Metalurji ve Malzeme Mühendisliğiryamanoglu.com/index_htm_files/Malzeme Uretim Teknikleri Hafta...

Malzeme Üretim TeknikleriMetalurji ve Malzeme Mühendisliği

Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

2019-2020

Bahar Dönemi

Ders 7

Hassas döküm yönteminin prensibi, mum ve benzer modeller kullanılarak

yüzeylerinin seramik veya alçı kaplanması, daha sonra seramik yüksek

sıcaklıklarda sinterlenerek bu sayede eriyen mum modellerinin dışarı

alınması ve kalıp boşluğunun oluşturulmasıdır.

Daha sonra oluşturulan bu hacim boşluğuna ergimiş metalin dökülmesi ve

metal soğuduktan sonra seramik kalıbın kırılarak metal parçaların açığa

çıkması işlemidir.

Bu yönüyle yöntem şekil karmaşıklığı ve metal sertliği açısından diğer

imalat yöntemlerince işlenmesi zor ya da imkansız olan parçaların nihai

kullanım ölçü toleransları dahilinde üretimine olanak verir.

Hassas Döküm

Malzeme Üretim Teknikleri Döküm

Yöntem II. Dünya Savaşı'na kadar ticari olarak sadece kuyumculuk ve dişçilikte

protez yapımı olarak uygulanmaktaydı. Daha sonraları ise uzay, havacılık ve

savunma sanayi olmak üzere şu sektörlerde uygulama alanı bulmuştur:

Savunma Sanayii

Tekstil Sanayii

Tıbbi ve Medikal Parçalar

Makine Endüstrisi

Uçak ve Uzay Sanayii

Otomotiv Endüstrisi

Tarım Endüstrisi

Vana ve Pompa Sanayii

Hassas Döküm


http://www.ertekno.com.tr/tr/urunler.html








Hassas Döküm


Mum

model

Mum

yolluk

(1) mum modeller oluşturulur,

(2) birkaç model, bir model salkımı

oluşturmak üzere birbirine

tutturulur

(3) model salkımı,önce seramik çamuruna

batırılır ardından seramik tozlarına tutulur,

(4) Yeterli kalınlığa gelene kadar işlem

tekrarlanarak kurumaya bırakılır

Mum

Isı

(5) kalıp ters çevrilir ve mumun kalıp

boşluğundan eriyerek akması içinbir etüvde

ısıtılır, (6) kalıp, yüksek bir sıcaklığa ön

tavlanır, erimiş metal dökülür ve katılaşır

(7) kalıp kırılarak bitmiş döküm çıkarılır

ve parçalar yolluktan ayrılır

Turgut Gülmez, İmal usulleri ders notları

Hassas dökümü, seramik kabuk döküm ve dereceli vakum döküm olarak

inceleyebiliriz:

Seramik Kabuk Döküm

Bu yöntem mum salkımlar seramik kalıp elde etmek amacı ile seramik tozu ile

kaplanır. Bu işlem parçanın geometrisine ve dökülecek alaşımın özelliğine bağlı

olarak tekrarlanır.

Belli bir sıcaklık ve basınç altında mum giderme işlemi yapılarak seramik kabuk

oluşturulur.

Hassas Döküm


Oluşturulan seramik kabuk sinterlenerek ergimiş alaşımın sıcaklığına

yaklaştırılır.

Daha sonra kalıbın içerisine ergimiş alaşım dökülerek soğumaya bırakılır.

Metal soğuyup katılaştıktan sonra seramik kalıp parçalar yolluktan ayrılır.

Hassas Döküm


Hassas Döküm


Dereceli Vakum Döküm

Bu yöntemde mum salkımlar, seramik kabuk dökümden farklı olarak,

yüksek sıcaklığa dayanıklı alçı ile kaplanır.

Oluşturulan alçı kalıp sinterlenerek alçı kalıbın mukavemetini arttırılır.

