Döküm (Ahmet ARAN)

8/10/2019 Dkm (Ahmet ARAN)

1/107


2/107

Ahmet ARAN Dkm Teknolojisi

___________________________________________________________________________

1

NDEKLER

1 GR

1.1. DKM TEKN1.2 TARHE1.3 TRKYEDE DKM SANAY

2. ERTME, DKME ve KATILAMANIN ESASLARI

2.1 ERTME2.2 GAZ ZNRL VE GAZ GDERME2.3 KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK SSTEM2.4 AKICILIK2.5 KATILAMA

2.5.1 Saf Metallerde Kat,la-ma2.5.2 Ala-,mlarda Kat,la-ma2.5.3 Kat,la-ma S,ras,nda Olu-an Hac,m Azalmalar,2.5.4 Kal,pinde Kat,la-man,n Ynlendirilmesi

3. KUM KALIBA DKM

3.1 GR3.2 MODELLER

3.2.1 Model Trleri3.2.2 Model Tasar,m,3.2.3 Model Malzemeleri

3.3 MAALAR3.4 KUM ESASLI KALIP TRLER

3.4.1 Ya- Kum Kal,plar3.4.2 Kuru Kum Kal,plar

3.4.3 Toprak (Bal,k) Kal,plar3.4.4 ukur Kal,plar3.4.5 Karbondioksit Yntemi3.4.6 Kabuk Kal,plar3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar3.4.8 imento BaBlay,c,l, Kal,plar3.4.9 Vakumlu Kal,plama Yntemi3.4.10 Dolu Kal,ba Dkm

3.5 KUM ESASLI KALIP MALZEMELER3.5.1 Kum zellikleri3.5.2 BaBlay,c, ve DiBer Katk,lar3.5.3 Kum Esasl, Kal,p Malzemelerinin zellikleri

3.5.4 Kum Yenileme ve Ta-,ma3.5.5 Yzey Kaplamalar,3.6 KUM KALIPLAMA MAKNALARI


3/107


___________________________________________________________________________

2

4. DER DKM YNTEMLER

4.1 HARCANAN KALIP KULLANILAN YNTEMLER4.1.1 Hassas Dkm

4.1.2 Al, Kal,ba Dkm4.1.3 Seramik Kal,ba Dkm

4.2 KALICI KALIP KULLANILAN YNTEMLER4.2.1 Kal,c, Kal,ba Dkm4.2.2 Bas,nl, Dkm4.2.3 Savurma Dkm3.4.4 ukur Kal,plar3.4.5 Karbondioksit Yntemi3.4.6 Kabuk Kal,plar3.4.7 Havada Sertle-en Kal,plar

5. ERTME OCAKLARI

5.1 POTALI OCAKLAR5.2 KUPOL OCAI5.3 ALEVL OCAKLAR5.4 ELEKTRKL OCAKLAR

5.4.1 Ark Ocaklar,5.4.2 Endksiyon Ocaklar,:5.4.3 Diren Ocaklar,

6. BTRME LEMLER

6.1 KALIP BOZMA

6.2. YOLLUK VE IKICILARIN AYRILMASI6.3. YZEY TEMZLEME6.4. APAK KESME6.5. ISIL LEM6.6. SON YZEY LEMLER6.7. ONARIM

7. DKM KUSURLARI VE KALTE KONTROL

7.1. DKM PARA KONTROLU7.2 DKM PARA KUSURLARI

8. DKM PARA TASARIMI

9. DKM MALZEMELER


4/107


___________________________________________________________________________

3

1 GR

Gnmz insan,n,n ya-am standart,nda son 50 y,lda saBlanan olaBanst

iyile-me, byk lde mhendislik tasar,mlar,n,n seri ve ucuz olarak imalat,n, saBlayan

yntemlerin geli-tirilmesi sayesindedir. mal usullerini tan,mak btn mhendislik

disiplinleri iin ka,n,lmaz bir zorunluluktur. Mhendisler her bir imal usulnnimkanlar,n,, stnlklerini ve s,n,rlar,n, tan,yarak amalad,klar, tasar,ma en ucuz ve

doBru olarak ula-mak iin gerekli bilgileri edinmek zorundad,rlar.

retim, doBada bulunan maddeleri istenilen zellik ve biimdeki rnlere

dn-trmek olarak tan,mlanabilir. retim yntemlerini i ve d,-dn-mler olarak ikiye

ay,rmak mmkndr. dn-mler genellikle cevherlerin indirgenmesi, kimyasal

ar,tma, ,s,l i-lemler gibi maddelerin kimyasal dn-me uBrad,klar, tekniklerdir. D,-

dn-mler ise malzemelerin istenilen biim ve boyutlara getirilmesi anlam,nda olup,Trke teknik terminolojide bu yntemler iin genellikle imal usulleri ad,

kullan,lmaktad,r. mal usulleri ok say,da deBi-ik yntemi ierir; bunlar aras,nda

ba-l,calar, dkm, kaynak, plastik -ekil verme ve tala- kald,rma yntemleridir, ekil 1.1.

Bu kitap kapsam,nda ele al,nan dkm tekniBi, s,v, halde ak,c, olan metallerin,

retilmek istenen paran,n biiminde bir bo-luk ieren kal,plara (yerekimi yard,m,yla

veya uygulanan bas,nla) doldurularak kat,la-t,r,ld,B,bir imalat yntemidir. S,v, metalin

iine dkldB kal,p olarak, her dklen paradan sonra bozulan (rneBin kum) kal,plar

kullan,ld,B, gibi, birden fazla paran,n retimine imkan veren kal,c, (rneBin metal)

kal,plar da kullan,labilir. Metalin kat,la-mas,ndan sonra kum kal,plarda kal,p bozularak,

kal,c, kal,plarda ise kal,p a,larak dklen para ,kar,l,r. Dkm yntemiyle doBrudan

para retildiBi gibi, ingotlar da dklebilir. ngotlar, metal endstrisinde

ala-,mland,r,lmas, tamamlan-m,-eriyik halindeki malzemenin, haddeleme veya dvme ile

-ekil verilmek zere basit ve byk kal,plara dklmesi ile elde edilen paralard,r.


5/107


___________________________________________________________________________

4

RETM YNTEMLER

DNMLER DI DNMLER

Kimyasal ve Fiziksel Biimlendirme

Dnmler

DKM KAYNAKErimi Durumdaki Yerel Eritme le

Akclktan Yararlanlr Birletirme Salanr

Kum Kalba Oksi-AsetilenHassas Elektrik Ark

Metal Kalba TozaltBasnl Plazma

TALA KALDIRMA PLASTKEKL VERMEstenmeyen Ksmlar Malzemenin "ekil Deitirme

Uzaklatrlr Kabiliyetinden Yararlanlr

Tornalama DvmeFrezeleme HaddelemePlanyalama EkstrzyonTa#lama ekme

ekil 1.1. retim Yntemleri


6/107


___________________________________________________________________________

5

Dkm ynteminin diBer imal usullerinden stnlkleri-yle s,ralanabilir:

Yntemin s,n,rlar, ok geni- olup, hem ok kk paralar,n, hem de tonlarcaaB,rl,ktaki byk paralar,n retimine uygun deBi-ik teknikler bulunmaktad,r.

ok karma-,k biimli ve ii bo- paralar,n retimi mmkndr.

Hemen hemen tm metal ala-,mlar,n,n dkm mmkndr. Baz, malzemeler ise

(rneBin dkme demir) sadece dkm yoluyla elde edilebilir.

Seri retime uygun dkm yntemleri geli-tirilmi-tir.

Dkm ynteminin snrlar ise -unlard,r

ok ince kesitlerin elde edilmesi gtr. Az say,da para retimi iin genellikle ekonomik deBildir.

Ayn, malzemenin plastik -ekil verme yntemleri (rneBin dvme) ile elde edilmi-

olan,, dayan,m bak,m,ndan genellikle daha stndr.

Genellikle hassas boyut toleranslar,n,n ve iyi yzey kalitelerinin saBlanmas,

gtr.

evre dostu bir imalat yntemi deBildir.

ekil 1.2: Dkme haz,r bir kapal, kum kal,b, kesiti


7/107


___________________________________________________________________________

6

1.1. DKM TEKN

Dkm i-lemi, iinde retilmek istenen paran,n biimine sahip bir bo-luk bulunan

kal,plara s,v, metalin doldurulmas, ile yap,l,r. Kal,p bo-luBunun boyutlar, elde edilmek

paranan biraz daha byktr; bu -ekilde kat,la-ma ve soBuma s,ras,ndaki boyut

azalmalar, dengelenir. S,v, metalin doldurulduBu kal,p a,k veya kapal, olabilir. Dkm

teknolojisinde daha yayg,n olarak kullan,lan kapal, kal,plarda, s,v, metalin kal,ba

doldurulmas, iin bir yolluk sistemi bulunur, ekil 1.2. Kal,plar deBi-ik refrakter

malzemelerden yap,labilir, bunlar aras,nda kum, al,, seramik ve metal say,labilir.

Kat,la-ma sonras,nda baz, dkm yntemlerinde paran,n ,kar,lmas, iin kal,b,n

bozulmas, gerekir, yani kal,plar sadece bir kez kullan,l,rlar (kum kal,p). Baz, yntemlerde

ise kal,plar kal,c,d,r ve birden ok para retimi iin kullan,l,rlar (metal/kokil kal,p).

