tasarruf saBlan,r. Ancak tüm i-lemler elle yap,ld,B,ndan, kal,pç,lar,n deneyim ve becerileri çok önemlidir. ekil – 3.14. Bir toprak kal,b,n alt yar,s,n,n -ablonla taranarak haz,rlanmas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 52 3.4.4. Çukur Kal plar Çukur kal,plar, derecelere s,Bmayacak kadar büyük dökümlerin (1...100 ton) gerçekle-tirilmesi için kullan,l,r. Model bir çukura yerle-tirilir ve kal,p kumu modelin alt,na ve çevresine s,k,-t,r,l,r. Daha sonra üst kal,p yerle-tirilerek bölüm yüzeyinde metal s,zmas,n, önlemek için yere baBlan,r. Bölüm yüzeyi zemin seviyesinde veya üzerinde olabilir. Birçok dökümhanede sürekli olarak ürettikleri iri parçalar için haz,r beton çukurlar vard,r. Büyük parçalarda iç gerilmelerin ortaya ç,kmas,n, azaltmak için, bu tür dökümler yava- soButulmal,d,r. Dolay,s,yla dökümden sonra kal,b,n aç,lmas, için birkaç gün beklenmesi gerekebilir. 3.4.5. Karbondioksit Yöntemi Kal,p ve maçalar,n karbondioksit gaz, yard,m,yla sertle-tirildiBi CO 2 -yöntemi, ilk önce 1950 y,llar,nda uygulanmaya ba-lanm,- ve bunu izleyen y,llarda giderek geli-tirilerek kullan,m, yayg,nla-m,-t,r. Yöntemin prensibi, kal,plamada kuma % 3 - 5 sodyum silikat (cam suyu) kar,-t,rmak ve kal,p s,k,-t,r,larak biçimlendirildikten sonra, gaz geçirgenliBi olan kum kal,p malzemesi içinden k,sa bir süre için CO 2 gaz, geçirmektir. CO 2 gaz,, sodyum silikat, silikajele dönü-türür ve kum tanecikleri baBlan,r: Na 2 O . (x)SiO 2 . (y)H 2 O + CO 2 Na 2 CO 3 + (x)SiO 2 . (y)H 2 Bu yöntem için özel kal,plama ve maça üfleme makinalar, geli-tirilmi- olup, bu makinalarda kal,plama ve gaz verme i-lemleri pe-pe-e yap,labilmektedir. CO 2 yöntemi maça üretiminde de kullan,labilir. CO 2 yönteminin baz, önemli üstünlükleri -unlard,r:  Kal,p ve maça yap,m tekniBi, geleneksel kum kal,plamaya benzer olduBundan bu teknik her dökümhanede kolayl,kla uygulanabilir.  Yöntem hem az say,da parça için, hem de seri üretimde kullan,labilir.  Karma-,k biçimlerin kal,ptan ç,kar,lmas, ya- ve kuru kum kal,plardan daha kolayd,r.  Üretilen parçalar,n boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi ya- ve kuru kum kal,plardan daha iyidir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 53  Kal,p kurutma i-lemine gerek kalmadan, dayan,m, yüksek kal,plar elde edilir. F,r,nlar için yat,r,m yap,lmas, gerekmez, yer ve zamandan tasarruf edildiBinden kuru kum kal,plamadan daha ekonomiktir.  Yöntemde rahats,z edici gaz ve kokular ç,kmaz.  Maça üretiminde CO 2 - gaz, geçirilmeden önce maçalar,n içi bo-alt,larak kabuk kal,plama yöntemindekine benzer -ekilde içi bo- maça üretimi yap,labilir. Yöntemin s n rlar ise -unlard,r:  Haz,rlanan kum kar,-,m,n,n ve sertle-tirilen kal,plar,n bekletilebilecekleri süreler k,sad,r. Alt ve üst kal,plar,n bu -ekilde sertle-tirilip kal,b,n kapat,lmas,ndan sonra dökümün 24 saat içinde yap,lmas, gerekir.  Kal,p ve maçalar,n dökümünden sonra daB,labilme özellikleri çok kötüdür. 3.4.6. Kabuk Kal plar II.Dünya Sava-, s ,ras,nda Alman Johannes Croning taraf,ndan bulunan kabuk kal,ba döküm yöntemi, Croning veya C-yöntemi olarak da adland,r,l,r. Kabuk kal,plamada kullan,lan kal,p malzemesi, ince taneli kum ile baBlay,c, olarak kat,lan ve yüksek s,cakl,kta sertle-en bir termoset reçinenin kar,-,m,d,r. Kumun tane inceliBi arzulanan yüzey kalitesine göre seçilir. Kullan,lan baBlay,c, reçineler sayesinde kal,p malzemesi çok yüksek dayan,mlara ula-t,B,ndan, ve kal,p malzemesi pahal, olduBundan, kabuk biçiminde kal,plar,n kullan,lmas, yeterli olur. Metalsel levhal, modellerin yüzeylerine kal,plamadan önce özel bir s,v, püskürtülür, yakla-,k 200°C s,cakl,Ba ,s,t,l,r ve kum-reçine kar,-,m,yla kaplan,r. Model yüzeyine püskürtülen s,v,, modeli temiz tutar ve kal,p kumunun modele yap,-mas,n, önler. Kal,p malzemesi model üzerinde k,sa bir süre (yakla-,k 5 ila 20 saniye) tutulur, bu s,rada model yüzeyine temas ederek ,s,nan bölgede reçine sertle-ir ve s,cakl,k ve tutma süresi ile kal,nl,B, ayarlanabilen ince bir kabuk olu-ur. Kabuk istenilen kal,nl,Ba ula-t,B,nda (6...12mm), sertle-memi- ve baBlanmam,- kum geriye dökülür. Tam sertle-meyi saBlamak için kabuk modelden ç,kar,lmadan önce yakla-,k 315°C s,cakl,kta pi-irilir ve böylece tam dayan,m,na kavu-an kabuk, modelden ayr,l,r. Kabuk döküm yönteminin a-amalar, ekil 3.15'te görülmektedir. Kabuk kal,plar iki veya daha çok parçal, yap,l,r ve daha sonra yap,-t,r,larak birle-tirilir. Döküm s,ras,nda kal,b,n biçim deBi-tirmesini (-i-mesini) önlemek için kal,plar genellikle bir dolgu malzemesinin (iri taneli kum, çak,l, metal bilyalar) içine gömüldükten sonra s,v, metal ile doldurulur. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 54 Kabuk kal,ba döküm yöntemiyle, maça üretimi de mümkündür. Maçalar çok k,sa süre içinde sertle-tiBinden yöntem çok h,zl,d,r ve elde edilen maçalar,n kalitesi de mükemmeldir. Kabuk kal,plaman,n geleneksel kum kal,plara üstünlükleri -unlard,r:  Hassas toleranslar,n elde edilmesi mümkündür.  Çok ince kum kullan,ld,B,ndan yüzey kalitesi yüksektir.  Makinalarla üretildiBinden seri üretime uygundur.  Döküm daha dü-ük s,cakl,klarda yap,labilir ve daha ince cidarlar dökülebilir.  Kal,plar hafiftir ve depolanabilir. ekil – 3.15. Kabuk kal,ba döküm yönteminin a-amalar,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 55 Kabuk kal,ba dökümün s n rlar ise a-aB,daki gibidir:  Metal malzemeden üretilen modeller pahal,d,r ve bu nedenle yöntem ancak seri üretimde ekonomik olur.  Kabuk kal,plama makinalar, yüksek bir yat,r,m gerektirir.  Dökülebilen parça boyut ve aB,rl,klar, s,n,rl,d,r.  Kuma baBlay,c, olarak reçine kat,ld,B,ndan kal,p malzemesi masraflar, yüksektir. 3.4.7 Havada Sertle4en (Air-set) Kal plar Pi-irme i-leminin gerekli olmad,B, bu yöntemde kal,p malzemesi kum, s,v, bir organik baBlay,c, ile uygun bir katalizatörün kar,-,m,d,r. Kal,p dayan,m, s,v, reçinenin oda s,cakl,B,nda polimerizasyonu ile saBlan,r. Kal,p malzemesi modelin etraf,na dökülüp s,k,-t,r,l,r ve en az 20 dakika beklendikten sonra model ç,kar,l,r. Kal,p tam sertliBine ula-t,ktan sonra döküm yap,l,r. Bu gruba giren baz, kal,p malzemelerinde sertle-me reaksiyonu kal,p içinden gaz halinde bir katalizörün geçirilmesi ile saBlan,r. 3.4.8. Çimento BaAlay c l Kal plar Kal,p malzemesi, kum , %8..12 çimento ve % 4..6 sudan olu-ur. Kal,plama diBer kum kal,plarda olduBu gibidir. Model ç,kar,lmadan önce kal,p malzemesinin yeterli bir dayan,ma kavu-mas, beklenir. Tam sertle-me için gerekli olan 72 saat sonras,nda ise kal,p döküme haz,r hale getirilir. Döküm s,ras,nda ortaya ç,kan yüksek s,cakl,klarda çimentonun kristal suyunu kaybetmesiyle olu-an nemin kal,b, terkedebilmesi için gerekli kal,p geçirgenliBi saBlanmal,d,r. Bu yöntem büyük parçalar,n dökümü için, dayan,m,, yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti yüksek kal,plar,n üretiminde kullan,l,r. Kal,plama s,ras,nda kumu s,k,-t,rma i-lemleri daha az olup kurutma i-lemine gerek yoktur. Kal,p ve maçalar,n dökümünden sonra daB,labilme özellikleri çok kötüdür. 3.4.9. Vakumlu Kal plama Yöntemi Bu yöntem 1970'li y,llarda Japonya'da geli-tirilmi-tir. Kal,p malzemesi olarak baBlay,c, içermeyen ince taneli kuru kum kullan,l,r. Hafif bir titre-im uygulanmas,ndan sonra, vakumun yaratt,B, alçak bas,nçla kum tanecikleri ince plastik folyalar aras,nda s,k,-t,r,larak kal,p haz,rlan,r. Yöntemin a-amalar, ekil 3.16’da görülmektedir. Vakumlu kal,plaman,n ba-l,ca üstünlükleri -unlard,r:  Kal,plama s,ras,nda model kolayca s,yr,ld,B,ndan ve kal,b,n her bölgesi ayn, sertlikte olduBundan boyut hassasiyeti yüksektir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 56  Döküm yüzeyi çok düzgündür.  Kal,p haz,rlama ve bozmada mekanik zorlamalar olmad,B,ndan a-,nma ve gürültü en az düzeydedir.  Döküm gazlar, vakum sistemiyle emildiBinden çal,-ma atmosferini kirletmezler. ekil – 3.16. Vakumlu kal,plama yönteminin a-amalar,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 57 ekil 3.17 Dolu kal,ba döküm 3.4.10 Dolu Kal ba Döküm Dolu kal,ba döküm yöntemi, yanarak gaz haline geçen köpük modellerin (polistiren) kullan,ld,B, bir kal,plama tekniBidir, ekil 3.17. Bu model malzemesi testere, b,çak veya s,cak tel ile kesilerek model biçimlendirilir. Büyük modeller birçok parçan,n birbirine yap,-t,r,lmas, ile de olu-turulabilir. Kal,plama sonras,nda köpük model kal,p içinde b,rak,l,r (dolu kal,p) ve erimi- metal kal,ba dökülünce model yanarak gaz halinde kal,b, terkeder. Böylece erimi- metalin köpük modelin yerini almas,yla parça biçimlenir. Bu yöntemde yolluklar, ç,k,c,lar ve diBer tüm kal,p elemanlar, köpükten yap,l,r ve kumda kal,plan,r. Modelin kal,ptan ç,kar,lmas, söz konusu olmad,B,ndan, kal,b,n iki parçal, olarak yap,lmas,na gerek yoktur. Burada model kal,ptan ç,kar,lmad,B,ndan tüm girinti ve iç bo-luklar kumla doldurulabilir. Modelin kal,ptan ç,kar,lmas, halinde gerekecek eBimlerin verilmesine ve maça kullan,lmas,na gerek kalmaz. KöpüBün kal,plama s,ras,nda biçim deBi-tirmemesi için dövülerek s,k,-t,r,lan kum kal,plar yerine, CO 2 -yöntemi veya havada kendiliBinden sertle-en kal,p malzemelerinin kullan,lmas, daha uygundur. Kal,plama tamamland,ktan sonra modelin d,-tan ula-,labilen k,s,mlar, bir gaz alevi ile yak,l,r. Modelin kalan k,s,mlar, s,cak metal ile temas s,ras,nda tümüyle yanar. S,v, metal, kal,ba ba-lang,çta yava- yava- doldurulmal, ve hidrokarbonlar içeren yanma gazlar,n,n herhangi bir patlamaya neden olmadan kal,b,n içinde ve d,-,nda yanmas,na olanak saBlanmal,d,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 58 Köpük modeller, ah-ap veya metal modellerle birlikte de kullan,labilir. Modelin kal,ptan ç,kar,lmas, güç olan k,s,mlar, köpükten yap,larak kal,p içinde b,rak,l,r ve bu k,s,mlar döküm s,ras,nda yanarak bu bölgelere s,v, metalin dolmas, saBlan,r. Bu sayede örneBin kal,b,n istenen her noktas,na besleyiciler yerle-tirilebilir. Dolu kal,ba döküm tekniBi özellikle, sadece az say,da üretilecek büyük parçalar,n dökümünde kullan,lmaktad,r. ÖrneBin otomotiv endüstrisinde kullan,lan pres kal,plar, bu yöntemle üreti1ir. Teknik ve ekonomik bak,mdan önemli avantajlar, olan bu yöntemin, küçük parçalar,n seri üretiminde de kullan,lmas,n, saBlayacak ara-t,rmalar sürdürülmektedir. 