MAKALELER / DÖKÜM KALIP ÖZELLİKLERİ - ENDÜSTRİYEL ÜRÜNLER ANSİKLOPEDİSİ

1. Giriş

Kum kalıba döküm en çok kullanılan yöntemdir.çok farklı büyüklükteki parçalara uygulanışı ve kalıplama maliyetinin az oluşu, tercih nedenlerinin başında gelir.kum kalıba döküm yöntemi kullanılan kalıbın cinsine göre değişik guruplara ayrılabilir, bunların başlıcaları: yaş kum kalıba döküm, kuru kum kalıba döküm, tamamen maçaların bir araya getirilmesiyle oluşturulan maça kalıba döküm, kabuk kalıba(shell mold) döküm, gaz sertleştirici silikat yöntemi olarak bilinen yöntemi ile hazırlanankalıba döküm ve,kum, organik bağlayıcı ve katalizör karışımından oluşturulan ve sıvı reçinelerin polimerizasyonu ile havada sertleşen kalıplara döküm kalıplara döküm yöntemleridir.



2. Yaş Kum Kalıba Döküm



Kum kalıba döküm daha ziyade yaş kum ile hazırlanan kalıplarla gerçekleştirilir. Yaş kum: SiO2 tanecikleri,kil, su ve diğer ilavelerin meydana getirdiği plastik bir karışımdır. terimi ihtiva ettiği nem yüzünden verilmiş olup kuru kum karışımından olan farkını belirtmektedir. Yaş kum kalıbın başlıca avantajları, büyük fleksibilitesi yanında kil,su ve diğer ilavelerin (pülverize kömür, dekstrin, odun talaşı vb.)tazelenmesi ile defalarca kullanıla bilmesi ve en ucuz kalıplama yöntemidir. Yaş kum kalıba döküm yöntemi, kalıbın daha yüksek mukavemet ve erozyon direncine sahip sahip olması gerektiği durumlarda (ince,uzun girintili ve çıkıntılı parçalar, karışık şekilli ve iri dökümler vb. )ve daha yüksek boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesinin istendiği hallerde sınırlanır. Bu durumlarda diğer kjalıp türleri tercih edebilir.




3. Kuru Kum Kalıba Döküm




Yaş kum ile hazırlanan kalıp, fırın içinde(150-350°C) sıcaklığa ısıtılmış hava ile kurutularak mukavemet kazanır.genellikle kalıp boşluğu yüzeyine püskürtülen sıvanan karışım, kalıba kurutma sonrası daha yüksek sertlik ,ve refrakterlik özelliği sağlar.kurutmada kaybedilen zaman başlıca dezavantajı teşkil eder. Kalıp boşluk yüzeyinin 2-2,5 cm derinliğine kadar kurutulması ile hazırlanan (skindried) kalıplar, kuru kum kalıp yönteminin bir başka türü olmaktadır.
Kuru kum kalıplarda serbest nem buharı olmadığından kalıp havalandırması problemi çok azalmaktadır.daha düşük geçirgenlikli kumların kullanılabilmesi, bu yöntemle daha iyi döküm yüzeyi elde etmek imkanı sağlar. Yaş kum kalıp yöntemine nazaran , nem kontrolü daha az kritiktir. Ayrıca kalıbın dökümden önce bir müddet beklemesi, yaş kum kalıplarda olduğu gibi koruma ve yüzeyin gevrekleşmesi gibi sorunlara yol açmaz.

Kurutma işlemi 400°C nin üstünde yapıldığında bağlanmış suyun kaybı, killern mukavemet özellikleri üzrinde yıkıcı bir etki yapacaktır.dolayısıyla bu üst sınırın kesinlikle aşılmaması gerekir.
Yüzey kurutmada , ısıtma esnasında buharlaşan nem, kum içinde her yönde yayınabileceğinden, kurutma kendi kendine havada fakat bir ısı kaynağı ile yapıldığında, sıcaklık artışına paralel olarak önemli oranda bölgesel nem konsantrasyonu meydana gelebilir. Bunun nedeni, ısıtılan yüzeyden uzak, soğuk bölgedeki kondensasyon olayıdır.bu davranış şekil 5.1 deki eğride açıkça görülür.

Oda sıcaklığında nem yalnız kurutulan yüzeyden dışarı çıkar , oysa daha yüksk sıcaklıklarada nemin hareketi her iki yönde olmakta ve kondensasyon bölgeleri meydana gelmektedir. Bu bölgelerde nem oranının, orijinal değerinin %60 üzerinde bir değere ulaşılabildiği gösterilmiştir. Dolayısı ile bu tür kısmen kurutulmuş kalıplarda, vakit kaybetmeden döküme geçmek gereklidir.
Yüzey kurutma işlemi hamlaçlar,ısıtıcı lambalar veya elektirikli ısıtıcı elemanlarla yapılabilir. Havadan tekrar nem kapmak ki bu yalnız havadan değil, kurutulmamış kısımlardan gelen nemide içerir, kurutma işleminden sonraki ilk 24 saat içinde yaklaşık olarak % 0.5-0.8 oranlarıda nem olacak şekilde meydana gelir. Nemdeki bu yükseliş mukavemette bir azalmaya neden olmakla beraber çok kısa kısa süreli bir ısıtmayla giderilebilir.






4. CO2 Yöntemi





Yaş kum kalıplama ile kuru kum kalıplama arasında sınıflandırılabilecek modern bir yöntemde( CO2- sodym silikat yöntemi) CO2 ile kalıpların sertleştirilmesidir.bu yöntemde kalıplar, kurutulmuş kalıbınkine eşit mukavemete, ısıtmaya gerek kalmadan erişebilmektedir. Furan reçineleri gibi kendi kendine sertleşen organik bağlayıcı kumlar da kalıplaşmada benzer şekilde kullanılabilir.

CO2 yöntemi (şekil 2.2) aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Kum + %1.5-6 cam suyu (Na2O.SiO2) karışımı, model etrafına konur ve içinden CO2 gazı geçirilir. Bu işlemle kalıp sertleştirilir veya sertleştirilen kısımlar bir araya getirilerek kalıp teşkil edilir.

