Download
1 / 32
410 likes | 1.38k Views
İMAL USULLERİ DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. GİRİŞ. TANIMI: Döküm yöntemi; sıvı halde akıcı olan metallerin , üretilmek istenen parçanın biçimindeki bir boşluğa sahip olan kalıplara dökülerek katılaştırıldığı bir imalat yöntemidir.
E N D
TANIMI:Döküm yöntemi; sıvı halde akıcı olanmetallerin, üretilmek istenen parçanın biçimindeki bir boşluğa sahip olan kalıplara dökülerek katılaştırıldığı bir imalat yöntemidir. İstenilen parçanın şekli kalıbın şekli ile tayin edilmektedir. Dolayısı ile her farklı parça farklı bir kalıp gerektirir.
İngot döküm Şekilli kalıba döküm Döküm Yöntemleri Döküm; cevherden elde edilen metal ve alaşımlarının İNGOT adı verilen bloklar halinde dökülebildiği gibi, çok kompleks parçalar da tek bir işlemle imal edilebilmektedir.
1. Yaş kum kalıba döküm 2. Kuru kum kalıba döküm 3. Yüzeyi kuru kum kalıba döküm 4. CO2 yöntemi (kum) 5. Kabuk kalıplara döküm (kum) 6. Havadan sertleşen kalıba döküm (kum) 7. Vakumlu kalıplama (kum) 8. Dolu kalıba döküm (kum) 9. Alçı kalıba döküm 10. Hassas döküm (Seramik) 11. Seramik kalıba döküm 12. Metal ( Kokil ) kalıba döküm 13. Basınçlı döküm (Metal) 14. Savurma ( Santrifüj ) döküm (Karışık) Şekilli kalıba döküm yöntemleri
Döküm Yönteminin Diğer İmal Usullerinden Üstünlükleri ve Sınırları Üstünlükleri • Yöntemin sınırları çok geniş olup, hem çok küçük parçaların, hem de tonlarca ağırlıktaki büyük parçaların üretimine uygun değişik teknikler bulunmaktadır. • Çok karışık biçimli ve içi boş parçaların üretimi mümkündür. • Bazı malzemeler ( örneğin dökme demir ) sadece döküm yoluyla elde edilebilir. • Seri üretime uygun ekonomik bir yöntemdir. Sınırları • Çok ince kesitlerin elde edilmesi güçtür. • Bazı yöntemlerinin boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi genelde iyi değildir. • Az sayıda parça üretimi için genellikle ekonomik değildir. • Aynı malzemenin PŞV yöntemleri ( örneğin dövme ) ile elde edilmiş olanı, dayanım bakımından genellikle daha üstündür. • Çevre ve işçi sağlığı problemleri vardır.
Derece: Kalıp malzemesinin ve imal edilecek parça kalıbının yerleştirildiği kısımdır. • Havşa: Düşey yolluğun üstünde, genellikle sıçramayı en aza indirecek ve metalin düşey yolluğa türbülanssız girmesini sağlayacak bir döküm ağzıbulunur. Yolluk: Sıvı metali döküm potasından kalıp boşluğuna ulaştırmaya yarayan kanallardır. Besleyici: Katılaşma esnasında büzülmeyi en aza indirmek için kalıp içerisinde oluşturulan sıvı metal depodur. Mala yüzeyi: Alt ile üst dereceyi birbirinden ayırır ( Bölüm yüzeyi ). Maça: Kalıp boşluklarına yerleştirilen ve kapladıkları kısımların dökümden sonra boşluk olarak çıkmasını sağlayan şekillerdir.
Döküm Yöntemlerinin Temel Koşulları Çoğu döküm yönteminde, aşağıdaki yedi temel koşulun gerçekleşmesi gerekir: • Kalıp boşluğu, istenen şekil ve boyutta ürün elde edilebilmesi için katılaşma ile oluşacak boyutsal değişimler dikkate alınarak tasarlanmalıdır. • Kalıp malzemesi, dökümü yapılan sıvı metal sıcaklığında çalışma dayanımına sahip olmalı. • Eritme işlemleri, istenen sıcaklıkta, kabul edilebilir kalitede ve makul bir maliyette olmalıdır. • Dökme tekniği, erimiş metali kalıba dökerken hava ve gazların kaçışına uygun olmalıdır. • Katılaşma işlemi üründen istenen özellikler dikkate alınarak uygun şekilde planlanmalıdır. • Dökme parçanın kalıptan çıkarılışı zor olmayacak şekilde işlemler tasarlanmalıdır. • Kalıptan çıkarılan parçaya uygulanacak son işlemler ( temizleme-bitirme-muayene ) dikkate alınmalıdır.