3.5. KUM ESASLI KALIP MALZEMELER Kal,p ve maça yap,m,nda kullan,labilecek refrakter özellikli ve en ucuz malzemeler kum esasl, kar,-,mlard,r. Bunlar,n üç ana bile-eni vard,r:  Ana kütleyi olu-turan ve refrakterliBi saBlayan kum tanecikleri,  Taneleri bir arada tutan baBlay,c, (kil, çimento, reçine v.b.),  DiBer özel katk,lar. Kaya ve cüruflar,n daB,lmas, ve k,r,lmas, ile olu-an taneli parçac,klar kümesi, kum olarak adland,r,l,r. Kum, çaplar, 0,05 ile 2 mm aras,nda deBi-en küçük taneler, mineraller veya kayalar içeren bir kar,-,md,r. En yayg,n olarak doBada nehir, göl ve diBer sular ile eskiden yeralt, sular,n,n bulunduBu bölgelerde bulunan silis kumu (Si0 2 ) kullan,l,r. Ancak kum sözcüBü silis veya kuvarz gibi belirli bir minerali belirtmez; zirkon, olivin, kromit ve öBütülmü- seramik mineralleri de boyutlar, bak,m,ndan yukar,daki s,n,rlar içinde ise kum olarak adland,r,l,rlar. 3.5.1 Kum Özellikleri Tane BüyüklüAü ve Tane DaA l m : Kumun tane büyüklüBü ve tane daB,l,m,, kal,p kumu kar,-,m,n,n birçok özelliBini belirler. nce taneli kum kullan,lmas, halinde döküm parçan,n yüzey kalitesi daha iyi olur. Buna kar-,n iri taneli kum içeren kal,plar,n gaz geçirgenliBi daha yüksektir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 59 Tane Biçimi: Yuvarlak biçimli tanelerde taneleraras, temas yüzeyi küçük olduBundan geçirgenlik yüksektir. Yuvarlak taneli kumlar,n ak,c,l,k özelliBininiyi olusu, makinal, kal,plamada önemli bir avantajd,r. Kö-eli taneler ise daha yoBun olarak istiflenebilirler. Kö-eli tanelerde temas yüzeyi daha fazla olduBundan, kal,p malzemesinin dayan,m, daha yüksektir. Refrakterlik: Kumun refrakterliBi (,s,ya dayan,kl,l,B,), çatlamadan veya birbirine kaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu özellik, büyük ölçüde kumun türüne baBl,d,r. 3.5.2 BaAlay c ve DiAer Katk lar BaBlay,c,lar, kuma sonradan kat,lan veya kum içinde kil gibi doBal olarak bulunan ve kum taneciklerinin birbirlerine tutunmas,n, saBlayarak, kal,p malzemesine dayan,m kazand,ran malzemelerdir. BaBlay,c,lar, organik ve inorganik olarak ikiye ayr,l,r. norganik BaAlay c lar: En yayg,n olarak kullan,lan baBlay,c, kildir. Killerin baBlay,c,l,k etkisi, içerdiBi su miktar,na baBl, olarak deBi-ir. Kum-kil-su kar,-,m, olan kal,p malzemelerinin bile-imi % 80-90 kum, % 8-14 kil ve % 2-6 sudan olu-ur. Kil d,-,ndaki inorganik baBlay,c,lara örnek olarak çimento ve silikatlar gösterilebilir. Organik BaAlay c lar: BaBlay,c, olarak kullan,lan reçinelerin deBi-ik bile-imlerde doBal ve yapay türleri vard,r. Birçok reçinede sertle-me reaksiyonunun gerçekle-ebilmesi için yüksek s,cakl,klar gereklidir. DiBer bir grup reçine de ise sertle-me bir katalizör yard,m,yla oda s,cakl,B,nda gerçekle-tirilir. Özellikle küçük maçalar,n elde edilmesinde yaB esasl, baBlay,c,lardan yararlan,l,r. Bunlar pi-irilerek dayan,mlar,n, kazan,rlar. YaB esasl, baBlay,c,lar neme duyarl, deBildir. Dökümhanelerde kullan,lan tah,l baBlay,c,lar ince öBütülmü- m,s,r, buBday ve çavdar unlar,d,r. Baz, durumlarda melas gibi s,v, organik baBlay,c,lar da kullan,l,r. Tah,llar % 0,25-2 aras,nda kat,larak kal,p kar,-,mlar,n,n yaB veya kuru dayan,mlar,n, artt,rmak ve daB,labilme özelliBini geli-tirmek için kullan,l,rlar. Ucuz tah,l baBlay,c,lar, maça kumu kar,-,mlar,na da kolay üflenebilme ve daB,labilme özelliBi saBlarlar. Tah,llar yakla-,k 260-370°C s,cakl,klar,nda yand,klar,ndan, baBlay,c, görevini yerine getirdikten sonra kolayl,kla daB,l,rlar. Tah,l baBlay,c,lar,n sak,ncal, bir yönü hidroskopik olmalar, ve bünyelerine nem alarak zamanla kal,p ve maçalar,n dayan,m,n,n dü-mesine neden olmalar,d,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 60 DiAer katk lar: BaBlay,c, görevi yapmayan, ancak kum kar,-,mlar,n,n diBer özelliklerini geli-tirmek için kullan,lan deBi-ik katk,lar da vard,r. Kum kal,p malzemesi katk,lar, aras,nda karbon içerikli malzemeler önemli bir yer tutar (kömür tozu, reçineler, zift, yaBlar v.s.). Bunlar,n erimi- metal ile temas, s,ras,nda kum tanecikleri bir karbon tabakas, ile kaplan,r ve kumun s,v, metal taraf,ndan ,slat,lmas, güçle-ir. Böylece daha düzgün ve temiz yüzeyler elde edilir. Kuma birçok kez yan,c, maddeler (kömür tozu, tahta tala-,, selüloz, kabuk v.b.) kat,l,r, bunlar havan,n oksijenini baBlad,B,ndan yüzeyin oksitlenmesini bir ölçüde engeller ve temiz yüzeyli parçalar,n üretimi mümkün olur. Bu tür katk,lar,n yanmas,yla ortaya ç,kan bo-luklar sayesinde:  Kumun geçirgenliBi artar.  S,cakl,k etkisine maruz kalan kum taneciklerinin genle-ebileceBi bu bölgeler sayesinde, kal,pta biçim deBi-iklikleri ve çatlamalar önlenir.  Döküm sonunda kal,p bozma i-lemi kolayl,kla gerçekle-tirilir. 3.5.3 Kum Esasl Kal p Malzemelerinin Özellikleri Kum esasl, kal,p malzemelerinin ba-l,ca özellikleri dayan,m, geçirgenlik, sertlik, ak,c,l,k, kal,planabilirlik ve genle-me olup, bunlar kullan,lan kumun tane biçimi, tane büyüklüBü, tane daB,l,m,, baBlay,c, türü ve miktar, gibi faktörlerle belirlenir. Dayan m: Kum esasl, kal,p malzemelerinin ya-, kuru ve yüksek s,cakl,k dayan,mlar, söz konusudur. Bu özellik, kal,b,n biçimini koruma kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Kar,-,mdaki kum taneleri ne kadar ince ise belirli bir hacimdeki toplam baBlama yüzeyi o kadar fazla ve dolay,s,yla dayan,m o kadar yüksek olur. Ayr,ca kum tanelerinin biçimi ve tane büyüklüBü daB,l,m, s,k, istiflenmeye ne kadar uygun olursa dayan,m da o kadar artar. Dayan,m, etkileyen önemli bir diBer faktör de baBlay,c,n,n türü ve miktar,d,r. Ancak baBlay,c, miktar,n,n artmas, ile kal,p geçirgenliBi olumsuz yönde etkileneceBinden, baBlay,c, miktar, için bir optimum deBer aran,r. Kum-kil-su kar,-,mlar, olan ya- kum kal,plarda dayan,m, su miktar, ile çok deBi-ir ve yüksek dayan,mlar,n elde edilebilmesi için su oran,n,n çok iyi kontrol edilmesi gerekir ( ekil 3.18). Kal,p malzemelerinin dayan,mlar,n, ölçmek için basma, çekme, kesme ve eBme deneylerinin yap,ld,B, üniversal test cihazlar, geli-tirilmi-tir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 61 ekil–3.18 Ya- kum kal,plarda daya- ekil – 3.19 Ya- kum kal,plarda geçir- n,m,n nem oran, ve tane büyüklüBü genliBin tane büyüklüBü ve nem ile deBi-imi oran, ile deBi-imi Geçirgenlik : Döküm s,ras,nda olu-an buhar ve diBer gazlar,n kal,p malzemesi içinden geçerek kal,b, terk etmesini saBlayan özelliBi, geçirgenliktir. Yuvarlak biçimli tanelerde taneleraras, bo-luklar,n hacim oran, en büyüktür. GeçirgenliBin olumsuz etkilenmemesi için kum kar,-,m,nda bu bo-luklar, doldurabilecek çok küçük tanelerin bulunmamas, gerekir. Ortalama tane büyüklüBü azald,kça, taneler aras,ndaki aral,klar daralacaB,ndan, kal,b, terkeden gaz,n yüzey sürtünmesi ve daha s,k yön deBi-tirmesi nedeniyle kal,b,n geçirgenliBi dü-er ( ekil 3.19). BaBlay,c, tür ve miktar, da geçirgenliBi etkileyen önemli bir diBer parametredir. BaBlay,c, miktar,n,n artmas,yla taneleraras, bo-luklar dolup geçirgenlik dü-eceBinden, dayan,m ve geçirgenlik birlikte dü-ünülerek optimum bir baBlay,c, miktar, aran,r. Ya- kum kal,plarda kil oran, sabit tutulursa, su miktar, hem dayan,m,, hem de geçirgenliBi belirler. Suyun optimum deBerden az veya çok olmas, hem dayan,m,n, hem de geçirgenliBin dü-mesine neden olur ( ekil 3.18 ve 3.19) . Kum tanecikleri aras,ndaki bo-luklar, su miktar, az ise kuru kil tanecikleri, su miktar, fazla ise bu kez de su ile dolacaB,ndan geçirgenlik her iki durumda da dü-er. Kal,p malzemelerinin geçirgenliBinin ölçülmesinde kullan,lan standart deneyler geli-tirilmi-tir, bu deneylerin prensibi, standart bir deney parças,ndan belirli bir bas,nç alt,ndaki havan,n geçi- h,z,n,n ölçülmesine dayan,r. Sertlik: Yayg,n olarak kullan,lan diBer bir yöntem de kal,p sertliBinin ölçülmesidir. Burada kal,p yüzeyine belirli bir kuvvetle bat,r,lmak istenen bilyan,n dalmas,na kar-, kal,p malzemesinin gösterdiBi direnç ölçülür. ekil 3.20'de bir sertlik ölçme cihaz,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 62 görülmektedir. Kal,p sertliBinin art,r,lmas,, döküm yüzeyinin kalitesini ve boyut hassasiyetini olumlu yönde, geçirgenliBini ise olumsuz yönde etkiler. Kal,p sertliBinin ölçülmesinin pratikteki yarar,, kal,b, s,k,-t,rma derecesinin ayarlanmas,na imkan vermesidir. Kal,plama makinalar, ayarlanarak veya yöntemde küçük deBi-iklikler yap,larak sertlik istenen s,n,rlar içinde tutulur. Ayn, kal,b,n deBi-ik bölgelerindeki sertliklerin farkl, olmas, halinde kullan,lan kumun özelliklerinin veya s,k,-t,rman,n homojen olmad,B, anla-,l,r. ekil – 3.20 Sertlik ölçme cihaz, Is l kararl l k: S,v, metal ile temas eden kal,p malzemesinin çatlamadan veya birbirine kaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu özellik, büyük ölçüde kumun türüne baBl, ise de döküm s,ras,nda metal oksitleri gibi refrakterliBi dü-ük kat,-k,lar,n kumun bünyesine girmesi ile olumsuz etkilenebilir. Genle4me: Döküm s,ras,nda ,s,nan kum tanecikleri genle-eceBinden, a-,r, s,k,-t,r,lm,- kum kal,plarda çatlama ve dökülmeler görülebilir. Bu nedenle kal,p malzemesi, kum tanelerinin genle-mesine olanak tan,yacak -ekilde haz,rlanmal,d,r:  Kal,p kar,-,m,na ,s,n,nca eriyen, hacmi azalan veya gaz haline geçen maddeler kat,lmal,d,r.  Kal,p kumunu a-,r, s,k,-t,rmaktan kaç,nmal,d,r. Yüzey kalitesi: Kum ne kadar ince taneli olursa, üretilen döküm parçan,n yüzey kalitesi de o kadar iyi olur. Yüzey kalitesi geçirgenlikle ters orant,l,d,r, kumun s,k,-t,r,lmas, ve taneler aras, bo-luklar,n azalmas, ile artar. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 63 Yeniden Kullan labilirlik: Kal,b,n bozulmas,ndan sonra kalan kumun yeniden kullan,labilir olmas, çok önemlidir. Kumun ufalanma özelliBi ve mevcut baBlay,c,n,n türü ayn, kumun kaç kez tekrar kullan,labileceBini belirler. ekil – 3.21 Mekanik kum kar,-t,r,c,lar 3.5.4 Kum Yenileme ve Ta4 ma Kal,plamada kullan,lan kum, dökümden sonra ba-lang,çtaki özelliklerini k,smen kaybeder. Eski kumun, kal,plamada yeniden kullan,labilmesi için a-aB,daki i-lemler yap,l,r:  Eski kum topaklar, ufalan,r.  