Vakumlama yöntemi ile oksijeni alınarak yerine inert gaz sevk edilmiş

döküm ocağında ergitme işlemi atmosfer kontrollü olarak yapılır.

Ergiyen alaşım yine vakum ortamında alçı kalıba dökülür.

Metal soğuyup katılaşana kadar vakum işlemi devam eder.

Hassas Döküm


Hassas Döküm


Hassas dökümün üstünlükleri:

Yüksek derecede karmaşıklığa ve boyutsal doğruluğa sahip parçalar dökülebilir

Dar boyutsal toleranslar ve yüksek yüzey kalitesi

Mum genellikle tekrar kullanım için geri kazanılabilir

Normal olarak ilave talaş kaldırma gerekmez – bu yöntem bir net şekil yöntemidir

Zayıflıkları

Çok sayıda işlem adımları gerekir. yavaş proses

Nispeten pahalı yöntemdir

Mekanizasyonu zor

Kum kalıba benzer ancak kalıp Paris alçısından (alçı - CaSO4-2H2O)’den

yapılır.

Kalıp yapımında, alçı ve su karışımı, plastik veya metal modelin üzerine

dökülür ve sertleşmesi beklenir.

Ahşap modelleri, suyla temas ettiklerinde genleştiklerinden genellikle

kullanılmaz.

Alçı karışımı, ince detayları ve yüksek yüzey kalitesi oluşturarak modelin

çevresinde kolayca akar.

Alçı Kalıba Döküm


Altın, gümüş, alüminyum, magnezyum, bakır gibi demir dışı metallerin

dökülmesinde kullanılır.

Boyut hassasiyetinin çok iyi, yüzeylerin düzgün olması ve çok detaylı

parçaların dökülebilmesi bu usûlün üstünlükleridir. Fakat kum kalıba göre

pahalıdır.





Üstünlükleri:

Yüksek doğruluk ve yüzey kalitesi

İnce kesitlerin yapılabilmesi kesit farklılıkları sorun oluşturmaz

Yüzeyler çok düzgün

Zayıflıkları:

Döküm sırasında problem oluşturabilen nemin uzaklaştırılması için kalıbın

kurutulması gerekir

Eğer aşırı kurutulursa kalıp dayanımı kaybolur

Alçı kalıplar yüksek sıcaklıklara dayanamaz, bu nedenle düşük erime

sıcaklığına sahip alaşımlarla sınırlıdır (1200oC)

Kokil döküm, erimiş alüminyum metalin (sıvı metal) sertleştirilmiş çelik kalıp

içine dökülerek yapılan üretim sürecidir. Kokil döküm sonrası

kalıplar genellikle su soğutmalı yöntemler kullanılarak soğutulur.

Kokil kalıba döküm yöntemi ile üretilen parçaların döküm kalitesi ve yüzey

kalitesi diğer döküm yöntemlerine göre çok iyidir. Döküm sonrası parçalar ek

bir işlem gerektirmez. Çok ince ve karmaşık parçalar rahatlıkla

dökülebilmektedir.

Kokil kalıp yöntemiyle daha çok

otomobil ve motor parçalarının

dökümü yapılmaktadır.

Metal (Kokil) Kalıba Döküm




(1) kalıp ön tavlanır ve kalıp ayırıcı bir sıvı ile yağlanır(2) maçalar (kullanılıyorsa) yerleştirilir ve kalıp kapatılır,

(3) erimiş metal, içinde katılaşacağı kalıba dökülür.


Kokil Kalıba Dökümün Avantajları:.

Hassas boyut toleransları sağlanabilir.

Karmaşık parçaların üretimi mümkündür.

Parçanın yüzey kalitesi iyi olup, temizleme masrafları düşüktür.

Seri üretim için ekonomik bir uygulamadır.

Soğuk metal kalıbın yol açtığı hızlı soğuma, ince taneli bir yapı oluşmasını

sağlar, böylece dökümler daha dayanıklı olur.

