MB Yayınları - Döküm Teknolojisi

Konu, 'Makine Mühendisliği Ders Notları' kısmında Furkan Gümüş tarafından paylaşıldı.

  1. Furkan Gümüş

    Furkan Gümüş Makine Yüksek Mühendisi Yetkili Kişi Yönetici

    Kayıt:
    8 Şubat 2015
    Mesajlar:
    146
    Beğeniler:
    203
    Meslek:
    Makine Yüksek Mühendisi
    En İyi Cevap:
    4
    Değerlendiriler:
    +221 / 0 / -0
    Üniversite:
    KTÜ, Marmara Üniversitesi
    Döküm Esasları

    · Kalıp boşluğunun boyutları elde edilmek istenen parçadan biraz daha büyüktür; bu şekilde katılaşma ve soğuma arasındaki boyut azalmaları dengelenir.
    · Döküm sıcaklığı, katılaşma sıcaklığından yüksek seçilmelidir. Ancak sıcaklığın fazla yüksek olması; tane irileşmesi, penetrasyon, oksitlenme, gaz çözünürlüğünün artması gibi olumsuz etkilere yol açabilir.
    · Döküm sıcaklığı yeterli olan en düşük sıcaklıkta dökülmeli ve dökülebildiği en yüksek sıcaklıkta olmalıdır.
    · Gazların sıvı metal içinde çözünürlüğü basınç ve sıcaklıkla ilgilidir.
    Sıcaklıkla olan ilgisi: Çözünürlük, eriyiğin soğuması ve özellikle katılaşması sırasında büyük oranda düşer. Yani çözünmüş gazların soğuma ve katılaşma sırasında metal eriğini terk etmesi gerekir. Gazın en büyük kısmı katılaşma sırasında oluşur.
    Basınçla olan ilgisi: Yüksek basınçta gaz çözünürlüğü fazla olacağından basınçlı döküm yönteminde gazların dışarı çıkması söz konusu değildir.

    · Sıvı metallerde gaz çözünmesini önlemek için:
    1. Döküm sıcaklığı mümkün olduğunca düşük seçilmeli
    2. Sıvı metalle temas edecek tüm parçalar kurutulmalıdır.
    3. Eriyik fazla bekletilmeden en kısa sürede dökülmelidir.
    4. Eriyik gerekmedikçe karıştırılmamalıdır ve üzerindeki koruyucu örtü döküm öncesi alınmalıdır.

    · Bu işlemlere rağmen gaz çözünmesine tümüyle engel olunamayacağından gaz giderme işlemleri uygulanır.
    1. Bu işlemlerde sıvı metal; klor, azot, argon gibi nötr bir gazla süpürülür veya eriyik içine bu gazlarla açığa çıkan katı maddeler atılır.
    2. Diğer yöntemde metali vakum altında eritmek veya erimiş metali, dökümden hemen önce vakum altına alarak gazdan arındırmadır. ( PAHALIDIR )

    · Dökümün Akıcılığı: Döküm sıcaklığı, malzemenin ısıl özellikleri, kalıp malzemesi v kalıbın ısıl özellikleri, yolluk sistemi, malzemenin kalıp malzemesini ıslatma özelliği, parçanın ve kesitlerinin büyüklüğü, eriyiğin ısı içeriği, katılaşma türü ve aralığı…. İle ilgilidir.
    · Katılaşma sabit sıcaklıkta ise akıcılığı En İyidir ( SAF ve ÖTEKTİK Alaşımlar )
    · Diğer alaşımlar ise belirli sıcaklık aralığında aynı anda sıvı ve katı faz bulunduğundan akıcılık olumsuz etkilenir.
    · Döküm sıcaklığını arttırmak akıcılığı iyileştirir ama gaz çözünmesi, penetrasyon gibi olumsuz etkilere yol açar.

    SAF METALLERDE KATILAŞMA

    Sabit sıcaklıkta olur. Çekirdeklenme ve kristal büyümesi şeklinde 2 kısımda oluşur.
    Çekirdeklenme: Çok küçük katı parçacıklar olup kararlılıkları yeterli büyüklüğe sahip olmalarına bağlıdır. Büyüme olayının kendiliğinden devam etmesi için entropinin azalması gereklidir. Sistemin entropisi azalırken yeni yüzeyler atma eğilimindedir. Çok küçük çekirdeklerin yüzeyleri hacimlerine oranla büyüktür. Yani, çekirdek tekrar erimeden kristalin tekrar büyümesi için en az r yarıçapına ulaşmış olması gerekir. Bu yarıçapa ulaşana kadar dışardan aktivasyonun sağlanması gereklidir.
    Kristal Büyümesi (Katılaşma): Çekirdek oluşumuyla birlikte dendritik yapıların meydana gelerek katılaşma olayıdır.
    · HOMOJEN ÇEKİRDEKLENME: İçinde çekirdek görevi yapacak ( karbür, nitrür gibi) yabancı yüzeyler bulunmayan ideal ve homojen eriyikte kararlı Çekirdeklenme için gerekli aktivasyon enerjisi kendi içinden karşılanır. Bunun oluşması içinde bir miktar aşırı ısıl soğuma gereklidir. Yani eriyik katılaşması erime sıcaklığından daha düşük bir sıcaklıkta başlar. Soğuma hızlı ise ( KOKİL Kalıba Döküm ) aşırı soğuma miktarı ve dolayısıyla çekirdek sayısı artar.
    · HETEROJEN ÇEKİRDEKLENME: Çekirdek görevi yapacak yüzeyler à kalıp yüzeyleri, bileşikler ( Karbür, nitrür gibi ), aşılama işlemi ( döküm sırasında katkılar yapılarak çekirdekleşme arttırılarak ince taneli içyapı elde edilmesi) oluşturulur.