Dkm ncesinde metal eritilir ve dkm s,cakl,B,na ,kar,l,r. Kal,ba dolan metal

soBumaya ba-lar, s,cakl,k belirli bir deBere d-tB zaman kat,la-ma ba-lar ve kat,la-ma

tamamland,B,nda hala s,cak olan para oda s,cakl,B,na kadar soBur. Bu s,rada nemli

miktarda ,s, uzakla-t,r,l,r ve faz dn-mleri olabilir. Btn bu sre boyunca paran,n

boyut ve biimi yan,nda malzemenin iyap,s, ve dolay,s,yla zellikleri belirlenir. Dkm

sonras,nda para kal,ptan ,kar,l,r, paraya ait olmayan k,s,mlar uzakla-t,r,l,r, yzey

temizlenir, varsa ,s,l i-lem yap,l,r ve gerekli kontrollerden sonra imalat tamamlanm,-olur.

DeBi-ik lkelerden bilim adamlar,, mhendis ve ustalar,n katk,lar,yla kal,p malzemeleri,

kal,plama yntemleri, eritme ocaklar,, dkm malzemeleri gibi alanlarda srekli

geli-tirilen dkm teknolojisi, gnmzde yayg,n olarak kullan,lan bir imalat yntemi

haline gelmi-tir. Dkm yoluyla biimlendirilen metallerin en nemlileri: dkme demirler,

elik, bak,r ve alminyum ala-,mlar,d,r. Gnmzn dkmhaneleri mekanizasyon ve

otomasyon yntemlerinin yayg,n olarak uyguland,B,modern tesislerdir.

Dkm tekniBinde kaliteyi, byk lde erimi- metalin iine dkldB kal,plar,n

tr ve haz,rlan,-,nda gsterilen zen belirler. Uygulanacak kal,plama ynteminin

seiminde: retilecek para say,s,, amalanan retim h,z,, boyut hassasiyeti, yzey

kalitesi, metalurjik kriterler ve ynteme zg diBer zellikler dikkate al,n,r. Metal dkm

teknikleri kullan,lan kal,plar,n trne gre iki gruba ayr,l,r:

Harcanan kalp kullanlan yntemler: Bu yntemlerde kat,la-ma sonras,nda para

,kar,l,rken kal,p bozulur. Yani her yeni para iin yeni bir kal,p gereklidir.

Kalc kalp kullanlan yntemler: Bu yntemlerde kal,p defalarcakullan,labileceBinden, seri retim iin daha ekonomik zmdr.


8/107


___________________________________________________________________________

7

Bu kitapta dkm yntemleri bu iki grupta toplanarak teker teker ele al,nacakt,r.

Ancak bunlar aras,nda kum kal,ba dkm uygulamalar, diBer tekniklere gre ok daha

yayg,n olarak kullan,ld,B,ndan, ayr,nt,l, bilgi verebilmek amac,yla ayr, bir blm olarak

ele al,nm,-t,r.

1.2 TARHE

Arkeolojik bulgular, dkm ynteminin M..4000 y,llar,ndan ba-layan bir gemi-i

olduBunu gstermektedir. Eski aBlarda kullan,lan eritme ocaklar,nda genellikle bak,r

cevheri ile odun, tabakalar halinde doldurulur ve ayakla al,-an kei derisi krkler

yard,m,yla eritilen metal, ta- veya pi-irilmi- kilin i-lenmesiyle elde edilen kal,plara

dklrd. nceleri tek para a,k kal,plarla balta ve benzeri yass, paralar,n retimi iin

kullan,lan dkm tekniBi, yuvarlak biimli paralar,n retilmesi iin iki veya daha ok

paral, kal,plar,n kullan,m,yla geli-tirildi. M.. 2000 y,llar,ndan itibaren i bo-luklar,n elde

edilmesi iin pi-irilmi- kilden maalar kullan,lmaya ba-land,. Bunun yan,nda kal,plamada

mum modellerin kullan,ld,B, ve ,s,t,larak eritilen mumun kal,b, terketmesiyle kal,p

bo-luBunun olu-turulduBu hassas dkm yntemi de ayn, as,rlarda geli-tirilmi-tir.

M..1500 y,l,ndan ba-l,yarak dkm tekniBinin zellikle Mezapotamya ve in'de ok

geli-tirildiBi ve inlilerin ok paral, kal,plarla karma-,k paralar,n retiminde ustala-t,B,

grlmektedir.

Geli-tirilen bu teknikler sava-lar ve gebe insanlarla birlikte Akdeniz havzas,na ve

daha sonra Avrupa' ya ula-t,. M,s,rl, ustalar,n da metal dkm tekniBine ok nemli

katk,lar, olmu-tur. Avrupada dkm uygulamalar,, ba-lang,ta kiliselerin himaye ve

kontrolnde gerekle-mi- ve dkmcler 13.yzy,la kadar genellikle kiliselere an

dkmek ile uBra-m,-lard,r. Nitekim ilk bronz top, dkm ustas, bir rahip taraf,ndan 1313

y,l,nda dklm-tr. Bunun yan,nda zellikle talya'da ok say,da sanat dkm

retilmi-, papal,k dkmhanesinin ba-,nda bulunan ustalar dkm teknolojisi hakk,nda ilk

kitaplar, haz,rlam,-lard,r. Rnesans'tan sonra canlanan sanat uygulamalar, ve ticaret,baB,ms,z bir dkm sanayinin geli-mesinin ba-lang,c, olmu-tur.

ekil 1.3. M,s,rl,larda metal dkm (M..1500)


9/107


___________________________________________________________________________

8

1.3 TRKYEDE DKM SANAY

lkemizde dkm ynteminin ilk nemli uygulamalar, askeri amal, olup, Fatih

Sultan Mehmet taraf,ndan Tophane'de kurulan top dkmhanesi, diBer padi-ahlar

taraf,ndan da (zellikle Kanuni zaman,nda) geli-tirilmi-tir. Cumhuriyet dneminde de

devlet yat,r,mlar, olarak byk dkm tesisleri kurulmu-tur. 1960' lardan sonra otomotiv

ve in-aat sektrnn geli-melerine paralel olarak lkemizdeki dkm sanayi de h,zl, bir

geli-me gstermi-tir. Halen lkemizde sanayinin yoBun olduBu blgelerde deBi-ik

kapasitelerde ok say,da dkmhane bulunmakta ve bu kitap kapsam,nda ele al,nan

yntemlerin byk oBunluBu ba-ar, ile uygulanmaktad,r. Trk dkm sanayi halen

Avrupada 6., dnyada ise 13. s,radad,r. Yakla-,k 1.000.000 ton/y,l olan toplam retimin

%71'i lamel grafitli dkme demir, %14' kresel grafitli (sfero) dkme demir, %1'i

temper dkme demir, %10'u dkme elik ve %4' de demird ,-,metallerin retimi olarak

gerekle-tirilmektedir. Bu retimin %25'i in-aat, %35'i makina-imalat, %20'si otomotiv,

%8'i bas,nl, boru ve %12'si demir-elik ve diBer alanlarda kullan,lmaktad,r. Trk Dkm

Sanayicileri DerneBi taraf ,ndan haz,rlanan a-aB,daki tablolarda, bu sektrn son 40 y,l

iindeki h,zl, geli-mesi a,ka grlmektedir. Tablo 1.1de verilen y,ll,k retim rakamlar,

son 40 y,ldaki byk geli-meyi, Tablo 1.2de verilen ihracat rakamlar, da 1980 y,l,ndan

itibaren ihracatta saBlanan byk art,-lar, yans,tmaktad,r. Trk Dkm Sanayinde

ya-anan deBi-imi vurgulamak iin, Tablo 1.3de, 1977 ile 1998 y,llar,na ait rakamlar

kar-,la-t,r,lmaktad,r. GrldB gibi bu 20 iinde sektrde byk i-letmelerin retimdeki

pay, h,zla artm,-, gerekle-tirilen modern yat,r,mlar ve verimlilik art,-lar, sonucu al,-an

say,s, hemen hemen ayn, kalmas,na raBmen retimde iki kat art,-saBlanm,-t,r.

Tablo 1.1: Trk Dkm Sanayinin son 40 y,l iindeki retim rakamlar, (ton)

YIL KIR DD SFERO TEMPER ELKDEMR

DII.TOPLAM

1960 150,000 1,000 10,000 161,000

1970 200,000 2,000 15,000 217,000

1985 385,000 18,000 9,000 58,000 470,000

1990 415,000 60,200 10,500 58,000 543,000

1995 606,000 79,700 12,960 65,690 20,000 764,350

2000 690,000 130,000 7,000 98,000 40,000 965,000


10/107


___________________________________________________________________________

9

Tablo 1.2: Trk Dkm Sanayinin son 20 y,l iindeki ihracat rakamlar,

Y,l KIR DD SFERO TEMPER ELKDEMR

DIITOPLAM

1980 3.770 --- ------- 880 4.650

1990 15.178 2.500 722 2.800 21.200

1997 98.000 39.000 1.840 21.000 159.840

2000 198.000 61.500 3.700 47.000 18.700 328.900

Tablo 1.3: Trk Dkm Sektrnde 19771998 aras,ndaki geli-meler

1977 1998

Byk

Tesisler

Kk

TesislerTOPLAM

Byk

Tesisler

Kk

TesislerTOPLAM

K,r DDTon

%

141500

38

230000

62

371500

100

605000

87

90000

13

695000

100

SferoTon

%

2500

100

-

-

2500

100

11760

98

240

2

12000

100

TemperTon

%

2500

100

-

-

2500

100

115940

98

7060

2

123000

100

elikTon

%

65000

100

-

-

65000

100

100000

100

1000

-

101000

100

al,-an Ki-i8146 11850 19996 19860 6502 22362


11/107


___________________________________________________________________________

10

2. ERTME, DKME ve KATILAMANIN ESASLARI

2.1 ERTME

Metali eriterek, dkm s,cakl,B,na ula-t,rmak iin eritme ocaklar,ndan yararlan,l,r.