Kokil Kalıba Dökümün Dezavantajları:

Kokil kalıp pahalı olduğundan yöntem ancak seri üretimde ekonomiktir.

Bu yöntemle her malzeme dökülemez.

Sadece küçük parçaların üretimi için uygundur.

Genel olarak düşük sıcaklıkta eriyen metallerle sınırlıdır.



Sıvı metalin çok yüksek basınç altında metalden yapılmış bir kalıba

doldurulması esasına dayanır.

Uygulanan basınç sayesinde fazla miktarda sıvı metalin kalıba çok hızlı bir

şekilde doldurulması sağlanır.

Katılaşma tamamlanıncaya kadar basınç uygulanmaya devam edilir ve

ardından kalıp açılarak itici çubuklar yardımıyla parça kalıptan çıkarılarak

işlem tamamlanır.

Bu yöntem sayesinde çok karmaşık şekilli parçaların dökümü mümkün olur.

Genellikle dökülecek malzemelerin erime sıcaklığı 1000 ºC nin altındadır.

İşlemler tamamıyla makineler tarafından gerçekleştirildiği için yüksek üretim

hızlarına erişilebilir (100...800 parça/saat).

Basınçlı Döküm


Kullanılan basınç 10 - 80 atmosfer arasında değişir.

İşlem sonucu elde edilen parçalara genellikle talaşlı işleme gerek kalmaz.

Ayrıca parçaların yüzeyleri hızlı soğuma sonucunda ince taneli mukavemetli

olurlar.

Kalıplar pahalı olduğundan dolayı bu yöntem genellikle 5000 parçanın

üstünde üretim yapılacaksa uygundur.

Basınçlı Döküm


Basınçlı Döküm

Sıcak hazneli döküm çevrimi: (1) kalıp

kapalı ve piston gerideyken, erimiş metal

hazneye doğru akar

Sıcak hazneli döküm çevrimi: (2) zımba

haznedeki metali kalıbın içine akmaya

zorlar ve soğuma ve katılaşma sırasında

basıncı sürdürür



Savurma döküm yönteminde erimiş

metal, bir eksen etrafında döndürülen

kalıplar içine dökülerek biçimlendirilir.

Merkezkaç kuvvetlerinin oluşturduğu

basınç,metalin kalıp cidarına homojen

olarak dağılmasını, parçanın dışının kalıbın

iç şeklini almasını sağlar.

Oluşan yüksek merkezkaç kuvveti sayesinde dökülen sıvı metal içinde

bulunan düşük yoğunluklu kum ve cüruf tanecikleri, metal olmayan kalıntılar

ve gazlar dönme eksenine doğru sürüklenir.

Dolayısıyla bu yöntemle parça yüzeyinin gözeneksiz temiz ve ince taneli

olarak elde edilmesi mümkün olur.

Savurma (Santrifüj) Döküm




Kalıp Serbest merdane

Tahrik

makarası

Önden görünüş Yandan görünüş

Kalıp

Dökme potası

savurma döküm ile boru döküm ekipmanı


Savurmalı Dökümün Avantajları:

Boru ve bunun gibi parçalar maça kullanılmadan dökülebilir.

Gözeneksiz ve temiz bir içyapı elde edildiğinden, bu yöntemle dökülen

malzemenin mekanik özellikleri diğer yöntemlerdekinden daha üstündür.

Parça toleransları dar, yüzeyleri kalitelidir.

Yolluk sistemi olmadığından, hurdaya atılan malzeme çok azdır.

Kalıbın ince cidarlı bölümleri kolaylıkla dolar.

Erimiş metali besleme hızı yüksek olduğundan, döküm sıcaklığı düşük

seçilebilir.

Savurmalı Dökümün Dezavantajları:

Dökülebilen parça biçimleri sınırlıdır.

Döküm makinesi yüksek bir yatırım gerektirir.

Yoğunlukları farklı olan bileşenler içeren alaşımlarda ağırlık segregasyonu

görülebilir.



