Genel Kalıcı Kulanılan Döküm Yöntemleri (4.Hafta) MAK-205 Üretim Yöntemleri I Kubilay Aslantaş Kal Kalı ıc cı ı Kal Kalı ıp Kullan p Kullanı ılan D lan Dö ök kü üm m Y Yö öntemleri ntemleri2 Kal Kalı ıc cı ı Kal Kalı ıp Kullanan D p Kullanan Dö ök kü üm Y m Yö öntemleri ntemleri Harcanan kalıba döküm tekniğinin en büyük dezavantajı; Her defasında yeni bir kalıbın hazırlanması idi. Buna ilave olarak kalıbın mukavemeti, nem oranı ve model çıkarma gibi bir takım zorluklarda sayılabilir. Yukarıdaki sayılan nedenler dolayısıyla ile günümüze kadar gelen süreç içerisinde kalıcı kalıp teknikleri geliştirilmiştir. Kalıcı kalıplarda genellikle metalden yapıldığından ancak ergime derecesi düşük metallerin dökümü yapılabilmektedir. 3 •Metal (Kokil) kalıba döküm •Basınçlı döküm •Savurma (Santrifüj) döküm •Sürekli döküm Kal Kalı ıc cı ı Kal Kalı ıp Kullanan D p Kullanan Dö ök kü üm Y m Yö öntemleri ntemleri4 Metal (Kokil) kalıba döküm Bu döküm yöntemi daha çok Kompleks geometriye sahip parçaların Dar boyut toleransına sahip parçaların Üretim adetinin çok fazla olduğu yerlerde kullanılmaktadır. Kalıp malzemesi olarak seçilen malzeme genellikle kaliteli dökme demir veya çelik kullanılmaktadır. Bu yöntemle demir esaslı malzemelerden 3000 ile 10.000 adet arasında döküm yapılabilirken, Alüminyum gibi düşük ergime sıcaklığına sahip metallerden 100.000 adet e kadar döküm yapılabilmektedir.5 Metal kalıba döküm yönteminde katılaşma sırasında soğuma, kum kalıplardan daha hızlıdır. (Neden?) Metal kalıbın ısı iletkenliği kum kalıba nazaran daha yüksek olduğundan, dökülen metal hemen soğumaya başlar. Katılaşma sırasında çekilmeden dolayı döküm kalıba yapışmaz. Ama yine de yapışma ihtimalini en aza indirgemek için grafit veya kil ihtiva eden sıvı kalıp yüzeyine sürülebilir. Kokil kalıplar genellikle açılıp kapanan iki veya daha çok parçadan imal edilirler. Kalıp kapandıktan sonra oluşan boşluğa sıvı metal dökülür ve katılaşma sonrasında kalıp açılarak parça çıkarılır. Metal (Kokil) kalıba döküm(Devam)6 •Kalıp malzemesi kum gibi geçirgen olmadığı için gaz çıkışı için kalıba hava kanallarının açılması gerekmektedir. •Kalıp tasarımında cidar kalınlığı ısı girdi ve çıktıları dikkate alınarak belirlenmelidir. •Kalıp sürekli bir imalat prosesi ile karşı karşıya kaldığından, çalışma sıcaklığı ve cidar kalınlığı kalıp ömrü açısından önemlidir. •Kokil kalıplarda cidar kalınlıkları genellikle 18-50mm arasında değişmektedir. •Bu kalıplara gerekirse soğutma ünitesi de monte edilmek suretiyle hem kalıbın hem de dökümün katılaşma işlemi hızlandırılmış olur. Metal (Kokil) kalıba döküm(Devam)7 Metal (Kokil) kalıba döküm(Devam)8 20.000-100.000 Magnezyum ve alaşımı 5000 - 20.000 Bakır ve alaşımı 5000 – 20.000 Kır dökme demir 100.000 Çinko ve alaşımı 100.000 Alüminyum ve alaşımı D Dö ök kü ülebilecek par lebilecek parç ça a say sayı ıs sı ı D Dö ök kü üm malzemesi m malzemesi 25kg Magnezyum ve alaşımı 10kg Bakır ve alaşımı 12kg Kır dökme demir 13kg (Çok fazla parça sayısı için) 500kg (Az parça sayısı için) Alüminyum ve alaşımı D Dö ök kü ülebilecek par lebilecek parç ça say a sayı ıs sı ı D Dö ök kü üm malzemesi m malzemesi Metal (Kokil) kalıba döküm(Devam)9 Avantajları 1. Dş parçasının yüzeyi daha düzgün olup, ilave bir t alaş kaldırma işlemi gerektirmez 2. Mekanik özellikler daha yüksektir 3. Daha hassas boyut toleransına sahip parçalar imal edilebilir 4. Temizleme masrafı daha azdır 5. Kompleks parçaların dökümü daha kolaydır. Yöntemin dezavantajları 1. Çok büyük boyutlu dökümler için tercih edilmez 2. Bütün metallerin dökümü için elverişli değildir. Ancak alüminyum, bakır, magnezyum ve çinko esaslı alaşımların dökümü yapılabilir 3. Az sayıda parça imalatı için pahalı