Bu ocaklarda ayr,ca ala-,mlama, bile-imin ayarlanmas,, kat,-k,lar,n giderilmesi, gaz

giderme ve a-,lama gibi baz, ek i-lemler de, dkmden hemen nce gerekle-tirilir.

Eritme ve dkm uygulamalar,nda byk zenle al,-,lmal,d,r, nk yap,lacak en kk

hatalar dahi, kaliteyi byk lde etkileyen ve daha sonra giderilmesi mmknolmayacak sonulara neden olabilir.

Bir saf metali dkm s,cakl,B,na ula-t,rmak iin harcanan enerji

a. Metali ba-lang, s,cakl,B,ndan erime s,cakl,B,na ,kar,lmas,

b. Metali sabit s,cakl,kta eritilmesi ve

c. Erimi- metalin dkm s,cakl,B,na ,kar,lmas,

iin harcan,r ve birim aB,rl,k ba-,na toplam ,s,

Q =UV {ck (Te- To) + r + cs (Td Te)}

-eklinde yaz,labilir. Burada Q toplam ,s,, U yoBunluk, ck kat, durumda zgl ,s,, Te erime

s,cakl,B,, To ba-lang, s,cakl,B,, r erime ,s,s,, cs s,v, durumda zgl ,s,,Td dkm

s,cakl,B,d,r.

Bu hesaplama ile ancak yakla-,k deBerler elde edilebilir. nk bu baB,nt,da

bulunan bir ok katsay,n,n tam deBerinin bulunmas, kolay deBildir, ayr,ca bu deBerlergerekte sabit olmay,p, s,cakl,B,n bir fonksiyonu olarak deBi-irler. Ayr,ca faz dn-mleri

olabilir; ala-,mlarda iin erime sabit bir s,cakl,kta deBil belirli bir kat,la-ma aral,B,nda

gerekle-ir ve yukar,da hesaba dahil edilmeyen nemli birok ,s, kay,b, mevcuttur.

Dkm s,cakl,B,, kat,la-ma s,cakl,B,ndan yksek seilmelidir, ancak s,cakl,B,n fazla

yksek olmas,, tane irile-mesi, oksitlenme, gaz znmesinin artmas,, penetrasyon gibi

olumsuz etkilere yol aabilir. Bu nedenle dkm s,cakl,B,, yeterli olan en d-k s,cakl,k

olarak seilmelidir. Baz, dkm ala-,mlar,n,n erime ve dkm s,cakl,klar, izelge 2.1de

grlmektedir.


12/107


___________________________________________________________________________

11

izelge 2.1. DeBi-ik malzemelerin dkm ve erime s,cakl,klar,

MALZEME KATILAMA

SICAKLII (OC)

DKM

SICAKLII

(OC)

K,r Dkme Demir (%3,5 C) 1175 1250 1350

Temper Dkme Demir (%2,8 C) 1250 1325 1400

Beyaz Dkme Demir (%3 C) 1240 1280 1320

Dkme elik (%0,6C) 1475 1550 1600

Aluminyum - Silisyum Ala-,m, 570 700 750

Aluminyum - Bak,r Ala-,m, 600 700 720

Aluminyum Bronzu 1025 1050 1150

Pirin 60/40 890 990 1010

Magnezyum Ala-,mlar, 630 720 770

2.2 GAZ ZNRL VE GAZ GDERME

ekil 2.1. Metal iinde znen gaz miktar,n,n s,cakl,k ile deBi-imi

En uygun eritme ko-ullar,nda dahi gazlar,n (zellikle hidrojenin) s,v, metal iinde

znmesine engel olunamaz. rneBin hidrojen, havadaki veya ortamdaki nemin, s,v,

metalin s,cak yzeyinde hidrojen ve oksijene ayr,-mas, ile ortaya ,kar ve kk apl,


13/107


___________________________________________________________________________

12

olan bu atom, eriyik iinde kolayl,kla znr. Gazlar,n s,v, metal iinde znrlB

bas,n ve s,cakl,Ba ok baBl,d,r. znrlk, eriyiBin soBumas, ve zellikle kat,la-mas,

s,ras,nda byk oranda d-er (eki1 2.1), yani znm- gazlar,n soBuma ve kat,la-ma

s,ras,nda metal eriBini terk etmesi gerekir. Kat,la-ma s,ras,nda a,Ba ,kan bu gazlar,

eriyik d,-,na kaamaz ise para iinde gzeneklerin ve gaz boluklarnn olu-mas,nave malzeme zelliklerinin olumsuz etkilenmesine neden olurlar. ekil 2.1 den de

grldB gibi gaz,n en byk k,sm, kat,la-ma s,ras,nda a,Ba ,kar. rneBin bak,r, iinde

aB,rl,k yzdesi olarak sadece % 0,01 H2 bulunmas, durumunda, 1 m3'lk bir bak,r

eriyiBinin iinden 0,3...0,4 m3 hidrojenin ,kmas, sz konusudur (kaynama!).

Gazlar,n a,Ba ,kmas,n, nleyen bir diBer etken de bas,nt,r. Yksek bas,n

alt,nda s,v, metal iindeki gaz znrlB yksek olacaB,ndan, rneBin bas,nl, dkm

ynteminde gazlar,n d,-ar, kamas, sz konusu deBildir. Bu gazlar kat,la-ma ve soBumabittikten sonra malzeme iinde hapis kal,rlar. Ancak bu tr paralara sonradan eritme,

elektroliz veya ,s,tma bir i-lem uygulan,rsa, malzeme iinde a-,r, doymu- olarak kalan bu

gazlar kamaya al,-acaB,ndan kusurlara neden olabilir. rneBin eritme kaynaB,yap,lan

bas,nl, dkm paralarda diki-ler gzenekli olur!

S,v, metallerde gaz znmesini nlemek iin dikkat edilmesi gereken hususlar her

metal iin farkl,d,r, ancak baz, genel kurallar a-aB,da verilmi-tir:

Dkm s,cakl,B,mmkn olduBu kadar d-k seilmelidir. S,v, metal ile temas edecek tm paralar kurutulmal,d,r.

Eriyik fazla bekletilmemeli, dkm en k,sa srede yap,lmal,d,r.

Eriyik gerekmedike kar,-t,r,lmamal, ve zerindeki koruyucu rt dkmden

hemen nce s,yr,lmal,d,r.

Btn bu nlemlere raBmen eriyik iindeki gazlar,n znmesine tmyle engel

olunamayacaB,ndan, gerektiBinde gaz gidermei-lemleri uygulanabilir. Bu i-lemlerde s,v,

metal, klor, azot, argon gibi ntr bir gazla sprlr veya eriyik iine bu tr gazlar a,Ba

,karan bir kat, maddeler dald,r,l,r. S,v, metal iinde ykselen gaz habbecikleri, eriyikten

znm- gazlar, ve yzen oksit ve diBer metal olmayan kal,nt,lar, sprerek d,-ar,

,kar,r. Gaz gidermede ok etkin, fakat pahal, bir yntem de metali vakum alt,nda

eritmek veya erimi- metali, dkmden nce vakum alt,na alarak, gazdan ar,nd,rmakt,r.


14/107


___________________________________________________________________________

13

2.3 KALIBIN DOLDURULMASI VE YOLLUK SSTEM

S,v, metalin kal,p bo-luBuna doldurulmas,nda yolluk sistemlerinden yararlan,l,r. Bir

yolluk sisteminin ba-l,ca blmleri dkm aBz,, d-ey yolluk, yatay yolluk ve ara

yolluklard,r (ekil 2.2).

ekil 2.2. Yolluk sistemi

ekil 2.3 DeBi-ik dkm aB,zlar,

deal bir yolluk sisteminin i-levleri -yle s,ralanabilir:

Kal,b,n s,v, metal ile dolmas,n, saBlar.

Kal,ba dolan metalde trblans olu-mas,n, nleyerek, metalin oksitlenmesine, gaz

almas,na, crufun ve erozyonla kopar,lan kal,p paralar,n,n s,v, metale

kar,-mas,na engel olur.

S,v, metal iindeki cruf, kpk, oksit v.b. istenmeyen k,s,mlar,n kal,p bo-luBunagirmesine engel olur.


15/107


___________________________________________________________________________

14

Metalin kal,ba dolu-unu dzenleyerek, ynlenmi- kat,la-may, kolayla-t,ran,

arp,lmaya neden olmayan bir s,cakl,k gradyeni olu-turur.

Kal,p bo-luBunu gereken h,zda doldurmaya yetecek kadar byk, ancak malzeme

kayb,na neden olmayacak kadar kk boyutland,r,l,r.