Metal parçac,klar, ayr,l,r (manyetik ay,r,c,).  Tozu ayr,l,r, elenir ve soButulur.  Su (baBlay,c, kil ise), baBlay,c, ve yeni kum kat,larak kar,-t,r,l,r. Dökümhanelerde kal,p ve maça üretimi için büyük miktarlarda kum kullan,ld,B,ndan, kum kar,-,mlar,n,n haz,rlanmas,nda genellikle makinalardan yararlan,l,r. En küçük dökümhanelerde dahi kar,-t,rma i-lemi için basit bir mekanik kar,-t,r,c, bulunur. Bir demir dökümhanesinde dökülen 1 ton metal için yakla-,k 5 ton kum kullan,l,r. Bu kumun kar,-t,r,c,lara getirilmesi ve haz,rlanan kar,-,m,n kal,plama bölümüne iletilmesi için bantl,, kepçeli veya haval, konveyör sistemlerinden yararlan,l,r. Kar,-t,r,c,lara kum, kil, su AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 64 ve diBer katk,lar otomatik olarak tart,l,p doldurulur. Haz,rlanan kum kar,-,m, ise genellikle konveyörlerle kal,plama makinalar,n,n haznelerine gönderilir. 3.5.5 Yüzey Kaplamalar Kum esasl, kal,p ve maçalar,n s,v, metal ile temas edecek yüzeylerine döküm öncesinde deBi-ik amaçlarla kaplamalar uygulan,r:  Yüzey kalitesini art,rmak.  S,v, metalin kal,p malzemesine doBrudan temas,n, engelleyerek, kum tanecikleri aras,na s,zmas,n, ve kum taneciklerinin parça yüzeyine yap,-mas,n, önlemek.  Is, yal,t,m, saBlayarak, kal,p malzemesini korumak. Bu kaplamalar, ta-,y,c, bir s,v, içinde süspansiyonu olarak haz,rlan,r. Kaplama malzemesi olarak kömür tozu, grafit, kuvarz, -amot, zirkonsilikat v.b. malzemeler, ta-,y,c, s,v, olarak ise su veya alkol söz konusudur. Bu süspansiyonlar kal,p veya maça yüzeylerine püskürtme, f,rçayla sürme, dald,rma v.b. yöntemlerle tatbik edilirler. Yüzey kalitesini artt,rmak ve kal,p bo-luBu yüzeylerindeki kumun kalkmas,n, önlemek için kal,p yüzeyi, refrakter bir malzeme püskürtülerek kaplanabilir. Püskürtülen bu s,v,lar genellikle su, refrakter malzeme ise bentonit, tah,l veya melas gibi bir baBlay,c,n,n kar,-,m,d,r. Kal,p yüzeyine f,rça ile grafit tozu da sürülebilir. Bazen su yerine alkol veya diBer uçucu s,v,lar kullan,l,r. Bu -ekilde kal,p haz,rland,ktan sonra yüzey tutu-turularak hem bu çözücüler giderilir, hem de aç,Ba ç,kan ,s, ile yeterli bir kurutma saBlan,r. Ancak döküm s,ras,nda gaz olu-umuna engel olmak için bu çözücü s,v,lar,n tam olarak yak,lmas, çok önemlidir. 3.6 KUM KALIPLAMA MAK NALARI DeBi-ik büyüklük ve biçimlerde tonlarca parçan,n üretildiBi dökümhanelerde mekanizasyondan deBi-ik amaçlarla yararlan,labilir. Her bir dökümhane için uygun o1an mekanizasyonun seviyesini, üretilen parçan,n boyut ve türü, toplam kapasite ve ayn, parçadan kaç adet üretileceBi gibi faktörler belirler. Küçük dökümhanelerde basit birkaç i-lemde mekanizasyondan yararlan,labileceBi gibi, belirli bir alanda uzmanla-m,- veya sürekli olarak ayn, parçay, üreten dökümhanelerde i-lemlerin tümünün otomatik kontrollu makinalarda yap,lmas, dü-ünülebilir. Kal,plama i-lemlerindeki mekanizasyon, kal,p kumunu s,k,-t,rma ve model levhas,n, ç,karma i-lemlerini içerir. Kal,p üretiminde kumu s,k,-t,rmak için dört temel yöntem söz konusudur: ezme, sarsma, savurma ve üfleme, ekil 3.22. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 65 Ezme makinalar , kal,p yüzeyine bas,nç uygulayarak kumu s,k,-t,r,r ve bu amaçla genellikle mekanik ve pnömatik sistemlerden yararlan,l,r. Bu i-lemde ezmenin uyguland,B, yüzeydeki sertlik en yüksektir ve ezme yüzeyinden uzakla-,ld,kça s,k,-t,rman,n etkisi azal,r. Dolay,s,yla bu yöntem fazla derin olmayan kal,plar için daha uygundur. Sarsma yönteminde kal,b, ta-,yan tabla kald,r,l,p dü-ürülerek her darbede kum tanelerine etkiyen frenleme kuvvetleri ile s,k,-t,rma saBlan,r. Sarsma yönteminde de pnömatik sistemlerden yararlan,l,r. S,k,-t,rma derecesi, kal,b,n yüksekliBine ve uygulanan darbe say,s,na baBl,d,r. Burada kal,p sertliBi, kum ile modelin birle-tiBi ara yüzeyde en yüksek olup, gev-ek kalan en üst yüzeyin çoBunlukla sonradan elle s,k,-t,r,lmas, gerekir. Kal,b,n hem alt,nda hem de üstünde üniform bir sertlik elde edebilmek için, yukar,da anlat,lan ezme ve sarsma yöntemlerinin birlikte uyguland,B, ezme-sarsma makinalar, yayg,n olarak kullan,l,r. ekil 3.22 Kal,p kumu s,k,-t,rma yöntemleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 66 Modern dökümhanelerde kullan,m, giderek yayg,nla-an bir diBer yöntem de kum kar,-,m,n,n kal,ba bas,nçl, hava yard,m,yla veya mekanik olarak savrularak doldurulduBu üfleme ve savurma teknikleridir. Bu sayede homojen bir kal,p sertliBi elde edilir. Kum kal,p haz,rlamada otomasyonun en geli-mi- örneBi, ekil 3.24'te görülen ve saatte 750 adet kal,b,n üretilebildiBi derecesiz kalplama makinalard r. Tümüyle otomatik olan bu sistemde kal,plama bir çerçeve içinde gerçekle-tirilir. Yöntemde derece kullan,lmaz, kal,plar kumun üflenerek metal bir kal,p kutusuna doldurulmas, ve hidrolik olarak hareket ettirilen model levhalar,n,n kumu s,k,-t,rmas,yla biçimlendirilirler. Daha bu derecesiz kal,p bloklar,, kal,plama çerçevesinin devam, olan oluklar içinde itilir ve konveyörler üzerinde iki s,ra olarak ilerler. S,k,-t,r,lan kal,p, oluBa itildikten sonra sonraki kal,p için ayn, i-lemler tekrar edilir. Kal,plar,n ön ve arka yüzeylerinde olu-turulmu- bo-luklar,n yan yana gelmesiyle, iki kal,p aras,nda döküm bo-luBu ortaya ç,kar. Oluk içinde s,ralanm,- kal,plar,n aras,ndaki döküm bo-luklar,n,n erimi- metal ile doldurulmas, da sürekli olarak yap,l,r. Hatt,n sonunda kum bloklar, tamburlara dü-ürülür ve kal,plar bozulduktan sonra soButulan kum, tekrar geriye gönderilerek yeniden kullan,lmak üzere haz,rlan,r. Dökülen parçalar ise konveyörler yard,m,yla temizleme bölümüne iletilir. Seri üretim yap,lan dökümhanelerde kal,plama makinalar,n,n kullan,lmas,yla deneyimli i-gücüne gerek kalmadan, üniform kal,plar ve döküm parçalar, elde edilmesi mümkündür; böylece üretim h,z, artar ve kusur say,s, azal,r. Ancak bu makinalar,n gerektirdiBi büyük yat,r,mlar, sürekli ve seri üretimlerde ekonomik olabilir. DiBer bir s,n,rlama da, çok büyük ve karma-,k kal,plar,n makinalarla haz,rlanmas,n,n mümkün olmay,-,d,r. ekil 3.23 Derecesiz kal,plama makinas,ndaki i-lemlerin -ematik gösterimi AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 67 3.24 Derecesiz Otomatik Kal,plama Makinas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 68 4 D ER DÖKÜM YÖNTEMLER Çok yayg,n olarak kullan,lan kum kal,ba döküm yöntemleri d,-,nda, diBer ihtiyaçlara cevap verebilmek amac,yla deBi-ik döküm teknikleri geli-tirilmi-tir. Bu yöntemlerin temel fark, kullan,lan kal,p malzemesi olup, bunun yan,nda model ve kal,plama tekniklerinde de deBi-ik uygulamalar görülmektedir. 4.1 HARCANAN KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER 4.1.1 Hassas Döküm Bu yöntemde mum ve benzeri modeller, harç halindeki refrakter bir malzeme içine gömülerek kal,p haz,rlan,r, kal,plama sonras,nda kal,p ,s,t,l,r ve mum model malzemesi eritilerek kal,ptan d,-ar, ak,t,larak kal,p bo-luBu olu-turulur. Hassas döküm as,rlardan beri bilinen çok eski bir döküm yöntemidir. Yöntemin günümüzden 3000 y,l önce M,s,r’da ve ang hanedan, döneminde Çin'de kullan,ld,B, bilinmektedir. Hassas döküm tekniBi 2.Dünya Sava-,na kadar ticari olarak sadece kuyumcu ve di-çiler taraf,ndan uygulanm,-; daha sonra özellikle uçak, tekstil, elektronik ve makina sanayinde hassas parçalara duyulan ihtiyaç, yöntemin endüstriyel uygulamas,n, yayg,nla-t,rm,-t,r. Üretilecek her parça için ayr, bir model haz,rlanmas,n,n gerekli olduBu hassas dökümde mum, plastik, donmu- c,va v.b. modeller kullan,l,r. Modeller, mum veya plastiBin metal bir kal,ba enjeksiyonu ile üretilir ve çok say,da model, ortak bir yolluBa baBlanarak salk,m seklinde düzenlenir. Dökülen metalin türü, parça boyutlar,, istenen soBuma h,z, gibi faktörlere baBl, olarak a-aB,daki iki farkl, kal,plama yönteminden biri seçilir: a) Dereceli hassas döküm b) Seramik kabuklu hassas döküm Dereceli hassas döküm (#ekil 4.1a) Yukar,da aç,klanan -ekilde haz,rlanan mum model salk,m,, önce bir refrakter çamura dald,r,larak ön kaplama yap,l,r. Dü-ük s,cakl,kta eriyen metaller için gerekli olmayan bu ön kal,plamadan sonra, model salk,m, paslanmaz çelik bir derece içinde refrakter bir kar,-,mla kal,plan,r. Kal,plama masas,na titre-im uygulanarak kal,p harc,n,n yerle-mesi ve modeli tümüyle sarmas, saBlan,r. Kurutmadan sonra kal,plar ters çevrilir ve 95°...150°C s,cakl,Ba ,s,t,larak mum eritilir ve d,-ar, ak,t,l,r. Dökümden önce kal,b,n dökülecek metale uygun bir ön s,cakl,Ba getirilmesi gerekir. Bu s,cakl,k, örneBin pirinçte AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 69 870°C, demir esasl, ala-,mlarda ise 1050°C civar,ndad,r. S,v, metalin kal,ba doldurulmas, ve kat,la-madan sonra, kal,p k,r,l,p ç,kar,lan metal salk,mdan parçalar kesilerek ayr,l,r ve baBlant, yerleri ta-lanarak düzeltilir. ekil 4.1a Dereceli hassas döküm yöntemi Seramik Kabuklu Hassas Döküm (#eki1 4.1b) Çelik gibi yüksek s,cakl,klarda eriyen (>1100°C) ala-,mlar için refrakterliBi daha iyi bir kal,p malzemesi gereklidir. Genellikle seramik olan bu kal,p malzemesi pahal, olduBundan model salk,m, etraf,nda sadece seramik bir kabuk olu-turulur. Burada mum salk,m, çabuk sertle-en bir refrakter çamura dald,r,ld,ktan sonra, bir ak,-kan yatak veya yaBmurlama kabininde refrakter tozu ile kaplan,r. Bu -ekilde olu-turulan ince kabuBun sertle-mesi beklendikten sonra ayn, i-lem arzulanan kabuk kal,nl,B, (5...15 mm) elde AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 70 edilene kadar tekrarlan,r (6...8 kez). Son olarak pi-irilen kabuk, ön ,s,t,larak döküme haz,r hale getirilir. ekil 4.1b. Seramik kabuklu hassas döküm yöntemi Hassas dökümün üstünlükleri a-aB,da özetlenmi-tir:  Küçük ve karma-,k biçimli parçalar,n üretimi uygundur.  Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi mükemmeldir.  Genellikle ek i-lemlere gerek kalmad,B,ndan, i-lenmesi güç malzemelerin dökümünde tercih edilir.  