DÖKÜM TEKNOLOJİSİ ve PRENSİPLERİ

... konulu sunumlar: "DÖKÜM TEKNOLOJİSİ ve PRENSİPLERİ"— Sunum transkripti:

1 DÖKÜM TEKNOLOJİSİ ve PRENSİPLERİ
DÖKÜM KUMLARI DOÇ. DR. MUZAFFER ZEREN

2 KALIP KUMLARI Dökümlerin büyük bir kısmı kum kalıpta yapılır. Genel bir ortalama olarak 1 ton döküm için ton kum gereklidir. Kalıp malzemesinin esas görevi döküm boşluğu şeklini meydana getirmek ve bu şekil, sıvı metal dökülüp katılaşma kadar saklayabilmektir. Kalıp malzemesi başlıca üç bileşenden meydana gelir: 1) Gerekli refrakter özelliği sağlayan kum taneleri 2) Kum içinde doğal olarak bulunan veya sonradan ilave edilen bağlayıcı, 3) Bağlayıcı etkisi ile kum tanelerinin birbirini tutmasına imkân veren ve dolayısıyla kumu uygun bir kalıp malzemesi haline getiren su.

3 KALIP KUMU KARIŞIMLARI
Dökümhanelerde kullanılan kalp kumları başlıca iki gruba ayrılırlar: DOĞAL KALIP KUMLARI SENTETİK KALIP KUMLARI

4 DOĞAL KALIP KUMLARI Bu kumların kil oranı, doğal olarak ihtiva ettikleri kadardır. Bulundukları şekilde kullanılırlar, yalnız istenen özelliklerin sağlanması için su ilavesi yapılır. Doğal kalıp kumunun avantajı, nem miktarının uzun süre saklayabilmesidir. En büyük dezavantajı ise, özelliklerinin değişken oluşu, istendiği gibi sabit tutulmamasıdır.

5 SENTETİK KALIP KUMLARI
Sentetik olarak adlandırılan kumlar, doğadan, çok düşük oranda kil ihtiva eder şekilde çıkarılan kuma ve yıkanmış (bütün doğal kili giderilmiş) kuma bentonit gibi bir bağlayıcı ve su ilavesi ile elde edilen kumlardır. Sentetik kalıp kumlarının doğal kalıp kumlarına nazaran başlıca avantajları şöyle özetlenebilir: daha üniform tane boyutu daha yüksek refrakterlik özelliği daha düşük miktarda su daha az bağlayıcı ilavesi gerekliliği Çeşitli özelliklerin daha kolay kontrol edilebilirliği yüksek geçirgenlik (kalıbın daha sert dövülebilme imkânını verir) Doğal kumlardaki yaklaşık %6-8 nem’e karşı sentetik kumlarda çoğunlukla %3 civarında nem vardır.

6 KUMUN TARİFİ Kum genel olarak “( mm) boyutlarındaki mineral tanesi” şeklinde tarif edilebilir. Döküm kumlarının büyük çoğunluğu SiO2 bileşimindedir. Silis kumunun dökümhanelerde kalıp malzemesi olarak tercih edilişinin başlıca nedenleri: kolay bulunuşu, ucuz oluşu ve sıvı metalin etkilerine karşı koyabilecek yüksek refrakter özelliğidir.

7 SİLİS VE ZİRKON KUMLARI
Dökümcülükte kullanılan bir diğer kum çeşidi de zirkon kumudur. Zirkon kumunun başlıca özellikleri ise: yüksek refrakter özellik, yüksek ısıl iletkenlik, yüksek yoğunluk, düşük genleşme. Zirkon’un yüksek ısıl iletkenliği, sıvı metalin daha hızlı katılaşmasına sebep olur. Zirkon’un ısı iletkenliği ve yoğunluğu silisin iki mislidir, bu da zirkon’un silise nazaran 2 misli daha fazla ısıyı iki misli hızlı absorbe edebileceği anlamına gelir. Bu özellik dökümcüye, katılaşmayı kontrol için çok iyi bir imkân verir.

8 Kalıp Kumu Özellikleri
Kalıp kumundan beklenen özellikler: a) Yaş mukavemet b) Gaz geçirgenliği c) Kuru mukavemet d) Nem miktarı e) Kil miktarı f) Tane inceliği ve dağılımı

9 KALIP KUMU YAŞ MUKAVEMET ÖZELLİKLERİ
Yaş mukavemet kalıp kumunun (temper suyu) ilavesinden hemen sonraki mukavemettir. Bu kalıbın hazırlanması esnasında ve sıvı metalin döküldüğü anda kalıbın şeklini muhafaza etmesi için gerekli olan mukavemettir. Yaş mukavemeti kontrol eden faktörler: Tane inceliği, Tane şekli, Bağlayıcı cinsi ve miktarı ve Nem miktarıdır. Ayrıca karıştırma yöntemi de yaş mukavemeti etkileyen bir faktör olmaktadır.