bir yöntemdir. Metal (Kokil) kalıba döküm(Devam)10 Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m •Sıvı metalin basınç altında metal kalıba doldurulmasıyla elde edilen dökme işlemidir. •Bu yöntemin kokil dökümden farkı; sıvı metalin kalıba basınçla sevk edilmesidir. •Kalıbın soğutulması için genellikle su kullanılır.11 Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam) •Sıvı metal yüksek basınçla kalıp boşluğuna gönderildiği için çok kompleks geometriye sahip parçaların imalatı mümkün olmaktadır. •Kalıp imalatı diğer yöntemlere nazaran pahalıdır. Bu nedenle dökümü yapılacak parça sayısının 5000 veya daha fazla olması tavsiye edilmektedir. •Kalıplar genellikle çift parçalı olup, parçanın kalıptan çıkartılması için itici çubuklardan yararlanılır.12 Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam) Basınçlı döküm tekniği ile üretilmiş parça örnekleri13 Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm •Daha çok kalay kurşun ve çinko gibi düşük sıcaklıkta eriyen alaşımlar için kullanılan bir yöntemdir. •Çoğunlukla mazotla ergitilen alaşım, piston ve kanallar vasıtasıyla kalıba gönderilir. •Döküm basıncı genellikle 15-35MPa dır Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam) •Düşük ergime sıcaklığına sahip metallerin dökümünde kullanılır (Kalay, Kurşun)14 Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)15 Sıcak hazneli düşük basınçlı döküm Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)16 Soğuk hazneli yüksek basınçlı döküm •Daha çok alüminyum ve bakır gibi yüksek ergime sıcaklığına sahip alaşımların dökümünde kullanılan bir yöntemdir. •Döküm basıncı genellikle 20-70MPa dır. (Bazı zamanlarda bu değer 150MPa kadar çıkabilir) Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)17 Soğuk hazneli döküm Makinası Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)18 Soğuk hazneli döküm uygulama örnekleri Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)19 Bu döküm tekniğinde döküm sırasında kalıp boşluğundan özel açılmış bir kanal ile vakum yapılmaktadır. Vakum tahliyesi sıvı metalin basılması sırasında meydana gelen gaz kaynaklı problemleri en aza indirger. Böylece yapıda herhangi bir porozitenin oluşması da engellenmiş olur. Vakum tahliyeli basınçlı döküm Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)20 Düşük basınçlı döküm Bu yöntemle kapalı bir ortamda bulunan erimiş metale basınçlı gaz uygulanır. Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam) Basıncın etkisi ile erimiş metal kalıp boşluğuna yönlendirilmiş olur.21 Avantajları 1. Kompleks şekilli küçük parçaların dökümü için çok uygundur 2. Dnce cidarlı parçalarda kalıbın tam olarak dolması sağlanır 3. Yüzey ve boyut hassasiyeti çok iyidir. 4. Temizleme masrafı daha azdır 5. Hızlı soğuma sonucu ince taneli yapı oluşur, dolayısıyla mekanik özellikler daha iyidir. Yöntemin dezavantajları 1. Sadece küçük parçaların üretimde kullanılır. 2. Kalıp tasarımı zor ve pahalı bir işlemdir. 3. Döküm makinesi için yüksek bir yatırım gerekmektedir. 4. Yüksek sıcaklıkta eriyen metallerin dökümü yapılmaz Bas Bası ın nç çl lı ı D Dö ök kü üm m (Devam) (Devam)22 Santrifüj (Savurma) Döküm •Merkezkaç tekniği ile erimiş metal dönel bir hareket vasıtasıyla şekillendirilir. •Erimiş metal yerçekimi etkisinde değil, hızlı dönme hareketi neticesinde oluşan merkezkaç etkisi altındadır. •Kalıp ekseni düşey veya yatay olabilir •Santrifüj döküm ile boru, halka gibi dönel şekilli parçalar maçasız üretilebilmektedir. 23 Santrifüj (Savurma) Döküm Yatay Savurma Döküm Dikey Savurma Döküm24 Santrifüj (Savurma) Döküm25 Avantajları 1. Boru ve benzeri parçalar maçasız dökülebilir 2. Sıvı metal içerisindeki gazlar ve düşük yoğunluklu metal olmayan kalıntılar merkezkaç kuvvetinin etkisiyle uzaklaştırılır. 