Kal,p tek parçal, olduBu için parça yüzeyinde bölüm düzleminin izi kalmaz.  Mum kal,p malzemesi tekrar tekrar kullan,labilir. Yöntemin s n rlar ise -unlard,r: AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 71  Her bir parça için ayr, bir modelin üretilmesi gerekir.  Yöntem mekanizasyona uygun olmay,p, üretim h,z, ve kapasitesi dü-üktür.  Model ile kal,p malzemelerinin pahal, olmas, ve üretimin çok say,da i-lem içermesi nedeniyle parça maliyeti yüksektir.  Genellikle 5 kg'dan küçük parçalar,n dökümüne uygundur. 4.1.2 Alç Kal ba Döküm Günümüzden 3000...4000 y,l önce Çinliler taraf,ndan da kullan,ld,B, bilinen alç, kal,plar, genellikle bak,r ve alüminyum ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen demir d,-, malzemelerin dökümünde kullan,l,r. Dayan,m, dü-ük model malzemelerinin kullan,lmas, halinde (örneBin mum, kum gibi) dövülerek s,k,-t,r,lan kal,p malzemeleri uygun olmad,B,ndan ba-lang,çta sulu harç halinde olan alç, tercih edilir. Alç, kal,plar, iki veya daha çok parçal, yap,l,r ve kum kal,plar gibi bir bölüm yüzeyi içerirler. Kal,p malzemesi, 100 ölçü alç, ile 160 ölçü suyun krem k,vam,na ula-ana kadar kar,-t,r,lmas,yla haz,rlan,r. DeBi-ik katk,lar kullan,l,r, örneBin kal,b,n çatlamas,n, önlemek için % 20 oran,nda talk, kat,la-ma süresini uzatmak için ise kaolin ve magnezyum oksit gibi katk,lar kullan,l,r. Bunlar,n d,-,nda dayan,m, genle-me gibi deBi-ik özellikleri kontrol etmek için kireç, çimento, asbest elyaf, silis unu gibi maddeler ilave edilebilir. Kar,-t,rma h,z,n,n uygun seçilmesi önemlidir; çok h,zl, kar,-t,r,l,rsa harc,n bünyesine hava gireceBinden gözenekler olu-abilir; çok yava- kar,-t,rmada ise harc,n kat,la-mas, söz konusudur. Alç, ba-lang,çta CaS0 4 . 1/2 H 2 0, yani yar,m sulu haldedir. Harc,n kat,la-mas, s,ras,nda su ile reaksiyona girerek iki sulu (CaS0 4 .2H 2 0) hale dönü-ür. Sulu harc,n model üzerine dökülmesinden sonra ilk sertle-me gerçekle-ir ve model kal,ptan ç,kar,larak kal,p 200°C s,cakl,kta birkaç saat kurutulur. Bu -ekilde tüm suyu giderilen kal,p, susuz kalsiyum sulfat (CaSO 4 ) haline dönü-ür. Kurutulmu- kal,plar,n yeniden nem almas, önlenmelidir, çünkü nem alç,n,n zaten dü-ük olan gaz geçirgenliBini çok olumsuz etkiler. Ayr,ca haz,rlanan kal,plar çok k,r,lgan olup, ta-,mada özen gösterilmelidir. Alç, kal,pta üretilen parçalar,n döküm yüzeyleri çok temiz olup, dar toleranslar elde edilebilir. Alç,n,n dayan,m, dü-ük olduBundan, bu yöntemle genellikle aB,rl,klar, 10 kg'dan daha dü-ük olan parçalar üretilebilir. Ayr,ca alç, kal,b,n refrakterliBi çok iyi olmad,B,ndan dü-ük s,cakl,larda eriyen aluminyum, magnezyum ve bak,r ala-,mlar,n,n dökümünde kullan,l,r.Alç,n,n ,s, iletimi dü-ük olduBundan soBuma yava- ve üniform olur. Bu nedenle alç, kal,ba döküm yöntemi büyük kesit farkl,l,klar,n,n bulunduBu karma-,k parçalar,nAhmetARAN - Döküm Teknolojisi 72 dökümü için uygundur. H,zl, soBuman,n gerektiBi bölgelere soButma plakalar, yerle-tirilebilir. Alç, kal,plar,n en zay,f yönü gaz geçirgenliklerinin dü-ük olu-udur. Kal,b,n geçirgenliBini artt,rmak amac,yla deBi-ik teknikler geli-tirilmi-tir:  Dökümden hemen once kal,p bo-luBundaki hava emilir.  Alç,ya kal,plama s,ras,nda bir köpükle-tirici kat,larak kal,p gözenekli ve daha geçirgen hale getirilir  Antioch yönteminde ise kal,p malzemesine %50’ye yak,n kum kat,l,r. Haz,rlanan kal,plar,n bir otoklav içinde buhar alt,nda önce nem almas, saBlan,r ve daha sonra pi-irilerek kurutulur. Bu i-lemler sonunda iBne biçimli alç, taneleri kürele-ir ve kal,b,n gaz geçirgenliBi artar. 4.1.3 Seramik Kal ba Döküm Seramik kal,ba döküm yöntemi, uygulama bak,m,ndan alç, kal,ba döküm yöntemine benzerdir. Ancak seramik kal,p malzemesi daha yüksek döküm s,cakl,klar,nda kullan,labilir ve çelik gibi malzemelerin dökümüne uygundur. Kal,p malzemesi hassas dökümde kullan,lan seramik kal,p malzemelerine benzerdir. Hassas dökümden fark,, modellerin tekrar kullan,labilmesi ve yöntemin standart dökümhane imkanlar,yla uygulanabilmesidir. Ayr,ca seramik kal,ba dökümde, hassas dökümde olduBu gibi boyut s,n,rlamas, yoktur ve özellikle yüksek s,cakl,kta eriyen metallerden karma-,k biçimli, yüzey kalitesi yüksek, boyutlar, hassas ve kusursuz döküm parçalar,n üretilmesi mümkündür. Bu nedenle seramik kal,ba döküm, alç, kal,b,n refrakterlik bak,m,ndan yetersiz kald,B, ve boyut bak,m,ndan mum modellerin kullan,lmas,n,n mümkün olmad,B, veya üretilecek parça adedi bak,m,ndan mum modelin üretiminde kullan,lan metal kal,ba yat,r,m yapman,n maliyet ve zaman bak,m,ndan uygun olmad,B, durumlarda tercih edilir. Bu yöntemde ah-ap, alç, veya metalden üretilmi- modellerin üstüne refrakter tanecikler ve bir seramik baBlay,c,dan olu-an harç dökülür. Genellikle bir jel yap,c, içeren bu kar,-,m,n jelle-mesi beklendikten sonra model ç,kar,l,r. Daha sonra kar,-,m,n içindeki uçucu maddeler bir üfleçle yak,l,r ve kal,p pi-irilir. Sonuçta çelikler de dahil olmak üzere tüm metallerin dökülebileceBi yüksek refrakter özellikte bir kal,p elde edilir. Dökümden önce ,s,t,lmalar, gereken bu kal,plar çok pahal,d,r ve bu nedenle kal,b,n sadece metalle temas eden 3...10 mm kal,nl,B,ndaki k,sm,n,n seramik bir kabukla kapl, olduBu karma kal plar geli-tirilmi-tir. Kal,b,n diBer bölgelerinde kullan,lan malzeme, iri taneli -amot olup CO 2 -yöntemiyle kal,planabilir. Toleranslar, küçük parçalarda 0,002 mm/mm, büyük AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 73 parçalarda ise 0,010 mm/mm s,n,rlar, içinde tutulabilir. Yüzey pürüzlülüBü 3 µm civar,ndad,r. Seramik kal,plar,n özelliklerini daha da mükemmelle-tirmek için deBi-ik patentler al,nm,-t,r. ÖrneBin kal,p 4...5 saat süreyle pi-irilerek, kal,p malzemesinde üç boyutlu bir aB -eklinde düzenlenmi- mikro çatlaklar olu-turulur. Bu çatlaklar erimi- metalin giremeyeceBi kadar dar olmal,, ancak döküm s,ras,nda ,s,nan seramik parçac,klar,n genle-mesine izin vererek kal,b,n boyutlar,n,n deBi-memesini saBlamal,d,r. Bu mikro çatlaklar,n varl,B, kal,b,n bir miktar geçirgenlik kazanmas,n, da saBlar. 4.2 KALICI KALIP KULLANILAN YÖNTEMLER 4.2.1 Kal c Kal ba Döküm Döküm teknolojisinde erimi- metal, kal,c, (genellikle metal) kal,plara dökülerek de biçimlendirilebilir. Bu yöntem çok say,da üretilecek, karma-,k biçimli ve boyut toleranslar, dar parçalar için tercih edilir. Kal,p malzemesinin dökülecek metalin gerektirdiBi refrakterliBe sahip olmas, gerekir ve çoBu zaman özel kalite dökme demir veya çelik kullan,l,r. Dü-ük s,cakl,kta eriyen metallerin dökümü için ekil – 4.2 Mente-eli bir kokil kal,p kal,p malzemesi olarak bronz da kullan,labilir. Kokil dökümde tek bir kal,pla demir esasl, malzemelerden 3000...10000, alüminyum gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen malzemelerden ise 100000'e kadar parça dökülebilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 74 Metal (kokil) kal ba döküm yönteminde kat,la-ma s,ras,ndaki soBuma, kum kal,plardan daha h,zl, olduBu için iç yap, daha ince tanelidir. Boyut hassasiyeti ± 0,25 mm olup, parça yüzeyleri temizleme i-lemi gerektirmeyecek kadar yüksek kalitelidir. Metal kal,plarda kullan,lan maçalar metal, kum veya alç,dan yap,labilir. Maçalar,n metal malzemeden, yani kal,b,n bir parças, olmas, durumunda, bunlar,n biçimi parçan,n soBuyarak büzülmesi sonras,nda ç,kar,lmas,n, zorla-t,rmayacak -ekilde olmal,d,r. Bu mümkün deBil ise, metal olmayan maçalar da (kum) kullan,l,r ve yöntem, yar, kal,c, kal,ba döküm olarak adland,r,l,r. Kal,p ömrünü artt,rmak için kal,p bo-luBu döküm öncesi refrakter malzemelerle kaplan,r ve bu sayede parçan,n kal,ptan ç,kar,lmas, da kolayla-,r. Kokil kal,plar genellikle aç,l,p kapanan iki veya daha çok parçadan olu-ur, ekil 4.2. Kal,p kapand,ktan sonra olu-an bo-luBa erimi- metal dökülür ve kat,la-ma beklendikten sonra kal,p aç,larak parça ç,kar,l,r. Bu i-lemler elle yap,labileceBi gibi, bir tertibat yard,m,yla veya mekanizasyona geçilmesi halinde makinalar taraf,ndan da yap,labilir. Kal,p üretiminde kal,p bo-luBu ve diBer kanallar tala-l, imalat yöntemiyle aç,l,r. Kal,p malzemesi geçirgen olmad,B,ndan hava kanallar, aç,lmas, zorunludur. Kokil kal,p tasar,m, büyük deneyim ister. Kal,p cidar kal,nl,klar, genellikle 18...50 mm aras,nda seçilir. Metal kal,plar,n cidar kal,nl,B,n,n belirlenmesinde ,s, girdi ve ç,kt,lar,n,n dikkate al,nmas, gerekir. Çünkü bu yöntemin ba-ar,s, kal,b,n sürekli çal,-ma s,ras,ndaki s,cakl,B,na baBl,d,r ve gerektiBinde kal,p soButulabilir. Ayr,ca döküm ba-lang,c,nda metalin kal,ba sorunsuz dolmas, için bir çok kez kal,p ön ,s,t,l,r. Kal,c, kal,plar,n malzemesi metal d,-,nda refrakter özelliBi daha iyi olan malzemeler de olabilir. Bu sayede daha yüksek döküm s,cakl,klar, kullan,labilir. Buna örnek grafit kal,plard,r. Bu kal,plar aluminyum, magnezyum gibi ala-,mlardan az say,da parça için tercih edilirler. Ancak çok çabuk a-,nd,klar,ndan sadece özel uygulamalarda kullan,l,rlar. Döküm s,cakl,B, artt,kça kal,p ömrü azal,r. Döküm sonras,nda mümkünse parça tam soBuma beklenmeden hemen ç,kar,l,r ve böylece parçan,n oda s,cakl,B,na kadar serbestçe büzülmesi saBlan,r. Kokil kal,ba döküm yönteminin üstünlükleri -öyle s,ralanabilir:  nce taneli iç yap, sayesinde mekanik özellikleri daha iyidir.  Hassas boyut toleranslar, saBlanabilir.  Parçan,n yüzey kalitesi iyi olup, temizleme masraflar, dü-üktür.  Seri üretim için ekonomik bir uygulamad,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 75 Yöntemin s n rlar ise -unlard,r:  Kokil kal,p yat,r,m gerektirdiBinden ancak seri üretimde ekonomiktir.  Bu yöntemle her malzeme dökülemez.  Parça ç,kar,l,rken kal,ptan ç,karma güçlüBü olabilecek parçalar için kal,b,n bozulduBu kum kal,p daha uygundur.  