Döküm Yöntemler İMAL USULLERİ - B DÖKÜM TEKNOLOJİSİ YÖNTEMLER Yard. Doç. Dr. Erdal KARADENİZ Şekilli kalıba döküm yöntemleri 1. Yaş kum kalıba döküm 2. Kuru kum kalıba döküm 3. Yüzeyi kuru kum kalıba döküm 4. CO2 yöntemi 5. Kabuk kalıplara döküm 6. Havadan sertleşen kalıba döküm 7. Vakumlu kalıplama 8. Dolu kalıba döküm 9. Alçı kalıba döküm 10. Hassas döküm 11. Seramik kalıba döküm 12. Metal ( Kokil ) kalıba döküm 13. Basınçlı döküm 14. Savurma ( Santrifüj ) döküm Yaş kum kalıba döküm • 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. • 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 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. 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. 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 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. 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. • Yüzeyi kurutulmuş kalıplarda iç kısımlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceğinden, bu kalıpların yüzey kurutma işleminden hemen sonra kullanılmaları çok önemlidir. CO2 yöntemi Kum +% 1.5 - 6 camsuyu (Na2O.SiO2) karışımı, model etrafına konur ve içinden (15...60sn) CO2 gazı geçirilir. Kabuk kalıplara döküm • 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 kalınlığına ulaşıldığında (6-12mm) kabuk tekrar çevrilerek sertleşmemiş ve bağlanmamış kumun geriye dökülmesi sağlanır. • Tam sertleşmeyi 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. • Yapıştırılarak birleştirilen kalıplar bir dolgu malzemesi içerisine yerleştirilerek döküm yapılmaya başlanır. Yapılan bu döküm sonucunda yanda görülen ürünün ortaya çıkması beklenir. Havada sertleşen kalıba döküm • Pişirme işleminin gerekli olmadığı bu yöntemde kalıp malzemesi kum, sıvı ve 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. Vakumlu kalıba döküm Dolu kalıba döküm Alçı kalıba döküm • 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. 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. Tipik Döküm Malzemeleri Tümü Tümü Demirdışı Mlz. Tümü Tümü Demirdışı Mlz. Tümü (Al, Mg, Zn, Cu) (Al, Mg, Zn, Cu) Ağırlık (kg): Minimum 0.01 0.01 0.01 0.001 0.1 <0.01 0.01 Maksimum Limit yok 100+ 50+ 100+ 300 50 5000+ Yüzey Pürüzlülüğü (R a , µm) 5–25 1–3 1–2 0.3–2 2–6 1–2 2–10 Gözeneklilik 1 3–5 4–5 4–5 5 2–3 1–3 1–2 Karmaşık parça imal edebilirlik 1 1–2 2–3 1–2 1 2–3 3–4 3–4 Boyut Hassasiyeti 1 3 2 2 1 1 1 3 Et kalınlığı (mm): Minimum 3 2 1 1 2 0.5 2 Maksimum Limit yok — — 75 50 12 100 Boyutsal Tolerans(mm/mm) 1.6–4 mm ±0.003 ±0.005– 0.010 ±0.005 ±0.015 ±0.001–0.005 0.015 Maliyet 1, Teçhizat 3–5 3 3–5 3-5 2 1 1 Model/Kalıp 3–5 2–3 3–5 2-3 2 1 1 İşçilik 1–3 3 1–2 1-2 3 5 5 Gecikme zamanı Gün(ler) Hafta(lar) Gün(ler) Hafta(la r) Hafta(lar) Hafta(lar)- Ay(lar) Ay(lar) TABLE 12.6 Cost* Process Die Equipment Labor Production rate (Pc/hr) Sand L L L – M <20 Shell-mold L – M M-H L – M <50 Plaster L – M M M–H <10 Investment M–H L-M H <1000 Permanent mold M M L – M <60 Die H H L – M <200 Centrifugal M H L – M <50 * L, low; M, medium; H, high.Kum Kabuk Kalıba Alçı Kalıba Hassas Kalıcı Kalıba Metal Kalıba Santrifüj Döküm Döküm Döküm Döküm Döküm Döküm Döküm Tipik Döküm Malzemeleri Tümü Tümü Demirdışı Mlz. Tümü Tümü Demirdışı Mlz. Tümü (Al, Mg, Zn, Cu) (Al, Mg, Zn, Cu) Minimum Ağırlık (kg) 0.01 0.01 0.01 0.001 0.1 <0.01 0.01 Maksimum Ağırlık (kg) Limit yok 100+ 50+ 100+ 300 50 5000+ Yüzey Pürüzlülüğü (R a , µm) 5–25 1–3 1–2 0.3–2 2–6 1–2 2–10 Gözeneklilik 1 3–5 4–5 4–5 5 2–3 1–3 1–2 Karmaşık parça imal edebilirlik 1 1–2 2–3 1–2 1 2–3 3–4 3–4 Boyut Hassasiyeti 1 3 2 2 1 1 1 3 Et kalınlığı (mm): Minimum 3 2 1 1 2 0.5 2 Maksimum Limit yok — — 75 50 12 100 Boyutsal Tolerans(mm/mm) 1.6–4 mm ±0.003 ±0.005–0.010 ±0.005 ±0.015 ±0.001–0.005 0.015 Maliyet 1, Teçhizat 3–5 3 3–5 3-5 2 1 1 Model/Kalıp 3–5 2–3 3–5 2-3 2 1 1 İşçilik 1–3 3 1–2 1-2 3 5 5 Gecikme zamanı Gün(ler) Hafta(lar) Gün(ler) Hafta(lar) Hafta(lar) Hafta(lar)- Ay(lar) Ay(lar) Üretim Hızı 1–20 5–50 1–10 1–1000 5–50 2–200 1–1000 (parça/saat) Minimum miktar 1 100 10 10 1000 10,000 10–10,000