Kal,p bo-luBuna doldurulacak s,v, metal, d-ey yolluBun stnde bulunan dkm

aznn iine dklr. Basit bir huni olarak biimlendirilen dkm aB,zlar, olduBu gibi,

metalin dkldB ve kal,ba girdiBi k,s,mlar,n tmsek ve perdelerle ayr,larak cruf, kpk

ve havan,n d-ey yolluBa girmesinin nlendiBi biimler de vard,r (ekil 2.3) . Dey

yolluk, a-aB,ya doBru daral,r ve metali yatay yollua iletir. D-ey yolluk kesiti a-aB,ya

doBru daralt,larak, metalin serbest akmas,na, yani h,z,n,n giderek artmas,na tekabl

edecek -ekilde biimlendirilir ve bu -ekilde d-ey yolluBa hava kamas, nlenir. Topuk

boyutlar, ve biimi, yn deBi-tirerek yatay yolluBa geen metalin erozyonla kal,b,bozmas,na ve trblansla gaz almas,na engel olacak -ekilde dzenlenmelidir. Yatay

yolluk, uygun konum ve boyutlardaki ara yolluklarla kal,p bo-1uBuna baBlan,r. Yatay

yolluBun ucunda pislik tutucu bulunur. Ara yolluklar, kal,p bo-luBunun bir kenar,

boyunca s,ralanabilir veya tm evre boyunca dzenlenebilir (ekil 2.4).

Ara yolluklar,n konum ve doBrultular,, kal,p bo-luBuna giren s,v, metalin maa

erozyonuna neden olmas,n, engelleyecek -ekilde dzenlenmelidir. S,v, metalin kal,ba

doldurulmas, i-lemi, yer ekimi yard,m,yla veya bas,n uygulanarak yap,l,r. En yayg,nolarak kullan,lan, metalin kendi aB,rl,B, ile bir yolluk sisteminden geerek kal,b,

doldurmas,d,r. Dkm, srekli ve niform bir h,zla yap,lmal,; dkm h,z,, dkm

sresinin bitiminden sonra kat,la-ma ba-layacak -ekilde ayarlanmal,d,r. GerektiBinde

birden fazla yolluktan dkm yap,labilir. Dkm h,z, eriyiBin kal,ba doldurulma h,z,d,r.

Doldurma yava- olursa kal,p tam dolmadan kat,la-ma ba-lar, h,zl, olursa trblans

problemleri ortaya ,kabilir. Trblans nlenmelidir, nk metalin atmosferle daha fazla

temas ederek oksitlenmesine ve ayr,ca kal,p erozyonuna neden olur.

ekil 2.4. Ara yolluklar,n dzenleni-i


16/107


___________________________________________________________________________

15

S,v, metalin yolluk sistemi iindeki ak,-, Bernoulli denklemi yard,m,yla hesapsal

olarak ele al,nabilir. Bu baB,nt,, srtnmenin ihmal edilmesi durumunda akan bir s,v,da

bas,n, h,z ve ykselti deBi-kenleri ile hesaplanan a-aB,daki ifadenin her noktada ayn,

olduBunu syler:

p + Uv2 + Ugh = sabit (p:bas,n, v:h,z, U:yoBunluk, h:ykselti)

Sistem atmosferik bas,n alt,nda ise

Uv1 2 + Ugh1 = Uv2 2 + Ugh2

yaz,labilir. Bu baB,nt, yard,m,yla yolluk siteminin ,k,-noktas,ndaki h,z hesaplanabilir. 1

noktas, yolluk sistemi giri-i, 2 noktas, yolluk sisteminin ,k,- noktas,, d-ey yolluk

yksekliBi h ise ve ba-lang, h,z, 0 kabul edilirse

v2 =[2gh bulunur.

DiBer bir baB,nt, da sreklilik baB,nt,s,d,r. Tm yolluk sistemi boyunca kesit deBi-ebilir,

ancak sreklilik bak,m,ndan debinin sabit kalmas, gerekir.

Q = v1 A1 = v2 A2

GrldB gibi dklen s,v,, ,k,- noktas,na yakla-t,ka h,z, artar, yani sreklilik

baB,nt,s,na gre yolluk kesitlerinin daralt,lmas, gerekmektedir. Kesit sabit b,rak,l,rsa tm

kesiti s,v, metal dolduramayacaB,ndan, yolluk iine hava girer ve s,v, metalle birlikte

kal,ba dolar. Bunu nlemek iin yolluk sisteminin kesitleri v.A arp,m, sabit kalacak

-ekilde daralt,l,r.

Dkm s,ras,nda kal,p dolma sresi (KDS) ise a-aB,daki baB,nt, ile hesaplanabilir.

Doldurulmas, gereken kal,p bo-luBunun hacmi V ise

KDS = V/Q = V/(A2[2gh ) yaz,labilir.

Yolluk sistemleri aras,nda en yayg,n olarak kullan,lan, blm yzeyi

yolluklardr(ekil 1.2). Bunun yan,nda ekil 2.5 'te baz, rnekleri verilen taban ve st

yolluk sistemleri de vard,r. st yolluk sistemlerinde (a,k sistemler) cruf ve pisliklerin

tutulmas, ile metalin gaz almas,n,n nlenmesi ok gtr. Taban yolluklar,nda ise

trblans ve kal,p erozyonu en aza indirilmi-tir, ancak kal,plama i-lemleri daha gtr.


17/107


___________________________________________________________________________

16

ekil 2.5. Taban ve st yolluk sistemleri

2.4 AKICILIK

Metal ve ala-,mlar,n yolluk sisteminden akarak, kal,b, kusursuz olarak doldurmazelliBi ak,c,l,k olarak adland,r,l,r. Kal,p iine doldurulan s,v, metalin ak,c,l,B,, malzeme,

para, kal,p ve dkm uygulamas, ile ilgili ok say,da birok parametreden etkilenir:

Dkm s,cakl,B,,

Malzemenin ,s,l zellikleri,

Kal,p malzemesi ve kal,b,n,s,l zellikleri,

Yolluk sistemi,

Malzemenin kal,p malzemesini ,slatma zelliBi

Paran,n ve kesitlerinin bykleri, EriyiBin ,s, ieriBi

Kat,la-ma tr ve aral,B,v.d.

ekil 2.6: Dkm spirali


18/107


___________________________________________________________________________

17

Kat,la-ma sabit s,cakl,kta ise ak,c,l,k en iyidir (saf ve tektik ala-,mlar). DiBer

ala-,mlarda ise belirli bir s,cakl,k aral,B,nda ayn, anda s,v, ve kat, fazlarbulunur ve ak,c,l,k

olumsuz etkilenir. Dkm s,cakl,B,n,n art,r,lmas, ak,c,l,B, iyile-tirmek iin kolay bir

zmdr, ancak yksek s,cakl,klara ,k,lmas, durumunda, oksit olu-umu, gaz

znrlBn artmas,, penetrasyon gibi birok olumsuzluBun ortaya ,kacaB,unutulmamal,d,r.

Malzemelerin ak,c,l,k zelliBinin saptanmas, iin kullan,lan en yayg,n pratik deney

"dkm spirali" dir, ekil 2.6. Dkm spiraline belirli ko-ullar alt,nda dklen s,v,

metalin spiral iinde ilerlediBi uzunluk, eriyiBin dkm kabiliyetinin bir ls olarak

kullan,l,r.

2.5 KATILAMA

Metal malzemelerin zellikleri byk lde kat,la-ma s,ras,nda olu-an iyap, ile

belirlenir. Dolay,s,yla zellikle dkm malzemelerin zelliklerinin kontrol edilebilmesi iin

kat,la-ma olay,n,n (kristalle-me) iyi bilinmesi gerekir. Bir s,v, metalin kat,la-mas, birincil

kristalle4me (katla4ma) ve bu s,rada olu-an kat,la-ma iyap,s, (dkm iyap,s,)

birincil iyap olarak adland,r,l,r. Dkm paralarda birincil iyap,, para mr boyunca

hi deBi-meyeceBinden kat,la-ma olay,n,n ok iyi kontrol edilmesi zorunludur.

Haddeleme, dvme gibi plastik -ekil verme yntemleri sonras,nda bu iyap, ,s,l

veya termomekanik i-lemler (rneBin normalizasyon, s,cak -ekil verme gibi) ile yeniden

olu-turulabilir (yeniden kristalle-me) ve bu -ekilde ortaya ,kan iyap, ikincil iyap

olarak adland,r,l,r. Dkm paralarda bu imkan genellikle olmad,B,ndan kat,la-man,n iyi

kontrolu ile uygun bir birincil iyap,n,n elde edilmesi ok nemlidir.

2.5.1 Saf Metallerde Katla4ma

S,v, metal iindeki atomlar dzensiz (amorf) halde olup, srekli olarak hareket

ederler. SoBuma s,ras,nda ,s,n,n uzakla-t,r,lmas, ile eriyiBin enerjisi giderek azal,r. Saf

metallerde kat,la-ma sabit s,cakl,kta olur. Bu s,cakl,Ba inildiBinde, eriyik iinde

kristalle-me merkezi veya ekirdek denilen bir tak,m dzenli atom gruplar, olu-maya

ba-lar ve eriyiBin diBer atomlar, zamanla bunlara eklenerek taneler ortaya ,kar.

Dolay,s,yla kat,la-ma olay,, yani iyap,daki tanelerin ortaya ,k,-,, ekirdeklenme ve

kristal bymesi diye iki safhaya ayr,labilir. Her biri ayr, bir ekirdek etraf,ndakibyme sonucu meydana gelen taneler, metal malzemenin iyap,s,n, olu-turur, ekil 2.8.