Sadece küçük parçalar,n üretimi için uygundur. Genellikle demir d,-, metallerin dökümü için kullan,lan kokil döküm yöntemiyle üretilen parçalara örnek olarak soButucu kompresör gövdeleri, hidrolik fren silindirleri, biyel kollar,, alüminyum daktilo parçalar, ve mutfak e-yalar, gösterilebilir. ekil – 4.3 ki parçal, bir kokil kal,pta döküm AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 76 ekil – 4.3 Alçak bas,nçl, döküm Alçak bas nçl döküm : Dar kal,p bo-luklar, içeren kal,c, kal,plara metalin yerçekimi yard,m,yla dolmas, güçtür. Bu durumda alçak bas,nçl, döküm yönteminden yararlan,l,r. ekil 4.4'te bir alçak bas nçl döküm makinas görülmektedir. Metal alttan ve s,cakl,B,n kontrol edildiBi bir hazneden beslenir, metal bekletme potas,n,n ortas,ndan bas,ld,B,ndan daha temiz bir döküm elde edilir. Vakumlu kal c kal ba döküm: Bu yöntemde erimi- metalin bulunduBu bölgeye bas,nç uygulamak yerine, kal,p bo-luBuna vakum uygulan,r. Burada vakumun varl,B, kal,p bo-luBundaki havan,n uzakla-t,r,lmas,na ve erimi- metal içindeki gazlar,n giderilmesine yard,mc, olur. Bo altma döküm: Kokil kal,ba dökümde kat,la-ma kal,p yüzeylerinden ba-lar. Kal,p yüzeyine kom-u bölgelerde bir kabuki olu-tuktan sonra, parçan,n tam olarak kat,la-mas, beklenmeden orta k,s,mlardaki s,v, metal kal,ptan d,-ar, bo-alt,l,rsa, içi bo- döküm parçalar elde edilebilir. Kabuk kal,nl,B, bekleme süresi ile ayarlanabilir. Bu tür parçalarda parçan,n d,- yüzeyinin kalitesi iyidir, ancak parçan,n mekanik dayan,m, ve iç yüzeyin kalitesinin iyi olmas, beklenmemelidir. Bu tür uygulamalara örnek olarak, kur-un, çinko gibi metallerden üretilen heykeller, oyuncaklar, lamba ayaklar, gösterilebilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 77 4.2.2 Bas nçl Döküm Bu yöntemde eriyik, metal malzemeden yap,lm,- bir kal,c, kal,ba çok yüksek bas,nçlar alt,nda doldurulur. Kat,la-ma tamamlanana kadar bas,nç uygulamaya devam edilir, daha sonra kal,p aç,larak parça itici çubuklar yard,m,yla ç,kar,l,r. - lemlerin tümü makinalar taraf,ndan yap,ld,B,ndan üretim h,z, yüksektir (100...800 parça/saat). Bu yöntemle dökülen malzemeler erime s,cakl,B, dü-ük çinko, alüminyum, bak,r, kur-un ve kalay ala-,mlar, gibi malzemelerdir. Bas,nçl, döküm makinalar, s cak ve so uk hazneli olmak üzere ikiye ayr,l,r. Çinko, kalay ve kur-un ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen metallerin dökümünde s,cak hazneli makinalar kullan,l,r. Pota içine dald,r,lm,- olan hazneye (s,cak!) dolan erimi- metal, piston yard,m,yla kal,p bo-luBuna bas,l,r, ekil 4.5a. S,cak hazneli makinalar,n kullan,m,, çinko, kalay, kur-un gibi malzemeler ile s,n,rl,d,r. Daha yüksek s,cakl,klarda eriyen ve bu nedenle döküm makinas,n,n çal,-an parçalar, ile sürekli temasta olmas, sak,ncal, olan ala-,mlar ise (bak,r, alüminyum ve magnezyum ala-,mlar,) soBuk hazneli makinalarda dökülür. Burada erimi- metal, dökümden hemen önce kepçe ile gereken miktarda hazneye doldurulur ve bir piston yard,m,yla kal,p bo-luBuna bas,l,r. ekil 4.5b'de bu tür bir makinadaki i-lem s,ras, -ematik olarak gösterilmi-tir. Bas,nçl, döküm yöntemiyle üretilen parçalar,n çoBunda, metalin bölüm yüzeyine s,zarak olu-turduBu bir döküm çapaB, bulunur. Ayr,ca hava ç,k,- ve itici çubuk kanalar,na dolmu- metallerin de uzakla-t,r,lmas, gerekir. Bu çapak ve yolluklar mekanik preslerde kesilerek, ta-lanarak veya ba-ka uygun yöntemlerle uzakla-t,r,l,r. Kal,plar genellikle çift parçal, olup, erimi- metalin bas,ld,B, yolluBun bulunduBu k,s,m döküm makinas,n,n sabit tablas,na baBl,d,r. Kal,p malzemesi olarak, kal,p ve s,cak i- tak,m çelikleri kullan,l,r. Bir kal,pta ayn, anda birden fazla parça dökülerek üretim h,z, artt,r,labilir. Parçan,n kal,ptan ç,kar,lmas, için itici çubuklardan yararlan,l,r. Seri üretim s,ras,nda kal,p s,cakl,B,n,n çok yükselmesini önlemek için çoBunlukla su ile soButulmas, gerekir. Bu sayede hem kal,p ömrü artar, hem de kat,la-mada içyap,n,n ince taneli olu-umu için gerekli olan h,zl, soBuma saBlan,r. Yöntemin üstünlükleri -öyle özetlenebilir:  Karma-,k biçimli küçük parçalar,n dökümüne uygundur,  nce cidarl, parçalarda kal,b,n tam olarak dolmas, saBlan,r,  Üretim h,z, yüksektir,  Yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti çok yüksektir,  H,zl, soBuma sonucu olu-an ince taneli içyap,n,n mekanik özellikleri iyidir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 78 Yöntemin s n rlar ise -unlard,r:  Sadece küçük parçalar,n üretimi mümkündür.  Kal,ptan ç,kar,lmas, mümkün olan parça biçimlerinde kullan,labilir.  Kal,p tasar,m, güçtür.  Döküm makinas, için yüksek bir ön yat,r,m gereklidir.  Kal,p masraf, nedeniyle ancak seri üretimde ekonomiktir.  Yüksek s,cakl,kta eriyen malzemelerin dökümü yap,lamaz. Bas,nçl, döküm yöntemiyle üretilen parçalara örnek olarak karbüratör gövdeleri, saat parçalar,, ev e-yalar, ve el aletleri gösterilebilir. ekil – 4.5a S,cak hazneli bas,nçl, döküm makinas, ekil – 4.5b SoBuk hazneli bas,nçl, döküm makinas,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 79 4.2.3 Savurma (Santrfuj) Döküm Savurma döküm yönteminde erimi- metal, bir eksen etraf,nda döndürülen kal,p içine dökülerek biçimlendirilir. Merkezkaç kuvvetlerinin olu-turduBu bas,nç, metalin kal,p cidarlar,na homojen olarak daB,lmas,n, ve parçan,n kal,b,n iç biçimini almas,n, saBlar. Ayr,ca olu-an yüksek merkezkaç ivmesi sayesinde dökülen s,v, metal içinde bulunan dü-ük yoBunluklu kum ve cüruf tanecikleri, metal olmayan kal,nt,lar ve gazlar dönme eksenine doBru sürüklenirler. Bu sayede parçan,n d,- yüzeyinin gözeneksiz, temiz ve ince taneli olarak elde edilmesi mümkün olur. Savurma döküm yöntemi üçe ayr,l,r:  Gerçek savurma döküm,  Yar, savurma döküm ve  Savurmal, döküm ekil – 4.6 Savurma döküm türleri Gerçek savurma dökümde iç bo-luklar,n maça kullanmadan elde edilmesi amaçlan,r. Parçan,n iç k,sm,nda dönme ekseni etraf,ndaki silindirik bir bo-luk olu-ur. Yöntemin en yayg,n olarak kullan,ld,B, alan boru üretimidir. Parçan,n cidar kal,nl,B,, kal,p içine dökülen eriyiBin miktar, ile ayarlanabilir. Dökülecek parça say,s, az ise kal,plar kum esasl, malzemeden yap,l,r. Seri üretimde ise su ile soButulan metal kal,plar kullan,l,r. ekil 4.7'de yatay eksenli bir boru döküm makinas,ndaki i-lem s,ras, -ematik olarak gösterilmi-tir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 80 "ekil – 4.7 : Boru üretiminde kullan lan yatay eksenli bir savurma döküm makinas Savurma döküm makinalar,, olu-an kuvvetlere kar-, dayan,kl, ve rijit olarak dizayn edilmelidir. Gerçek savurma döküm yönteminde dönme ekseni yatay, dü-ey veya aç,l, olabilir. Dönme h,zlar, yer çekimi kuvvetinden çok daha yüksek merkezkaç kuvvetler olu-acak -ekilde seçilir. Dönme h,z, uygun seçilerek yüksek h,zlarda türbülans olu-umu, metalin saç,lmas, ve s,cak y,rt,lma önlenmelidir. Yatay dönmede radyal doBrultudaki ivme 75 g (g: yerçekimi ivmesi), dü-ey dönmede ise 100 g deBerine ula-,r. Yar savurma döküm, dönel simetriye sahip, ancak iç bo-luk içermeyen tekerlek ve di-li taslaklar, gibi parçalar,n daha kaliteli dökümü için kullan,l,r, ekil 4.8. Parçada iç bo-luk olu-turma gereBi olmad,B,ndan burada sadece merkezkaç kuvvetin olu-turduBu radyal bas,nçtan yararlan,l,r. S,v, metal içinde dü-ük yoBunluklu bile-enler merkeze doBru AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 81 ötelenerek uzakla-t,r,ld,B,ndan, gözeneksiz ve temiz bir içyap, elde edilir. Genellikle dü-ey olan dönme ekseni ayn, zamanda parçalar,n dönel simetri ekseni olduBundan, kal,plar birkaç parçan,n üstüste dökülebileceBi -ekilde düzenlenebilir. Kal,plar ya- kum, kuru kum, metal veya diBer uygun malzemelerden yap,labilir. Savurmal . dökümün özelliBi ise, parçalara ait kal,p bo-luklar,n,n kal,p dönme ekseninin d,-,na yerle-tirilmeleridir. Metal, ayn, zamanda dönme ekseni olan bir dü-ey yolluktan beslenir ve yatay yolluklardan geçerek kal,p bo-luklar,na ula-,r. Bir kal,pta genellikle çok say,da küçük kal,p bo-luBu bulunur. Savurma döküm yönteminin üstünlükleri -unlard,r:  Boru ve benzeri parçalar maças,z dökülebilir.  Gözeneksiz ve temiz bir içyap, elde edildiBinden, bu yöntemle dökülen malzemenin mekanik özellikleri diBer yöntemlere göre daha üstündür.  Parça toleranslar, dar, yüzeyleri kalitelidir.  Yolluk sistemi olmad,B,ndan, hurdaya at,lan malzeme çok azd,r.  Kal,b,n ince cidarl, bölümleri kolayl,kla dolar.  Kal,p doldurma h,z, yüksek olduBundan, döküm s,cakl,B, dü-ük seçilebilir. Yöntemin s n rlar ise:  Dökülebilen parça biçimleri s,n,rl,d,r.  Döküm makinas, yüksek bir yat,r,m gerektirir.  YoBunluklar, farkl, bile-enler içeren ala-,mlarda segregasyon görülür. ekil – 4.8 Yar, savurma döküm yöntemiAhmetARAN - Döküm Teknolojisi 82 ekil 4.9: Baz, Önemli Döküm Yöntemlerini Kar-,la-t,r,lmas, KALIPLAMA YÖNTEMI PARÇA A IRLI I (KG) EN AZ CIDAR KALINLI I (MM) YÜZEY PÜRÜZ- LÜLÜ Ü (µM) BOYUT HASSA- SIYETI MM/M ÇEKME 2) DAYANIMI MPA ÜRETIM HIZI 3) PARÇA/SAAT GÖZE- NEK- LILIK 4) hurda miktar 4) Ya- Kum 0,1 – 2000 Kuru Kum > 0,1 Maça Kal,p 0,05 – 250 CO 2 Yöntemi 0,05 – 250 3-4 6 - 25 30 - 60 130 1 - 300 5 5 Kabuk Kal,p 0,05 – 150 1,5 1,5 - 5 2 - 5 10 - 50 Metal Kal,p 0,25 – 150 2,5-4 4 - 18 40 - 60 160 20 - 100 4 4 Bas,nçl, Döküm çok küçük – 20 0,5 - 1,5 0,5 - 3 1 - 3 205 90 - 800 1 - 2 2 Savurma Döküm < 5000 1,5 0,5 - 8 1) 10 1) 170 30 - 50 1 - 2 1 Hassas Döküm < 5 0,5 - 1 0,4 - 2 2 - 5 10 - 300 1) Kal,p malzemesi metal 3) 1,5 kg aB,rl,B,nda orta karma-,kl,kta bir parça için 2) Bir aluminyum ala-,m, için 4) 1:en az, 5:en çokAhmetARAN - Döküm Teknolojisi 83 5 ER TME OCAKLARI Metalin ,s,t,larak eritilmesi için eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r. Döküm teknolojisinde bu amaçla deBi-ik eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r:  Potal, ocaklar  Kupol ocaklar,  Alevli Ocaklar  Elektrikli Ark Ocaklar,  Endüksiyon Ocaklar,  Elektrik Direnç Ocaklar, Bir dökümhane için en uygun eritme ocaB,n,n veya ocaklar,n,n seçiminde dikkate al,nmas, gereken basl,ca kriterler -unlard,r:  Dökülecek metal veya metallerin türü ve miktar,,  lk yat,r,m ve i-letme giderlerinde ekonomiklik,  Döküm parametrelerini kontrol imkanlar, ve metalurjik temizlik. 