Karışık döküm yontemleri 2. DÖKÜM YÖNTEMLERİ 1. Yaş kum kalıba döküm 2. Kuru kum kalıba döküm 3. Yüzeyi kuru kum kalıba döküm 4. Çukur kalıplara döküm 5. CO 2 yöntemi 6. Kabuk kalıplara döküm 7. Havadan sertleşen kalıba döküm 8. Vakumlu kalıplama 9. Dolu kalıba döküm 10. Alçı kalıba döküm 11. Hassas döküm 12. Seramik kalıba döküm 13. Metal ( Kokil ) kalıba döküm 14. Basınçlı döküm 15. Savurma ( Santrifüj ) döküm 1. Yaş kum kalıba döküm Kum kalıba döküm yöntemlerine başlarken kalıplama malzemeleri hakkında temel bir bilgi olarak kumlar, bağlayıcılar ve diğer katkı maddelerini kısaca incelemeliyiz. Kum; çapları 0,05 ve 2 mm arasında değişen küçük tanelerdir. Çeşit olarak; Silis kumu en ucuzudur, Olivin kumu silise oranla ısıl dayanımı daha iyi ve ısıl genleşmesi daha düşüktür, Kromit kumu kimyasal kararlılık ve ısıl etkilere dayanım sağlar, Zirkon kumu en yüksek ısıl kararlılığa ve en düşük ısıl genleşmeye sahiptir. Kum özellikleri: 1. Tane biçimi : Yuvarlak ve köşeli biçimleri vardır. Yuvarlaklarda, geçirgenlik ve akıçılık ( kalıplama ve metal ) yüksektir. Köşelilerde, dayanım yüksektir. 2. Tane büyüklüğü ve dağılımı : Taneler küçüldükçe geçirgenlik azalır, yüzey kalitesi artar. 3. Refrakterlik : Isıya dayanıklılıktır, çatlamadan ve kaynamadan dayanabildiği sıcaklıkla ilgilidir. Bağlayıcılar: Bağlayıcılar; organik ve inorganik olarak ikiye ayrılır. En yaygın kullanılan inorganik bağlayıcı kildir. Çimento ve silikatlerde kullanılır. Organik bağlayıcılar olarak reçineler kullanılır. Ayrıca tahıllarda kullanılır, mısır, buğday ve çavdar unları gibi. Diğer katkılar: Kömür tozu, zift, yağlar ve tahta talaşı gibi maddelerdir. Bağlayıcı görevi yapmazlar. Fakat kalıbın bazı özelliklerini geliştirirler, geçirgenlik artırma ve kolay kalıp bozulumu gibi. Yaş kum kalıba döküm, Dökümhanelerde en yaygın kullanılan döküm yöntemidir. Yaş kum kalıba döküm yönteminde kalıp malzemesi; kum tanecikleri, kil, su ve diğer katkıların bir karışımıdır. Kum tanecikleri kalıp malzemesinin esasını, kil ile su ile birleşerek kumların bir arada tutulması için bir bağlayıcı vazifesi görür. % 80-90 kum, % 8-14 kil ve % 2-6 su kalıp malzemesi karışım oranlarıdır. Yaş kum kalıba döküm kalıplama aşamaları: İki parçalı modelin pimsiz parçası alt derecenin içine sıkıştırma tahtası veya düzgün bir zemin üzerine yerleştirilir. Model ile derecenin kenarları arasında 50– 100 mm'lik boşluk bulunmalıdır. Model kömürle tozlanır. İnce kuru kum serpilerek kalıp kumunun model ve zemine yapışması önlenir. Kullanılmamış kumdan 2–5 cm kalınlığında kum elenerek kalıba dökülecek sıvı metale komşu olacak tabaka hazırlanır. Daha sonra dolgu kumu tabaka tabaka sıkıştırılır ve üst yüzeyi düzlenir. Gaz geçirgenliğini arttırmak amacıyla kalıp 20-50mm aralıklarla bölüm yüzeyi bozulmayacak şekilde şişlenir. Sıkıştırmanın gevşek yapılması halinde kalıp malzemesinin dayanımının, çok sıkı yapılması halinde ise geçirgenliğinin olumsuz etkileneceği dikkate alınmalıdır. İşi biten alt derece ters çevrilerek bölüm yüzeyi düzlenir ve iki derecenin ara yüzeyini oluşturan bölüm düzlemine yapışmayı önlemek için kuru kum serpilir. Modelin pimli yarısı ile yolluk ve çıkıcı modelleri boş üst dereceye yerleştirilir. Yukarıda sıralanan işlemler üst derece için de tekrarlanır. Kalıplama sonunda yolluk ve çıkıcılar çıkarılır. Üst derece açılarak modeller sıyrılır. Gerekli onarımlar yapılır. Yolluk ve diğer gerekli kanallar tamamlanır. Basınçlı hava ile serbest kumlar uzaklaştırılır. Kalıp kapatılıp üzerine ağırlıklar yerleştirilerek döküme hazır hale getirilir. Serbest model kullanarak kum kalıpların elle hazırlanmasındaki aşamalar. Eritilmiş Metalin Kum Kalıba Dökümü ELLE KALIPLAMA AŞAMALARI: Resim 1- Resmin solunda bir üst derece sağında ise bir alt derece görülmektedir. Resim 2- İki parçalı modelin pimsiz parçası bir sıkıştırma tahtası veya düz bir zemin üzerine yerleştirilir. Model ile derecenin arasında 50-100 mm boşluk bulunmalıdır. Resim 3- Model önce kömürle tozlanır. İnce kuru kum serpilerek kalıp kumunun model ve zemine yapışması önlenir. Kullanılmamış kumdan 2-5 cm kalınlığında kum elenerek kalıba dökülecek sıvı metale komşu tabaka hazırlanır. Daha sonra dolgu kumu tabaka tabaka sıkıştırılır ve üst yüzey düzlenir. Gaz geçirgenliği için 20- 50 aralıkla bölüm düzlemine zarar vermeden kalıp şişlenir. Resim 4- İşi biten alt derece ters çevirilerek bölüm yüzeyi düzlenir. Resim 5- İki derecenin ara yüzeyini oluşturan bölüm düzlemine yapışmayı önlemek için araya kuru kum serpilir ve modelin pimli yarısı yerleştirilir. Resim 6- Yolluk ve çıkıcılar yerleştirildikten sonra alt derecedeki işlemler üst dereceye uygulanır. Resim 7- Kalıplama sonunda yolluk ve çıkıcılar çıkarılır. Resim 8- Üst derece açılarak modeller sıyrılır. Gerekli onarımlar yapılır. Başınlı hava ile serbest kumlar uzaklaştırılır. Resim 9- Alt derecede yolluk ve diğer gerekli kanallar tamamlanır . Resim 10- Kalıp kapatılıp üzerine ağırlıklar yerleştirilerek döküme hazır hale getirilir. Yaş Kum Kalıba Döküm Yönteminin Üstünlükleri: Kalıp malzemesi ucuzdur ve tazelenerek defalarca kullanılabildiğinden en ekonomik kalıplama yöntemidir. Yöntem basittir, gerektiğinde mekanizasyon da uygulanabilir. Değişik metallerin dökümü için elverişlidir. Yaş Kum Kalıba Döküm Yönteminin Sınırları: İnce, uzun, karmaşık biçimli ve iri parçaların dökümünde kalıp malzemesinin dayanımı yetersiz olur Kalıp, taşıma sırasında bozulabilir. Erimiş metal dökümü sırasında nemli kalıpta oluşan buhar kusurlara neden olabilir. Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi çok iyi değildir. Kalıbın optimum dayanıma sahip olabilmesi için nem miktarının iyi kontrol edilmesi gereklidir. Teçhizat maliyeti düşük, İşçilik maliyeti düşük, son işlem maliyeti yüksek ve insan – çevre sağlığı maliyeti yüksektir. Kalıplama yöntemi Parça ağırlığı (kg) En az cidar kalınlığı (mm) Yüzey pürüzlülüğü (µm) Boyut hassasiyeti (mm/m) Çekme dayanımı (mpa) Üretim hızı (parça/saat) Gözeneklilik Yaş kum 0,1 – 2000 3 – 4 6 - 25 30 - 60 130 1 - 300 5 2. Kuru kum kalıba döküm Kuru kum kalıplar, yaş kum kalıplara benzer şekilde hazırlanır ve 150-350°C arasındaki sıcaklıklarda kurutulurlar. Bağlayıcı görevi yapan kilin tüm suyunu kaybetmemesi için 400°C sıcaklığın üzerine çıkılmamalıdır. Zira tüm suyun kaybolması kumların mukavemeti üzerinde yıkıcı bir etki yapar. Kuru kum kalıplarda serbest nem buharı olmadığından kalıp havalandırması problemi çok azalmaktadır. Daha düşük geçirgenlikli kumların kullanılabilmesi, bu yöntemle daha iyi döküm yüzeyi elde etmek imkânı sağlar. Yaş kum kalıp yöntemine nazaran, nem kontrolü daha az kritiktir. Ayrıca kalıbın dökümünden önce bir müddet beklemesi, yaş kum kalıplarda olduğu gibi kuruma ve yüzeyin gevrekleşmesi gibi sorunlara yol açmaz. Kuru kum kalıplara döküm yönteminin başlıca üstünlükleri: Dayanımı ve metal erozyonuna karşı dayanıklılığı vakumdan daha yüksektir. Taşınırken bozulma tehlikesi daha azdır. Yaş kum kalıplardaki gibi kalıplama sırasında nem miktarının kontrolü kritik değildir. Döküm sırasında buhar oluşmayacağından, bu nedenle ortaya çıkan döküm kusurları söz konusu değildir. Gaz geçirgenliği daha iyidir. Kalıp havalandırması problemi çok azdır. Daha düşük geçirgenlikli kumların kullanılabilmesi sayesinde daha az yüzey pürüzlülüğü sağlanabilir. Yöntemin sakıncası ise kurutma işleminin kalıp hazırlama süresini uzatması ve maliyeti artırmasıdır. 3. Yüzeyi kurutulmuş kum kalıba döküm Bazı durumlarda yaş kum kalıpların sadece yüzeyleri (6...25 mm kalınlığında bir tabaka) kurutularak dökümde nemden kaynaklanan sorunlar azaltılabilir. Bu işlemde üfleç, sıcak hava veya elektrikli ısıtıcılardan yararlanılır. Yüzey kalitesini arttırmak ve kalıp boşluğu yüzeylerindeki kumun kalkmasını önlemek için kalıp yüzeyi, refrakter bir malzeme püskürtülerek kaplanabilir. Püskürtülen bu sıvılar genellikle su, refrakter malzeme ise bentonit, tahıl veya melas gibi bir bağlayıcının karışımıdır. Kalıp yüzeyine fırça ile grafit tozu da sürülebilir. Bazen su yerine alkol veya diğer uçucu sıvılar kullanılır. Bu şekilde kalıp hazırlandıktan sonra yüzey tutuşturularak hem bu çözücüler giderilir, hem de açığa çıkan ısı ile yeterli bir kurutma sağlanır. Ancak döküm sırasında gaz oluşumuna engel olmak için bu çözücü sıvıların tam olarak yakılması çok önemlidir. Yüzeyi kurutulmuş kalıplarda iç kısımlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceğinden, bu kalıpların yüzey kurutma işleminden hemen sonra kullanılmaları çok önemlidir. 4. Çukur kalıplara döküm Çukur kalıplar, derecelere sığmayacak kadar büyük dökümlerin gerçekleştirilmesi için kullanılır. 1 tondan 100 tona kadar olan dev dökme parçaları, dereceler içinde kalıplamak mümkün olmamaktadır. Bu şekildeki parçaların dökümünü gerçekleştirebilmek için kutu biçiminde, duvarları beton ile örülen, boyutları birkaç metreye kadar çıkabilen havuzlar içinde kalıplama yapılır. Kalıbın yapılması uzun zaman alır, parçanın şekline göre kalıbın yapılması günleri alabilir. Kalıplama sırasında model bir çukura yerleştirilir ve kalıp kumu modelin altına ve çevresine dökülür, kum orada tamponlanıp sıkıştırılır. Daha sonra üst kalıp yerleştirilerek bölüm yüzeyinde metal sızmasını önlemek için yere bağlanır. Bölüm yüzeyi zemin seviyesinde veya üzerinde olabilir. Birçok dökümhanede sürekli olarak ürettikleri iri parçalar için hazır beton çukurlar vardır. Parçanın biçimi modelin kalıptan çıkmasını engelliyor ise, kalıplamada maçalardan yararlanılabilir. Kalıbın yapılması uzun zaman alır, parçanın şekline göre kalıbın yapılması günleri alabilir. Büyük iç gerilmelerin ortaya çıkmasını önlemek için, bu tür büyük dökümler yavaş soğutulmalıdır. Dolayısıyla dökümden sonra kalıbın açılması için birkaç gün beklenmesi gerekebilir. Bu yöntemde de kalite, kalıpçıların becerisine bağlı olup, boyut hassasiyeti düşüktür. Çukur kalıba dökümde boyut toleransları 1–2 cm. çıkabilir. 5. CO 2 yöntemi Yaş kum kalıplama ile kuru kum kalıplama arasında sınıflandırılabilecek modern bir yöntem de (CO 2 - sodyum silikat yöntemi) CO 2 ile kalıpların sertleştirilmesidir. Kalıp ve maçaların karbondioksit gazı yardımıyla sertleştirildiği CO 2 -yöntemi, ilk önce 1950 yıllarında uygulanmaya başlanmış ve bunu izleyen yıllarda giderek geliştirilerek kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu yöntemde kalıplar, kurutulmuş kalıbınkine eşit bir mukavemete, ısıtmaya gerek kalmadan erişebilmektedir. Furan reçineleri gibi kendi kendine sertleşen organik bağlayıcılı kumlar da ka- lıplamada benzer şekilde kullanılabilir. Şekil- CO 2 yöntemi ile kalıp hazırlanmasının şematik gösterilişi. C0 2 yöntemi aşağıdaki şekilde özetlenebilir : Kum +% 1.5 - 6 camsuyu (Na 2 O.SiO 2 ) karışımı, model etrafına konur ve içinden (15...60sn) CO 2 gazı geçirilir. CO 2 gazı, sodyum silikatı silikajele dönüştürür ve kum tanecikleri bağlanır. Bu işlemle kalıp sertleştirilir veya sertleştirilen kısımlar bir araya getirilerek kalıp teşkil edilir. Alt ve üst kalıpların bu şekilde sertleştirilip kalıbın kapatılmasından sonra dökümün 24 saat içinde yapılması gerekir. Bu yöntem için özel kalıplama ve maça üfleme makinaları geliştirilmiş olup, bu makinalarda kalıplama ve gaz verme işlemleri peşpeşe yapılabilmektedir. CO 2 yöntemi ile kalıplamada konvensiyonel kil bağlayıcılarının yerini sodyum silikat bağlayıcıları almaktadır. Cam suyu ve sodyum silikatın meydana getirdiği alçak mukavemetli kalıplardan CO 2 gazı geçirilerek 14 kg/cm 2 'ye kadar yüksek bir kuru mukavemete erişilebilir. Bu yöntem pişirilmeden sertleşen kalıp ve bilhassa maça yapımında kullanılır. Yöntem, bilinen bütün döküm alaşımları için uygundur ve özellikle çelik, gri dökme demir ve bakır esaslı alaşımlarının dökümünde kullanılır. CO 2 yönteminin avantajları özetle aşağıda verilmektedir: Sodyum silikat - kum karışımının mukavemeti nedeniyle, alt ve üst derecede kum içine destek koymak ihtiyacı kalmamaktadır. Pahalı teçhizat gerekmez. Kum ile sodyum silikat karışımı konvensiyonel teçhizatlarla kolayca yapılabilir. CO 2 kolay temin edilebilir. Gaz gönderme cihazları ise pahalı değildirler. · Kalıp ve maça yapım tekniği, geleneksel kum kalıplamadaki gibi olduğundan bu teknik her dökümhanede kolaylıkla uygulanabilir. * Yöntem hem az sayıda parça için, hem de seri üretimde kullanılabilir. · Karmaşık biçimlerin kalıptan çıkarılması yaş ve kuru kum kalıplardan daha kolaydır. · Üretilen parçaların boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi yaş ve kuru kum kalıplardan daha iyidir. · Kalıp kurutma işlemine gerek kalmadan, dayanımı yüksek kalıplar elde edilir. Fırınlar için yatırım yapılması gerekmez, yer ve zamandan tasarruf edildiğinden kuru kum kalıplamadan daha ekonomiktir. · Yöntemde rahatsız edici gaz ve kokular çıkmaz. · Maça üretiminde CO 2 - gazı geçirilmeden önce maçaların içi boşaltılarak kabuk kalıplanıp yöntemindekine benzer şekilde maça üretimi yapılabilir. Yöntemin dezavantajları ise şöyle sıralanabilir : . Konvensiyonel yönteme nazaran daha pahalı bir yöntemdir. · Hazırlanmış (sertleştirilmiş) kalıplar normal atmosfer basıncında depolandıklarında, 24 saatte veya daha uzun bir sürede bozulmaktadırlar. · Hazırlanan kum karışımının ve sertleştirilen kalıpların bekletilebilecekleri süreler çok kısadır. · Kalıp ve maçaların dökümünden sonra dağılabilme özellikleri çok kötüdür. CO 2 yöntemi ile kalıp ve maça hazırlamada, kullanılan sodyum silikat (Cam suyu) viskoz bir sıvı olup kum taneleri arasına düzgün şekilde dağılması iyi bir karıştırma ile sağlanır. Sodyum silikat ile kaplanan kum tanecikleri akışkan olmadıklarından kalıp, yaş kum yönteminde olduğu gibi, dövülerek hazırlanır. Bu safhadaki kalıp veya maçanın mukavemeti oldukça düşüktür. Ancak bu kompakt kum - sodyum silikat karışımından CO 2 gazı geçirilerek bir kaç dakikada taneler arasında kuvvetli bir bağ meydana getirilir. Sodyum silikatın jel teşkili aşağıdaki reaksiyona göre oluşur : Na 2 O . (x)SiO 2 + (x) H 2 O + CO 2 à Na 2 CO 3 + SiO 2 . (x)H 2 O Burada x=3,4 veya 5'dir. Reaksiyon ürünü sodyum karbonat ve hidrate silistir. Aynı tip bağ karışımın havada bekletilmesi ile (havadaki CO 2 ile reaksiyonun oluşu) de teşkil olur, ancak bunun için çok uzun süre gereklidir. CO 2 yönteminde, kullanılan kum genellikle silika (silis) kumu olup AFS 55 ilâ 85 tane inceliğinde olmalıdır. Diğer kumlar da, (zirkon, olivin vb.) kullanılabilir. Kum, kuru olmalı ve içerdiği nem miktarı maksimum % 0.25 civarında bulunmalıdır. Ayrıca kumun temiz olması ve mümkün olduğu kadar CaCO 3 içermemesi gerekir. Karışım için gerekli sodyum silikat miktarı, kumun tane inceliği arttıkça (tane boyutu küçüldükçe) artar. Örneğin AFS 55 inceliğindeki bir kum için % 3 (ağırlıkça) sodyum si- likat gerekirken AFS 85 inceliğindeki bir kum için yaklaşık % 4,5 sodyum silikat gerekir. Bağlayıcı olarak kullanılan sodyum silikat ise % 7-28 (Na 2 O) % 26-64 silis (SiO 2 ) ve % 17-67 su (H 2 O) dan müteşekkildir. Genel olarak, sodyum silikat SiO 2 / Na 2 O oranına (ağırlıkça) göre seçilir. En uygun silikatlarda özellikle maça yapımında bu oran (1 - 2) ilâ (1.2-2) arasındadır. Kalıplama amacı ile kullanılan sodyum silikatın özgül ağırlığı 40°Be civarındadır. Ayrıca karışıma, özellikleri iyileştirmek amacı ile, diğer bazı ilâvelerde yapılabilir. Bunlar kısaca kaolen kili, alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ve şekerdir. Kil, kalıp stabilitesini artırır. Alüminyum oksit sıcak mukavemeti yükseltir. Şeker ise dökümden sonra kalıptaki kalıcı mukavemeti azaltır ve dağılabilme özelliğini arttırır. (Bir başka deyimle kalıp bozma kolaylaşır.) Tipik Karışım : Sodyum silikat, 40°Be ........................... % 3.3 Kaolen kili ............................................ % 1.7 A12O3 (325-600 meş) ............................. % 1.7 Şeker, 40°Be ............................................. % 2.0 Kum, AFS 70 ................................................ geri kalan CO 2 yönteminde, karışımın hazırlanmasında özel dikkat gerektiği daha önce de belirtilmişti. Karıştırma süresi toplam 3 ilâ 5 dakikadır. Genellikle uygulanan karıştırma şekli, diğer ilâveler ile kumu önce karıştırmak, sonra sodyum silikat ilâve ederek 1 - 2 dakika karıştırmaktır. Tipik bir karıştırma çevrimi aşağıdaki gibi olmalıdır: Kuma, şeker ilâvesi 1 dak. karıştırılır. Kaolen kili ve A12O3 ilâvesi 2 dak. karıştırılır. Sodyum silikat ilâvesi 3 dak. karıştırılır. Sodyum silikat - kum karışımı maça kutusuna veya model etrafına sıkıca yerleştirildikten sonra, içinden hemen CO 2 gazı geçirilmelidir. Ancak küçük miktarlar veya iri boyutlar için çok daha değişik gaz verme sistemleri mevcuttur. Gaz basıncı, kalıp veya maça'nın boyutuna göre (1.4—2.8 kg/cm 2 ) arasında değişir. Ancak önemli olan, gazın kalıp veya maça'dan geçirildiği süredir. Fazla gaz vermenin mukavemet üzerinde olumsuz etkileri vardır. Ayrıca gaz verildikten sonra da kalıp sertleşmeye devam edeceği için fazla gaz (CO 2 ) vermekten hemen her zaman kaçınılmalıdır. Yaklaşık bir değer olarak 1/2 kg. CO 2 gazı 20 ilâ 45 kg. kumu sertleştirmek için yeterli olmaktadır. 50 gr – 250 kg arası ağırlıkta parçalara uygulanır. 6. Kabuk kalıplara döküm II. Dünya Savaşı sırasında Alman Johannes Cronning tarafından bulunan kabuk kalıba döküm yöntemi, Croning veya C-Yöntemi olarak da adlandırılmaktadır. Aşağıda kabuk kalıba döküm yönteminin aşamalarını görmekteyiz; Kalıplama malzemeleri: kum ve reçine Isıtılmış model (yaklaşık 200°C)kum-reçine karışımının bulunduğu kutuya monte edilir. Daha sonra kutu ters çevrilerek ısıtılmış modelin kum- reçine karışımı ile temas etmesi sağlanır. Bu sayede model yüzeyine temas eden reçine ısınarak sertleşir ve model üzerinde sıcaklık ve tutma süresi ile kalınlığı ayarlanabilen bir kabuk oluşur. İstenilen kabuk kalınlığınaa ulaşıldığında (6-12mm) kabuk tekrar çevrilerek sertleşmemis ve bağlanmamış kumun geriye dökülmesi sağlanır. Tam setleşmayi sağlamak için kabuk bir fırında yaklaşık 350°C sıcaklıkta bir kaç dakika bekletilir.Bu işleme pişirme denir. Pişirme işlemi sonrasında iyice setleşmiş olan kabuk kalıp modelden çıkarılır. Pişirme işlemi sonrasında iyice setleşmiş olan kabuk kalıp modelden çıkarılır. Kabuk kalıpların diğer kum kalıplara üstünlükleri: ? Hassas toleransların elde edilmesi mümkündür. Çelik dökümlerde 0,25 mm'lik, dökme demirlerde ise 0,35 mm'lik boyut hassasiyetlerine ulaşmak mümkündür. ? Çok ince kum kullanıldığından yüzey kalitesi yüksektir. ? Makinalarla üretildiğinden seri üretime uygundur ve deneyimli çalışana ihtiyaç duyulmaz. ? Döküm daha düşük sıcaklıklarda yapılabilir ve yaş kum kalıplardan daha ince cidarlar elde edilebilir. ? Kalıplar hafiftir ve depolanabilir. Kabuk kalıba