CO2 yöntemi ile kalıplama da konvensiyonel kil bağlayıcılarının yerine sodyum silikat bağlayıcıları almaktadır. Cam suyu ve sodyum silikatı meydana getirdiği alçak mukavemetli kalıplardan CO2 gazı geçirilerek 14 kg/cm2 kadar yüksek bir kuru mukavemete kadar erişilebilir. Bu yöntem pişirilmeden sertleşen kalıp ve bilhassa maça yapımında kullanılır.

Yöntem, bilinen bütün döküm alaşımları için uygundur ve özellikle çelik, gri dökme demir ve bakır esaslı alaşımlarının dökümünde kullanılır.

CO2 yönteminin avantajları özetle aşağıda verilmektedir:

o Kalıp ve maça yapım tekniği yaş ve kuru kalıplamada olduğu gibidir.
o Sodyum silikat – kum karışımının mukavemeti nedeniyle alt ve üst derecede kum içine destek koyma ihtiyacı kalmamaktadır.
o Pahalı teçhizat gerekmez. Kum ile soydun silikat karışımı konvensiyonel teçhizatlarla kolayca yapılabilir. CO2 kolayca temin edilebilir. Gaz gönderme cihazları ise pahalı değillerdir.

Yöntemin dezavantajları ise şöyle sıralanabilir:

o Konvensiyonel yönteme nazaran daha pahalı bir yöntemdir.
o Bu yöntem için hazırlanan kum karışımın bekleme süresi çok daha kısadır.
o Hazırlanmış (sertleştirilmiş) kalıplar normal atmosfer basıncında depolandıklarında, 24 saatte veya daha uzun bir sürede bozulmaktadırlar.
o Bu yöntemle hazırlanan kalıp ve maçaların dağılabilme özelliği diğer yöntemlere oranla oldukça azdır.

CO2 yöntemi ile kalıp ve maça hazırlamada, kullanılan sodyum silikat (cam suyu) viskoz bir sıvı olup kum taneleri arasına düzgün bir şekilde dağılması iyi bir karıştırma ile sağlanır. Sodyum silikat ile kaplanan kum tanecikleri akışkan olmadıklarından kalıp, yaş kum yönteminde olduğu gibi, dövülerek hazırlanır. Bu safhadaki kalıp veya maçanın mukavemeti oldukça düşüktür. Ancak bu kompakt kum-sodyum silikat karışımından CO2 gazı geçirilerek birkaç dakikada taneler arasında kuvvetli bir bağ meydana getirilir.

Sodyum silikatın jel teşkili aşağıdaki reaksiyona göre oluşur:

Na2O.(x)SiO2+(x)H2O+CO2 Na2CO3+SiO2.(x)H2O

Burada x=3.4 veya 5’tir.

Reaksiyon ürünü sodyum karbonat ve hidrate silistir. Aynı tip bağ karışımın havada bekletilmesiyle (havadaki CO2 ile reaksiyonun oluşu) de teşkil olur, ancak bunun için çok uzun süre gereklidir.

CO2 yönteminde, kullanılan kum genellikle silika (silis) kumu olup AFS 55 ila 85 tane inceliğinde olmalıdır. Diğer kumlar da (zirkon, olivin vb.) kullanılabilir. Kum kuru olmalı ve içerdiği nem miktarı maksimum %0.25 civarında bulunmalıdır. Ayrıca kumun temiz olması ve mümkün olduğu kadar CaCO3 içermemesi gerekir. Karışım için gerekli sodyum silikat miktarı, kumun tane inceliği arttıkça (tane boyutu küçüldükçe) artar. Örneğin AFS 55 inceliğindeki bir kum için yaklaşık %4.5 sodyum silikat gerekir.

Bağlayıcı olarak kullanılan sodyum silikat ise %7-28 (Na2O) %26-64 silis (SiO2) ve %17-67 sudan müteşekkildir. Genel olarak, sodyum silikat SiO2 / Na2O oranına (ağırlıkça) göre seçilir. En uygun silikatlarda özellikle maça yapımında (1-2) ila (1.2-2) arasındadır. Kalıplama amacıyla kullanılan sodyum silikatın özgül ağırlığı 40 Bé civarındadır.

Ayrıca karışıma, özellikleri iyileştirme amacı ile, diğer bazı ilaveler de yapılabilir. Bunlar kısaca kaolen kili, alüminyum oksit (Al2O3) ve şekerdir. Kil, kalıp stabilitesini arttırır. Alüminyum oksit sıcak mukavemeti yüksektir. Şeker ise dökümden sonra kalıptaki kalıcı mukavemeti azaltır ve dağılabilme özelliğini arttırır. (Bir başka deyimle kalıp bozma kolaylaşır.)

Tipik karışım:

Sodyum silikat,40˚Be …………………….%3.3
Kaolen kili ……………………%1.7
Al2O3 ………………………%1.7
Şeker 40˚Be …………………… %2.0

CO2 yönteminde karışımın hazırlanmasında özel dikkat gerektiği daha öncede belirtilmişti. Karıştırma süresi tplam 3 ila 5 dakikadır. Genellikle uygulanan karıştırma şekli, diğer ilaveler ile kumu önce karıştırmak, sonra sodyum silikat ilave ederek1-2 dak. karıştırmaktır.

Tipik karıştırma çevrimi aşağıdaki gibi olmalıdır:

Kuma şeker ilavesi 1 dak. Karış.
Kaolen kili ve Al2O3 ilavesi 2 dak karış.
Sodyum silikat ilavesi 1 dak karış.
Sodyum silikat- kum karışımı maça kutusuna veya model etrafına sıkıcea yerleştirildikten sonra, içinden hemen CO2 gazı geçirilmelidir. Küçük kalıp veya maçaların çok sayıda üretimi için kullanılan makinalara ait bir örnek şekil 3 te verilmiştir.
Ancak küçük miktarlar veya iri boyutlar için çok daha değişik gaz verme sistemleri mevcuttur. Gaz basıncı ,kalıp veya maçanın boyutuna göre (1.4-2.8 kg/cm2) arasında değişir.ancak önemli olan gazın kalıp veya maçadan geçirilgiği süredir.fazla gaz vermenin mukavemet üzerinde olumsuz etkileri vardır. şekil 4
Ayrıca gaz verildikten sonra da kalıp sertleşmeye devam edeceği için fazla gaz (CO2) vermekten hemen her zaman kaçınılmalıdır.
Yaklaşık değer olarak ½ kg CO2 gazı 20 ila 45 kg kumu yerleştirmek için yeterli olmaktadır.