10 YAŞ MUKAVEMET ÖZELLİKLERİ
Tane inceliği: Belli bir kum hacmi için taneler ne kadar küçük boyutlu ise, taneler arası temas yüzeyi de o kadar büyüktür. Dolayısıyla ince taneli bir kumun yaş mukavemeti daha yüksek olacaktır. En yüksek tane incelik No’ya sahip (AFS 108) sahip kumun yaş mukavemeti en yüksektir. Şekil 1. Tane inceliğinin yaş mukavemete etkisi Şekil 2. Değişik tane inceliğine göre yaş mukavemetteki değişim.

11 YAŞ MUKAVEMETE BAĞLAYICI ETKİSİ
Yaş mukavemet, kuma ilave edilen bağlayıcının cinsi ve miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Bağlayıcı miktarı arttıkça, yaş mukavemet de artacaktır. Kullanılan bağlayıcının cinsi de (kil, hububat, dekstrin vb.) yaş mukavemeti etkiler.

12 YAŞ MUKAVEMETE TANE ŞEKLİNİN ETKİSİ
Şekil 2. Kum tane şekline göre yaş mukavemetteki değişim

13 YAŞ MUKAVEMETE NEMİN ETKİSİ
NEM MİKTARI Yaş mukavemet nem miktarı ile önce artar sonra azalmaya başlar. Mukavemet artışı bölgesine karşılık gelen nem’e “temper suyu” azalış bölgesine karşılık gelene ise “serbest su” adı verilir.

14 GAZ GEÇİRGENLİĞİ Gaz geçirgenliği kalıp kumunun hava, gaz veya buharın geçişine imkan verme özelliğidir. Kalıp kumuna bu özelliği kazandıran, kum taneleri arasındaki boşluklardır. Kalıp kumunda geçirgenliği kontrol eden başlıca dört faktör Kum tane inceliği, Tane şekli, Kullanılan bağlayıcı cinsi ve miktarı Nem miktarıdır.

15 GAZ GEÇİRGENLİĞİNE NEMİN ETKİSİ
Tane İnceliği Tane inceliğinin, kumun geçirgenliğine olan etkisi Şekilde verilmektedir. İri kumun ince kuma nazaran daha geçirgen olduğu açıkça bellidir. Tanelerin küçülmesiyle geçirgenlik hızla azalmaktadır.

16 GAZ GEÇİRGENLİĞİNE TANE ŞEKLİNİN ETKİSİ
Tane Şekli Çok çeşitli olabilecek kum tane şekilleri iki temel grupta toplanabilir. 1) Yuvarlak şekilli taneler, 2) Köşeli şekilli taneler. Köşeli taneler yuvarlaklar kadar sıkı şekilde bir araya gelemezler; dolayısıyle köşeli tanelerden meydana gelen kumun geçirgenliği daha fazla olacaktır.

17 GAZ GEÇİRGENLİĞİNE BAĞLAYICININ ETKİSİ
Bağlayıcı Kalıp kumunda kullanılan bağlayıcının cinsi ve miktarı da geçirgenliği etkileyen faktörlerdir.

18 GAZ GEÇİRGENLİĞİNE KUM TANE BOYUTUNUN ETKİSİ
Kum tane boyutu Kum tane boyutuna göre gaz geçirgenliğinin değişimi * İri kum ince kuma nazaran daha geçirgen

19 KURU MUKAVEMET Genel olarak kalıp kumunun kuru mukavemeti ile yaş mukavemet aynı faktörler tarafından ve benzer şekilde etkilenirler. Tane inceliği, tane şekli ve nem miktarının etkisi benzerdir. Ancak değişik bağlayıcılar, yaş ve kuru mukavemetleri değişik şekilde etkilerler. Örneğin Ca –bentonitleri, Na –bentonitlerine nazaran daha düşük kuru mukavemet fakat daha yüksek yaş mukavemet sağlarlar. Na –bentonitleri en yüksek kuru ve sıcak mukavemet sağlayan bentonitlerdir. Bentonitlere hububat ve dekstrin ilave edilidğinde, çok yüksek kuru mukavemet değerlerine erişilebilir.

20 TANE İNCELİĞİ Belli miktarda bağlayıcı ve nem için ince kum, kalın kuma nazaran (İri taneli kum) daha mukavemetli ve daha az geçirgen olacaktır. Tane inceliği, arttıkça bir başka deyimle taneler inceldikçe, döküm yüzeyi daha düzgün olmaktadır. Tane inceliğinin ölçüsü olarak kullanılan (AFS No. su), seri elemede her elek üzerinde tutulan yüzdelerin bir önceki elek, No. suna tekabül eden katsayı ile çarpılması ve elde edilen değerlerin toplanarak, tutulan toplam %’ye bölünmesiyle bulunan sayıdır.

21 SICAK MUKAVEMET Sıcak mukavemet, kalıp kumunun ergimiş metal sıcaklığına eriştiği andaki mukavemet kalıp kumunun katılaşmaya başlamasına kadar kalıbın şeklini muhafaza edebilmesi için gereklidir. Sıcak mukavemet ile kuru mukavemet, genel olarak aynı faktörler tarafından ve benzer şekilde etkilenirler.