19/107


___________________________________________________________________________

18

ekil 2.7: Saf bir metalin soBuma eBrisi

ekirdeklenme

ekirdekler ok kk kat, parac,klar olup kararl,l,klar,, yani tekrar erimeden

bymeye devam etmeleri, ancak yeterli bir byklBe sahip olmalar,na baBl,d,r. Budurum, serbest enerji yard,m,yla a,klanabilir. Herhangi bir olay,n kendiliBinden devam

edebilmesi iin, bu olayla ilgili serbest enerji toplam,n,n azalmas, gerekir. Kat, durum,

s,v,ya gre daha d-k enerjili olduBundan, eriyikte kat, parac,klar,n olu-mas, s,ras,nda

kristalle-me ,s,s, a,Ba ,kar. te yandan yeni yarat,lan s,v,/kat, ara yzeylerinin olu-umu

iin enerjiye ihtiya vard,r ve a,Ba ,kan enerji burada kullan,l,r. Dolay,s,yla

ekirdeklenme s,ras,nda sistemin serbest enerjisi kristalle-me nedeniyle azal,rken,

yarat,lan yeni yzeyler dolay,s,yla artma eBilimindedir. ekirdekler ok kk iken

yzeyleri hacimlerine oranla byktr ve kristalle-me s,ras,nda a,Ba ,kan enerji, buyzeylerin yarat,lmas, iin yeterli olmaz. ekirdek yar,ap, kritik bir r0 deBerine

ula-t,B,nda, art, ve eksi i-aretli enerji deBi-imleri birbirine e-it olur ve bu r0 deBerinden

daha byk yar,apl, ekirdeklerde a,Ba ,kan enerji yzeylerin yarat,lmas, iin gereken

enerjiden byk olacaB,ndan ve dolay,s,yla toplam serbest enerji kat,la-ma ile

azalacaB,ndan kat,la-ma olay, kendiliBinden devam eder. zetle ekirdek tekrar

erimeden, kristalin bymeye devam edebilmesi iin, en az r0 yar,ap,na ula-m,-

bulunmas,, veya diBer bir deyi-le sz konusu yar,apa ula-ana kadar gerekli

aktivasyonun d,-ardan saBlanm,-olmas, zorunludur.


20/107


___________________________________________________________________________

19

ekil 2.8 Kat,la-ma s,ras,nda (a) ekirdeklenme, (b,c) dendritik byme, (d)

kat,la-ma cephelerinin birle-mesi ile olu-an taneler ve tane s,n,rlar,.

ekil 2.9 a) A-,r, soBuman,n (T), birim zamanda olu-an ekirdek say,s, (K)ve byme h,z,na (W)etkisi

b) Saf metallerde artan soBuma h,z,n,n a-,r, soBuma miktar,na etkisi

Homojen ekirdeklenme

inde ekirdek grevi yapabilecek parac,klar (karbr, nitrr, oksit ve diBer kat,

bile-ikler gibi) bulunmayan ideal ve homojen bir eriyikte kararl, ekirdeklenmeye ili-kin

aktivasyon enerjisi, eriyiBin kendi enerji ieriBinden kar-,lanmal,d,r. Bu nedenle homojenekirdek olu4umu (z ekirdeklenme) iin bir miktar ,s,l a-,r, soBumas, (T)


21/107


___________________________________________________________________________

20

gereklidir. Yani eriyik kat,la-maya Te erime s,cakl,B,nda deBil, daha d-k bir T = Te - T

s,cakl,B,nda ba-lar.

A-,r, soBuman,n (T) art,r,lmas, ile, birim zamanda olu-an ekirdek say,s, (K)

ykselir (ekil 2.9a). Ancak s,cakl,B,n ok d-mesi halinde bu kez atomlar,n hareketleriok yava-layacaB,ndan, bunlar,n yan yana gelip ekirdek olu-turmas, gle-ir ve a-,r,

soBuma ok artarsa K deBerinde tekrar d-me grlr.

Birincil iyap,n,n tane byklB, hem birim zamanda olu-an ekirdek say,s,na (K)

ve hem de kristallerin byme h,z,na (W) baBl,d,r. K ne kadar byk ise, o kadar ince

taneli bir iyap, olu-ur. Kristal byme h,z,n,n (W) ok byk olmas, halinde ise ilk

olu-an ekirdekler byyerek tm iyap,y, kaplayacaB,ndan yeni ekirdek olu-umuna

zaman kalmaz ve iyap, daha kaba taneli olur. ekil 2.9a'da W2 olarak gsterilen bymeh,z,na sahip malzemenin iyap,s, W1'inkine oranla daha kk tanelidir.

Teknikte kullan,lan dkm ala-,mlar,nda soBuma h,z, kontrol edilerek iyap,daki

tane byklB byk lde ayarlanabilir. SoBuma h,zl, ise (rneBin kokil kal,ba dkm)

a-,r, soBuma miktar, ve dolay,s,yla ekirdek say,s, artar. Daha yava- soBuyan kum kal,ba

dkmde ise durum bunun tam tersidir. Ayr,ca bir paran,n farkl, blgelerinde farkl,

soBuma ko-ullar,n,n bulunmas,, ayn, para iinde farkl, zelliklere sahip iyap,lar,n ortaya

,kmas,na neden olacakt,r.

ekil 2.9b'de saf metallerde soBuma h,z,n,n a-,r, soBumaya (T) olan etkisini

zetlenmektir. EBrinin (a) noktas, ekirdek olu-umunun, yani kristalle-menin ba-lang,c,n,

temsil etmektedir. A,Ba ,kan kristalle-me ,s,s, nedeniyle s,cakl,k, erime s,cakl,B,na kadar

artar. Daha sonra Te s,cakl,B, sabit kalarak kat,la-ma devam eder ve (b) noktas,nda

sona erer.

Heterojen ekirdeklenme

Teknik safl,ktaki s,v, metallerin iinde hemen her zaman kristalle-menin

ba-layabileceBi yeterli say,da yabanc, yzey bulunduBundan, ekirdeklenme yukar,da

anlat,lan z ekirdeklenme (homojen) ile deBil, heterojen ekirdeklenme yoluyla

gerekle-ir. ekirdek olarak grev yapabilecek bu "yzeyler" -unlar olabilir:

EriyiBin iinde bulunduBu kab,n duvarlar, (rneBin dkmde kal,p yzeyleri),

Erime s,cakl,B,yksek olan ve eriyik iinde kat, halde bulunan bile-ikler (karbrler,

nitrrler, oksitler),


22/107


___________________________________________________________________________

21

Baz, durumlarda eriyiBe dkm s,ras,nda katk,lar yap,larak ekirdek grevi

yapacak paralar,n varl,B,saBlan,r ve bu -ekilde ince taneli bir iyap, garanti edilir.

Bu i-leme a4lama ad, verilir.

Kristal Bymesi

ekirdek olu-umundan sonra bu ekirdeklere diBer atomlar,n dzenli olarak

eklenmesi ile kat,la-ma olay, devam eder. Kbik kristale sahip olan metallerde byme,

baz, tercihli ynlerde (kp yzeyine dik doBrultularda) ok h,zl,, diBer ynlerde ise daha

yava- olur ve bu -ekilde byyerek ortaya ,kan kristallerin hac,msal dzeni dendrit

olarak adland,r,l,r.

Yap,lan ara-t,rmalar, kristalle-me biimlerinin byk oranda soBuma ko-ullar,nabaBl, olduBunu ortaya koymu-tur. Eriyik ,s,n,n her taraftan uzakla-t,r,lmas, ile soBursa

e-eksenli, yani toparlak taneler, dzgn olmayan (ynlenmi-) ,s, iletiminde ise uzun

(ubuksu) tanelermeydana gelir (ekil 2.10). ekirdeklenme ve dendritik byme ile

kristalle-me cephelerinin birbiriyle birle-mesi sonucu iyap,n,n ortaya ,k,-, ekil 2.8'de

-ematik olarak gsterilmi-tir.

Dkm paralar,n iyap,s, da, kat,la-madaki soBuma ko-ullar, ile belirlenir. Burada

ayr, blge sz konusu olabilir. Kal,p cidarlar,nda ani soBuma (chill) etkisi ile kk vee-eksenli tanelerden olu-an bir kabuk, bunu izleyen blgede s,cakl,k gradyeninin etkisiyle

uzun ubuksu taneler, orta k,s,mda ise soBuma her taraftan olduBundan, tekrar e-eksenli

taneler grlr (ekil 2.11).

ekil 2.10 SoBuma s,ras,nda s,cakl,k gradyeninin tane olu-umuna etkisi.