5.5 Kalıplama Makineleri

Günümüzde seri üretimde kalıplama, makineler yardımıyla yapılmaktadır. Kalıplama makineleri; basma tipi, sarsma tipi ve savurma tipi olmak üzere 3 ana gruba ayrılırlar. Bu makinelerde kalıp kumu dereceler içine doldurulur ve sıkıştırılarak kalıp boşluğu istenen şekilde elde edilir.

5.5.1 Basma Tipi Kalıplama Makineleri

İsminden de belli olduğu gibi bu tip makinelerde kalıplama işlemi basma yoluyla olur. kum yüzeyine basınç pnömatik veya el ile bir basınç plakası vasıtasıyla iletilir. Kumdaki sıkışma derecesi, basınç plakasından içeriye doğru (model’e doğru) azaldığından derecelerin yüksekliği sınırlı olmakta ve 40-45 cm. kadar olabilmektedir.

Pnömatik olarak elde edilecek Makine Max. kalıplama kuvveti aşağıdal,ki bağlantı yardımıyla hesaplanabilir:

k= p×πr2-A

Burada ; k = kalıplama kuvveti (kg)
p = basma silindirindeki hava basıncı (kg/cm2)
r = basma silindiri piston yarıçapı (cm)
A = kum+model+diğer kısımların toplam ağırlığı (kg) dır.

Kalıplama kuvveti bütün derce yüzeyine yayıldığından yaklaşık olarak kalıplama basıncı (K) aşağıdaki bağıntı ile bulunabilir:

K = k / y

Burada ise, K= kalıplama basıncı
k= makine max. basıncı (belirli makineler için sabittir)
y= derece yüzey alanıdır.

5.5.2 Sarsma Tipi Kalıplama Makineleri

Kumla dolu kalıplamaya hazır derecenin düşey yönde sarsılması yoluyla gerçekleştirilir. Sıkışma, düşme hareketinde kumun kinetik enerjisinin yaptığı iştir. Bu tip makinelerde, maksimum basınç model yüzeyine yakın bölgelerde oluşur ve dolayısıyla derecenin üst kısmının tamponlanarak sıkıştırılması gerekir.

Sarsma makinesinde kapasite, kaldırılıp-indirilen toplam ağırlıkla orantılıdır.

A= π×d2/4×p

Burada ise ; K= kalıplama basıncı
k=makine max. basıncı (belirli makinelar için sabittir)
y=derece yüzey alanıdır.


5.5.2 Sarsma Tipi Kalıplama makineları
Kumla dolu kalıplamaya hazır derecenin düşey yönde sarsılması yoluyla gerçekleştirilir. Sıkışma, düşme hareketide kumun kinetik enerjisinin yaptığı iştir. Bu tip makinelarda, maksimum basınç model yüzeyine yakın bölgelerde oluşur ve dolayısıyla derecenin üst kısmının tamponlanarak sıkıştırılması gerekir.

Sarsma makinasında kapasite, kaldırılıp-indirilen toplam ağırlıkla orantılıdır.

A= π×d2/4×p

Burada, A= Toplam ağırlık (Derece + model + kum + sarsma makinası plakası)
d=Sarsma makinası silindir çapı
p= hava basıncı

gerek sarsma, gerek basma tipi makineler daha ziyade küçük boyutlu dereceler için kullanılır.

Basma ve sarsma tipi makinalardaki işlemlerin birleşmesinden oluşan <> tipi kalıplama makinaları da vardır. Sarsma sırasında ilk önce üst derece sıkışır. Bundan sonra alt derece sarsılır ve sonra her iki derece basma hareketine tabii tutulur.

5.5.3 Savurma Tipi Kalıplama makineları

Bu tip makinalarda, kumun kalıp yüzeyine yüksek hızla savrulması süretiyle sıkışma temin edilir. Başlangıçta savurma hızı (1200 dev/dak rotor hızı) düşük tutulur, kum, model üzerine yayıldıkça hız artırılarak 1800 dev/dak’ya yükseltilebilir; bu durumda savrulan kumun hızı 3084 m/dak ya ulaşır.

Bu yöntemle kalıbın boyutlarına tabi olunmadan sıkıştırma yapılabilir, dolayısıyla büyük döküm parçaları da bu yöntemle kalıplanabilir.

Genel bir karşılaştırma olarak diğer yöntemlere nazaran savurma yönteminde daha iyi ve sert sıkışma sağlanabilmektedir.

5.6 Derecesiz Otomatik Kalıplama

Derecesiz otomatik kalıplama yönteminde esas itici güç yeni kum bağlayıcılarından gelmektedir. Ayrıca özellikle maliyet açısından dereceli kalıplama ile karşılaştırıldığında, gerek derece maliyeti ve gerekse boş derece depolama ve derece konveyörleri büyük oranla azalmakta veya ortadan kalmaktadır. Bu durum, ayrıca derece sayısı ile sıvı ****l miktarı arasındaki ilişkinin ortadan kalkması ile daha da büyük önem kazanmaktadır.

Kalıplamadaki bütün işlemler (alt ve üst yarılarının teşkili, maça yerleştirme, derece kapama) bir ünite içinde yapılır.

Terim olarak bütün işlemler açısından mukayese edildiğinde derecesiz kalıplama yöntemleri derecelilere nazaran daha avantajlı olmaktadır. Ancak ilk yatırım masrafının daha fazla olacağı da açıktır.

5.6.1 DISAMATİC veya Yüksek Basınçlı Derecesiz Kalıplama

Disamatic sistemde bütün derecesiz otomatik kalıplama sistemleri gibi büyük bir üretim kapasitersi iyi döküm kalitesi ve düşük maliyet avantajlarinı taşımaktadır. Sistemin çalışma prensibi şematik olarak aşağıdaki şekilde verilmiştir.