A. Dökülen metalin türüne göre Demir dökümhaneleri Temper dökme demir dökümhaneleri Çelik dökümhaneleri Demir dışı metal dökümhaneleri B. Üretim türlerine göre Sipariş dökümhaneleri Ana firma için seri üretim dökümhaneleri C. Kullanılan kalıplama tekniğine göre Kum kalıba döküm Kalıcı kalıplara döküm Basınçlı döküm Savurma ( santrifuj ) döküm Hassas döküm Alçı kalıba döküm Seramik kalıba döküm Dolu kalıba döküm Günümüzde Metal Döküm Sanayi
Bir Dökümhanenin BölümleriUygulanan kalıplama yöntemine ve döküm tekniğine bağlı olarak değişmekle birlikte genel bir fikir vermek amacıylakum esaslı kalıp kullanan dökümhaneyi inceleyelim: • Modelhane • Maça bölümü • Kalıplama • Eritme ve döküm • Kalıp bozma • Bitirme • Kalite kontrol
Döküm yoluyla üretimde metal ürünlerin kullanım özellikleri, katılaşma aşamasında oluşan iç yap ile belirlenir. Dolayısıyla malzeme özelliklerinin kontrol edilebilmesi için katılaşma olayının iyi bilinmesi gerekir. Özellikle, tane boyutu ve şekli katılaşma ile kontrol edilebilir. Ayrıca gaz gözenekleri ve katılaşma boşlukları gibi çoğu döküm hataları, katılaşma olayıdır ve katılaşma işlemi kontrol edilerek azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir. Birincil iç yapının tane büyüklüğü, birim zamanda oluşan çekirdek sayısı ve kristallerin büyüme hızına bağlıdır. Çekirdek sayısı ne kadar çok olursa, taneler o kadar ince olarak oluşur.
Sıvı metal içindeki atomlar düzensiz halde olup, sürekli olarak hareket ederler. Soğuma sırasında katılaşma sıcaklığına inildiğinde, ergiyik içinde kristalleşme merkezi veya çekirdekler oluşmaya başlar (Şekil a). Çekirdekler büyüyerek taneleri oluşturur (Şekil b ve c). Katılaşma; çekirdeklenme ve büyüme olarak iki aşamada gerçekleşir.
Hızlı soğumada (kokil döküm) aşırı soğuma ve dolayısıyla çekirdek sayısı artar. Daha yavaş soğuyan kum dökümde ise durum bunun tam tersidir. Katılaşmadan hemen önce eriyiğe aynı yada yabancı türden çekirdeklerin katılması ile (aşılama) kum kalıpta bile ince taneli bir iç yapının oluşumu sağlanabilir. Çekirdek oluşumundan sonra bu çekirdeklere atomların düzenli eklenmesi ile katılaşma olayı devam eder.
Aşılayıcı ilavesi artırıldığında belirli bir seviyeye kadar çekme dayanımının artığı görülmektedir. Belirli bir seviyeye kadar artış hızlı olup daha sonra yavaşlamıştır.
Kalıp içine dökülmüş metalin katılaşması önce ısının hızla uzaklaştırıldığı cidarlarda katı bir kabuğun oluşumu ile başlar ve bu kabuğun kalınlaşması ile devam eder. En son katılaşan bölgede ise hacim azalmaları sebebiyle o ana kadar katılaşmamış kalın kesitlerdeki sıvı metal çekilir. İyi tasarlanmış bir kalıpta, bu katılaşma ve kendini çekme olayları kalın kesitlerin beslenmesiyle kademeli olarak ilerlemeli ve en son katılaşan bölgelerin dışa açık olan yolluk ve çıkıcılarda kalması sağlanmalıdır. Böylece çekme boşluğu ya da diğer kusurların parça içinde oluşması önlenmelidir. Döküm kalıpları için çok önemli olan bu tasarım prensibi katılaşmanın yönlendirilmesi olarak adlandırılır.