dökümün dezavantajları: ? Metal malzemelerden üretilen modeller pahalıdır. Bu nedenle yöntem ancak seri üretim de ekonomik olabilir. ? Kabuk kalıplama makinalarının maliyeti yüksektir. ? Dökülebilen parça boyut ve ağırlıkları sınırlıdır. Yapıştırılarak birleştirilen kalıplar bir dolgu malzemesi içerisine yerleştirilerek döküm yapılmaya başlanır. Yapılan bu döküm sonucunda yanda görülen ürünün ortaya çıkması beklenir. Yapılan bu döküm sonucunda yanda görülen ürünün ortaya çıkması beklenir. ? Kuma bağlayıcı madde olarak reçine katıldığından kalıp malzemesi masrafı yüksektir. Kalıplama yöntemi Parça ağırlığı (kg) En az cidar kalınlığı (mm) Yüzey pürüzlülüğü (µm) Boyu hassasiyeti (mm/m) Çekme dayanımı (mpa) Üretim hızı (parça/saat) Kabuk 0,05 - 150 1,5 1,5-5 2 - 5 160 10 - 50 Techizat maliyeti orta, İşçilik maliyeti orta, son işlem maliyeti orta ve insan – çevre sağlığı maliyeti orta. 7. Havada sertleşen kalıba döküm Pişirme işleminin gerekli olmadığı bu yöntemde kalıp malzemesi kum, sıvı bir organik bağlayıcı ile uygun bir katalizatörün karışımıdır. Kalıp dayanımı sıvı reçinenin oda sıcaklığında polimerizasyonu ile sağlanır. Kalıp malzemesi modelin etrafına dökülüp sıkıştırılır ve en az 20 dakika beklendikten sonra model çıkarılır. Kalıp tam sertliğine ulaştıktan sonra döküm yapılır. Bu gruba giren bazı kalıp malzemelerinde sertleşme reaksiyonu kalıp içinden gaz halinde bir katalizörün geçirilmesi ile sağlanır. 8. Vakumlu kalıba döküm Bu yöntem 1970li yıllarda Japonya’da geliştirilmiştir. Kalıp malzemesi olarak bağlayıcı içermeyen ince taneli kuru kum kullanılır. Sızdırmazlık, model yüzeyinin ince, plastik bir filmin ısıtılarak kaplanmasıyla sağlanır. Bu filmin uygulanmasından sonra eklenen kum hafif bir titreşim uygulandıktan sonra vakumun etkisiyle sıkıştırılarak derece oluşturulmuş olur. Derecenin üst yüzeyi de filmle kaplandıktan sonra vakum uygulanmaktayken derece kaldırılır. Bu yöntemle hazırlanan iki derece vakum hala uygulanmaktayken birleştirilir ve döküm işlemi uygulanır. Katılaşma süreci sonunda vakum kaldırılınca kum, bağlayıcı içermediğinden kolayca dağılır. Bu yöntemin çeşitli avantajları vardır, bunlar; · Kalıbın kolay dağılması sayesinde karmaşık tasarımların bile sorunsuzca ve bozulmadan kalıptan çıkarılabilmesi · Homojen derece içi sertliği sayesinde boyut hassasiyetinin yüksek olması · Döküm yüzeyinin çok düzgün olması · Kalıp boşluğunun plastik filmle kaplı olması sayesinde kalıp içinde erimiş malzemenin akıcılığının yüksek olması · Kalıp hazırlama ve bozmada mekanik işlemlerin olmaması sayesinde gürültüsüz, konforlu bir kalıp hazırlama-bozma süreci olması · Döküm gazlarının vakum sistemiyle kum taneleri arasından geçerek emilmesi ve çalışma ortamına bu gazların yayılmaması · Herhangi bir tip model kullanılabilmesi · Bağlayıcı masrafı olmaması · Az sayıdaki üretimlerde (prototip gibi) yüksek ekonomi Kum ile Vakumlu kalıplama süreci aşağıdaki gibi gelişir: Figure 1: Vakum kutusu üzerine yerleştirilen modelin yüzeyi deliklerle vakum kutusuna bağlıdır. Figure 2: İnce bir plastik film ısıtılarak model yüzeyi kaplanır Figure 3: Vakum yaratılarak filmin model yüzeyini kaplaması sağlanır ve içinde vakum borusu bulunan derece yerleştirilir Figure 4: Dereceye bağlayıcısız kuru kum doldurulur ve titreşim uygulanarak kumun oturması sağlanır Figure 5: Yolluk ağzı düzenlendikten sonra derecenin üst yüzeyi de film ile kaplanır ve vakum uygulanır Figure 6: Kutudaki vakum kaldırılıp derece modelden ayrılır Figure 7: Bu şekilde hazırlanan iki derece birleştirilerek kalıp hazırlanır ve döküm yapılır Figure 8: Katılaşma bitince vakum kaldırıldığında kum tanecikleri dağılır ve parça düşer. 9. Dolu kalıba döküm Dolu kalıba döküm yöntemi, yanarak gaz haline geçen polistiren köpük modellerin kullanıldığı bir kalıplama tekniğidir. Bu malzeme testere, bıçak veya sıcak tel ile kesilerek model biçimlendirilir. Büyük modeller birçok parçanın birbirine yapıştırılması ile de oluşturulabilir. Kalıplama sonrasında köpük model kalıptan çıkarılmaz (dolu kalıp) ve erimiş metal, kalıba dökülünce yanarak gaz halinde kalıbı terk eder. Böylece erimiş metalin köpük modelin yerini almasıyla parça biçimlenir. Bu yöntemde yolluklar, çıkıcılar ve diğer tüm kalıp elemanları köpükten yapılır ve kumda kalıplanır. Modelin kalıptan çıkarılması söz konusu olmadığından, kalıbın iki parçalı olarak yapılmasına gerek yoktur. Köpüğün kalıplama sırasında biçim değiştirmemesi için dövülerek sıkıştırılan kum kalıplar yerine, CO2-yöntemi veya havada kendiliğinden sertleşen kalıp malzemelerinin kullanılması daha uygundur. Burada model kalıptan çıkarılmadığından tüm girinti ve iç boşluklar kumla doldurulabilir. Modelin kalıptan çıkarılması halinde gerekecek eğimlerin verilmesine ve maça kullanılmasına gerek kalmaz. Kalıplama tamamlandıktan sonra modelin dıştan ulaşılabilen kısımlan bir gaz alevi ile yakılır. Modelin kalan kısımları sıcak metal ile temas sırasında artık kalmayacak şekilde yanar. Dolu Kalıba Döküm Yöntemiyle Üretilmiş Bir Kalıp Köpük modeller, ahşap veya metal modellerle birlikte de kullanılabilir. Modelin kalıptan çıkarılması güç olan kısımları köpükten yapılarak kalıptan çıkarılmaz ve döküm sırasında yanarak bu bölgelere sıvı metalin dolması sağlanır. Bu sayede örneğin kalıbın istenen her noktasına besleyiciler yerleştirilebilir. Dolu kalıba döküm tekniği özellikle, sadece bir adet üretilecek büyük parçaların dökümünde kullanılmaktadır. Örneğin otomotiv endüstrisinde kullanılan pres kalıpları bu yöntemle üretilir. Teknik ve ekonomik bakımdan önemli avantajları olan bu yöntemin, küçük parçaların seri üretiminde de kullanılmasını sağlayacak araştırmalar sürdürülmektedir. a) Polistren model b) Tek parçalı kum kalıp c) Döküm işlemi d) Üretilen parça Hurdaya ayrılan yolluk Dolu Kalıba Döküm 10. Alçı kalıba döküm Alçı: Kalsiyum sülfat hemihidrat bileşiği olan ve ıslatılıp kurutulduğunda sertleşerek çabuk donan, beyaz renkli ince alçıtaşı tozudur. Kalsiyum sülfat dihidrat ya da alçıtaşının 120° -180°C’ ye kadar ısıtılmasıyla elde edilir. Bileşimin donmasını geciktirici bir katkı maddesi eklendiğinde kaba ya da ince sıva adını alır. Eski çağlardan beri kullanılmakta olan alçıya, alçıtaşının sıva