İMAL USULLERİDÖKÜM TEKNOLOJİSİ

YÖNTEMLER

• 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.

1 - Yaş kum kalıba döküm

9

1

2

3

4

5

6

7

8

Yaş kum kalıba döküm kalıplama aşamaları

1 - 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.

2 - 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.

3 - 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.

4 - İşi biten alt derece ters çevrilerek bölüm yüzeyi düzlenir ve iki derecenin ara yüzeyini oluşturan bölüm düzlemine yapışmayı önlemek için kuru kum serpilir.

5 - Modelin pimli yarısı ile yolluk ve çıkıcı modelleri boş üst dereceye yerleştirilir. Yukarıda sıralanan işlemler üst derece için de tekrarlanır.

6 - Kalıplama sonunda yolluk ve çıkıcılar çıkarılır.

7 ve 8 - Üst derece açılarak modeller sıyrılır. Gerekli onarımlar yapılır. Yolluk ve diğer gerekli kanallar tamamlanır. Basınçlı hava ile serbest kumlar uzaklaştırılır.

9 - 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 kusurlaraneden olabilir.Boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi çok iyi değildir.Kalıbın optimum dayanıma sahip olabilmesi için nem miktarının iyi kontrol edilmesi gereklidir.

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.

Kurutma öncesinde metalin döküleceği kalıp boşluğunun yüzeylerine grafit vb. gibi karışımlar sürülmesi, bu bölgelerde daha yüksek bir sertliğin elde edilmesini sağlar.

Kuru kum kalıplara döküm yönteminin başlıca üstünlükleri: 

Dayanımı ve metal erozyonuna karşı dayanıklılığı 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.

• Yüzeyi kurutulmuş kalıplarda iç kısımlardaki nem, zamanla yüzeye ilerleyeceğinden, bu kalıpların yüzey kurutma işleminden hemen sonra kullanılmaları çok önemlidir.

4 - CO2 YÖNTEMİ

Na2SiO3 +CO2 → Na2CO3 + SiO2.xH2O (Silica Gel)

Bu yöntemde kalıp ve maça kumlarına % 3-5 cam suyu (sodyum silikat) karıştırılır ve kalıba şekil verildikten sonra kısa bir süre (15...60sn) CO2 gaz geçirilir. Kimyasal reaksiyon gereği cam suyu silikajel’e dönüşerek kalıbı sertleştirir.

Bu işlem yapıldıktan sonra dökümün en geç 24 saat içinde tamamlanması gerekir.

Bu yöntemle hazırlanan döküm parçaların yüzey hassasiyetleri iyi olup, ekonomiklik için sayı önemli değildir. Her tip dökümhanede kolayca uygulanabilir.

Sodyum silikat ile karıştırılan kum CO2 gazı uygulanmadan önce yumuşaktır ve kolaylıkla kalıplanabilir. Kalıplama sonrasında CO2 gazının uygulanması ile kalıpta sertleşme sağlanır.

5 - Kabuk kalıba döküm

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.

Kabuk kalıbın avantajları

Hassas toleranslı döküm yapma imkanı sağlar.Çok ince kum kullanıldığından yüzey kalitesi yüksektir.Kalıplar hafiftir ve depolanabilir.

Kabuk kalıbın dezavantajları

Modeller genellikle metal malzemeden yapıldığı için pahalıdır.Kabuk kalıplama makineleri yüksek maliyetli yatırım ister.Dökülecek parça boyutu sınırlıdır.Kuma reçine katıldığından kalıp malzemesi nispeten pahalıdır.

6 - 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.

7 - Vakumlu kalıba döküm

Kalıp malzemesi olarak bağlayıcı içermeyen ince taneli kuru kum kullanılmaktadır.Kalıp malzemesinin mukavemeti özel olarak dizayn edilmiş vakumlu derece ile sağlanır.

1- Özel olarak imal edilen model ince bir plastik ile sarılır ve model üzerine vakum vasıtasıyla sıkıca yapışması sağlanır.

2- Daha sonra vakumlu derece içerisine model yerleştirilir, üzeri kumla doldurulur.

3- Kumun üzeri ince bir plastik ile kaplanır ve vakum uygulanır.

4- Vakum neticesinde kum sertlesir, modele uygulanan vakum kaldırılarak model çıkartılır.

5- Benzer yöntemle üst derece de hazırlanır ve dereceler birleştirilir.

8 - Dolu kalıba döküm ( Polyester Döküm )

Polyester ( Köpük-Strafor ) malzemeden hazırlanan modelin etrafı kum ile doldurulur. Erimiş metal polyester üzerine döküldüğünde polyester erir.