3. Yüzey ve boyut hassasiyeti iyidir. 4. Yöntemde hurdaya atılan kısım çok azdır 5. Kalıbın ince cidarlı bölümleri kolaylıkla dolar Yöntemin dezavantajları 1. Dökülen parça biçimleri sınırlıdır 2. Döküm makinesi için yüksek bir yatırım gerekmektedir. 3. Yoğunluğu farklı olan bileşenler içeren alaşımlarda ağırlık segregasyonu görülebilir. Santrifüj (Savurma) Döküm26 Sıkıştırma Döküm Eritilmiş olan metal malzeme dişi kalıp içerisine döküldükten sonra erkek kalıp tarafından uygulanan basınçla yapılan döküm tekniğidir. Dişi kalıbın gerisinde olan itici vasıtasıyla numune geri çıkartılır. Kompleks geometriye sahip parçaların imalatında kullanılır.27 Sıkıştırma Döküm Şıkıştırma dökümde işlem sırası28 350 ton kapasiteli sıkıştırma döküm makinası Sıkıştırma Döküm Sıkıştırma döküm yöntemi ile imal edilmiş parça örnekleri29 Sürekli döküm •Sürekli döküm tekniği, erimiş metalin su ile soğutulan, iki ucu açık bir kalıptan geçirilerek katı hale dönüştürülmesi metodudur. •Genellikle basit geometriye sahip uzun parçaların dökümü yapılmaktadır. •Bu yöntemle Alüminyum, bakır ve çelik malzemelerin dökümü yapılmaktadır •Kalıp ile metalin birbirine yapışmasını önlemek amacıyla yağlayıcı kullanılır.30 Sürekli döküm (Devam) Sürekli Döküm I Sürekli Döküm II31 Sürekli döküm (Devam)32 Sürekli döküm (Devam)33 Döküm işleminde meydana gelebilecek hatalar aşağıda sıralanan bir veya birkaç unsurdan kaynaklanabilir. •Model tasarımı ve üretiminden kaynaklanan hatalar •Kalıp tasarımı, kalıp malzemesi ve kalıplama işleminden kaynaklanan hatalar •Döküm işleminden kaynaklanan hatalar •Bitirme işlemlerinden kaynaklanan hatalar Döküm Hataları34 Eksik Akış Döküm Hataları (Devam) Kalıp Kalıp Eksik Akış Kalıp boşluğunun tam dolmadan önce katılaşmanın meydana gelmesi sonucunda oluşur.35 Soğuk Kaynama Döküm Hataları (Devam) Soğuk Kaynama Kalıp Maça Erimiş metalin farklı yollardan akması sonucunda meydana gelir. Her iki yönden akan metal uçlarında erken donma sonucunda tam bir kaynama olmaz.36 Çekme Boşluğu Kalıp Çekme Boşluğu Döküm Hataları (Devam) Katılaşma sırasında meydana gelir. Katılaşma dökümün bütün yüzeylerinde başlarsa, iç çekme boşluğu şeklinde, büyük çekme olur. Bir yüzeydeki katılaşma diğerlerinden yavaş ise, boru şeklinde iç çekme boşluğu ortaya çıkar. 37 Karıncalanma Döküm Hataları (Devam) Karıncalanma Kalıp Döküm sırasında oluşan gazların neden olduğu balon şeklindeki gaz boşlukları türündeki hatalardır38 Yüzey altı Karıncalanma Döküm Hataları (Devam) Döküm yüzeyinin hemen altında meydana gelen çok sayıda küçük gaz boşluklarının oluşması nedeniyle ortaya çıkan bir hasar türü Kalıp Karıncalanma39 Penetrasyon Döküm Hataları (Devam) Yüksek akışkanlık özelliğine sahip erimiş metal kum kalıba veya maça malzemesine penetre olabilir. Buda istenilen geometrinin ve yüzey kalitesinin bozulmasına neden olur.40 Derecelerin birbiri üzerine tama oturmaması neticesinde meydana gelen hatalardır. Kayma Döküm Hataları (Devam) Üst Derece Alt Derece Üst Derece alt dereceye göre kaymış durumda Mala Yüzeyi41 Kusurlara dikkat -Boşluk ve deliklerin meydana getirdiği gerilme konsantrasyonu, -Bitirme işlemleri sonucunda yüzeyde meydana gelen izler 2a 2b ? 0 ? 0 ? max ? max = ? 0 (1 + 2b/a) 2a 2b ? 0 ? 0 ? max ? max = ? 0 (1 + 2b/a) Döküm Tasarımı42 (a)Keskin köşelerden sakın (b) Ani kesit değişikliği ciddi döküm hatalarına neden olabilir Döküm Tasarımı43 Model tasarımı yaparken, modelin kumdan kolay ayrılabilecek bir geometride olmasına dikkat et. Bu nedenle model geometrisine bir miktar koniklik verilmesinde fayda var. Döküm Tasarımı44 Katılaşma esnasında meydana gelen büzülmeyi her zaman hesaba katmalısın Döküm Tasarımı