ve çimento yapmak üzere ilk kez Paris yakınlarında kullanılmış olmasından ötürü “Paris sıvası” adı da verilir. Alçı Kalıp: Alçı kalıp 18. yüzyılda pişmiş toprak kalıpların dökümüyle beraber yaygın biçimde kullanılmaya başlandı, fakat alçı kalıpların 3000 -4000 yıl önceye kadar Çinliler tarafından kullanıldıkları bilinmektedir. Alçı kalıplar büyük oranla bakır ve alüminyum alaşımları gibi düşük sıcaklıkta eriyen demir dışı malzemelerin dökümünde kullanılır. Eğer kalıp modellemesi için mum gibi düşük dayanımlı malzemeler tercih edilirse, kum gibi dövülerek sıkıştırılan kalıp malzemeleri uygun olmadığından başlangıçta sulu harç halinde olan alçı tercih edilir. Alçı kalıplar, bir bölüm yüzeyine sahiptirler ve en az iki veya daha çok parçalı olarak dizayn edilirler. Kullanılacak kalıp malzemesi için 100 ölçü alçı ile 160 ölçü su krem kıvamına gelinceye kadar karıştırılır. Kalıp malzemesi içine, kalıbın çatlamaması için %20 oranında talk, katılaşma süresini uzatmak içinse kaolin ve magnezyum oksit gibi katkılar eklenir. Kalıbın dayanım ve genleşme gibi özelliklerini kontrol edebilmek için kireç, çimento, asbest elyaf, silis unu gibi maddelerde kullanılabilir. Eğer, kalıp hazırlanırken karıştırma hızı normalden fazla olursa harcın içine hava gireceğinden gözenekler oluşabilir; karıştırma hızı normalden yavaş olursa harç katılaşabilir. Alçı başlangıçta yarı sulu haldedir ( CaSO4 . ½ H2O ). Harcın katılaşması esnasında alçı, su ile reaksiyona girerek CaSO4. 2H2O haline dönüşür. Sulu harcın model üzerine dökülmesini izleyen birkaç dakika içinde gerçekleşen ilk sertleşmeden sonra model kalıptan çıkarılır ve kalıp 200° sıcaklıkta kurutulur. Bu şekilde tüm suyu giden kalıp, Susuz kalsiyum sülfat (CaSO4 ) haline dönüşür. Kurutulmuş kalıptan tekrardan nem alınması önemli önemlidir. Nem, alçının düşük olan gaz geçirgenliğini olumsuz bir şekilde etkiler. Alçı kalıplar çok kırılgan olduklarından ötürü taşıma sırasında özen gösterilmelidir. Alçı kalıba dökümün üstünlükleri: - Üretilen parçaların döküm yüzeyleri çok temiz olup, 0,008 – 0,010 mm/mm’ ye ulaşan dar toleranslar elde edilebilir. - Alçının ısı iletimi düşük olduğundan, soğuma yavaş ve üniform olur. - Büyük kesit farklılıklarının bulunduğu karmaşık parçaların dökümü için uygundur. - Hızlı soğumanın gerektiği bölgelerde soğutma plakaları yerleştirilebilir. Alçı kalıba dökümün sınırları: - Alçı kalıpların en zayıf yönü gaz geçirgenliklerinin düşük oluşudur. (Geçirgenliği arttırmak amacıyla değişik teknikler geliştirilmiştir.) - Bu yöntemle 10 kg’ dan daha düşük parçalar üretilebilir. - Kalıplar kırılgandır. Alçı kalıp örneği Geçirgenliği arttırma yöntemleri: - Köpüklü alçı kalıplar: Bu yöntem sayesinde , karışıma bir köpükleştirici katılarak kalıp gözenekli ve daha geçirgen hale gelir. - Antioch yöntemi: Bu yöntemde ise kalıp malzemesi; kum, alçı, asbest, talk, sodyum silikat ve su karışımıdır. Hazırlanan kalıplara önce bir otoklavlama işlemi uygulanarak kalıbın suyu giderilir.Daha sonra havada bekletilerek tekrar nem alması sağlanan kalıp,son olarak pişirilir. Bu işlemler sonunda iğne biçimli alçı taneleri küreleşir ve kalıbın gaz geçirgenliği artar. Genel olarak alçı kalıba döküm yöntemi, kuyumcular tarafından tercih edilen bir yöntemdir. Kuyumcuların dışında, diş hekimleri de bu yöntemi kullanmaktadır. Bazı sanatçılar ise alçı kalıba döküm yöntemi ile değişik çalışmalar yapmaktadırlar. Ayrıca, seramiği şekillendirme tekniklerinin endüstriyel anlamda baktığımızda alçı kalıba (alçı kullanılmasının sebebi alçının çamur içindeki suyu emerek çamurun yüzeye yapışmasını ve böylece kuruyup et kalınlığını sağlamasıdır.) döküm gibi seri üretime dayanan bir yöntem uygulanmaktadır. Alçı kalıpla şekillendirilecek ürün çamurun küçülme oranına göre teknik resmi büyütülerek çizilir ve alçı tornasında modeli hazırlanır. Alçı parçalar arasında parçaların birbirini tutmasını sağlayan pimler yerleştirilir. Alçı kalıp yapılırken alçı hazırlama detayları da önemlidir. Kalıplar boş döküm ve dolu döküme göre şekillendirilir. Geniş (servis tabağı, tepsi vb.) formlar dolu dökümle içi boş (kupa, fincan, pano vb.) formlar ise boş döküm ile şekillendirilir. Alçı kalıplarda diğer bir yöntem ise alçı kalıplar içerisine otomatik şablon (iç-dış) torna ile çamurun kuru preslenmesidir. Örnek resimler: 11. Hassas döküm Hassas döküm tekniğinin prensibi, mum ve benzer modeller kullanılarak hazırlanan kalıpların ısıtılması ve eriyen model malzemesinin kalıptan dışarı akıtılarak kalıp boşluğunun oluşturulmasıdır. Hassas Döküm Teknikleri: Hassas döküm teknikleri temelde ikiye ayrılır: “Hassas Kabuk Döküm” (Investment Shell Casting) tekniğinde, seramik kalıp, ince cidarlı bir kabuk şeklinde modelin etrafını örterken, “Dereceli Hassas Döküm”(Investment Flask Casting) tekniğinde ise bir kabın içindeki kalıp boşluğu haricindeki tüm hacim seramik/alçı malzeme ile doldurulur. 1- "Hassas Kabuk Döküm" (Investment Shell Casting): Bu cins döküm için yapılan işlemleri kısaca şöyle sıralayabiliriz: Öncelikle, metalden dökülmesi istenilen parçanın mum veya benzeri bir malzemeden modeli hazırlanır. Genellikle alüminyum (kuyumculukda ise silikon) bir kalıp imal edilir ve plastik enjeksiyon yöntemi ile istenildiği kadar mum model elde edilir. (Döküm sonrası soğuma ve büzülme tahmini yapılarak model aslından biraz büyük imal edilebilir). 1 2 3 (1) Parçalar yine mumdan yapılmış bir gövdeye yapıştırılarak "mum salkım" hazırlanır. Mum malzeme, 70-90 °C arasında olabilen düşük ergime sıcaklığına sahip ve seramik kabuğu çatlatmaması için düşük ısıl genleşme özelliğine sahip bir malzemedir. (2) Model, seramik banyosuna batırılarak (sulu alçı görünümünde bir sıvı) çevresine ince bir tabaka kaplanması sağlanır. Seramik tabaka kuruyup katılaşıncaya kadar bir fırında bekletilir. Yeteri kalınlıkta seramik kaplanıncaya kadar son iki işlem tekrarlanır. Dış tabakalarda daha kalın seramik tozu kullanılır. (3) Dış cidarı sert seramik kaplı parça bir fırına sokularak modelin eriyip dışarı akması sağlanır. Seramik malzeme ise yüksek sıcaklığa dayanıklı olduğundan şeklini muafaza eder. Bu esnada mum modelin akarak çıkmayan kısımları da tamamiyle buharlaşır. Ardından, fırın sıcaklığı yükseltilerek belli bir süre içinde seramik kabuk pişirilerek sinterlenir ve sonraki döküm işlemlerine dayanacak şekilde mukavemetinin artması sağlanır. 