Kompleks geometrilerin dökümünde oldukça avantajlıdır.

9 - 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.

Karıştırma işlemi; harcın bünyesine hava girmeyecek kadar yavaş, katılaşmayacak kadar hızlı uygulanmalıdır.

Karıştırma sonrası model ile derecelerde kalıplama sonrası sertleşen alçı kalıptan model çıkarılır.

Model çıkarılmış alçı kalıp 200 derece santigrat’ta ısıtılır ve tüm suyu giderilerek kurutulur. Bundan sonra tekrar nem almamalıdır.

Alçı kalıplar kırılgandır ve taşınırken dikkatli olunmalıdır.

Alçı kalıpların gaz geçirgenliği azdır; Köpükleştirici katkı veya % 50 kum karışımlı uygulamalar ile geçirgenlik artırılabilir.

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. 

10 - 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 temelde ikiye ayrılır:

Kabuk Hassas Döküm (Investment Shell Casting)

Dereceli Hassas Döküm (Investment Flask Casting)

Kabuk Hassas Döküm ( Seramik )

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.

11 - Seramik kalıba döküm

Kalıcı Kalıba Döküm Yöntemleri

Bozulabilir kalıba dökümün zayıflığı: her döküm için yeni bir kalıp gerekir. Kalıcı kalıba dökümde, kalıp pek çok kez yeniden kullanılabilir.

Yöntem türleri:Kokil (Metal) kalıba dökümBasınçlı döküm Savurma (santrifüj) döküm

12 - Kokil (Metal) Kalıba Döküm Yöntemi

Kolay ve hassas şekilde açılıp kapatılabilen biçimde

tasarlanmış, iki parçalı bir metal kalıp kullanır.

• Düşük erime sıcaklığına sahip alaşımların dökümünde

kullanılan kalıplar genellikle çelik veya dökme demirden yapılır.

• Çelik dökümü için kullanılan kalıplar, çok yüksek döküm sıcaklıkları nedeniyle refrakter malzemeden yapılmalıdır.

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 oluşur. Kalıp kapandıktan sonra oluşan boşluğa erimiş metal dökülür ve katılaşma beklendikten sonra kalıp açılarak parça çıkarılır. Kalıp malzemesi geçirgen olmadığından hava kanallarının da açılması zorunludur.

Kalıbı açıp kapatmak için hidrolik silindir

Hareketli kalıp bölümü

Sabit kalıp bölümü

Püskürtme nozulu

Kokil kalıba dökümde aşamalar: (1) kalıp ön tavlanır ve kalıp ayırıcı bir sıvı ile yağlanır.

Kalıp boşluğu

Maça

(2) maçalar (kullanılıyorsa) yerleştirilir ve kalıp kapatılır.

(3) erimiş metal, içinde katılaşacağı kalıba dökülür.

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. - Kalıbın açılması gerektiğinden, kum döküme göre daha basit geometriler dökülebilir.

Kokil Kalıba Dökümün Uygulamaları

• Yüksek kalıp maliyeti nedeniyle, yöntem yüksek üretim miktarlarına ekonomik olur ve buna göre otomatize edilebilir.

• Tipik parçalar: otomotiv pistonları, pompa gövdeleri ve belirli uçak ve roket dökümleri

• Yaygın dökülebilen metaller: alüminyum, magnezyum, bakır esaslı alaşımlar ve dökme demir.

13 - Alçak Basınçlı Döküm

6 mm'den daha dar kalıp boşluklarına erimiş metalin kendi ağırlığı ile dolması güçtür. Bu durumda alçak basınçlı döküm yönteminden yararlanılır.

14 - Basınçlı Döküm

Sıvı metalin çok yüksek basınç altında metalden yapılmış bir kalıba doldurulması esasına dayanır.

Katılaşma tamamlanıncaya kadar basınç uygulanmaya devam edilir ve ardından kalıp açılarak parça çıkarılır (7-140MPa) .

Metali kalıp boşluğuna ulaştırmak için yüksek basınç kullanılması, bu yöntemi diğer kalıcı kalıba döküm yöntemlerinden ayırır ve bu sayede ince kesitler tam olarak dolar.

Basınçlı döküm makineleri sıcak ve soğuk hazneli olmak üzere ikiye ayrılır.

Çinko, kalay ve kurşun alaşımları sıcak hazneli Bakır, alüminyum ve magnezyum alaşımları soğuk hazneli makinelerde dökülür. Çünkü, yüksek ergime sıcaklığı nedeniyle sıcak haznelide kalıp zarar görür.