Disamatic sistemdeki işlemler kademeleri özet olarak aşağıda açıklanmaktadır.

1) 1) Kum deposı kapalı; kompresör (A) ve hidrolik sistem ile (D) pistonu sağa doğru itilerek kalıp yapılacak bölgenin kum deposunun (F) altına gelmesi sağlanır.
2) 2) Basınçlı hava yardımıyla kum ile kum (G) kısmına doldurulur.
3) 3) (E) pistonun yardımıyla kalıp basınç altına sıkıştırılır: (8-30) kg/cm2
4) 4) yine (D) pistonu yardımıyla (L) hareketli kısım sola doğru hareket ettirilir ve (H) yan plakası havaya kalkar bu arada depoya kum doldurulur.
5) 5) Bu kademede (E) pistonu ve (B) pistonu yardımıyla hazırlanan kalıp kalıp hattı üzerinde sola doğru kaydırılır.
6) 6) (E) pistonu tekrar geri çekilerek kum deposun altı boşalttırılır.
7) 7) Kum deposu kapatılır ve (1) nolu işle tekrarlanır.

Bu sistem de gerek (E) pistonun sol ucu gerekse H yarı plaka dökülecek şeklin yarı modelini ihtiva ederler. Bu şekilde iki kısımın arasında kalan sıkışmış kum gerçekte peşpeşe iki kalıba ait yarım kalıbı teşkil eder. Hazırlanan kalıplar, mdeller ve döküm şekli aşağıdaki şekilde şematik olarak görülmektedir.

Bu yöntemle saatte 300 kalıp üretilebilmektedir. Maça icap eden döküm şekillerinde, klaıp üretim kademeleri arasında bir kalıp yarısı hazırlandıktan sonra otomatik olarak maçalar yerlerine yerleştirilebilmektedir ve bu yaklaşık olarak 9 sn sürmektedir. Maçalar el ilede yerleştirilebilmektedir.
Bu yöntemde kalıbın %60’i efektif olarak kullanılabilir veya başka bir deyimle model hacmi tüm kalıbın hacminin %60 ‘i olabilir. Kalıp boyutları 95x 70 x 56 (max) cm olabilmektedir.
Sistemde kullanılacak kum çin öneriler; 60 – 80 AFS inceliğinde olması, % 2,5 – 3 nem ve yeterince bağlayıcı ihtiva etmesi ve standart basma mukavemetinin yaklaşık 1.7 kg/cm2 olmasıdır.
Disamatic yöntemine otomatik derecesiz klaıplama yöntemleri içinde düşey kalıplama yöntemi adıda verilir. Bu yönteme nazaran bazı avantajlar getirdiği iddia edilen diğer iki yöntemde universal otomatik derecesiz kalıplama ve GF derecesiz kalıplama yöntemleridir.

5.6.2 Üniversal Otomatik Derecesiz Kalıplama

Bu yöntem yatay olarak kalıplama yapan gruba girer. Kalıplama döküm sisteminin genel görünüşü aşağıdaki şekilde verilmektedir.
Bu sistemde kum, kalıba püskürtülerek değil, normal dökülerek yani gravite etkisi ile dolar. Bu dökülme hareketinde kum aynı zamanda havalanmış olmaktadır, kum agregatları varsa dağılmakta ve kum model üzerine üniform olarak yayılmaktadır. Bu şekilde kum doldurmalı plakalaı modellerin aşınmasıda çok azalmakatadır.
Kumun kalıba hava ile üflenerek doldurulmasında havanın kalıplama odasından dışarı atılması gerekir. Bu da hava çıkış sistemlerine gerek gösterir, oysa gravite ile doldurmada hava çıkışına gerek yoktur.
Üniversal yöntemin en büyük avantajı kalıpların birbirinden bağımsız oalarak depolanabilmesi veya bir yerden diğerine gönderilebilmektedir. Mala yüzeyinin (alt ve üst derece arasındaki yüzey) %85’i model tarafından model tarafından kaplanabilmektedir. İki kalıp yarısı arasında %15 temas yüzeyi yeterli olmaktadır. Halbuki düşey sistemlerde kalıp mukavemeti açısında temas yüzeyi yüzdesini daha yüksek olması beklenir.
Üniversal yönteminde sıkıştırma basıncı 5-6 kg/cm2 kalıp sert ise 85-95 KF dir. Sistemindeki hareketli hava ile çalışıp, sıkıştırma hidrolik olarak yapılmaktadır. Sarf edilen hava 0.4-1.5 m3/dk civarındadir. Kumda nem yüzdesi 3.5 ila 4 arasındadir. Ve kum özellikleri sabit tutulmalıdır. Kalıp boyutları büyük makinalarda (508x610x205 mm alt yarım) ve (x195 üst yarım) küçük makinelarda (356x483x130 mm alt ve üst yarımlar) olabilmektedir.


Üniversal Otomatik Derecesiz kalıplama makinesi
A-Büyük kum deposu
B-3-4 kalıplık kum deposu
C-Yolluk ağzı
D-Üst derece ve üst kalıp yarısı
E-Alt derece
F-Havalandırma kısmı
G-Kalıp altına konan delikli aluminyum plaka
H-****l model
J-Sıkıştırma silindiri
K-Alt kalıp yarısı
L-Vibratör

Üniversal yatay derecesiz kalıplama da, kalıp makinesinin şematik kesiti şekil 5.8 de gösterilmektedir.
- - A deposundan B ye aktarılan kum şekil 5.8 deki durumuna göre ters çevrilmiş alt derece içindeki model üzerine dökülür ve üzeri G plakası ile kapatılır ve tekrar şekildeki konumuna getirilir ve soldaki sıkıştırma bölgesine itilir.
- - Burada (kalıp yarısı + model ) yukarı kaldırılır ve D üst derece ile bitiştirilir. Kum deposu B yolluk ağzının C üzerine getirilir ve kum boşaltılır.
- - Kalıp basınçla sıkıştırılır.
- - Üst kalıp yarısı ve derecesi gevşeyerek J silindiri yardımı ile kalıp aşağı alınır. Ancak bu aşağıya doğru harekette üst derece belirli bir mesafe sonra durdurulur. Biraz daha aşağıda ise alt derece ile model tutulur.
- - Alt kalıp yarısı tekrar yükseltilerek üst ile birleştirilir. Sonra üst derece gevşer ve tüm kalıp aşağı hareket ederek makineden çıkma durumuna gelir ve dışarı alınır.