4 5 6 (4) Mum salkımdan kalan boşluğa (daha önce bırakılmış bulunan bir ağızdan) ergimiş halde metal dökülür. (5) Metal soğuyup katılaştıktan sonra darbe ile dış cidardaki seramik kırılarak parça ortaya çıkarılır. (6) Parçalar ana gövdeden dairesel bir testere ile kesilerek alınır, bir başka değişle göbek bağları kesilir. Ardından, gerekli çapak alma, temizleme ve yüzey parlatma işlemleri yapılır. Son olarak ise kalite kontrol işlemleri yapılır. Dökümde tahmin edilemeyen boyutsal çekme veya çarpılmalar varsa bunu kompanse edecek şekilde mum modeller tekrar tasarlanıp üretilebilir. 2- "Dereceli Hassas Döküm" (Investment Flask Casting ): 1 2 3 4 5 6 7 1- Mum modeller model ağacına eritilerek yapıştırılır 2- Silindirik bir gömlek (fanus) model ağacı etrafına geçirilir. 3- Gömlek ile model ağacı arasındaki tüm boşuklara alçı/seramik karışımı dökülür. 4- Fırında ısıyla karışım kurutulur ve kalıp ters çevrilerek içindeki mum modellerin eriyip akması sağlanır. 5- Sıcak kalıp ergimiş metal ile doldurulur. Vakum veya merkezkaç kuvvetiyle döküm kolaylaştırılabilir. 6- Basınçlı su büskürterek kalıp malzemesi temizlenir. 7- Döküm ağacından koparılan parçalar malzeme giriş çapakları temizlenerek döküm sonrası kullanıma hazır hale getirilirler. Uygulama Örnekleri: Askeri elektronik cihazların kasaları ve jet türbin parçalarından örnekler içeren yukarıdaki resimler hassas kabuk döküm ile imal edilen parçaların ne kadar karmaşık olabileceğini gösteren güzel örneklerdir. Şekilde gösterilen safhaya gelmiş olan yüzük dökümlerinin bulunduğu bir hassas döküm ağacı görülmektedir. Mücevher imalatçıları hassas fanus döküm tekniğini yaygın ve etkili bir şekilde kullanmaktadırlar. Uygulama Alanları: Hassas döküm tekniği 2. Dünya Savaşına kadar ticari olarak sadece kuyumcu ve dişçiler tarafından uygulanmış; daha sonra özellikle uzay, havacılık ve savunma ,tıbbi ve ortopedik cihaz , otomotiv ve motor, tekstil, mekanik ve elektromekanik sanayinde hassas parçalara duyulan ihtiyaç, yöntemin endüstriyel uygulamasını yaygınlaştırmıştır. Hassas Dökümün Üstünlükleri: · Küçük ve karmaşık biçimli parçaların üretimi uygundur. · Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi mükemmeldir. · Genellikle ek işlemlere gerek kalmadığından, işlenmesi güç malzemelerin dökümünde tercih edilir. · Kalıp tek parçalı olduğundan parça yüzeyinde bölüm düzleminin izi kalmaz. · Mum tekrar tekrar kullanılabilir. Hassas Dökümün Sınırları: · Her bir parça için ayrı bir modelin üretilmesi gerekir. · Yöntem mekanizasyona uygun olmayıp, üretim hızı ve kapasitesi düşüktür. · Model ile kalıp malzemelerinin pahalı olması ve üretimin çok sayıda işlem içermesi nedeniyle parça maliyeti yüksektir. Sadece 5 kg’dan küçük parçaların dökümüne uygundur. 12. Seramik kalıba döküm Seramik kalıba döküm yöntemi hassas döküm yönteminden türetilmiş olup, farklı modellerin tekrar kullanılabilmesi ve yöntemin standart dökümhane imkânlarıyla uygulanabilmesi avantajlarıdır. Seramik kalıba dökümde hassas dökümde olduğu gibi boyut sınırlaması yoktur ve özellikle yüksek sıcaklıkta eriyen metallerden karmaşık biçimli, yüzey kalitesi yüksek, boyutları hassas ve kusursuz döküm parçalarının üretilmesi mümkündür. Bu nedenle seramik kalıba döküm, boyut bakımından mum modellerin kullanılmasının mümkün olmadığı veya üretilecek parça adedi bakımından mum modelin üretiminde kullanılan metal kalıba yatırım yapmanın maliyet ve zaman bakımından uygun olmadığı durumlarda tercih edilir. Seramik Kalıp Yapımı Gerekli Malzemeler: Model Model kili Plaster Turuncu gomalak(hayvansal reçine) “Parting agent” Talk pudrası Alkol Prosedür: Kil,ahşap veya plasterden yapılmış model 2-3 kat hayvansal reçine ile kaplanmalıdır. Adım 1:İlk önce model olarak kullanılacak parça üzerinde çalışılmalı ve ayırım çizgileri(parting line) yerleştirilmeli. Adım 2:Parça çalışma alanının üzerine yarleştirlir böylece ayırım çizgileri çalışma yüzeyine paralel konumlanır. Adım 3:Sulu model kilinin üzerine parça konur. Kil iyice yayıldığında, yumuşak bir fırça ile reçinenin iki katmanı parçanın üzerine uygulanır.15-20 dakika sonra da talk pudrası hafifçe uygulanır. Adım 4:Yumuşak bir fırça ile parting agent bütün yüzeye sürülür. Fıça kurulanır ve bütün artık “parting agent”lar temizlenir böylece parçada çok parlak ve düzgün bir yüzey oluşur. Adım 5:Döküm kalasları hazırlanır, her biri parting agent ile temizlenir ve yüzey ve köşelerin önüne konur. Tahta bir aletle ayırım çizgilerinin kesiştiği yerler(köşeler) kesinleştirilir. Adım 6:DÖKÜME HAZIR.Bu şekillerdeki ölçülere sahip bir parça için aşağıdaki oranlar kullanılır: 1 galon plastik kavanoz, 1.5 lbs gelir. Adım 7:Plasterin iyice ıslanması için 3-5 dakika beklenir, daha sonra mikser yardımıyla 90 saniye çırpılır. Kalasların içine dökülür. Adım 8:20 dakika sonra döküm kalasları alınır, plasterin üstü kazınır ve köşeleri hafifçe eğilir. Plaster kalıp iki ucundan tutulur ve kili uzaklaştırmak için döndürülür. Model ters çevrilir bu işlem model ve plasterin diğer yarısına da uygulanır. Adım 9:Eğer reçine plasterin yarısına nufuz ederse alkol ile temizlenir. Bütün kil parçaları kalıp yüzeyinden temizlenir. Şimdi kalıp boşluğu açılabilir. Adım 10:Kalaslar tekrar hazıralanır, talk pudrası dökülür ve Adım 4’te olduğu gibi parting agent ile temizleme işlemi yapılır. Adım 6 ve 7 kalıp diğer yarısının yapımp için tekrarlanır. Döküle plaster 30 dakika kadar bekletilir, kalaslar alınır, yüzey kazınıp köşeler eğilir. Adım 11:Şimdi kalıp açılmaya hazırdır. Kalıbın ilk yarısına akabilecek olan plasterler kazınır. Bir tornavida ayırım çizgisinden sokulur ve çekiçle hafifçe vurulur. Kalıp ayrılmaya başalyınca, kalıp ters çevrilir ve işlem tekrarlanır. Kalıp yeteince gevşediğinde iki yarısından tutulur ve yavaşça ayrılır. Adım 12:Model genellikle kalıbın ilk yarısında kalır. Bu noktada ayırım çizgilerinizin ne kadar yanlışsız olduğu, modelinizin hangi malzemeden yapıldığı ve malzemenin sertliği modelin ne kadar kolaylıkla plaster yarısından çıkarılacağını tayin eder. Adım 13:Eğer model kumdansa, model kolaylıka tornavida yardımıyla çıkarılabilir. Eğer model metal, seramik veya camdan yapılmışsa bu kez hava basıncı veya bütün modele tahta çekiçle hafifçe vurmak gibi diğer yöntemlere başvurulabilir.Bazı durumlarda model çıkarılırken zarar görebilir ama burada önemli olan kalıptır çünkü iyi, kullanışlı bir kalıp 50 ila 150 kadar parça imalinde kullanılabilir. Adım 14:Kalıbın her iki yarısının bütün köşeleri eğilir; çünkü bu, eğilen köşeyi çentiklerden korur. Adım 15:Her iki kalıp yarısı da kontrol edilir.Kalıp hava koşullarına da bağlı olarak yaklaşık 4-5 gün kurumaya bırakılır.ARTIK KALIP HAZIR. Döküm İşlemi Seramik kalıba dökümde kalıcı kalıplar kullanılır. Hassas dökümde olduğu gibi seramik kalıba dökümde de kalıplar harcanabilirdir. Yapılışı: 1. Seramik bulamaç kalıba dökülür. 