    ALAŞIMLARDA KATILAŞMA

    En az iki tür atomun bulunduğu alaşımlar belirli bir sıcaklık aralığından katılaşırlar. Sadece ötektik bileşime sahip alaşımlar sabit sıcaklıkta katılaşırlar. Sıcaklık aralığını belirleyen parametreler: döküm sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, eriyiğin ısı içeriği ve kalıbın ısı uzaklaştırma özelliğidir.
    · Eriyiğin soğuma hızı ( gerçek sıcaklık dağılımı ) yapısal aşırı soğuma bölgesinin büyüklüğünü belirler ve farklı soğuma koşullarında birbirinden çok farklı özelliklerde içyapılar ortaya çıkar.
    · Isı iletimi, yapısal aşırı soğuma bölgesi yaratmayacak şekilde yavaş olursa ( yani yavaş soğuma ); Düzlemsel Katılaşma meydana gelir. ( Taneli Yapı )
    · Isı iletimi, yapısal aşırı soğuma bölgesi oluşturacak kadar hızlı olursa ( hızlı soğuma ); dendritik içyapı oluşur.
    · MİKROSEGREGASYON ( Kristal Segregasyonu ): Alaşımların katılaşması sırasında bileşim farklılıklarının ortaya çıkışması sonucunda, katılaşan taneler içinde çekirdekten dışarı doğru derişikliğin değişmesidir. Ortaya çıkan içyapıya tabakalı katı çözelti denir. Bunu önlemek için solidüs sıcaklığının hemen altında homojenleştirme tavı uygulanabilir.
    Katılaşma aralığı olan her alaşımın döküm yapısında görülen mikrosegregasyon veya tabakalı katılaşma aşağıdaki olumsuzluklar yolu ile ortaya çıkar:
    1. Katılaşma aralığı ne kadar büyükse,
    2. Soğuma ne kadar hızlıysa,
    3. Olaya katılan elemanların yayınma katsayıları ne kadar düşük ise, o kadar belirgin ortaya çıkar.

    KATILAŞMA SIRASINDA OLUŞAN HACİM AZALMALARI

    · Sıvının Kendini Çekmesi: Döküm sıcaklığı ile katılaşma sıcaklığı arasında olan soğumada hacim azalması
    · Katılaşma Çekmesi: Sıvı/Katı dönüşümü sırasında atomların yeniden düzenlenmesi ile olan hacim azalmasıdır.
    Bu ikisinde, döküm boşlukları, gözenekler, sıcak yırtılmalar ve iç gerilmeler oluşabilir.
    · Katının Büzülmesi: Katılaşması tamamlandıktan sonra oda sıcaklığına soğuması sırasında olan hacim azalmasıdır.
    Büzülme sonucunda boyut değişimlerine neden olur.
    · ÇEKME BOŞLUĞU: En son katılaşan bölgede hacim azalması nedeniyle bir çekme boşluğu olur.
    · SICAK YIRTILMA ( İç Gerilme) : Hacim azalması çok az ve son katılaşma bölgesi iç kısımdaysa boşluk yerine yırtılmalar meydana gelebilir.
    · MİKROGÖZENEKLER: Kristal büyümesi dendritik ise katılaşan dendrit kolları arasında küçük sıvı metal havuzlarının hapsolacak ve burada katılaşma sonrasındaki çekme boşluklarının meydana gelmesi olayıdır.
    · Mikro gözeneklerin miktarı, katılaşma cephesinin genişlemesiyle artar. Sıvı ile katının birlikte bulunduğu bu bölgenin dar olması için:
    1. Katılaşma aralığı dar olmalıdır.
    2. Soğuma yavaş ise yapısal aşırı soğumanın olduğu katılaşma cephesi ortadan kalkar veya genişliği artar böylece mikro gözenekler önlenir.