5.1 POTALI OCAKLAR Metal eritmede kullan,lan en basit ve eski araçlar, potal, ocaklard,r. Sekil 5.1'de görüldüBü gibi bu ocaklar,n sabit ve devrilebilen tipleri vard,r. Potal, ocak içi ate- tuBlas, ile örülmü- bir metal kabuk ile aç,l,p kapanabilen bir kapaktan olu-ur. OcaB,n içinde metalden veya refrakter özellikli malzemelerden (grafit, silisyum, karbür, dökme demir v.s.) yap,lm,- bir pota bulunur/yerle-tirilir. Küçük potalar genellikle atölye taban, seviyesinin alt,nda bulunan sabit çukur ocaklarda, büyük potalar ise ta-,nmalar, güç olduBundan, genellikle devrilebilir tip ocaklar içinde kullan,l,r. Sabit ocaklarda potalar kapak aç,larak ç,kar,ld,B,ndan, üretilen metalin türü ve miktar,na uygun deBi-ik potalar seçilerek, ocak çok amaçl, olarak kullan,labilir. Kapasiteleri 15 kg ile 1000 kg aras,nda deBi-en potal, ocaklarda, ,s, kaynaB, olarak çoBunlukla kat,, gaz ve s,v, yak,tlar veya elektrik enerjisinden yararlan,l,r. Potal, ocaklarda genellikle alüminyum ve bak,r ala-,mlar, gibi dü-ük s,cakl,kta eriyen demir d,-, metaller eritilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 84 ekil – 5.1 Potal, ocaklar Potal, ocaklarda en önemli bir dezavantaj, yanma gazlar, ve/veya ortamdaki nemden kaynaklanan buhar ile eriyen metalin temasta olmas,d,r. Bu gazlar,n (özellikle hidrojen gaz,n,n) metal içinde çözünmesini önlemek için ortam,n nemden tam olarak ar,nd,r,lmas,, f,r,n atmosferinin hafif oksitleyici olarak ayarlanmas, ve yanma gazlar,n,n eriyikle mümkün olduBu kadar az temas etmesinin saBlanmas, büyük önem ta-,r. 5.2 KUPOL OCA I Kupol ocaB, saçtan yap,lm,- ve içi refrakter tuBla ile örülerek astarlanm,-, silindirik dü-ey bir ocakt,r, ekil 5.2. S,v, dökme demir elde etmek için kullan,lan kupol ocaklar,n,n d,- çap, genellikle 1-2 m aras,ndad,r, kapasiteleri ise 20 ton/saat'e kadar ç,kabilir. Kupol ocaB, ile çal,-maya ba-lamak için taban kapat,larak üzerinde bir kum tabakas, dövülür. Bunun üzerine uygun kal,nl,kta bir kok tabakas, doldurularak ate-lenir. Ate-leme tamamland,ktan sonra yükleme kap,s,ndan ocak içine pik, hurda, kok ve kireçta-, belli oranlarda ve birbirini izleyen tabakalar halinde üst üste yüklenir ve -arj, alttan erimi- metalin al,nmas,yla kendi aB,rl,B, ile a-aB, iner. Rejim halindeki ocakta, alttaki kok yataB,na tüyerlerden üflenen havan,n saBlad,B, yanma ile olu-an ,s,, birbirini izleyen kok ve metal tabakalar,ndan geçerek metali eritir. Eriyen metal, kok yataB,ndan a-aB, süzülerek ocak taban,nda toplan,r ve zaman zaman metal aBz,ndan bir potaya al,n,r. S,v, metal üzerinde biriken cüruf ise ayr, bir aB,zdan al,n,r. Dökme demirin eritilmesinde yayg,n olarak kullan,lan bu ocaB,n en önemli özellikleri söyle s,ralanabilir: AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 85  Süreklilik: S,v, metal, ocaktan istenilen aral,klarda ve miktarlarda al,nabilir. Kal,p haz,rlama h,z, ile metal eritme h,z,n,n birbirine uygun olarak seçilmesiyle seri üretimde süreklilik saBlanabilir.  Ekonomiklik: DiBer bütün eritme ocaklar,ndan hem ilk yat,r,m, hem de i-letme giderleri bak,m,ndan çok daha ekonomiktir.  Basitlik: Az yer tutar, kullan,-, kolay, eritme süresi ise k,sa olan bir ocakt,r.  Özelliklerin Kontrolu: Ocaktan al,nan dökme demirin bile-imi ve s,cakl,B,, f,r,n -artlar,n,n ayarlanmas, ile ancak belirli s,n,rlar içinde kontrol edilebilir. Bile-imin ve s,cakl,B,n daha hassas ayarlanmas, ile içyap, deBi-imlerinin en aza indirilmesi istenirse, erimi- metal önce ikinci bir ocaBa al,n,r, gerekli düzeltmeler burada yap,ld,ktan sonra döküme geçilir (Dubleks Yöntemi) ekil 5.2 Kupol OcaB, AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 86 5.3 ALEVL OCAKLAR Bu tür ocaklarda alev, eritilen metal yüzeyini yalayacak -ekilde uygulan,r. Yak,t olarak gaz, s,v, ve pülverize kömür kullan,labilir. Genellikle dökme demirin kupol ocakta eritildikten sonra bekletilerek kimyasal bile-iminin ayarlanmas,n,n gerektiBi (örneBin temper döküm) durumlarda ve demird,-, (aluminyum ve bak,r ala-,mlar,) metallerin eritilmesinde kullan,l,r. Alevli ocaklar,n taval, ve döner olmak üzere deBi-ik tipleri vard,r. Taval, tip ocaklarda s,B ve uzun bir eritme bölgesi vard,r; döner tip ocaklarda ise ocak eritme ba-lang,c,nda zaman zaman, metal eridikten sonra ise sürekli döndürülür. 5.4 ELEKTR KL OCAKLAR Döküm ocaklar,nda elektrik enerjisinden yararlan,lmas, 19. yüzy,l,n sonlar,nda ba-lam,-, elektrik enerjisinin giderek ucuzlamas, ve yöntemin üstünlüklerinin anla-,lmas, ile yayg,nla-arak deBi-ik ocak tipleri geli-tirilmi-tir. Elektrikli ocaklar ARK ocaklar,, ENDÜKS5YON ocaklar, ve D5RENÇ ocaklar, olmak üzere üç gruba ayr,l,r. Elektrikli ocaklar,n üstünlükleri a-aB,daki gibi özetlenebilir:  3000°C gibi yüksek s,cakl,klara ula-mak mümkündür,  S,cakl,B,n kontrolu kolayd,r,  Çal,-ma ortam, temizdir, eritilen metalin bile-imi bozulmaz. Ayr,ca ar,tma ve ala-,mland,rma gibi i-lemler kolayl,kla gerçekle-tirilebilir,  Her türlü ala-,m için deBi-ik kapasitelerde ocaklar geli-tirilmi-tir. 5.4.1 Ark Ocaklar Burada metalin eritilmesinde, ocak içinde olu-turulan bir elektrik ark,ndan aç,Ba ç,kan ,s,dan yararlan,l,r. Elektrik ark,, metal d,-,nda iki elektrot aras,nda olu-turulursa endirekt ark ( ekil 5.3 a), elektrotlarla erimi- metal banyosu aras,nda olu-turulursa direkt ark ocaB,ndan ( ekil 5.3 b) söz edilir. Direkt ark ocaklar,n,n kullan,m, daha yayg,nd,r. Direkt ark ocaB,nda genellikle 3 adet karbon elektrot bulunur, bu elektrotlara uygulanan gerilim dü-ük, AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 87 ak,m ise yüksektir. Bu eritme yöntemi yüksek s,cakl,kta eriyen kaliteli çeliklerin ve ala-,ml, dökme demirlerin eritilmesinde tercih edilir. Direkt ark ocaklar,ndan kapasiteleri en çok 10 - 40 ton olanlar kullan,l,r. Eritme kapasiteleri çok daha dü-ük olan (en çok 1 ton) endirekt ark ocaklar, ise genellikle demir d,-, metallerin eritilmesinde kullan,l,rlar. ekil – 5.3. Ark ocaklar, 5.4.2 Endüksiyon Ocaklar : Endüksiyon ocaklar,, çekirdeksiz ve çekirdekli (kanall,) olmak üzere iki gruba ayr,l,rlar. Her iki ocakta da metali normal bir transformatörün birincil sarg,s, olarak dü-ünülebilecek elektrik bobini çevreler. Bu bobinden geçen alternatif ak,m, ikincil sarg, olarak dü-ünülebilecek iletken metal içinde girdap ak,mlar, endükleyerek ,s,n,n aç,Ba ç,kmas,na neden olur. Is,, doBrudan doBruya eritilecek metal içinde ortaya ç,kt,B,ndan, çok temiz ve h,zl, bir eritme gerçekle-ir. Hat frekans,ndan (50 Hz) yüksek frekanslara (10000 Hz) kadar deBi-ik elektrik kaynaklar,yla çal,-an endüksiyon ocaklar, mevcuttur. Erimi- metalde olu-an ak,mlar, metal banyosunda bir kar,-ma hareketi de saBlar. Bu ocaklar çelik, dökme demir, alüminyum ala-,mlar, gibi deBi-ik metallerin eritilmesinde kullan,labilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 88 Çekirdeksiz tip endüksiyon ocaB,nda potan,n etraf, su ile soButulan bak,r borudan yap,lm,- bir bobin ile çevrilidir, ekil 5.4a. Çekirdekli veya kanall tipte ise s,v, metal, primer sarg,n,n çekirdeBi çevresinde bir kanal olu-turur ( ekil 5.4 b). Genellikle hat frekans,nda çal,-an bu ocaklar,n güçleri daha dü-ük, elektriksel verimleri ise daha yüksektir. Kanall, endüksiyon ocaklar,nda çal,-maya ilk baslarken kanal, dolduracak kadar bir s,v, metalin doldurulmas, gerekir. Bu tip ocaklar genellikle eritme için deBil, bekletme ve a-,r, ,s,tma gibi i-lerde tercih edilirler (örneBin dubleks çal,-mada). Endüksiyon ocaklar,n,n bir diBer türü de, eritmenin vakum alt,nda yap,ld,B, vakum endüksiyon ocaklar,d,r, ekil 5.5. Bu ocaklarda metal eriyiklerinin, atmosfer ile temas, önlenir. ekil – 5.4. Endüksiyon ocaklar,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 89 ekil – 5.5. Vakum endüksiyon ocaB, 5.4.3 Direnç Ocaklar Bu ocaklarda elektrik ak,m,n,n bir direnç üzerinden geçmesi s,ras,nda olu-an ,s,dan yararlan,l,r. Direnç ocaklar,n,n uygulama alanlar, s,n,rl, olup, genellikle erime s,cakl,B, dü-ük malzemeler için tercih edilirler. Direnç olarak tel veya içinden yüksek ak,m geçirilen grafit ve silisyum karbür çubuklar kullan,labilir, ekil 5.6. ekil - 5.6. Direnç ocaklar,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 90 6 B T RME LEMLER S,v, metalin kal,p içinde kat,la-mas,n,n tamamlanmas,ndan sonra uygulanan üretim kademeleri bitirme i-lemleri olarak adland,r,l,r. Bunlar,n ba-l,calar,: Kal,b, soButarak ve bozarak parçay, ç,karma, yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas,, temizleme, çapak kesme, onar,m, ,s,l i-lemler ve son yüzey i-lemleridir. Bütün bu i-lemler, parça maliyetine etkisi büyük olan ve dökümhaneler de ek yat,r,mlar yap,lmas,n, gerekli k,lan önemli üretim kademeleridir. 6.1 KALIP BOZMA Kal,p içinde kat,la-mas, biten parçan,n, belirli bir s,cakl,Ba kadar kal,p içinde soBumas, gereklidir. Kal,b,n türü, parçan,n biçimi ve döküm malzemesine baBl, olan bu s,cakl,k, a-aB,daki kriterler dikkate al,narak belirlenir:  Kal,p bozulduBunda, parça kat,la-m,- ve biçimini koruyabilir bir dayan,ma sahip olmal,d,r.  Parçan,n kal,ptan ç,kar,lacaB, s,cakl,B,n seçiminde, malzemenin faz diyagram, ile belirli olan içyap, deBi-imleri de dikkate al,nmal,d,r.  Kal,b,n bozulmas,ndan sonra olu-acak h,zl, soBuman,n çarp,lma ve iç gerilmelere neden olabileceBi dü-ünülmelidir.  Kal,p içinde kat,la-mas, tamamlanm,- parçan,n serbestçe büzülebilmesi için kal,p mümkün olduBunca erken bozulmal,d,r. Kal,p bozmada kullan,lan yöntemlerin ba-l,calar, -unlard,r:  Döküm yerinde elle bozma  Sarsma ,zgaralar, üzerinde bozma  Parçay, dereceden presleyerek ç,karma  Parçac,k veya bas,nçl, su püskürtme Bu yöntemler yard,m,yla kal,ptan ç,kar,lan parçalar,n, iç bo-luklar,nda kalan maça parçalar,n,n tam olarak temizlenebilmesi için de baz, ek i4lemler gerekebilir: Elle veya sarsma yöntemiyle temizleme, bas,nçl, su püskürtme, ,s,l veya kimyasal i-lemler. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 91 6.2 YOLLUK VE ÇIKICILARIN AYRILMASI Yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas, için en uygun ve ekonomik yöntem, döküm malzemesinin türü ve kesit kal,nl,klar,na göre belirlenir. Gevrek malzemelerde yolluk sisteminin ana parça ile birle-tiBi kesitler genellikle dar ve çentikli olarak biçimlendirilerek, bunlar,n kal,p bozma s,ras,nda darbelerle k ,r,larak ayr,lmas, saBlan,r. Özellikle k,r veya beyaz dökme demir gibi gevrek malzemeler için uygun olan k,rma yönteminde, parçaya hasar vermemek için k,r,lman,n olu-mas, istenen bölgelerde çentikler b,rak,l,r ve k,r,k yüzeyi daha sonra ta-lanarak temizlenir. K,rma yoluyla ayr,lmas, mümkün olmayan yolluk ve ç,k,c,lar -erit testere, disk testere, özel makaslar gibi deBi-ik tala4 kald rma yöntemleriyle uzakla-t,r,l,r. Büyük döküm parçalar,n yolluk ve ç,k,c,lar,n,n uzakla-t,r,lmas,nda ise en uygun yöntem üfleçle kesmedir. Dökme demir gibi malzemelerde, alevle kesmede güçlükle kar-,la-,labilir. Burada üflenen aleve örneBin demir tozu verilerek, hem aç,Ba ç,kan yanma ,s,s,ndan, hem de demir oksit parçac,klar,n,n a-,nd,rmas,ndan yararlan,larak kesme yap,l,r. Bu yöntemlerin d,-,nda yolluk ve ç,k,c,lar,n ayr,lmas, için elektrokimyasal, lazer ,-,nlar,, yüksek bas,nçl, s,v, jetleri gibi deBi-ik teknikler de kullan,labilir. 6.3 YÜZEY TEM ZLEME Temizleme i-lemleri, çoBu zaman mekanize edilemediBinden masrafl, bir üretim kademesidir. Dolay,s,yla parçan,n tasar,m,nda döküm sonras, nas,l temizleneceBi dü-ünülmelidir. Özellikle büyük parçalarda yüzeylerin kum ve tufaldan ar,nd,r,lmas,nda, kum veya metal parçac,klar,n,n bas,nçl, hava yard,m,yla veya mekanik olarak ( ekil 6.1) parça yüzeyine püskürtülmesi en uygun yöntemdir. Bas,nçl, hava ile parçac,k püskürterek temizleme, özel kabin veya odalarda yap,l,r. Hava yerine su kullanarak toz sorunu ortadan kald,r,labilir. Püskürtülen tanelerin tüm parçan,n yüzeyini taramas, için küçük parçalarda bir tambur, büyüklerde ise bir döndürme tertibat,ndan yararlan,labilir. Özellikle yüzeyi kolay ezilen demir d,-, metallerde püskürtme süresinin a-,r, uzun seçilmemesi çok önemlidir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 92 ekil – 6.1. Parça temizlemede kullan,lan mekanik bilya savurucu ve tambur Küçük parçalarda yüzeye yap,-m,- kum taneleri, tufal ile k,smen çapak ve teller tamburlar içinde temizlenebilir ( ekil 6.1). GerektiBinde tambura parçalarla birlikte a-,nd,r,c, da doldurulabilir. Tamburlama s,ras,nda parçalar, kö-eleri de yuvarlat,lacaB,ndan, a-,r, tamburlama sak,ncal,d,r. Toz olu-umunu önlemek için ya- tamburlar da kullan,labilir. Yüzey temizleme amac,yla yararlan,lan diBer yöntemler; sarsarak temizleme, telle f,rçalama, asitle temizleme ve su püskürtme gibi tekniklerdir. Yolluk ve ç,k,c,lar,n giderilmesinde tala-l, veya ,s,l kesme i-lemleri kullan,lacak ise, temizleme i-leminin kesmeden önce yap,lmas, uygun olur. 6.4 ÇAPAK KESME Çapak kesme i-lemi, yüzey temizlemeden önce veya sonra yap,larak, parçan,n son biçimine ait olmayan yolluk ve ç,k,c,lar,n k,r,lma yüzeyleri, maça destekleri, teller, bölüm yüzeyi çapaklar, gibi k,s,mlar uzakla-t,r,l,r. Bu amaçla keski ile ay,rma, ta-lama, eBeleme, frezeleme gibi yöntemler kullan,labildiBi gibi, çapaklar kal,pta pres alt,nda da kesilebilir. 6.5 ISIL LEM Dökülen parçalara bir ,s,l i-lem uygulanmas, dü-ünülmü- ise, bu i-lem genellikle çapak kesmeden sonra yap,l,r. Döküm parçalara uygulanan ,s,l i-lemlere örnek olarak: temper dökme demir ile küresel grafitli dökme demirde uygulanan grafitleme, dökme çeliklerin normalizasyonu ve/veya ,slah,, demir d,-, metallerde yap,lan ya-land,rma ,s,l i-lemleri gösterilebilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 93 6.6 SON YÜZEY LEMLER Parçaya uygulanan son i-lemler; tala-l, i-lemlerin son pasolar,, kimyasal yüzey i-lemleri, kaplama, parlatma, boyama gibi uygulamalar olabilir. 6.7. ONARIM Döküm yöntemiyle üretilmi- parçalarda görülen hatalar,n baz,lar,n,n onar,lmas, ve parçan,n hurdaya ayr,lmas,n,n önlenmesi mümkün olabilir. Ancak bu onar,mlar,n parçan,n kullan,m özelliklerini olumsuz etkilememesi ve parçay, kullanacaklara bilgi verilmesi esast,r. A-aB,da baz, onar,m örnekleri verilmi-tir: Eksik Döküm: Kal,b,n tam dolmam,- bölgelerinin onar,m, için genellikle iki seçenek vard,r:  Kaynak yöntemiyle doldurma (oksi-asetilen veya elektrik ark kaynaB, yöntemleri kullan,labilir).  Döküm yöntemiyle onar,m (bir onar,m kal,b, haz,rlanarak, s,v, metal, onar,lacak bölgedeki parça yüzeyi eriyene kadar ak,t,l,r ve daha sonra kal,b,n alt ç,k,-, kapat,larak kat,la-ma beklenir, ekil 6.2). Mikrogözeneklilik: DeBi-ik çözelti ve kar,-,mlar içinde tutularak gözeneklerini doldurulan parçalarda, s,zd,rmazl,k saBlan,r. Yüzey Hatalar : Yüzey hatalar,n,n onar,m, için kullan,lan deBi-ik dolgu kar,-,mlar, vard,r. Bu tür bir onar,m, yük ta-,yan bölgeler için deBil, sadece d,- görünümü iyile-tirmek için kullan,lmal,d,r. Çok büyük bo-luklarda ise parça koyarak onar,m yap,labilir. ekil – 6.2. Bir onar,m kal,b,AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 94 7 DÖKÜM KUSURLARI ve KAL TE KONTROL Kalite, en k,sa -ekilde ürün özelliklerinin kullan,m amac,na uygunluBu olarak tan,mlanabilir. Ürün özelliklerinin saptanmas,, sürekliliBinin saBlanmas, ve hatal, parçalar,n ayr,lmas, için her üretim yerinde olduBu gibi dökümhanelerde de kalite kontrol uygulamalar, yap,l,r. Bu uygulamalar üç ana ba-l,k alt,nda toplanabilir:  Girdi Kontrolleri: Döküm metalleri ile modeller, kal,p ve maça malzemelerinin kontrolu.  Üretim Kontrolleri: Kal,p ve maça malzemelerinin haz,rlanmas,, kal,plama, maça üretimi, kal,p kapama, metal eritme, dökme ve bitirme i-lemlerinin kontrolu.  Bitmi Parça Kontrolleri: Parçada yap, sürekliliBinin kontrolu (bo-luk, çatlak, segregasyon), biçim ve boyut kontrolu, malzemenin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin kontrolu. Girdi ve üretim kontrolleri her döküm yöntemi için farkl, olup, kullan,lan malzemeler ve uygulanan üretim kademelerine göre düzenlenir. Bu nedenle bu bölümde sadece bitmi- parça kontrolleri üzerinde durulacakt,r. 7.1. DÖKÜM PARÇA KONTROLU Bu kontroller üç gruba ayr,labilir:  Yap Süreksizliklerinin Kontrolu Parça özelliklerini çok olumsuz etkileyen bu süreksizliklere örnek olarak çekme bo-luklar,, çatlaklar, pislik ve segregasyonlar gösterilebilir. Bu hatalar, deBi-ik tahribats,z kontrol yöntemleriyle saptanabilir: Gözle Kontrol: Büyük çatlaklar, pislik, eksik döküm, gaz bo-luklar,, penetrasyonlar, kaymalar, kal,p -i-mesi gibi birçok kusur gözle saptanabilir. Vurarak Kontrol: Parçaya bir darbe uygulanarak, ç,kan ses saBlam bir parçan,n sesi ile kar-,la-t,r,l,r. 5leri Tahribats z Muayeneler: Gözle görülmeyen yüzey hatalar, için penetran s,v,, manyetik toz, makro daBlama, ultrasonik gibi yöntemler kullan,l,r. ç süreksizliklerin saptanmas, için ise radyografik (röntgen ve gamma) ve ultrasonik yöntemlerden yararlan,l,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 95  Boyut ve Biçim Kontrolu Metal dökümünde geçerli olan toleranslar, kullan,lan kal,p ve dökülen malzeme türüne baBl, olarak deBi-ik standartlarla belirlenmi-tir. Özel isteklerin ayr,ca belirtilmesi gereklidir.  Kimyasal ve Fiziksel Özelliklerin Saptanmas Kimyasal Bile im: Potadaki s,v, metalden veya dökülmü- parçadan al,nan örnekler üzerinde yap,lan analizlerle saptan,r. Mekanik özellikler: Döküm parça üzerinden ç,kar,lan veya parça ile beraber dökülen örnekler üzerinde yap,lan çekme, basma, eBme, sertlik, çentik darbe v.b. deneyler ile saptan,r. Numunenin al,nd,B, bölge veya parçayla birlikte dökülen numune, döküm parçay, temsil edecek -ekilde (kal,nl,k ve soBuma h,z, bak,m,ndan) olmal,d,r. Baz, durumlarda numuneler, potadaki s,v, metalin ayr, bir kal,ba dökülmesiyle elde edilir. Yo unluk: Döküm parçalarda yoBunluBun saptanmas, ile parça içindeki bo-luklar ve malzemenin kimyasal bile-imi hakk,nda ipuçlar, elde edilebilir. 7.2 DÖKÜM PARÇA KUSURLARI Her üretimde olduBu gibi dökümde de hatal, parçalar,n ortaya ç,kmas, kaç,n,lmazd,r. Hata oran,, parça boyut ve biçimi, malzeme ile döküm uygulamalar,na baBl, olarak % 30'a kadar ç,kabilir. Üretimin deBi-ik a-amalar,ndan kaynaklanabilen döküm hatalar,, deBi-ik nedenlerle ortaya ç,kabilir:  Hatal, parça tasar,m,  Hatal, model tasar,m, ve üretimi  Hatal, kal,p tasar,m,, yanl,- kal,p malzemeleri ve kal,plama i-lemi  Hatal, döküm i-lemi  Yanl,- malzeme seçimi  Bitirme i-lemleri hatalar, Döküm yöntemiyle üretilmi- parçalarda rastlanan ba-l,ca kusurlar ve nedenleri a-aB,da özetlenmi-tir: Eksik Döküm: Dökülen s,v, metalin kal,b, tam doldurmamas, sonucu olu-ur. Döküm s,cakl,B,n,n dü-ük olmas,, metalin ak,c,l,B,n,n yetersizliBi, kal,b,n gaz geçirgenliBinin yetersizliBi, kal,p doldurma h,z,n,n yava- olmas,, parça kesitlerinin kullan,lan kal,p türü ve malzeme için çok dar olmas, ba-l,ca nedenlerdir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 96 So uk Birle me: Kal,p içinde önceden kat,la-m,- bölgelerin daha sonra gelen s,v, metal cephesi ile birle-tiBi ve aradaki oksit tabakas, nedeniyle kaynaman,n tam olmad,B, bölgelerde görülür. Bu hatan,n nedenleri aras,nda metalin dökümündeki kesiklikler, malzeme ak,c,l,B,n,n dü-ük olmas,, yolluk sisteminin yetersizliBi nedeniyle besleme h,z,n,n yava- olmas,, döküm s,cakl,B,n,n dü-ük ve cidar kal,nl,klar,n,n ince olmas, say,labilir. S çramalar: Döküm s,ras,nda s,çrayarak kal,p cidarlar,nda kat,la-an ve daha sonra kal,ba dolan s,v, metalle soBuk olarak birle-en metal parçac,klar,d,r. Yolluk sisteminin daha uygun olarak tasar,m, ve kal,b,n daha dikkatli doldurulmas, ile giderilebilir. Çekme Bo luklar : Kat,la-ma s,ras,nda, s,v, metal ile beslenemeyen kal,n kesitlerde olu-an ve genellikle cidarlar, pürüzlü olan bo-luklard,r. ç ve d,- çekme bo-luklar, genellikle kal,p ve parça tasar,m,ndaki hatalardan ve yeterli beslemenin yap,lamay,-,ndan kaynaklan,r. Ayr,ca ala-,mlar,n dendritik kat,la-mas, s,ras,nda, bu tür çekme bo-luklar, mikro gözenekliBe neden olabilir. S cak Y rt lmalar, Çatlaklar ve Çarp lmalar: Kat,la-mas, tamamlanm,-, ancak hala s,cak olmas, nedeniyle yeterli dayan,ma sahip olmayan döküm parçalar, kal,p içinde soBurlarken büzülme serbestçe gerçekle-emez, yani iç gerilmeler ortaya ç,kar ise, kritik kesitlerde s,cak y,rt,lmalar olu-ur. Y,rt,lma yüzeyi pürüzlü ve oksitlenmi- bir görünümdedir. Bu iç