Bu işlem kademeleri kontinü olup yeni bir işlemin başlaması için 6 kademenin tamamlanması gerekmez.Yatay otomatik derecesiz kalıplamaya bir başka örnek G.F kalıplama gösterilebilir.
Bu yöntemde döner tabloları haiz kalıplama makinesinde üst ve alt dereceler paralel ve simultane olarak kalıplanırlar. Döner tablolar sayesinde maça yerleştirme ve kalıp kapama işlemleri kalıplamanın sürekliliğini aksatmaz. Bu yöntemde kalıplama, otomatik dökme, kalıp soğutma ve kalıp bozma yöntemleri şekil 9 da gösterilmektedir.
G.F yöntemin de kalıp boyutları 60x50 cm ila 70x60 cm olabilmektedir. Kalıp yüksekliği 30-44 cm arasındadır. Yaklaşık olarak 250-280 kalıp/saat üretilebilmektedir. Kalıp sıkıştırma basıncı 10 kg/cm2 (Max) değerindedir. Kum ihtiyacı saatte 55-70 tondur.

G.F yönteminin şematik görünümü
1) 1) Döner otomatik kalıplama makinesi
2) 2) Model değiştirme cihazı
3) 3) Alt derece sıkıştırma
4) 4) Alt dereceyi döndürme tertibatı
5) 5) Alt derecenin 180 derece dönmüş durumu
6) 6) Maça yerleştirme
7) 7) Kontrol panosu
8) 8) Kalıp taşıma konveyörü
9) 9) Otomatik döküm ünitesi
10) 10) Alt derece için model değiştirme yeri
11) 11) Üst derece için model değiştirme yeri
12) 12) Kalıp kumu besleyicisi
13) 13) Ayırma veya kalıp bozma
14) 14) Soğuma alt konveyörü
15) 15) Soğuma üst konveyörü
16) 16) Ağırlık kaldırma cihazı
17) 17) Tozu çeken bacalar


7. Vakumlu Kalıplama Yöntemi
1972 de Japonlar tarafından geliştirilen bu yöntemde geleneksel kalıp kalıp kumu karışımlarından yalnız kum bulunmaktadır. Herhangi bir bağlayıcının ve nemin bulunmadığı ve yalnız ince taneli kumun kullanıldığı bu yöntemde kalıp şekli vakum etkisiyle sağlanmaktadır.
V - yönteminde kum kitlesi bir plastik filmle şekillendirilip çerçevelenir; kalıp içi basıncın azaltılmasıyla kum kitlesi sıkıştırılır ve kalıp oluşturulur. Ergimiş ****lin boşaltılması ve katılaşmasından sonra kalıp normal basınca getirilir ve döküm parçaları kendiliğinden dağılan kalıptan herhangi bir işlem gerektirmeden hemen ayrılırlar.
Vakum emişi ile kum yüzeyine çok sıkı teması sağlanan plastik film, ergimiş ****l ile karşılaştığında yanmaz, fakat tekrar ergiyerek buharlaşır, bu buharlarkalıbın derinliğine doğru ilerleyerek stabilize bir kum yüzey tabakası oluştururlar.
V- yönteminin ana uygulama kademeleri şekil 10 da şematik olarak gösterilmiştir.
Model yarımlarını taşıyan model plakaları içi boş ve vakum tertibatı ile bağlantılı bir taşıyıcı bir kutu üzerine yerleştirilmiştir. Kutu boşluğunda model yüzeyine kadar açılmış çok sayıda ince kanalların dışında model geleneksel modelin aynıdır.
Modelin üzerine plastik film germe düzeneği ve onun üzerinde de film ısıtıcı yer alır. İşlem sırasında gerilmiş plastik film gaz veya elektrikli ısıtıcı ile birkaç dakikada ısıtılır; ısınarak yumuşayan 00,5 ila 00,1 kalınlığındaki plastik film model yüzeyine yaklaştırılır (Şekil 10-b) Taşıma kutusuna 0.5 bar mertebesinde vakum uygulanır. Hava kanallarından emilen havanın etkisiyle film modele sıkıca yapışır (Şekil 10-c). Filmle kaplanmış modelin üstüne kalıplama kutusu yerleştirilir. Bu kutu daha sonraki kademelerde vakum uygulamasına imkan veren bir boşlukla çevrelenmiştir. Derece, kuru ve bağlayıcı içermeyen bir kumla doldurulur. Hafif bir titreşimle kum tanelerinin birbirlerine daha sıkı yaklaşması sağlanır. Kalıp üst yüzeylerinde yolluk girişi ile havuzu oluşturularak fazla kum atılır. Kumun üst yüzeyi derece dışına taşan filmle kapatılır ve kapatılır ve kalıp kutusu içindeki kum 0.5 barlık bir basınçla sıkıştırılır. Bu işlem sonunda kalıp sertliği 90-95 AFS değerlerine erişir. Vakum oluştuğu sürece kalıp içindeki ku sürekli olarak bir kitle halinde tutulmuş olur. model kutusuna uygulanan vakum kaldırıldığında modelin biçimini alarak şelillenmiş plastik film kalıplama kutusuyla birlikte kolayca modelden sıyırlarak ayrılır (Şekil 10 – g). Alt, üst veya sağ ve sol kalıplar aynı şekilde oluşturularak birleştirilir (Şekil 10 – h). Gerektiğinde kalıp içine bilinen yöntemlerden herhangi biri ile hazırlanmış maçalar yerleştirilebilir. Vakum uygulaması kalıp içine boşaltılan sıvı ****lin katılaşmasına kadar devam eder. Bundan sonra vakum kaldırılır ve serbest konuma dönüşen kum tanecikleri, yerçekim etkisiyle dökümden ayrılıp düşerler. Döküm parçasına çok az bir temizleme işlemi gerekmektedir.