Sürekli döküm usulü, ergimiş metalin su ile soğutulan, iki ucu açık bir

kalıptan geçirilerek katı hale dönüştürülmesi metodudur.

Genellikle, şekilsiz veya az şekilli uzun parçaların dökümü yapılmaktadır.

Daha çok düşük ergime sıcaklıklı malzemeler ve bakır alaşımlarına tatbik

edilir.

Kalıbın üst ucundan ergimiş metal dökülür, alt ucundan çeşitli çap ve

profillerde çubuk elde edilir.

Sürekli (Kontinü) Döküm


http://www.isdemir.com.tr/wps/wcm/jsp/Animasyon.html



http://www.isdemir.com.tr/wps/wcm/jsp/Animasyon.html

Sürekli Döküm Avantajları:

Düzgün olmayan teşekküller ve bozulmalar önlenmektedir.

Randıman %100'dür.

İngotlara göre daha düzgün bir yüzey elde edilmektedir.

Segregasyonların azalması sebebiyle, yüksek kalitede malzeme elde

edilmektedir.

Soğutma hızı kontrol edilerek, tane büyüklüğü ve yapının ayarlanma imkanı

vardır.

işlem ekonomiktir.



Geleneksel SeramiklerAlaşım Grubu Alaşım Tipi Elementler

Dökme demirler Beyaz-Gri-Temper-Küresel C, Si P, Ni, Cr

Çelikler Karbon çelikleri-az/yüksek alaşımlı-paslanmaz-

takım çelikler

C, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Si, Al

Cu-esaslı alaşımlar Pirinçler-Bronzlar Cu, Zn, Sn, Pb,Fe

Al-esaslı alaşımlar Kum kalıba-metal kalıba-basınçlı döküme uygun

alaşımlar

Si, Cu, Mg, Ni

Mg-esaslı alaşımlar Kum kalıba-metal kalıba-basınçlı döküme uygun

alaşımlar

Al, Zn, nadir toprak elementler

Zn-esalı alaşımlar Basınçlı döküme uygun alaşımlar Al, Mg, Cu

Ni-esalı alaşımlar Yüksek sıcaklığa-korozyona dirençli alaşımlar Ti, Cu

Diğer alaşımlar Kurşun-kalay esaslı alaşımlar Sn, Pb, Cu, Co,Ni,Mo,W,Cr,

Mo

BAŞLICA DÖKÜM ALAŞIMLARI


Geleneksel Seramikler

1. İNGOT DÖKÜMLER: Genellikle basit şekilli dökümler (haddeleme, dövme, çekme,

ekstrüzyon ürünleri olup daha sonra plaka, çubuk, tel v.b. başka şekillere dönüştürülürler

DÖKÜM ÜRÜNLERİ


Geleneksel SeramiklerPişmiş Kil Ürünleri, kaolin

DÖKÜM ÜRÜNLERİ

2. ŞEKİLLİ PARÇA DÖKÜMLER: Tamamlanmış veya yarı mamül ürünler

(makine, elektrik, otomotiv, uçak, gemi v.b.endüstri ürünleri)



DÖKÜM ÜRÜNLERİ


İngot’ların haddelenmesi sonucu

SLAB : (Eni 60-150 cm kalınlığı 5 cm – 25 cm)

BLUM : (kesiti –max.30x30 cm-min. 15x15 cm)

KÜTÜK : (kesiti max. 15x15 cm- min.5x5 cm)

olan yarı-mamul elde edilir.

(Dikdörtgen) 150x60 cm Kare-30x30 cm Kare -15x15 cm

İrfan Ay, İmalat Yöntemleri, Ders notları

SLAB BLUM KÜTÜK


DÖKÜM ÜRÜNLERİ


Slab’ dan ;

LEVHA : ( Kalınlığı 5 mm den büyük, genişliği 60 cm den büyük)

SAC : (Kalınlığı 5 mm’den küçük, genişliği 60 cm’ den büyük)

ŞERİT- BAND : (Kalınlığı 5mm den küçük, genişliği de 60 cm’den küçük)

ebatlarında olan ara ürünler elde edilir.