gerilmeler, daha dü-ük s,cakl,klarda soBuk çatlaklara veya çarp,lmalara da neden olabilirler. Çarp,lmalar,n bir diBer nedeni de, deBi-ik kal,nl,klardaki kesitlerin soBuma h,zlar, aras,ndaki farklard,r. Gaz Bo luklar : Kal,p bo-luBunda varolan veya s,v, metal içinde çözünmü- gazlar,n metali ve kal,b, terk edememesi sonucu parça içinde veya yüzeyinde olu-ur. Baz, durumlarda bu kusur parka yüzeyinin hemen alt,nda gözeneklilik olarak ortaya ç,kar. Çekme bo-luklar,ndan fark,, cidarlar,n,n düzgün olu-udur. Metal içinde çözünmü- gaz miktar,n,n yüksek ve kal,b,n gaz geçirgenliBinin dü-ük olmas, bu hatan,n ba-l,ca nedenleridir. Bu kusurun bir ba-ka nedeni de kal,p içinde nem bulunmas, ve buhar haline geçen nemin kal,p geçirgenliBi yeterli olmad,B, için parçada bo-luklara neden olmas,d,r. Bu olaya, özellikle geçirgenliBi dü-ük ya- kum kal,plarda s,kça rastlan,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 97 ekil 7.1: DeBi-ik Döküm Kusurlar, Kal p Yüzeyinde Kopmalar: Kal,b,n doldurulmas, s,ras,nda kal,p bo-luBu yüzeyindeki erozyon sonras, ortaya ç,kan kusurlard,r #i me: Kal,p dayan,m,n,n yetersiz olduBu bölgelerde s,v,, metalin bas,nc,n,n etkisiyle kal,pta yerel biçim deBi-iklikleri olu-ur. Kum esasl, kal,plarda s,k,-t,rman,n yetersiz olduBu durumlarda s,kça görülür. Metal Penetrasyonu: S ,v, metalin kum tanecikleri aras,na s,zmas, nedeniyle pürüzlü bir yüzey ortaya ç,kar. Bunu önlemek için ince kum kullanmal,, kal,p daha fazla s,k,-t,r,lmal, ve kal,p kaplama yap,lmal,d,r. Kayma: Kal,plama s,ras,nda model parçalar,n,n veya kal,p kapama s,ras,nda kal,p parçalar,n,n konumlar,ndan kaymas, ile ortaya ç,kan biçim deBi-iklikleridir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 98 Maça Yüzmesi: yi desteklenmemi- maçalar,n, s,v, metalin kald,rma veya sürükleme kuvvetleri ile yerinden oynamas, sonucu ortaya ç,kan biçim deBi-iklikleridir. Kal p Genle mesi: Döküm s,ras,nda kal,p kumu taneciklerinin genle-mesi ve olu-an basma gerilmeleri sonucu kal,p yüzeyinde çatlama ve dökülmeler ortaya ç,kabilir. Bu kusuru gidermek için, kum esasl, kal,p malzemesinin genle-me özelliklerinin uygun olmas, çok önemlidir. Kum Taneciklerinin Yüzeye Kaynamas : Döküm s,cakl,B,n,n çok yüksek seçilmesi veya kumun refrakterliBinin yeterli olmamas, durumunda kum tanecikleri parçan,n yüzeyine kaynar ve parça yüzeyi cams, bir görünüm al,r. Çapak: Bölüm yüzeyine s,v, metalin s,zmas, sonucu olu-ur. Segregasyon: Parça içinde, malzemenin yerel kimyasal bile-im farkl,l,klar,n olu-mas,d,r (mikrosegregasyon, aB,rl,k segregasyonu gibi). Buna kat,la-ma aral,B,n,n geni-, döküm s,cakl,B,n,n a-,r, yüksek veya soBuma h,z,n,n yava- olduBu durumlarda rastlanabilir. Hata, homojenle-tirme tav, ile giderilebilir, ancak parçan,n çok yüksek s,cakl,klarda uzun süreler tutulduBu bu ,s,l i-lem, ek harcamalar gerektirir; ayr,ca tane büyümesi ve çarp,lma gibi tehlikeler söz konusudur. Pislikler: Cüruf, oksit, kum parçac,klar, gibi yabanc, maddelerin s,v, metale kar,-mas,yla, genellikle parça yüzeyinde gözle görülebilir kusurlar ortaya ç,kar. Genellikle dökülen metalden daha dü-ük yoBunluklu olan bu pislikler, s,v, metal içinde yükselerek, parçan,n üst yüzeyinde toplan,rlar. Potan,n kirli olmas,, döküm s,ras,nda gerekli özenin gösterilmemesi, kal,p bo-luBunda baBlanmam,- kum bulunmas,, yolluk sisteminin yanl,- tasar,m,, gev-ek kal,plama gibi çok deBi-ik nedenlerle olu-abilir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 99 8 DÖKÜM PARÇA TASARIMI Tasar,mlarda amaç, belirli özelliklere sahip olmas, gereken bir parçan,n en ekonomik yöntemle üretilmesini saBlamakt,r. Bir makina parças,n,n imalat, için genellikle birden fazla yöntem aras,ndan en uygununun seçimi söz konusudur. Bu yöntemler aras,nda döküm yöntemi en ekonomik olanlar,n ba-,nda gelir. Döküm teknolojisinin giderek geli-tirilmesi ve her geçen gün daha yüksek kaliteli ürünlerin elde edilebilmesi sayesinde, imalat için bu yöntemin tercihi yayg,nla-maktad,r. Döküm parçalar,n imalat,ndaki ba-ar,, hem tasar,mc,n,n, hem de dökümcünün becerisine baBl,d,r. Tasar,mc,, parçaya kullan,m s,ras,nda etkiyecek zorlamalar, ve gerekli emniyet katsay,s,n, belirlemekle, dökümcü ise bu zorlamay, ta-,mas, öngörülen parçay, kusursuz üretmekle yükümlüdür. Ancak tasar,mc, parçay, biçimlendirirken i-levselliBin yan,nda imal edilebilirliBi de dü-ünmek zorundad,r. Baz, durumlarda tasar,mc,n,n parçadan beklediBi i-levin yerine getirilebilmesi için çok fazla alternatif yoktur. Böyle hallerde parçan,n biçimi döküm yöntemi aç,s,ndan kolay ve ekonomik üretilir olmasa dahi, dökümcü söz konusu biçimi üretebilmek için her türlü olanaB, kullanmak zorundad,r. Ancak parça tasar,mlar,nda genellikle birden fazla seçenek vard,r, bu nedenle tasar,mda teknik ve ekonomik bak,mdan döküm yöntemine uygunluBun dikkate al,narak baz, düzeltmelerin yap,lmas, söz konusu olabilir. Bu nedenle imalatç,n,n, parça tasar,mc,s,yla diyalog içine girmesi ve hatta mümkünse tasar,m,n ba-,ndan itibaren tasar,m sürecinin içinde bulunmas, yararl, olacakt,r. Döküm parçalar,n tasar,m,nda dikkat edilmesi gereken kurallar,n en önemlileri, a-aB,da çizelgeler halinde ve örnekler yard,m,yla aç,klanm,-t,r. 8.1. B Ç MLEND RME PRENS PLER Tasar,mlarda uyulmas, gereken biçimlendirme prensipleri, döküm kusurlar,n,n ortaya ç,kmamas, için gerekli olanlar ve imalat kolayl,B, bak,m,ndan yararl, olanlar -eklinde s,n,fland,r,larak a-aB,da ( ekil 8.1 a-c ve 8.2) verilmi-tir. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 100 ekil 8.1a: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas, Gereken Biçimlendirme Prensipleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 101 ekil 8.1b: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas, Gereken Biçimlendirme Prensipleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 102 ekil 8.1c: Döküm Kusurlar,n,n Olu-mas,n,n Önlenmesi çin Uyulmas, Gereken Biçimlendirme Prensipleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 103 ekil 8.2: Döküm Parçalarda malat Kolayl,B, Bak,m,ndan Uyulmas, Önerilen Tasar,m Prensipleri AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 104 8.2. BOYUTLANDIRMA PRENS PLER a) Tasar,mda kullan,lan en küçük cidar kal,nl,B,, boyut toleranslar, ve yüzey kalitesi uygulanacak döküm yönteminin belirlenmesinde en önemli rolü oynar. A-,r, ve gereksiz taleplerin daha pahal, yöntemlerin uygulanmas,n, gerektireceBi unutulmamal,d,r. Çizelge 8.3'te cidar kal,nl,B,, Çizelge 8.4'te boyut toleranslar, ve Çizelge 8.5'te yüzey kalitesi için, farkl, malzeme ve kal,plama yöntemlerinde geçerli olan deBerler verilmektedir. b) Kö-e, flan-, kanat, c,vata delikleri gibi çok kullan,lan biçimler için en uygun boyutland,rman,n nas,l yap,lacaB, deBi-ik el kitaplar,nda verilmektedir. Uzun y,llar,n deneyimleriyle belirlenmi- bu bilgilerden mümkün olan her yerde yararlan,lmal,d,r. c) Küçük deliklerin (örneBin kum kal,ba dökümde kal,nl,B,n,n yar,s,ndan veya 6 mm’den küçük) döküm sonras,nda tala- kald,r,larak delinmesi, maça kullan,m,ndan daha ekonomik olmaktad,r. Çizelge–8.3. Baz, malzeme ve yöntemler için en küçük cidar kal,nl,klar, (mm) BASINÇLI DÖKÜM MALZEME Geni4 Bölge Dar Bölge KUM DÖKÜM KOKIL DÖKÜM ALÇI KALIP Dökme demir - - 3 5 - Çelik - - 5 - - Aluminyum ala4 mlar 2 1 3-5 3 1 Bak r ala4 mlar 2,5 1,5 2,5 3 1,5 Çinko 1 0,5 - - - Çizelge – 12.5. Baz, kal,plama yöntemleri için yüzey pürüzlülüBü deBerleri (µm) KALIPLAMA YÖNTEMI PÜRÜZLÜLÜK (µ µµµm) Ya4 Kum Kal p 6 – 25 Özel Kum Kal plar < 6 Bas nçl Döküm 0,5 – 3 Hassas Döküm 0,4 – 1,5 Alç Kal ba Döküm 1AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 105 8.3. MALZEME SEÇ M Tasar,mc,lar parçan,n öngörülen i-levini yerine getirmesi yan,nda imalat,n,n da ekonomik olarak gerçekle-tirilebilmesini dikkate almak zorundad,rlar. Döküm yöntemi kullan,larak yap,lacak bir imalatta, parçan,n üretileceBi malzemenin döküme uygun olarak seçilmesi çok önemlidir. Kullan,lacak kal,plama yöntemi, eritmenin yap,lacaB, döküm ocaklar,, kat,la-ma s,ras,nda ç,kabilecek sorunlar gibi birçok önemli husus kullan,lan malzemeye baBl,d,r. Bu nedenle benzer özelliklere sahip ala-,mlar aras,nda döküm yöntemine en uygun olan,n,n seçilebilmesi için tasar,mc, ve dökümcünün i-birliBi yapmal,d,r. AhmetARAN - Döküm Teknolojisi 106 ALFABET K D Z N Ak,c,l,k, 16 Alçak bas,nçl, döküm, 76 Alç, kal,ba döküm, 71 Alevli ocaklar, 86 Altl,k, 41 Ark ocaklar,, 86 A-,lama, 21 A-,r, ,s,l soBuma, 19 A-,r, yap,sal soBuma, 33 Bas,nçl, döküm, 77 Besleyici, 29 Bitirme i-lemleri, 90 Bo-altma döküm, 76 CO2 yöntemi, 52 Çapak, 92, 98 Çekirdeklenme, 18 Çekme bo-luBu, 27, 96 Çekme pay,, 43 Ç,k,c,, 29 Çimentolu kal,plar, 55 Çubuksu taneler, 21 Çukur kal,plar, 52 Dendrit, 21 Direnç ocaklar,, 89 Dolu kal,ba döküm, 57 Döküm aBz,, 13 Döküm parça kusurlar,, 95 Döküm parça tasar,m,, 99 Döküm spirali, 16 Döküm yöntemlerini kar-,la-t,rma, 82 Dökümhane, 36 Düzlemsel kat,la-ma, 24 Eksik döküm, 95, 97 Elektrikli ocaklar, 86 Endüksiyon ocaklar,, 87 Eritme ocaklar,, 83 Gaz bo-luBu, 13,96 Gaz giderme, 11 Gözenekler, 12 Hassas döküm, 68 Havada setle-en kal,plar, 55 - leme pay,, 43 Kabuk kal,plar, 53 Kal,c, kal,plar, 73 Kal,p bozma, 90 Kal,p genle-mesi, 98 Kal,plama makinalar,, 64 Kal,plama yöntemleri, 65 Kalite kontrol, 94 Kat,la-ma, 17 ala-,mlarda, 22 hacim azalmalar,, 26 kal,p içinde, 28 saf metallerde, 17 Kayma, 97 Kokil kal,plar, 74 Kristal büyümesi, 21 Kum, 58 Kum esasl, kal,p malzemeleri, 58 Kum kal,ba döküm, 34 Kupol ocaklar,, 84 Kuru kum kal,plar, 50 Levhal, modeller, 40 Maça, 45 Maça yüzmesi, 98 Mikrogözenekler, 27 Mikrosegregasyon, 24 Modeller, 38 Onar,m, 93 Öz çekirdeklenme, 19 Pislik tutucu, 13 Potal, ocaklar, 83 Sarsma tablas,, 47 Savurma döküm, 79 Segreasyon, 98 Serbest modeller, 38 Seramik kal,ba döküm, 72 S,cak y,rt,lma, 96 S,çrama, 96 SoBuk birle-me, 96 SoButucu plakalar, 32 ablon, 42 i-me, 97 Tabakal, kat, çözelti, 25 Tasar,m prensipleri, 99 Toprak kal,plar, 51 Vakumlu kal,c, kal,ba döküm, 76 Vakumlu kal,plama, 55 Ya- kum kal,plar, 49 Yolluklar, 13 Yüzey temizleme, 91