Kum: Kalıplama kumu tekrara devreye girdiğinde giderek sıcaklığı artacağından ve bu sıcaklığın plastik filmin ergime sıcaklığına yaklaştığından kalıbın hazırlanması imkansızlaşcağından kum sıcaklığının her zaman 40 0 C’in altında tutulması gerekmektedir. Kum tane boyutu seçimindeki kriter ise, geleneksel yaş kum kalıplama yönteminden farklıdır. Buharlaşan film, kum yüzeyinde bir alt tabaka içinde tekrar yoğunlaştığından gaz akışı nisbeten adır. Bütün kalıp kutuları sürekli olarka emdiğiden, düşük geçirgenlik tehlikesini yaratmadan iyi yüzey veren ince kum kullanılabilmektedir; ince taneli kum ayrıca ****l sızmayı da önleyici bir etken olmaktadır.
Bir genelleme olarak V – yönteminden daha yüksek kütle yoğunluğu sağlayan yuvarlak tane şekilli kumların kullanılması gerekli olmaktadır. Ayrıca yapılan deneyler (1,3) kütle yoğunluğunun tane boyutunun küçülmesine paralel olarak azaldığını göstermiştir.
Basma mukavemetş ve sertlik açısından bakıldığında, yuvarlak tam şekilli kumlar, yüksek akışkanlıklarıyla yüksek kütle yoğunluğu sağlayabilirler. Ancak diğer yandan her iki tanenin birbiriyle olan temas yüzeyi daha az olduğundan, sürtünme dirençleri küçüktür ve dolayısıyla kum karışımının basma mukavemeti daha azdır; çünkü vakum kalıplama yönteminde kalıbın mukavemeti, her bir kum tanesinin kalıp içindeki ve dışındaki basınçların farkından kaynaklanan, sürtünme direncinden olmaktadır.
Köşeli ve parçalanmış tane şekilli kumlar için ise bu olayın ersi geçerli olmaktadır. Bu tür kumlar doğal olarak daha az akışkanlık gösterirler ve kütle yoğunluklarının nispeten daha az olmasına karşılık sürtünme dirençlerinin yüksek oluşu sonucu, daha yüksek kalıp mukavemeti oluştururlar.
Termoplastik film: V – yönteminden kullanılacak termoplastik film, ucuz olma, mükemmel şekil alabilme özelliği, az gaz çıkışı ve yeterli gaz çıkarmak gibi bazı özelliklere sahip olmalıdır. Uyugn film seçiminde bu özelliklerin çok dikkatli olarak belirlenmesi önem kazanmaktadır. Bu konuda yapılan araştırmalar 1.3.4 polietilen ve polipropilen’in yüksek sıcak bölgelerinde, etilen vinil asetad kopolimerlerinin (EVA) ise nispeten düşük sıcaklıklarda daha iyi bir uzama göserdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca en uygun film kalınlığı olarak 0.05 – 0.1 mm belirlenmiştir. Ancak unutulmaması gereken, plastik filmlerin çoğu ile başarılı dökümler elde edilebilmekte fakat yüzey düzgünlüğü ve ayrıntıların tam olarak kopytası gerekli olduğundan en uygun filmin seçimi önem taşımakta olduğudur.

5.7.1 – V . Yöntemin Üstünlükleri

Modelin çıkarıtlmasında kalıbın gevşetilmesinin gerekmemesi, ayrıca kalıbın her bölgesini eş ve değişmez sertlikte olması sonucu, üretilen dökümlerde yüksek boyutsal hassasiyet elde edilir.
V – yönteminde kalıplama kumu hiçbir nem ve bağlayıcı içermediğinden ve kalıp bütün döküm işlemi boyunca negatif basınç alıtında tutulduğundan çok daha ince kum, geçirgenliği azaltmadan, kullanılabilir; bunun sonucu olarakta döküm yüzeyi çok düzgündür. Kalıp içinde nem ve bağlayıcıdan başka hava dolaşımıda yoktur. Dolayısıyla dökümün katılaşması sırasındaki ısı çıkışı esas olarak radyasyon yoluyla olur. V – yöntemindeki yavaş soğuma ve düşük katılaşma hızı avantaj ve dezavantajda olabilir. Örneğin ince kesitli dökme demirlerin karmür oluşmasına meydan vermeden dökülebilmesi avantajına karşılık, yavaş soğuma çok sayıda üretimde prosesi yavaşlatıcı bir unsur olmaktadır. Çelik dökğmde yavaş soğuma besleme açısından faydalı olurken segregasyon açısından zararlı olabilmektedir.
V – yönteminde ergimiş ****l, plastik filmle kaplanmış kalıp boşluğunda sürtünmenin çok az olması nedeniyle yaş kum klaıplara nazanran çok daha hızlı yol alabilir; akışkanlık testlerinde %20 daha uzun spirak ekde edilmiştir. Bu özellik ince kesitli ve geniş yüzeyli parçaların sağlam dökülebilmesini imkan sağlar.
V – yönteminde gerek plastik filmin bulunuşu gerekse sürekli vakum uygulanışı ile herhangi bir kalıp dağılmsı ve kum dökülemesi olmasızın model kalıpdan kolaylıkla ayrılır. Bu husus model konikliğinin çok azalmasına ve hatta hiç olmamasına imkan sağlar. Derinliği az olan delikler maça kullanmadan kalıpda oluşturulabilirler. Modellerin ****lden olması gerekmez alçı ve tahta modeller kullanılabilir
.
V- yönteminde kalıplama kutuları, model plakasının çok hafif bir titreşimi ve yer çekimi etkisiyle doldurulur.kalıplama sürekli devreden ve yalnız toz kaybı kadar ilave gerekmektedir.döküm sonrası kalıbın bozulması çok basit olduğundan sarsms tipi makinelara gerek yoktur.

V- yöntemi bilinen bütün dökme demir, çelikler, özel alaşımlı çelikler ve demir dışı ****l ve alaşımlarının döküm yöntemi ile şekillendirilmesinde kullanılabilir. Ancak bu yöntem sanayin çeşitli kesimlerinde kullanıla vakum sistemlerinden farklı vakum cihazları gerektirir,plastik filmi yumuşatmak içinde bir düzenek gereklidir, buna karşılık kum işlemlerinde gerek döküm öncesi gerekse döküm sonrası cihazların çoğu gerekmez. Dökülebilecek parça kesit kalınlığı için bir sınır yoktur; parça büyüklüğü ise çok küçük parçalardan 12 tonu bulan parçalara kadar değişebilir.