SLAB’lar’ dan haddeleme yolu ile üretilen LEVHA, SAÇ , ŞERİT

LEVHA kalınlık> 5 mm SAÇ Kalınlık > 5mm ŞERİT –BANT Kalınlık < 5 mm

60*150 cm En > 60 cm En < 60 cmİrfan Ay, İmalat Yöntemleri, Ders notları

Döküm Kusurları

Döküm parçada istemediğimiz ölçü, şekil, doku değişikliği ve diğer bazı olumsuzlukların

bulunması halinde bu parça, hatalı döküm olarak kabul edilir. Hatanın derecesine göre,

parçanın çalışacağı şartlar dikkate alınarak ya onarımı yapılarak kullanılır veya hurda olarak

değerlendirilir. Hatalı parçalarda bir veya daha fazla hata bir arada olabilir. Döküm

hatalarının oluş nedenleri doğru tespit edilirse, çözüm kolaylaşır. Hataların nedenleri aşağıda

belirtilen konular taranarak bulunabilir.

• Döküm parçanın tasarlanması yanlış,

• Model ve maça sandıkları hatalı,

• Yolluk sistemi, besleyici, soğutucu, çıkıcı uygulaması hatalı,

• Kalıp ve maça kumu uygun değil,

• Kalıplama ve maça yapımı tekniği hatalı,

• Sıvı metalin bileşimi uygun değil,

• Bitirme işlemleri hatalar,

• Ergitme ve döküm tekniği hatalıdır.


Gaz Boşlukları

Eksik Döküm

Şişme

Çukurluklar, Çizgiler, Pullar

Kayma

Koparma ve Sürüklemeler

Soğuk Birleşme

Sıvı Metalin Kuma İşlemesi

Metal Penetrasyonu

Sıçramalar

Çapak

Çekme Boşlukları

Döküm Kusurları


Alüminyum döküm parça üretimi

için kokil döküm, metal enjeksiyon

döküm, kum döküm, alçak basınç

döküm gibi çeşitli yöntemler

bulunmaktadır. Bu yöntemler üretilecek

parçanın fiziksel özellikleri, şekli,

kalitesi ve üretim miktarına göre tercih

edilmektedir.

Alüminyum Dökümü


Kokil döküm yöntemi, ülkemizde yaygın olarak kullanılmayan döküm

metodudur. Kokil döküm uygulaması iyi bir tecrübe gerektirmekle beraber

teknolojiyede ihtiyaç duyulmaktadır. Alüminyum kokil döküm

uygulamasında en önemli şey kalıptır. Kalıp maliyeti yüksek olmakla birlikte

seri üretimler için ekonomiktir. Daha çok küçük ve karmaşık yapılı parçalar

için tercih edilir. Çıkan parçanın yüzey kalitesi ek bir temizleme

gerektirmeyecek kadar temizdir. Kokil döküm uygulamasında kum döküm

yöntemine göre işçilik ve emek daha azdır.



Metal Enjeksiyon Döküm yöntemi yaygın olarak kullanılan döküm

yöntemlerindendir. Çok adetli parça üretimleri için tercih edilir. Kalıp

maliyetleri diğer döküm yöntemlerine göre daha düşüktür. Özel enjeksiyon

makinaları yardımıyla erimiş sıvı metal basınç desteğiyle kalıp boşluğuna

doldurularak üretim gerçekleştirilir.



Alüminyum kum döküm yöntemi en çok kullanılan

döküm tekniğinden biridir. Kum dökümün birçok avantajı

bulunmakla birlikte değişik ve karmaşık şekillerdeki

parçaların dökümü için elverişlidir. Alüminyum kum

döküm yöntemi ile çok büyük boyutlardaki parçaların

dökümü yapılabilmekle beraber küçük parçaların

dökümü için bir limiti vardır. Bu sebeple çok ince kesitli

parçalar için kum döküm yöntemi tavsiye edilmez.