23/107


24/107


___________________________________________________________________________

23

soButulduBunda, kat,la-an ilk kat, zelti kristallerinin (ekil 2.13a) B-atomu yzdesi (c,),

eriyiBin ortalama deBerinden (co) ok daha d-ktr. Yani ilk kristalle-en kat,da B atomlar,

yzdesi d-k olmaktad,r. Bu ilk kristalle-meden arta kalan B-atomlar, eriyiBe

geeceklerinden, kat,la-man,n devam edeceBi ara yzey civar,ndaki eriyik, B-atomubak,m,ndan zenginle-ir (ekil 2.13b). Ala-,m,n ortalama bile-imine gre daha fazla B-

atomu ieren (c>c0) bu eriyik tabakas,nda kat,la-man,n ba-layacaB, likids s,cakl,B, (TLi)

ise B yzdesi yksek olduBu iin eriyikten daha d-k (TLi


25/107


___________________________________________________________________________

24

Bir eriyiBin soBuma h,z,, yani eriyik iindeki gerek s,cakl,k daB,l,m, (gradyeni),

yap,sal a-,r, soBuma blgesinin byklBn belirler ve farkl, soBuma ko-ullar,nda

birbirinden ok farkl, zelliklerde iyap,lar ortaya ,kar. EBer ,s, iletimi, yap,sal a-,r,

soBuma blgesi yaratmayacak -ekilde yava- olursa, dzlemsel katla4mameydana gelir(Sekil 2.14a). Burada abuk byme eBilimindeki herhangi bir kristal, nndeki yksek

s,cakl,k blgesi taraf,ndan engelleneceBinden, kristalle-me h,z, d-k ve cephenin her

noktas,nda ayn, olur. Teknik uygulamalarda genellikle yap,sal a-,r, soBuma hemen her

zaman vard,r. Eriyik geni- bir x blgesinde a-,r, soBuduBundan, bu blge iine kat,la-arak

uzam,- her kristal, ,s,n,n ekildiBi ynde daha h,zl, olarak bymesine devam eder ve

sonuta dendritik bir iyap, olu-ur.

ekil 2.14 Kat,la-ma cephesi ve iyap,n,n yap,sal a-,r, soBumayla olarak deBi-imi

a) SoBuma yava-, Tgergradyeni dik >> dzlemsel kat,la-ma

b) SoBuma h,zl,, Tgergradyeni yat,k >> dendritik kat,la-ma

Mikrosegregasyon:

Ala-,mlar,n kat,la-mas, s,ras,nda bile-im farkl,l,klar,n,n ortaya ,k,-,n,n bir diBer

sonucu da, kat,la-an taneler iinde ekirdekten d,-ar, doBru deri-ikliBin deBi-mesidir. Bu

olaya mikrosegregasyon (kristal segregasyonu), ortaya ,kan iyap,ya da tabakal kat

zeltidenir. ekil 2.15'teki L ala-,m,, s,v, durumdan soButulurken T, s,cakl,B,nda olu-an

ilk kat, zeltinin bile-imi 1 olur. T2 s,cakl,B,nda inildiBinde ise, faz diyagram,na gre o

anda kat,la-anlar ve daha nce ayr,-m,- kat, zeltilerin tmnn ortalama bile-imi 2

olmal,d,r. Bunun gerekle-mesi iin bir miktar B-atomunun yay,nma yolu ile nceden

ayr,-m,- 1'e ula-arak iinde znmesi zorunludur. Ancak soBuma h,zl, olduBundan ve

yay,nma iin gerekli zaman bulunmad,B,ndan, bu ktle transferi genellikle gerekle-emez.

Yani ilk ayr,-an 1-kat, zeltileri, 2 bile-imine ula-amazlar. T2 s,cakl,B,nda olu-an 2 kat,


26/107


27/107

AhmetARAN - Dkm Teknolojisi

26

2.5.3 Katla4ma Srasnda Olu4an Hacm Azalmalar

ekil 2.16 a) Kat,la-ma s,ras,nda hacim deBi-imleri (elik)

b) ekme ve bzlme olaylar,n,n-ematik gsterili-i

Kat,la-ma ve soBuma s,ras,nda baz, zel durumlar,n d,-,nda metallerde daima

hacim azalmalar, sz konusudur. Bu hacim azalmalar, a-amada olu-urlar (ekil 2.16):

a)Svnn Kendini ekmesi (To - T1): Dkm s,cakl,B,ndan itibaren

kat,la-man,n ba-layacaB,s,cakl,Ba kadar olan soBuma s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r.

b)Katla4ma ekmesi (T1 - T2) : S,v,/kat, dn-m s,ras,nda atomlar,n

yeniden dzenlenmesi ile ortaya ,kan hacim azalmas,d,r.

c)Katnn Bzlmesi (T2 Oda Sc.):Kat,la-mas,n, tamamlam,- paran,n odas,cakl,B,na kadar soBumas, s,ras,ndaki hacim azalmas,d,r.

S,v,n,n kendini ekmesi ve kat,la-ma ekmesi nedeniyle dkm bo4luklar,

gzenekler, scak yrtlmalar ve i gerilmeler gibi sorunlar ortaya ,kabilir. Kat,n,n

bzlmesi ise paran,n klmesine, yani boyut deAi4imlerine neden olur, fakat bu

durum kal,p bo-luBunu olu-turmak iin kullan,lan modellerin boyutland,r,lmas, s,ras,nda

dikkate al,narak istenilen so boyutlar,n elde edilmesi kolayl,kla saBlan,r. Ancak kat,la-m,-

paran,n kal,p iinde bzlmesi serbeste gerekle-emez ise arplmalar, atlaklar ve

i gerilmelerortaya ,kacakt,r.

izelge 2.1 : Baz, malzemeler iin kat,la-ma s,ras,nda olu-an hac,m azalmalar,

MALZEMEKat,la-ma

ekmesi (%)

Kat,n,n

Bzlmesi (%)

K,r dkme demir 1,8 3,0

Basit karbonlu elik 3,0 7,2

Aluminyum ala-,mlar, 7,0 5,0

Bak,r ala-,mlar, 5,0 6,0


28/107


29/107


28

ekil 2.18 Ala-,mlarda kat,la-ma cephesi

2.5.4 Kalpinde Katla4mann Ynlendirilmesi

Kal,p iine doldurulan s,v, metalin tm ayn, anda kat,la-maz. Kat,la-man,n hangi

blge veya blgelerde ba-lay,p, nas,l ilerleyeceBi ve nerede son bulacaB, ekme

bo4luklarnn olu-acaB,yerleri belirler. Kal,b,n ,s, uzakla-t,rma zellikleri her yerde ayn,

ise, kat,la-ma ncelikle soBuman,n h,zl, olduBu ince kesitlerde ba-lar ve bu s,rada olu-an

hacim azalmalar, nedeniyle o ana kadar kat,la-mam,-olan kal,n kesitlerdeki s,v, metal bu

blgeleri besler. yi tasarlanm,- bir kal,pta, kat,la-ma kal,n kesitlerin ince kesitleri

beslemesiyle kademeli olarak ilerlemeli ve en son kat,la-an blgelerin d,-a a,k olan

yolluk ve ,k,c,larda kalmas, saBlanmal,d,r. Bylece ekme bo-luBu veya diBer kusurlar,n

para iinde olu-mas, nlenir. Dkm kal,plar iin ok nemli olan bu tasar,m prensibi,katla4mann ynlendirilmesi olarak adland,r,l,r (ekil 2.19). Dkm yntemiyle

retilecek paralar,n tasar,m,nda da boyutland,rma ve biimlendirmelerde bu durum

dikkate al,nmal,d,r.

Kat,la-mada en sorunlu blgelerden biri de k-elerdir. Birle-me noktas,ndaki kesit,

genellikle birle-en kesitlerden byk olduBundan, bu blgeler en son olarak kat,la-,r ve i

k,s,mlar,nda ekme bo-luklar, olu-abilir (ekil 2.20). Dolay,s,yla bu blgelerde ya kesit

inceltilmeli, ya da soButma plakalar, yard,m,yla buralarda soBuma h,zland,r,larakkat,la-man,n k-elerden baBlamas, ve kollara doBru devam etmesi saBlanmal,d,r.


30/107


29

ekil 2.19 Ynlenmi- kat,la-ma

ekil 2.20 K-elerde kat,la-ma

Para geometrisi nedeniyle kal,p iindeki kat,la-man,n istenildiBi gibi

ynlendirilmesinin mmkn olmad,B, durumlarda, kat,la-man,n istenen blgelerde

ba-lay,p istenilen yerlerde sonlanmas, iin soButma plakalar,ndan, veya ekme

olu-abilecek yerlerin s,v, metal ile beslenebilmesi iin ,k,c, ve besleyicilerden yararlan,l,r.

kc ve Besleyiciler

,k,c, ve besleyicilerin grevi, kal,p iinde kat,la-an paran,n i ve d,- ekme bo-luklar,

olu-abilecek blgelerini s,v, metal ile beslemektir. Yani kc ve besleyiciler, sv

metal depolar olup en son katla4acak blgeler olarak tasarlanm4lardr.,k,c,lar

atmosfere a,k, huni biiminde; besleyiciler ise d,-ar,ya kapal, ve genellikle kresel

kal,p elemanlar,d,r (ekil 2.21). Besleyiciler biimleri gereBi daha yava-

soBuduklar,ndan, dkm sonras,nda paradan ayr,lmalar, daha kolay olduBundan ve

kal,b,n istenilen her blgesine yerle-tirilebildiklerinden daha ok tercih edilirler.