Kum Döküm Model Tasarımında Dikkat Edilecek Hususlar

a- İmalat (Konstrüksiyon) resmi en iyi biçimde okunarak modelin hatasız yapılması sağlanmalıdır. Döküm parçasının ölçü tamlığı ve sağlıklı kalıplanabilmesi modelin ölçü tamlığına ve teknolojik kurallara göre yapılmasına bağlıdır.
b- Modelci ekonomik kalıplama metodunu bulmak ve buna göre çalışmak zorundadır.Modeli basit ve kısa zamanda yapacak şekilde tasarlamalıdır.
c- Modeli elde veya makinede kalıplayacak eleman kalifiye olmasa bile hatasız kalıplayabileceği bir şekilde düzenlenmelidir.
d- Kalıp düzenlenmesi öyle olmalıdır' ki ergimiş maden yapılmış kalıp içine kolaylıkla aksın ve hatasız katılaşsın.
e- Dökümden sonra kalıp içerisinde hava boşluğu ve curuf kalmayacak şekilde dizayn edilmelidir.
1- Mala yüzeyi seçimi:
Mala yüzeyi:Kalıbın ayrılma yüzeyine mala yüzeyi denir. Mala yüzeyi kalıbın açılarak modelin kalıbın içerisinden çıkmasını temin eder. Mala yüzeyinin modelin hatasız kalıplanmasını temin edecek yüzeyden veya yüzeylerden seçilmesine dikkat edilmelidir. Ayrıca mala yüzeyi seçiminde parçanın şekli kalıplama tekniği ile kalıplama sayısının' da önemi büyüktür.
2- Kalıplama sayısı:
Az sayıda kalıplanacak modeller genellikle ahşap malzemelerden ve el işçiliği ile kalıplanacak tarzda yapılır. Model en hatasız ve en ekonomik kalıplamayı sağlayacak tarzda mala yüzeyi seçilir ve gerekiyorsa model mala yüzeyinden parçalı yapılır.
Çok sayıda kalıplanacak modeller (seri üretim modelleri) genellikle plakaya bir veya birden fazla model bağlanarak elde veya kalıplama makinelerinde kalıplanırlar. Bu modeller genellikle ****l veya polimer malzemelerden yapılırlar, plakaları ise kontrplak, alüminyum veya dökme demirden yapılırlar.
3-Kalıplanma şekli: Modeller yapılırken kalıplama yapacak dökümhanenin teknik imkanları ve kalıplanma teknolojisi göz önünde bulundurulmalıdır.
a- Elde kalıplama: Modellerin ****l veya yine modelcinin yaptığı derecelerle kum ile kalıplanma işlemidir. Genellikle kupol veya indiksiyon ocaklarında ergitilen maden kum kalıplara dökülür.
b-Makinede kalıplama: Plakalara bağlanmış seri üretim modellerinin standart derecelerle normal basınçlı kalıplama makineleri ile kalıplanması işlemidir. Bu işlem yüksek basınçlı kalıplama makineleri ile daha seri ve hatasız olarak yapılır.
Dizamatik sistemle çalışan dökümhanelerde kalıplanma işlemi son derece hızlı ve hatasız olur.
B- Model ilaveleri:
1- Eğim: Modelin kalıplandıktan sonra kalıbı bozmadan kalıbın içerisinden çıkarılabilmesi için mala yüzeyine dik olan yüzeylere verilen açıdır.bu açı tek yüzeylere verildiğinde eğim karşılıklı (silindirik) yüzeylere verildiğinde koniklik adini alır.
Modele üç türlü eğim verilebilir bunlar:
1-Artı Eğim: Eğim açısı veya % miktarı modelin üzerine fazlalık olarak verilir.
2- Eksi eğim:Açısı veya % miktarı model ölçüsünden eksilterek verilir.
3- Ortalama eğim: Model yüzeyine yüksekliğin yarısında ilave yarısından sonra eksiltilir
Eğim ve koniklikler DIN e göre standart olup tabloda gösterilmiştir
Model eğimleri
YÜKSEKLİK
(mm) EĞİM
(Derece) YÜKSEKLİK
(mm) EĞİM
(mm)
10 a kadar 3 250 ye kadar 1,5
15 e kadar 2 320 ye kadar 2
30 a kadar 1.30 500 e kadar 3
50 ye kadar 1 800 e kadar 4,5
80 e kadar 0.45 1200 e kadar 7
180 e kadar 0.30 2000 e kadar 11
4000 e kadar 21
Eğimlerin yarar ve zararları: Modele verilen aşırı eğim parçanın resme göre şeklini bozar ayrıca parçanın yerinde çalışmasına engel olabileceği düşünülmelidir. Modele az verilen eğim ise modelim kumdan çıkmasını güçlendireceğinden dolayı fazla takalamaya ihtiyaç gösterir bu aşırı takalama ölçü değişikliğine yol açar.
Çekme: Kalıba yüksek ısıda dökülen maden soğuma esnasında hacimce küçülmeye maruz kalır buna çekme denir.
Çekmeyi ölçülerde meydana gelen küçülme ve kütlede meydana gelen küçülme olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Her malzemenin çekme oranı farklıdır bu oran % de olarak 100 mm de .....mm cinsinden ilave edilir.Örneğin dökme demir %de 1 çeker dolayısıyla modeli yaparken ölçüleri % de 1 büyük yapmamız gerekir

Bazı çeliklerin % de çekme miktarları


Çekmeye etki eden faktörler:
a) Parçanın şekli: İnce ve düz parçalar en büyük değerde çekmelerle karşı karşıyadır, girintili çıkıntılı ve karışık şekilli parçalarda çekme daha az olur.
b) Parçanın kalınlıkları: Kalın bir parçadaki çekme ince parçaya göre daha az olur; fakat iç boşluklar veya ince kesitlerde çatlamalar görülebilir. Bunlar besleyici koymak veya model konstrüksüyonunda kesit düzenlemeleri ile ortadan kaldırılabilir.
c) Kalıbın şekli: Maçalı kalıplarda çekme daha az oranda görülebilir.