14.1 Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm

Sıcak hazneli döküm çevrimi: (1) kalıp kapalı ve piston gerideyken, erimiş metal hazneye doğru akar.

(2) zımba haznedeki metali kalıbın içine akmaya zorlar ve soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür.

14.2 Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm

Erimiş metal, Bekletme potasından bir kepçe ile kalıp boşluğunu doldurmaya yetecek kadar alınıp ısıtılmamış hazneye dökülür ve bir piston metali yüksek basınç altında kalıp boşluğuna enjekte eder.

Dökümün elle yapılan aşamaları nedeniyle, genellikle sıcak hazneli makinalardaki kadar yüksek olmayan üretim hızı vardır.

Soğuk hazneli basınçlı döküm çevrimi:

(1) kalıp kapalı ve piston gerideyken erimiş metal hazneye dökülür.

(2) Piston hareket ettirilerek metali kalıp boşluğuna akmaya zorlarken soğuma ve katılaşma sırasında basıncı sürdürür.

Basınçlı Döküm Kalıpları; Genellikle takım çeliğinden yapılır.

Dökme çelik ve dökme demirin kalıplanması için Tungsten ve Molibdenli (yüksek refrakter kaliteleri) kullanılır.

14.3 Vakum tahliyeli basınçlı döküm

Bu döküm tekniğinde dökümsırasında kalıp boşluğundanözel açılmış bir kanal ile vakum yapılmaktadır.

Vakum tahliyesi sıvı metalinbasılması sırasında meydanagelen gaz kaynaklı problemleri en aza indirger.

Böylece yapıda herhangi bir porozitenin oluşması da engellenmiş olur.

14.4 Sıkıştırma Döküm

Eritilmiş olan metal malzeme dişi kalıp içerisine döküldükten sonra erkekkalıp tarafından uygulanan basınçla yapılan döküm tekniğidir.

Dişi kalıbın gerisinde olan itici vasıtasıyla numune geri çıkartılır.

Kompleks geometriye sahip parçaların imalatında kullanılır.

Vakumlu kalıcı kalıba Döküm

Bu yöntemde; erimiş metalin bulunduğu bölgeye basınç uygulamak yerine, kalıp boşluğuna vakum uygulanır.

Burada vakumun varlığı, kalıp boşluğundaki havanın uzaklaştırılmasına ve erimiş metal içindeki gazların giderilmesine yardımcı olur.

15 - Savurma (Santrifüj) Döküm

15.1 Gerçek Savurma ( Santrifüj ) Döküm

Erimiş metal, boru benzeri dönel simetrik bir parça üretmek için dönen

kalıbın içine dökülür.

• Yüksek hızda dönmenin sağladığı merkezkaç kuvvetler sıvı metalin

kalıp iç cidarına homojen olarak dolmasını ve kalıbın iç şeklini almasını sağlar.

• Parçalar: borular, tüpler, burçlar ve halkalar.

• Dökümün dış yüzeyi yuvarlak vs. olabilir; ancak için şekli, radyal simetrik kuvvetler nedeniyle (teorik olarak) mükemmel yuvarlaklıktadır.

• Dönme ekseni yere paralel dik ya da yatık olabilir.

Kalıp Serbest merdane

Tahrik makarası

Önden görünüş Yandan görünüş

Kalıp

Dökme potası

15.2 Yarı Savurma Döküm

Savurma kuvveti, borusal parçalar yerine dolu dökümler üretmek için kullanılır.Kalıplar, merkezden metal besleyecek besleyicilerle birlikte tasarlanır.Dökümdeki metalin yoğunluğu, dönüş merkezine oranla dış kesitlerde daha büyüktür. Çoğunlukla, kalitenin en düşük olduğu kısım olan, dökümün merkezi talaşlı işlenerek uzaklaştırılan parçalarda kullanılır. Örnekler: tekerlekler ve makaralar

Döküm ağzı

Üst dereceDökümAlt derece

Döner tabla

Derece

Kalıplar;

•yaş kum, •kuru kum, •metal veya diğer uygun malzemelerden olabilir.

15.3 Savurmalı döküm

Kalıplar, parça boşlukları dönme ekseninden uzak olacak şekilde tasarlanarak erimiş metalin merkezkaç kuvvetiyle bu kalıp boşluklarına dağıtılabileceği şekilde dökülür.Küçük parçalar için kullanılır.Diğer savurma döküm yöntemlerinde olduğu gibi parçanın radyal simetrik olması gerekmez.

(a) Savurmalı döküm yöntemi – merkezkaç kuvveti metalin dönme eksenindenuzaklaşarak kalıp boşluklarına akmasına neden olur;

(b) döküm parça