31/107


30

ekil 2.21 ,k,c, ve besleyiciler

,k,c, ve besleyicilerin hacmi ve -eklini, s,v, metal ile besleyecekleri blgenin

byklk ve biimi belirler. ,k,c, veya besleyiciler her zaman en son kat,la-an blgeler

olmal,, yani bunlar,n kat,la-ma sresi besledikleri blgenin kat,la-ma sresinden daha

uzun olmal,d,r. Kal,p iinde soBuyan bir paran,n tmnn veya belirli bir blgesinin

kat,la-mas,n,n tamamlanmas, iin gereken sre Chvorinov kural, olarak tan,nan baB,nt,

ile hesaplanabilir:

KS = Ck (V/A)n

Burada KS kat,la-ma sresi, Ck kal,p katsay,s,, V kat,la-an paran,n hacmi, A ise kat,la-an

paran,n yzey alan,d,r. GrldB gibi para geometrisi bak,m,ndan kat,la-ma sresini

paran,n V/A (hacim/soBuma yzeyi) oran, belirlemektedir, dolay,s,yla bu oran

M = V / A

katla4ma modl olarak adland,r,labilir. DiBer ko-ullar,n ayn, kalmas, durumunda M

deBeri bydke kat,la-ma sresi artar. izelge 2.2'de bu modln deBi-ik geometrileriin hesaplanm,- deBerleri verilmektedir. ,k,c, ve besleyicilerin besledikleri blgelerden

daha ge kat,la-malar, gerektiBinden, kat,la-ma modlleri daha byk olmal,, yani

Mbesleyici > Mparca olarak seilmelidir.

izelge-2.2: DeBi-ik geometrilere sahip paralar,n kat,la-ma modlleri


32/107


31

Besleyici ve ,k,c,lar,n, kat,la-,rken hacmi azalan paray, s,v, metal ile

besleyebilmeleri iin atmosfer bas,nc, ile srekli temasta olmalar, gereklidir. Bu nedenle

,k,c,n,n stnde bir kabuk olu-mamas, iin yal,tkan veya egzotermik rtlerden

yararlan,l,r (ekil 2.22). Besleyicilerde d,- k,s,mda daima bir kabuk olu-ur, bu nedenle

besleyicinin atmosfer bas,nc, ile temas,n, saBlamak iin de kalem maalardan yararlan,l,r,

ekil 2.23. Gzenekli olan kum kal,p ve kalem maa gaz geirgenliBini saBlad,B,ndan,

besleyici iinde atmosfer bas,nc, hakim olur.

ekil 2.22 ,k,c,larda yal,tkan ve egzotermik rtlerin kullan,lmas,


33/107


32

ekil 2.23 Besleyicilerde kalem maalar,n kullan,lmas,

SoAutucular

Kat,la-may, ynlendirmek ve ekme bo-luklar,n,n olu-mas,n, nlemek iin, baz,

durumlarda ,k,c, ve besleyiciler yerine soAutucu plakalar veya i soAutuculardan

yararlan,l,r. Bunlar elik, dkme demir, bak,r v.b. malzemelerden yap,lm,- kal,p

elemanlar, olup, kal,plamada kal,p bo-luBunun duvar,na yerle-tirilirler. Bu sayede en son

kat,la-mas, beklenen ve normal soBumada ekme bo-luBu olu-acak blgeler daha h,zl,

soButularak kat,la-man,n buralardan ba-lat,lmas, ve istenilen -ekilde ynlendirilmesi

mmkn olur, ekil 2.24.

SoButma plakalar,n,n yerle-tirilmesinin g olduBu blgelerde i soButuculardan

yararlan,labilir. Bir diBer zm de kal,b,n baz, blgelerinin yal,t,lmas, yoluyla kat,la-may,

ynlendirmektir. ekil 2.25te bu seeneklerin tm toplu olarak gsterilmektedir.

ekil 2.24 ekme bo-luklar,n,n soButma plakalar, yard,m,yla nlenmesi


34/107


33

ekil 2.25 ekme bo-luklar,n,n nlenmesi iin soButucu ve

yal,tkanlardan yararlan,lmas,


35/107


34

3 KUM KALIBA DKM

3.1 GR

Demir esasl, ve demir d,-,metallerin dkmnde, ucuz ve refrakter zelliBe sahip

kum esasl, kal,p malzemeleri yayg,n olarak kullan,l,r. Kum kal,ba dkm bir harcanan

kal,p yntemidir, yani kat,la-ma sonras,nda kal,p bozularak para ,kar,l,r ve her

dklecek para iin ayr, bir kal,p haz,rlamak gerekir. Kal,plama kum esasl, malzemenin

bir model etraf,na s,k,-t,r,lmas, ve daha sonra modelin kal,ptan ,kart,lmas, ile yap,l,r.

Genellikle iki para olan kal,pta, yolluk sistemi ve besleme amal, ,k,c,lar gibi diBerkal,plama elemanlar, da bulunur. bo-luklar,n elde edilmesi iin gerektiBinde

maalardan yararlan,l,r. ekil 3.1de dkme haz,r bir kum kal,b,n kesidi grlmektedir.

ekil 3.1. Dkme haz,r bir kum kal,b,n kesiti

Yntemde en ok emek harcanan i-lem, kal,b,n haz,rlanmas, a-amas,d,r.

Gnmzde kal,plama oBunlukla makinalarla ve seri olarak yap,l,r; ancak ekil 3.2'de

temel kal,plama bilgisi verebilmek amac,yla elle kal,plaman,n a-amalar, zetlenmi-tir.


36/107


35

ekil 3.2a. Serbest model kullanarak kum kal ,plar,n elle

haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam, var)


37/107


36

ekil - 3.2b. Serbest model kullanarak kum kal,plar,n elle

haz,rlanmas,ndaki a-amalar (devam)

Kum esasl, kal,p kullanan bir dkmhane: modelhane, kal,plama, maa retimi,

eritme, bitirme ve kalite kontrol gibi deBi-ik blmlerden olu-ur. ekil 3.3te karakteristik

bir ak,m-emas, grlen bu tr bir tesiste her blmn grevi -yle zetlenebilir:

Modelhane: Modeller, kal,p iinde daha sonra metalin dolacaB, bo-luklar,n

olu-turulmas, iin, kal,plama i-lemi s,ras,nda kullan,l,r. Model retiminde ah-ap,

metal, plastik gibi malzemelerden yararlan,l,r.


38/107


37

Maa blm:Maalar, para iindeki bo-luklar,n elde edilmesi iin kullan,l,r. Kum

esasl, kal,plara yerle-tirilen maalar da genellikle kum esasl,d,r.

Kalplama: Kum esasl, kal,plar, modeller yard,m,yla haz,rlan,r ve maalar,

yerle-tirilerek dkme haz,r hale getirilir. Kal,plama, elle veya makinalar yard,m,yla

yap,labilir. Eritme ve dkm: Kupol, elektrik ocaklar,, potal, ocaklar, v.b. ocaklardan

yararlan,larak eritilen metal, potalar yard,m,yla kal,plara dklr.

Kalp bozma:Kat,la-ma sonras,nda kum kal,p bozularak para ,kar,l,r.

Bitirme: Kal,ptan ,kar,lan paradan yolluk, ,k,c, gibi k,s,mlar ayr,l,r. Yzey

temizleme, ,s,l i-lem, boyama, i-leme gibi deBi-ik i-lemler bu blmde yap,l,r.

Kalite kontrol: Malzemelerin kimyasal ve fiziksel zelliklerinin belirli standartlar,

saBlad,B,ve para boyutlar,n,n verilen toleranslar iinde kald,B,kontrol edilir. Boyut,

yzey, bo-luk v.b. kontroller ile kimyasal ve fiziksel deneylerin yap,lmas, ve/veyayapt,r,lmas, bu blmn grev alan,d,r. Kusursuz dkmlerin elde edilebilmesi iin

dkmhane girdi malzemelerinin istenilen kalitede olmas, da kontrol edilmesidir.

ekil 3.3. Kum esasl, kal,p kullanan dkmhaneler iin karakteristik bir ak,--emas,


39/107


38

3.2 MODELLER

Model, retilecek paran,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, kal,p iinde dklecek

s,v, metalin dolduracaB, bo-luBu elde etmek iin kullan,l,r. Modellerin biim ve

boyutlar,n,n belirlenmesinde, kat,la-ma sonras,nda paran,n soBuyarak bzlmesi, i-leme

paylar,, modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, kolayla-t,racak eBimler ve maa yuvalar,n,n da

d-nlmesi gerekir. Dkm teknolojisinde modelin doBru tasar,m, ve kaliteli olarak

retimi ok nemlidir. Kt bir model kullanarak kaliteli bir kal ,p haz,rlamak ve iyi bir

dkm gerekle-tirmek mmkn deBildir.

3.2.1 Model Trleri

Metal dkmnde kullan,lan modeller:

Serbest modeller,

Levhal, modeler,

zel model ve model tertibatlar,

olmak zere s,n,fland,r,l,rlar. retilecek para say,s,, biim karma-,kl,B,, dkmhanede

uygulanan kal,plama yntemi ve para tasar,m,n,n dzeltilmesinin sz konusu olup

olmad,B,gibi kriterlere gre hangi tr modelin uygun olacaB,belirlenir.

Serbest Model

Serbest model, retilecek dkm paran,n yakla-,k bire bir kopyas, olup, ucuz,

basit ve yayg,n olarak kullan,lan bir model trdr. Serbest modellerin

boyutland,r,lmas,nda ekme ve i-leme paylar, dikkate al,n,r. Kal,plama s,ras,nda

yerle-tirilecek maalar,n yuvalar,n, olu-turan maa ba-lar, da model zerinde bulunur,

ekil 3.4. Genellikle ah-aptan yap,l,rlar, ancak metal, plastik, al,, mum veya diBer uygun

malzemeler de kullan,labilir. Serbest modellerde kal,plama oBunlukla elle yap,l,r,

dolay,s,yla yntem yava- ve pahal,d,r. Kal,plama s,ras,nda modelin kumdan s,yr,lmas, iinmodel iki paraya ayr,larak alt ve st dereceye ait k,s,mlar gemeli olarak yap,l,r. Pimlerle

birbirine gre konumlar, belirlenen bu iki k,sm,n birle-me yzeyi, ayn, zamanda kal,b,n

blm yzeyidir. Kum kal,plarda genellikle elle a,lan yolluk, ,k,c, ve diBer bo-luklar da

istenirse modelle birlikte veya ayr, model paralar, olarak d-nlebilir.