    KATILAŞTIRMANIN YÖNLENDİRİLMESİ

    Katılaşma ince kesitlerde başlar. İyi tasarlanmış kalıplarda, katılaşma kalın kesitlerin ince kesitleri beslemesiyle kademeli olarak ilerlemeli ve en son katılaşan bölgenin dışa açık olan yolluk ve çıkıcılarda kalması sağlanmalıdır.
    Köşeli kesitler çekme boşluğuna yol açar. Bunlar ya inceltilmeli ya da soğutma plakalarıyla soğumanın eş zamanlı olması sağlanmalıdır.
    Parça geometrisi nedeniyle katılaşmanın istenildiği gibi yönlendirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda ise ÇIKICI ve BESLEYİCİLER den yararlanılır.
    ÇIKICI ve BESLEYİCİLER ( Sıvı Metal Depoları ): İç ve dış çekme boşluklarını önlemek için oluşturulan metal depolarıdır. En son Katılaşacak bölgeleri besler. Çıkıcılar atmosfere açık, besleyiciler ise dışarıya kapalıdırlar.
    SOĞUTUCULAR: Çekme boşluklarını önlemek için iç veya dış soğutucu plakalardan yararlanılır.

    KUM KALIBA DÖKÜM

    MODEL TÜRLERİ
    - Serbest Modeller
    - Levhalı Modeller
    - Çift Taraflı Levhalı Modeller
    - Tek Taraflı Levhalı Modeller
    - Özel Modeller
    - Altlık
    - Şablon

    MODEL TASARIMI
    - Çekme ( Büzülme ) Payı
    - İşleme Payı
    - Eğim ve köşe yuvarlatmaları

    KUM ESASLI MAÇALAR

    Üretildikleri malzemeye veya yönteme göre adlandırılırlar: Yaş Kum Maçalar, Kuru kum maçalar, Kabuk maçalar, CO2 yöntemiyle üretilen maçalar, reçine veya diğer bağlayıcı maçalar.
    Maça malzemesi: silis, zirkon, olivin gibi kumlar oluşturur. Bağlayıcılar ise organik ve inorganik olmak üzere 2 ye ayrılır.
    Organik Bağlayıcılar:
    Reçineler, maça yağları ve tahıl unları en çok kullanılan organik bağlayıcılardır. 200-250 0C arasındaki sıcaklıklarda pişirilerek sertleştirilir. Oda sıcaklığında katalizör ile sertleşen türleri de vardır.
    İnorganik Bağlayıcılar:
    Killer, sodyum silikat ( CO2 Yöntemi ), çimento ve değişik kimyasal maddelerdir. Üstün yanı döküm sırasında gaz oluşturmamalarıdır, zayıf yönü ise dökümden sonra kolay ayrılmamalarıdır.

    KUM ESASLI KALIP MALZEMELERİ

    Kalıp ve Maça yapımında en iyi refrakter ve ucuz olan malzemeler kum esaslı karışımlardır. Bunların 3 ana bileşeni vardır:
    1. Ana kütleyi oluşturan ve refrakterliği sağlayan kum tanecikleri,
    2. Taneleri bir arada tutan bağlayıcılar ( Kil, Çimento, Reçine vb. )
    3. Diğer özel katkılar.

    Kumun Özelliği:
    - Tane Büyüklüğü ve Tane Dağılımı; İnce taneli kum kullanılması halinde parça yüzey kalitesi daha iyi olur. Buna karşın iri taneli kum içeren kalıpların gaz geçirgenliği daha yüksektir.

    - Tane Biçimi; Yuvarlak biçimli tanelerde temas yüzeyi küçük olduğundan geçirgenlik yüksektir. Yuvarlak taneli kumların akıcılık özelliği iyidir. Köşeli taneler ise daha yoğun olarak ayrışabilirler. Köşeli tanelerin temas yüzeyi daha fazla olduğundan kalıp malzemesinin dayanımı daha yüksektir.

    - Refrakterlik; Isıya dayanıklılığı, çatlamadan veya birbirine kaynamadan dayanabildiği sıcaklıkla ilgilidir.

    Bağlayıcılar ve Diğer Katkılar;
    - İnorganik Bağlayıcılar; En yaygın olanı kildir. Kilin bağlayıcılığı su ile ilgilidir. Genellikle %80 Kum %14 Kil ve %6 Sudan oluşur. Kil dışında çimento ve silikatlar vardır.
    - Organik Bağlayıcılar; Reçine kullanıldığında yüksek sıcaklık gereklidir veya katalizör ile oda sıcaklığında gerçekleşebilir.

    - Diğer Katkılar; Bağlayıcı görevi yapmayan, ancak kum karışımlarının diğer özelliklerini geliştirmek için kullanılan değişik katkılar da vardır. Kömür tozu, reçineler, zift, yağlar vb. katkı maddeleridir. Bunların erimiş metalle teması sırasında kum tanecikleri bir karbon tabakası ile kaplanır ve kumun sıvı metal tarafından ısıtılması güçleşir. Böylece daha düzgün ve temiz yüzeyler elde edilir. Bu tür katkıların yanmasıyla ortaya çıkan boşluklar sayesinde:

    1-) Kumun geçirgenliği artar.
    2-) Döküm sonunda kalıp bozma işlemi kolaylaşır.
    3-) Kalıpta biçim değişiklikleri ve çatlamalar önlenir.

    Daha fazlasını okumak için PDF dosyamıza göz atınız:
    https://yadi.sk/i/Bb_aFo7-jgSgH
     
    Son düzenleme yönetici tarafından yapıldı: 13 Ekim 2015