2. Daha sonra yukarıda anlatılan adımlardan sonra kalıp sonra çıkarılır. 3. Uçucu maddeler(volatiles) üfleç yardımıyla uzaklaştırılır. 4. Daha sonra 1000 ° C sıcaklıkta bir ocakta fırınlanır. 5. Kalıp şimdi yüksek sıcaklığa dayanıklı hale gelmiştir Bu işlem çok pahalıdır fakat parçanın çok ince detaylarına kadar, düzgün yüzeyli ve çok yüksek boyutsal kararlılıkta üretimini sağlar. Minimum parça kalınlığı: 0.050 inch (1.27 mm) Tipik Üretilen Malzemeler: Çelik Paslanmaz Çelikler Bronz Tipik Üretilen Parçalar Karmaşık kesme takımları Kıymetli parçalar Bu yöntemde ahşap, alçı veya metalden üretilmiş modellerin üstüne refrakter tanecikler ve bir seramik bağlayıcıdan oluşan harç dökülür. Genellikle bir jel yapıcı içeren bu karışımın jelleşmesi beklendikten sonra model çıkarılır. Daha sonra karışımın içindeki uçucu maddeler bir üfleçle yakılır ve kalıp pişirilir. Sonuçta çelikler de dahil olmak üzere tüm metallerin dökülebileceği yüksek refrakter özellikte bir kalıp elde edilir. Dökümden önce ısıtılmaları gereken bu kalıplar çok pahalıdır ve bu nedenle kalıbın sadece metalle temas eden 3... 10 mm kalınlığındaki kısmının seramik bir kabukla kaplı olduğu karma kalıplar geliştirilmiştir. Kalıbın diğer bölgelerinde kullanılan malzeme, iri taneli şamot olup CO 2 -yöntemiyle kalıplanabilir. Toleranslar, küçük parçalarda 0,002 mm/mm, büyük parçalarda ise 0,010 mm/mm sınırları içinde tutulabilir. Yüzey pürüzlülüğü 3 µm civarındadır. Seramik kalıpların özelliklerini daha da mükemmelleştirmek için değişik patentler alınmıştır. Örneğin kalıp 4...5 saat süreyle pişirilerek, kalıp malzemesinde üç boyutlu bir ağ şeklinde düzenlenmiş mikro çatlaklar oluşturulur. Bu çatlaklar erimiş; metalin giremeyeceği kadar dar olmalı, ancak döküm sırasında ısınan seramik parçacıkların genleşmesine izin vererek kalıbın boyutlarının değişmemesini sağlamalıdır. Bu mikro çatlakların varlığı kalıp geçirgenliğinin de artmasını sağlar. Seramik Kalıbın Elde Edilmesi 13. Metal ( Kokil ) kalıba döküm Karmaşık biçimli, boyut toleransları dar ve çok sayıda üretilecek parçalar için tercih edilir. Dökülecek metalin gerektirdiği refrakterliğe sahip olması gereken kalıp malzemesi olarak genellikle özel kalite dökme demir veya çelik kullanılır. Düşük sıcaklıkta eriyen metallerin dökümü için bronz da kullanılmaktadır. Kokil dökümde tek bir kalıpla demir esaslı malzemelerden 3.000-10.000, alüminyum gibi düşük sıcaklıkta eriyen malzemelerden ise 100.000’e kadar parça dökülebilir. Metal kalıcı kalıba döküm yönteminde katılaşma sırasındaki soğuma, kum kalıplardan daha hızlı olduğu için iç yapı daha ince tanelidir. Boyut hassasiyeti 0,25 mm olup, parça yüzeyleri temizleme işlemi gerektirmeyecek kadar yüksek kalitelidir. Metal kalıplarda kullanılan maçalar metal, kum veya alçıdan yapılabilir. Metal olmayan maçaların kullanılması halinde yöntem yarı kalıcı kalıba döküm olarak adlandırılır. Kalıp ömrünü arttırmak için kalıp boşluğu refrakter malzemelerle kaplanır ve bu sayede parçanın kalıptan çıkarılması da kolaylaşır. Kokil kalıplar genellikle açılıp kapanan iki veya daha çok parçadan oluşur. Kalıp kapandıktan sonra oluşan boşluğa erimiş metal dökülür ve katılaşma beklendikten sonra kalıp açılarak parça çıkarılır. Bu işlemler elle yapılabileceği gibi, bir tertibat yardımıyla veya mekanizasyona geçilmesi halinde makinalar tarafından da yapılabilir. Kalıp üretiminde kalıp boşluğu ve diğer kanallar işlenerek açılır. Kalıp malzemesi geçirgen olmadığından hava kanallarının da açılması zorunludur. Kokil kalıp tasarımı büyük deneyim ister. Metal kalıpların cidar kalınlığının belirlenmesinde ısı girdi ve çıktılarının dikkate alınması gerekir. Çünkü bu yöntemlerin başarısı kalıbın sürekli çalışma sıcaklığına bağlıdır. Kalıp cidar kalınlıkları genellikle 18-50 mm arasında seçilir. Gerektiğinde kalıp soğutulabilir. Kokil kalıbın üstünlükleri şöyle sıralanabilir: - İnce taneli iç yapı sayesinde mekanik özellikleri daha iyidir. - Hassas boyu toleransları sağlanabilir. - Karmaşık parçaların üretimi mümkündür. - Parçanın yüzey kalitesi iyi olup, temizleme masrafları düşüktür. - Seri üretim için ekonomik bir uygulamadır. Yöntemin sakıncaları ise şunlardır: - Kokil kalıp pahalı olduğundan yöntem ancak seri üretimde ekonomiktir. - Bu yöntemle her malzeme dökülemez. - Sadece küçük parçaların üretimi için uygundur. Genellikle demir dışı metallerin dökümünde kullanılan kokil döküm yöntemiyle üretilen parçalara örnek olarak soğutucu kompresör gövdeleri, hidrolik fren silindirleri, biyel kolları, alüminyum daktilo parçaları ve mutfak eşyaları gösterilebilir. Kalıcı kalıplara bir diğer örnek de grafit kalıplardır. Bu kalıplar alüminyum, magnezyum gibi alaşımlardan az sayıda parça için tercih edilirler. Döküm sıcaklığı arttıkça kalıp ömrü azalır. Ancak çok çabuk aşındıklarından sadece özel uygulamalarda kullanılırlar. Kokil kalıba döküm Alçak Basınçlı Döküm: Temel kalıcı kalıba döküm yöntemlerinde malzemenin kalıba dolmasını yerçekimi sağlar. Alçak basınçlı dökümde sıvı metal, kalıba alçak basınç sayesinde yaklaşık 0,1 MPa (N/mm 2 ) aşağıdan yukarıya doğru dolar. Bu yöntemin geleneksel döküm yöntemlerine göre avantajı; hazneden kalıba dolan sıvı metalin atmosfere açık sıvı metale göre daha temiz olmasıdır. Bu sayede gaz gözenekleri ve oksitlenme asgariye indirilirken, mekanik özellikler iyileşir. Vakumlu Kalıcı Kalıba Döküm: Alçak basınçlı dökümün bir çeşidi olan vakumlu kalıcı kalıba döküm sıvı