22 DAĞILABİLME ÖZELLİĞİ *Dağılabilme özelliği, “katılaşırken büzülen dökümün doğurduğu gerilimlerin etkisi ile kalıbın dağılması” şeklinde tariflenebilir. *Dağılabilme özelliği, sıcak mukavemetten ayrı düşünülemez. Sıcak mukavemet arttıkça dağılabilme özelliğinin azalacağı açıktır. *Dökümcülükte ideal olan, kalıp kumunun yüksek sıcak mukavemet ile iyi dağılabilme özelliğini bir arada bulundurmasıdır. Ancak böyle bir şart kolay elde edilemez. *Yüksek sıcak mukavemet ve kötü dağılma özelliğinin en belirgin işareti dökümlerdeki sıcak yırtılma olayıdır.

23 BAĞLAYICILAR Kalıp kumlarında bağlayıcılar iki ana gruba ayrılır. 1) İnorganik bağlayıcılar, 2) Organik bağlayıcılar. * Kalıp kumlarında en çok kullanılan inorganik bağlayıcılar killerdir. Bunların arasında en çok tercih edilen is bentonitlerdir. *Bentonitler dökümcülük açısından içerdikleri değişebilen iyona göre iki gruba ayrılırlar: 1) Na –bentonit; 2) Ca –bentoniti, Na’lular yeryüzünde daha az bulunan, su ilavesiyle kuru hacminin 5-6 katına şişebilen ve kalıp kumu özelliklerine katkıları açısından daha çok tercih edilenlerdir. Hububat, dekstrin vb. bağlayıcılar da, özellikleri değiştirmek amacıyla kullanılır. Hububat bağlayıcılar daha ziyade buğday ve mısır unlarıdır. *Mısır unu bağlayıcı, yaş ve kuru mukavemeti biraz arttırır. Buğday unu ise yaş mukavemete pek etkili olmamakta, buna karşılık kumun dağılabilme özelliğini yükseltmektedir. Dekstrin, hububat bağlayıcılara nazaran çok daha yüksek kuru mukavemet sağlar, ancak buna karşılık yaş mukavemette bir azalmaya sebep olur. *Reçine bağlayıcılar kalıplarda bağlayıcı olarak kullanılırlar. Reçine bağlı bir kum pişirildikten sonra çok sert bir yüzeye sahip olur, ancak en büyük dezavantajı, durduğu yerde hızla nem absorplamasıdır; bu sebepten reçine bağlı kalıp veya maçalar pişirildikten hemen sonra kullanılmalıdır.

24 KALIP KUMUNA YAPILAN DİĞER İLAVELER
Bazı maddelerin ilavesi ile doğal ve sentetik kalıp kumlarının özellikleri yükseltilebilir. -SİLİS TOZU: 200 meş’ten daha ince pulverize silis, %35 oranına kadar ilave edilerek kumun sıcak mukavemetini arttırır. -DEMİR OKSİT: İnce öğütülmüş hematit cevheri (Fe2O3), %0,25 den %1,60 a kadar sıcak mukavemeti arttırmak için kullanılır. -FUEL OİL: Serbest suyun yerini tutmak veya başka bir deyimle nem % sini azaltmak amacı ile bir miktar ilave edilebilir ve kumun kalıplanabilme kabiliyetini artırır. -MISIR UNU: % 2.0-%5 oranında mısır unu yaş ve kuru mukavemeti arttırmak için kullanılır. -PULVERİZE KÖMÜR: Kum tanelerinin döküm sıcaklığı ile birbirine kaynamasını önler. Zira kömür tozu kum tanecikleri arasında, yüksek sıcaklıkta, bir gaz perdesi meydana getirir. Bu suretle kumun dökümden sonra bir başka döküm için kullanılabilme özelliğini de artırmış olur. Ancak şart olarak pulverize kömür kalıp kumundan daha ince taneli olmalı ve %2.7 oranında ilave edilmelidir. -ODUN TALAŞI: Yüksek sıcaklıkta yanarak kalıp kumunun ısısal stabilitesini artırır. -GRAFİT: Dökümlerin yüzey kalitesini ve kumun kalıplanabilme kabiliyetini arttırmak amacı ile %0.2 den %2 ye kadar grafit ilavesi yapılabilir. -PERLİT: Genişlemiş bir Alüminyum silikat minerali olan perlit, kuma daha iyi bir ısısal stabilite sağlamak amacıyla düşük oranda (%0.5- %1.5) ilave edilebilir.

25 KUM YENİLEME

26 NEM MİKTARI-BENTONİT-YAŞ MUKAVEMET İLİŞKİSİ

27 ÖNCE İŞ GÜVENLİĞİ

28 ÖNCE İŞ GÜVENLİĞİ

29 ÖNCE İŞ GÜVENLİĞİ

30 Kalıp Kumu Özellikleri

31 Kalıp Kumu Özellikleri

32