Katılaşmanın yönlendirilmesi Yani metal döküldükten sonra, en soğuk metalin kalıbın en uzak bölgesinde, en sıcak metalin ise yolluk ve çıkıcılarda bulunması amaçlanmalıdır. Bu kuralın gerçekleştirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda katılaşmanın istenilen bölgelerde başlaması için soğutma plakalarından, çekme oluşabilecek yerlerin sıvı metal ile beslenebilmesi için çıkıcı ve besleyicilerden yararlanılır.
Katılaşmada en sorunlu bölgelerden birisi de köşelerdir. Birleşme noktasındaki kesit, genellikle birleşen kesitlerden büyük olduğundan, bu bölgelerin iç kısımları en son katılaşır ve çekme boşlukları oluşabilir. Dolayısıyla bu bölgelerde ya kesit inceltilmeli, ya da soğutma plakaları yardımıyla katılaşmanın köşeden başlaması sağlanmalıdır.
Mikro Segregasyon (Mikro Ayrışma) Alaşım sıvı halden katı hale dönüşürken, katı genellikle farklı kompozisyonlar oluşturur. Dolayısıyla, katıdaki çözünen atomun dağılımı genellikle sıvıdakinden farklıdır. Segregasyon olarak bilinen bu durum, alaşımın katılaşması sırasında çok büyük önem taşır. Katı çözeltilerden çoğu oldukça düşük sınır katı çözünürlüğü gösterirler. Bunun sonucunda, mevcut ingot yapısında ikincil faz oluşumları değişmeden kalır. Bu nedenle katılaşmada döküm yapısının ilk kısmı olan dentritler katı fazda az bulunurlar ve bir veya birden fazla ikincil faz oluşumlarının oluşturduğu dentritler arası ağ tarafından sarılıp kuşatılırlar. Homojen alaşım elementli bir yapıya ulaşmak için, alaşımın katılaşma sıcaklığının hemen altında geniş bir sıcaklık aralığında, ısı altında tutmak gerekir. Bu suretle çözeltilerin dengeli dağılımı gerçekleştirilebilir.
Dökme sıcaklığı • Kalıba dökme işlemi anındaki ( kalıba ilk girdiği zaman ) eriyik metal sıcaklığı Dökme sıcaklığı olarak ifade edilir. • Dökme sıcaklığının yüksek olması ( aşırı ısıtma ) metalin soğumadan kalıp ince ayrıntılarını doldurması için akıcılığını artırır, fakat kalıp yüzeylerinde bozulmalara neden olabilir. • Dökme sıcaklığının düşük olması ise akıcılığı azaltır. Bundan dolayı kalıp ayrıntılarına yeterli malzeme ulaşamayabilir. Sonuç olarak, parça şekli eksik oluşur.
Akıcılık - döküm sıcaklığı, - sıvı metalin bileşimi ve vizkozitesi, - çevreye olan ısı transferi, - metalin erime gizli ısısı, • - metal ve kalıp malzemesinin ısıl • kapasiteleri
Katılaşma Süresi • Kalıbın sıvı metalle dolmasından sonra gerçekleşen Katılaşma belirli bir süre alır. • Toplam katılaşma süresiTTS = dökümden sonra katılaşma için gerekli süredir. • TTSaralarındaki ilişki Chvorinov Kuralı olarak bilinen, dökümün boyut ve şekline bağlıdır. • buradaTTS = toplam katılaşma süresi; V = dökümün hacmi; A = dökümün yüzey alanı; n = üstel sayı (tipik değeri = 2); veCmkalıp sabiti.
Cmkalıp sabiti aşağıdakilere bağlıdır: • Kalıp malzemesi • Döküm metalinin ısıl özellikleri • Erime sıcaklığına oranla döküm sıcaklığı • Belirli bir döküm işlemi içinCmdeğeri, parça şekli çok farklı olsa bile, aynı kalıp malzemesi, metal ve döküm sıcaklığı kullanılan önceki deneysel verilere dayanabilir. • Daha yüksek bir hacim/yüzey oranına sahip bir döküm, düşük oranlı olana göre daha yavaş soğur. • Erimiş metali kalıp boşluğuna beslemek için, besleyicinin TTSdeğerinin ana dökümün TTS değerinden daha büyük olması gerekir. • Besleyici ve dökümün kalıp sabitleri birbirine eşit olacağından, ana dökümün önce katılaşması için, besleyicinin daha büyük hacim/yüzey oranına sahip olacak şekilde tasarlanması gerekir. • Bu tasarım, büzülmenin etkilerini en aza indirir.