Kum döküm yönteminde diğer döküm yöntemlerine göre

gerekli harcanan emek daha fazladır. Bu sebeple kum

dökümde yeteri kadar istenen parçalar emeği fazla

olmasına rağmen ekonomik olabilir.




Fırınlar

Yüksek Fırın

Endüksiyon Fırın

Ark Fırınları

Yüksek fırınlarda temel amaç, demir cevherinin

ergitilerek ham demir elde edilmesidir. Tüm

sistem bu amaca en uygun şekilde dizayn

edilmiştir. Silolarda stoklanan hammadde, kontrol

odasındaki şarj programına uygun olarak,

belirlenen miktar ve oranlarda kovalarla (2 adet)

fırın üzerine taşınır. Bu hammaddeler kok,

cevher, pelet, sinter, dolamit ve çakmaktaşından

oluşur.

Türkiye ‘de 9 adet yüksek fırın bulunur. Yüksek

fırınlara üretimlerinin artması için doğurganlık

özelliği nedeniyle kadın isimleri

verilir. İskenderun Demir-Çelik Fabrikası'nda

Cemile, Ayfer, Gönül, Dilek isimlerinde 4 adet,

Ereğli Demir-Çelik Fabrikası'nda Ayşe ve

Atatürk'ün annesinin adının verildiği Zübeyde

olmak üzere iki adet, Karabük Demir-Çelik

Fabrikası'nda ise Fatma (1939-Türkiye'nin ilk

Yüksek Fırını), Zeynep (1950) ve Ülkü (1962)

olmak üzere 3 adet ve toplam 9 adet yüksek fırın

mevcuttur.


http://tr.wikipedia.org/wiki/%C4%B0skenderun_Demir_ve_%C3%87elik_A.%C5%9E.


Fırınlar

Yüksek Fırın

Endüksiyon Fırın

Ark Fırınları

Endüksiyonla ısıtmanın temel prensibi

elektromanyetik enerjinin ısı enerjisi haline

dönüştürülmesine dayanır

Endüksiyonla ısıtma, metalik iş parçalarını

belirtilen sıcaklık ve sürelerde ısıtmakta

kullanılan temassız bir ısıtma yöntemidir.

Denetim kolaylığı, yüksek verimliliği, madde

kayıplarının son derece düşük olması tam

otomatik üretime uygunluğu ve çevre kirliliği

yaratmaması gibi nedenlerden dolayı

endüksiyonla ısıtma, ergitme ve sertleştirme

günümüzde giderek yaygın bir kullanım

kazanmaktadır.



Fırınlar

Yüksek Fırın

Endüksiyon Fırın

Ark Fırınları

Ark fırınları demir,çelik gibi metallerin eritme

işlemlerinde metalleri cevherlerinden ayırmada

kullanılır. Fırınların kapasitesi 150 kg ile 200 ton

arasındadır. Ark elektrodu düzeni bakımından

üçe ayrılır.

a) Endirekt ısıtmalı ark fırını

b) Direkt ısıtmalı ark fırınları

c) Örtülü ark fırını

Fırının iç kısmı ateş tuğlası ile örülmüştür.

Ergimiş metale temas eden kısımlar toz refrakter

malzemenin su ile karıştırılarak elde edilen

hamurun, gerekli form sağlandıktan sonra

pişirilmesi ile astar şeklinde sıvanır. Aşınma

sadece refrakter astarda olur, belirli sayıda eritme

işleminden sonra yenilenir.


Metalurji ve Malzeme Mühendisliğiryamanoglu.com/index_htm_files/Malzeme Uretim Teknikleri Hafta...

Documents

Transcript of Metalurji ve Malzeme Mühendisliğiryamanoglu.com/index_htm_files/Malzeme Uretim Teknikleri Hafta...