metalin kalıba vakumla doldurulması esasına dayanır. Genel olarak prensibi alçak basınçlı dökümle aynıdır. Farkı; hava basıncının sıvı metalin altından pozitif yönde uygulanması yerine, kalıptaki hava basıncını vakumla düşürülmesi ve sıvı metalin kalıba dolmasının sağlanmasıdır. Alçak basınçlı döküm yerine vakumun kullanılmasının çeşitli avantajları vardır; gaz gözenekleri ve ilgili kusurlar azaltılır ve bu sayede daha yüksek dayanımda döküm parçası elde edilir. Alçak Basınçlı Döküm Basınçlı döküm Sıvı metalin çok yüksek basınç altında metalden yapılmış bir kalıba doldurulması esasına dayanır. Uygulanan basınç sayesinde fazla miktarda sıvı metalin kalıba çok hızlı bir şekilde doldurulması sağlanır. Katılaşma tamamlanıncaya kadar basınç uygulanmaya devam edilir ve ardından kalıp açılarak itici çubuklar yardımıyla parça kalıptan çıkarılarak işlem tamamlanır. Bu yöntem sayesinde çok karışık şekilli parçaların dökümü mümkün olur. Genellikle dökülecek malzemelerin erime sıcaklığı 1000 ºC nin altındadır. İşlemler tamamıyla makinalar tarafından gerçekleştirildiği için yüksek üretim hızlarına erişilebilir (100...800 parça/saat). Kullanılan basınç 10 - 80 atmosfer arasında değişir. İşlem sonucu elde edilen parçalara genellikle talaşlı işlemeye lüzum kalmaz. Ayrıca parçaların yüzeyleri hızlı soğuma sonucunda ince taneli ve mukavemetli olurlar. Kalıplar pahalı olduğundan dolayı bu yöntem genellikle 5000 parçanın üstünde üretim yapılacaksa uygundur. Kalıp malzemesi olarak dökme demir, karbonlu çelik, alaşımlı çelik ve bazen de demir dışı malzemeler kullanılabilir. Dökülen metalin erime sıcaklığı yüksek ise alaşımlı çelik kalıplar, düşük ise karbonlu çelik kalıplar kullanılır. Basınçlı dökümde kurşun, kalay, çinko, alüminyum ve magnezyum alaşımları kullanılır. Kalıplar genellikle çift parçalıdır ve üzerlerinde parçaları çıkarabilmek için itici çubuklar vardır. Kalıpların sıcaklığının sabit kalması için genellikle su ile soğutulur. Hem kalıp ömrü artar hem de katılaşma esnasında hızlı soğuma sağlanır. Yöntemin Üstünlükleri; ? Karmaşık biçimli küçük parçaların dökümüne uygundur. ? İnce cidarlı parçalarda kalıbın tam olarak dolması sağlanır. ? Üretim hızı yüksektir. ? Yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti çok yüksek olduğundan ek bitirme işlemlerine genellikle gerek kalmaz. ? Hızlı soğuma sonucu oluşan ince taneli içyapının mekanik özellikleri iyidir. Yöntemin Sınırları; ? Sadece küçük parçaların üretimi mümkündür. ? Kalıp tasarımı güçtür. ? Döküm makinası için yüksek bir ön yatırım gereklidir. ? Kalıp masrafı nedeniyle ancak seri üretimde ve çok sayıda parça için ekonomiktir. ? Yüksek sıcaklıkta eriyen malzemelerin dökümü yapılamaz. Basınçlı döküm makineleri sıcak ve soğuk hazneli olmak üzere ikiye ayrılır. Çinko, kalay ve kurşun alaşımları gibi düşük sıcaklıkta eriyen metallerin dökümünde kullanılan sıcak hazneli makineler da ikiye ayrılır. Pota içine daldırılmış olan hazneye (sıcak!) dolan erimiş metal, piston veya basınçlı hava yardımıyla kalıp boşluğuna basılır. Yüksek sıcaklıkta eriyen ve makinenin çalışan parçaları ile sürekli temasta olması sakıncalı olan alaşımlar ise (bakır, alüminyum ve magnezyum alaşımları) soğuk hazneli makinelerde dökülür. Burada erimiş metal, kepçe ile gereken miktarda hazneye doldurulur ve bir piston yardımıyla kalıp boşluğuna basılır. Bu tür bir makinedeki işlem sırası şematik olarak gösterilmiştir. Basınçlı döküm yöntemiyle üretilen parçaların çoğunda, metalin bölüm yüzeyine sızarak oluşturduğu bir döküm çapağı bulunur. Bu çapak ve yolluklar mekanik preslerde kesilerek, taşlanarak veya başka uygun yöntemlerle uzaklaştırılır. Soğuk hazneli basınçlı döküm makinesi a) Erimiş metalin dolduruluşu, b) Pistonla metalin kalıba basılması, c) Kalıbın açılması, d) iticilerle parçanın çıkarılması Soğuk hazneli Sıcak hazneli basınçlı döküm makinesi a) Döküme hazır kalıp, b) Pistonla metalin kalıba basılması, c) Kalıbın açılması, d) İticilerle parçanın çıkarılması Sıcak hazneli 14. Savurmalı ( Santrifüj ) döküm Savurma döküm yönteminde erimiş metal, bir eksen etrafında döndürülen kalıplar içine dökülerek biçimlendirilir. Merkezkaç kuvvetlerinin oluşturduğu basınç, metalin kalıp cidarına homojen olarak dağılmasını, parçanın dışının kalıbın iç şeklini almasını sağlar. Oluşan yüksek merkezkaç kuvveti sayesinde dökülen sıvı metal içinde bulunan düşük yoğunluklu kum ve cüruf tanecikleri, metal olmayan kalıntılar ve gazlar dönme eksenine doğru sürüklenir. Dolayısıyla bu yöntemle parça yüzeyinin gözeneksiz temiz ve ince taneli olarak elde edilmesi mümkün olur. Savurma döküm yöntemi üçe ayrılır: Gerçek Savurma Döküm Yarı Savurma Döküm Savurmalı Döküm Yarı Savurma Döküm: Dönel simetriye sahip, ancak iç boşluk içermeyen tekerlek ve dişli taslakları gibi parçaların üretiminde kullanılır. Genellikle düşey olan dönme ekseni aynı zamanda parçaların dönel simetri ekseni olup, kalıplar birkaç parça üst üste dökülebileceği şekilde düzenlenebilir. Kalıplar yaş kum, kuru kum, metal veya diğer uygun malzemelerden yapılabilir. Cüruf, oksit, kum gibi pislikler orta kısımda toplanır. Bu olay yoğunluk farkından yararlanılarak gerçekleşir. Yoğunluğu fazla olan dışarı çıkar, az olan ise ortada toplanır. Gerçek Savurma Savurmalı Döküm: Parçalara ait kalıp boşluklarının kalıp dönme ekseninin dışına yerleştirilmesi bu tip dökümün özelliğidir. Metal, aynı zamanda dönme ekseni olan düşey bir yolluktan beslenir ve yatay yolluklardan geçerek kalıp boşluğuna ulaşır. Savurma Dökümün Artıları Boru ve bunun gibi parçalar maça kullanılmadan dökülebilir. Gözeneksiz ve temiz bir içyapı elde edildiğinden, bu yöntemle dökülen malzemenin mekanik özellikleri diğer yöntemlerdekinden daha üstündür. Parça toleransları dar, yüzeyleri kalitelidir. Yolluk sistemi olmadığından, hurdaya atılan malzeme çok azdır. Kalıbın ince cidarlı bölümleri kolaylıkla dolar. Erimiş metali besleme hızı yüksek olduğundan, döküm sıcaklığı düşük seçilebilir. Savurma Dökümün Eksileri Dökülebilen parça biçimleri sınırlıdır. Döküm makinesi yüksek bir yatırım gerektirir. ? Yoğunlukları farklı olan bileşenler içeren alaşımlarda ağırlık segregasyonu görülebilir. Yarı Savurma (a) Yarı Savurma döküm (b) Savurmalı döküm