3-Yolluk ve besleyiciler: Potanın ağzından dökülen ergiyik madenin kalıp boşluğuna dolmasını sağlayan yola yolluk denir.
Yolluk sistemi beş parçadan meydana gelir.
1-Dik yolluk: Potadan dökülen madenin sakin olarak curufluk ve memelere akıtılması için kullanılır.
2- Diplik: Madenin kalıp dibinden kum koparmasını ve turbulansı önlemek amacıyla kullanılır.
3- Memeler: Madenin kalıba veya besleyiciye aktarılmasını sağlar.
4- Curufluk: Madenin curuflarının tutulduğu boşluklara curufluk denir.
5- Besleyici:Kalıptaki kalın kesitleri önlemek amacıyla kullanılır.
Yolluk sisteminin özellikleri:
1- Sistem maden ile gelen ve madenin dağılımı sırasında ortaya çıkan curuf ,tortu,kalıp kumu vs. tutacak ve kalıba bunlardan arınmış temiz madenin girmesini sağlayacak önlemleri içermelidir.
2- Sistem döküm verimini artırmalı ve sıcaklık dağılımı yaratmalıdır.
3- Yolluk sistemi kalıplanması kolay ve ağırlık açısından ekonomik olmalıdır.
4- Sıvı maden akışı sakin,sabit debili ve en alt seviyede türbülanslı olmalıdır böylece kalıp gazlarının sıvı madende emilmesi,madenin oksitlenmesi ve kalıbın erozyonu önlenmiş olur.
5-Sıvı maden kalıp boşluğuna katılaşmaya başlamadan dolmalıdır.

4-İşleme Payları:
a- Tanımı:İşleme yüzeyi ve işleme payı imalat resmi üzerinde belirtilen işaret o yüzeyin dökümden çıktığı gibi değil dökümden sonra özel bir işlemeye tabi olacağını gösterir. Bu yüzeylere işleme yüzeyleri denir.
İşleme payı : İşlenecek yüzeylere yüzey ölçülerine ve kalitesine bağlı olarak modele verilen fazlalığa işleme payı denir.

İşleme kolaylıkları: İşlemeyi kolaylaştırmak için alınan önlemlerin amacı:
1- İşin tezgaha bağlanmasını kolaylaştırmak
a) iki punta arasında tur edecek silindirik parçaların eğik kısımlarına tezgaha bağlanabilmeleri ve punta havşaları açılabilmesi için çıkıntı parçalar eklenir.
b) Üçgen veya küresel biçimli parçaların tezgaha bağlanabilmeleri için ayaklar veya kulaklar eklenmelidir.
2- Bazı işlemlerin devamını sağlamak (delme,raybalama ve diş açma gibi)
3- Tezgaha bağlanması güç ve pahalıya mal olacak işlerin bağlanmasını kolaylaştırmak amacıyla işlenecek yüzeyleri bir araya toplamak.
4- Küçük parçaların dökülmesini ve işlenmesini kolaylaştırmak için sonradan ayırma işlemini uygulamak üzere bir araya getirmektir.
İşleme payına etki eden faktörler:
1- Dökülecek malzemenin cinsi: Dökülecek malzeme dökme demir veya çelik ise yaş kalıplara dökümü sonucunda yüzey sert olur. Yüzeyin sert tabakasının altından işleme yapmak gerekeceğinden en az 3 mm.işleme payı vermek gerekir.
2- İşlenecek yüzeylerin büyüklüğü: İşlenecek yüzeyler el takımları ile işlenecekse yüzeylere 2 mm. İşleme vermek yeterli olabilir büyük yüzeyler işlenecekse bu yüzeyin dökümden sonra deforme olacağı dikkate alınarak 8~12 mm işleme payı verilebilir.
3- Makine veya elde yapılması: El takımı ile işlenecek yüzeylere işleme payı az verilir; makinede işlenecek yüzeylere yüzeyin işlenme hassasiyeti göz önüne alınarak 3 mm. Veya daha fazla işleme payı verilebilir.
Döküm gereç sembolleri:
GG, GGL- TS: DDL (DIN 1691) Lamel grafitli dökme demir: Genellikle makine gövdelerinin yapımında kullanılır, ağır yük çekme ve basmaya karşı mukavimdir fakat ani darbelere karşı kırılgandır.
GGG-DDK- TS: DDK (DIN 1693) Küresel grafitli dökme denir: Ani darbelere karşı mukavimdir,esnektir ve kırılganlık özelliği azdır tavlanmış ve tavlanmamış olarak kullanılır.
Dökme çelik: Ergime derecesi 1450 derecedir, modelcilikte seri kalıplanan maça sandıklarının yapımında,vakum modellerinin yapımında,kokil döküm kalıplarının yapımında,ve kopya modellerinde kullanılır.
Takalama: Modellerin kum kalıp içerisinden çıkarılabilmeleri amacıyla yapılan işlemdir. Modele bağlanan takalama demirine takılan takalama çubuğuna çeşitli yönlerden vurularak kalıp boşluğu genişletilebilir.
-Aşırı takalama kalıpta ölçü değişikliğine yol açacağı için tercih edilmez.
Az takalamada ise model sıkışık olacağı için çıkarılırken kum kalıbı kırabilir ve kalıp bozulabilir.





 ETİKETLER : KALIP NASIL YAPILIR,KALIP NEDEN YAPILIR,KUM KALIP İMALATI,KUM KALIP ÖZELLİKLERİ,KALIP SPESİFİKASYONU,KUM KALIP YAPIMI,KUM KALIP HAZIRLANMASI,KUM KALIP NEDİR,KUM KALIP TANIMI,KUM KALIP NASIL DÖKÜLÜR,KUM KALIBIN İŞLENMESİKALIP ÇEŞİTLERİ,KALIP TÜRLERİ,DÖKÜLECEK KAIP TÜRLERİ.


SOLVER KİMYA LABORATUARLARI