40/107


39

ekil - 3.4: Serbest model yard,m,yla kal,plama

Basit biimli ve bir yzeyi dzlemsel olan paralarda model tek para olarak

yap,labilir ve kal,p bo-luBu alt derecede olu-turulur, ekil 3.5. Model zerinde girinti,

,k,nt, gibi modelin kal,ptan s,yr,lmas,n, engelleyecek k,s,mlar bulunursa, bu k,s,mlar

serbest paral, yap,labilir, ekil 3.5. Kal,plama s,ras,nda ana modele geici olarak

tutturulan serbest para, ayr, olarak ,kar,larak kal,b,n bozulmas, nlenir.

ekil 3.5 Tek para model ve alt derecede olu-turulan kal,p bo-luBu


41/107


40

Levhal Modeller

Kal,plamada makinalar,n kullan,ld,B, durumlarda ve zellikle ok say,da kk

paran,n retiminde, ift tarafl, levhal, modellerden yararlan,l,r. Modelin st ve alt

dereceye ait k,s,mlar,, blm yzeyini olu-turan ah-ap veya metal bir levhan,n alt ve styzlerine monte edilir (ekil 3.6). oBunlukla metal olan bu modeller de kum veya al,

kal,ba dkm yntemiyle retilirler.

D-ey ve yatay yolluklar ile mmknse ,k,c,lar da levhal, model zerine

yerle-tirilir. Bu modeller genellikle yksek retim h,zlar,na sahip kal,plama makinalar,nda

kullan,l,rlar. Seri retimde kal,p mrnn, boyut hassasiyetinin ve retimdeki verimin

yksek olu-u bu modeller iin yap,lan masraflar, kar-,lar.

ekil-3.6. Kal,plamada kullan,lan farkl, model trleri


42/107


41

Byk dkm paralarda alt ve st derece iin iki ayr, levhal, model kullan,l,r

(ekil 3.6). Tek tarafl, olan bu modeller ile alt ve st derece ayr, ayr, kal,planarak daha

sonra birle-tirilir, ancak burada derecelerin birbirlerine gre konumlar,n,n iyi

ayarlanmas, ok nemlidir.

Altlk

Blm yzeyi dzgn olmayan serbest modellerde kal,plama s,ras,nda kum veya

tahta altl,klardan yararlan,l,r (ekil 3.7). Altl,klar,n bir diBer kullan,m amac, da kal,plama

s,ras,nda uygulanan kuvvetler etkisiyle biimi bozulabilecek veya k,r,labilecek narin

modellerin desteklenmesidir. Altl,k, alt derecenin haz,rlanmas,nda serbest modele destek

olur ve blm yzeyini belirler. Kum altl,klardan ancak birka kez yararlan,labilir. Al,

altl,klar daha uzun mrldr. Oyma tekniBiyle haz,rlanm,-ah-ap levhalar da altl,k olarakkullan,labilirler. Kal,plama s,ras,nda nce alt derece, model ve ah-ap altl,k zerinde

haz,rlan,r, kal,p evrilir, altl,k al,n,r ve sonra st derece haz,rlan,r.

ekil 3.7. Altl,k yard,m,yla kal,planmas,


43/107


42

ekil 3.8 ablonla tarama

ablon

Dnel simetriye sahip paralar,n kal,planmas,nda boyutlu modeller yerine

-ablonlardan yararlan,l,r, ekil 3.8. Kal,plar bir eksen etraf,nda dndrlen -ablonlarla

taranarak haz,rlan,r ve boyutlu modellerin retim masraflar,ndan tasarruf edilir.

3.2.2 Model Tasarm

Model tasar,mc,lar, dkm teknolojisi hakk,nda bilgi sahibi olmal, ve verilen bir

paran,n en uygun nas,l kal,planacaB,na karar verebilmelidir. Ayr,ca model retiminde

kullanacaB, ah-ap, metal, plastik v.b. malzemeleri biimlendirmek iin kullan,lanyntemlere hakim olmal,d,r. Btn bunlar,n yan,nda, para tasar,mc,s, ve dkmcler

ile diyalog kurabilmek iin dkm teknolojisini ve sorunlar,n, yak,ndan tan,mal,d,r. Verilen

para biim ve boyutlar, ile maa yuvalar, d-nlerek nce modelin bire bir lekli bir

plan, yap,l,r ve buradan ekme ve i-leme paylar, da eklenerek elde edilen boyutlar

retilecek modele aktar,l,r. Ayr,ca modelin blm yzeyine dik yzeylerinin kal,ptan

s,yr,labilmesi iin gerekli eBimler verilir.


44/107


43

ekme (Bzlme) Pay

Model boyutlar,na ekme pay, eklenmesinde ama, metalin kal,p iindeki

kat,la-mas, bittikten sonra oda s,cakl,B,na kadar soBumas,, yani kat,n,n bzlmesi

s,ras,ndaki boyut deBi-imlerini dikkate almakt,r. Gerekte hacimsel olan bu bzlmepay,, pratikte doBrusal olarak mm/m birimiyle verilir. Dolay,s,yla model, dklecek

paradan ekme pay, kadar byk boyutland,r,l,r. ekme pay,n,n say,sal deBeri,

paran,n boyutlar,, metalin tr, dkm sonras,nda kal,b,n yakla-,k s,cakl,B, ve kal,b,n

dkm paran,n bzlmesine kar-, gsterdiBi dirence gre seilmelidir. Kum kal,ba

dkmde baz, malzemeler iin baz, doBrusal ekme pay, deBerleri izelge-3.1'de

verilmi-tir. Baz, metallerin kendilerine zg ekme davran,-lar, vard,r. rneBin temper

dkme demir beyaz dkme demir olarak kat,la-,rken bir miktar kendini eker, ancak daha

sonra uygulanan temperleme ,s,l i-leminde grafitin ayr,-mas, nedeniyle hacmi artar.Dolay,s,yla bu malzemede ekme pay, olarak bu iki deBerin fark, al,n,r.

izelge 3.1. Baz, dkm malzemeleri iin yakla-,k ekme paylar,

DKM MALZEMES EKME PAYI (MM/M)

K,r dkme demir 10

Beyaz dkme demir 20

Temper dkme demir 15

Basit karbonlu elik 23

Mangan eliBi 30

Aluminyum ala-,mlar, 15

Bak,r ala-,mlar, 17

Magnezyum ala-,mlar, 15

Kur-un 26

inko 14

4leme Pay

EBer dkmden sonra paran,n baz, yzeyleri i-lenecekse, bu yzeylerde yeterli

bir i-leme pay,n,n b,rak,lmas, gerekir. Bu pay kullan,lan metale, paran,n biimine,

byklBne, arp,lma eBilimine, i-leme yntemi ve uygulamas,na baBl,d,r. Mmknse

i-lenecek yzeyler kal,b,n alt k,s,mlar,na getirilmelidir. nk cruf, oksitler ve diBer

kat,-k,lar dkmde st k,sma ykseldiBinden dkm paralar,n alt k,s,mlar,ndaki yzeyler

daha temiz ,kar. Ayr,ca metalin kendini ekmesi sonucu olu-abilecek bo-luklar da st

yzeyde bulunacakt,r. -lenecek yzeylerin kal,b,n st blgesinde kalmas, zorunlu ise, bu

durumda daha byk i-leme paylar,n,n seilmesi gerekir.


45/107


46/107


47/107


46

ekil

ekil 3.10 Maa kullan,m yerlerine rnekler

Bir maadan istenen zellikler -unlard,r:

Maalar, tmyle s,v, metal iinde kald,B,ndan yksek s,cakl,k dayan,mlar, ve

metal erozyonuna kar-,dayan,kl,l,klar, yeterli dzeyde olmal,d,r.

Dkm sonras,nda kolay daB,lmal,d,r. Bu zellik dkm sonras,nda temizleme

i-lemlerinin kolay ve ekonomik yap,labilmesi iin gereklidir.

Dkm sonras,nda soBuyan paran,n serbeste bzlebilmesi ve s,cak y,rt,lmalar,n

olu-mamas, iin de maalar,n daB,labilir olmas, gereklidir.

Gaz geirgenliBi yeterli olmal, ve dkm s,ras,nda mmkn olduBu kadar az gaz

olu-turmal,d,r.

abuk pi-meli ve bu s,rada biimleri bozulmamal,d,r,

Yzeyleri dzgn olmal,d,r.

Depolama s,ras,nda zellikleri deBi-memelidir.

Kum Esasl Maa Malzemeleri

Kum esasl, maalar, retildikleri malzeme veya ynteme gre adland,r,l,rlar: ya-

kum maalar, kuru kum maalar, kabuk maalar, CO2 yntemiyle retilen maalar, reine

veya diBer baBlay,c,l, maalar. Maa malzemesi kar,-,m,n,n esas,n, silis, zirkon, olivin gibi

kumlar olu-turur. Kullan,lan baBlay,c,lar ise organik ve inorganik olmak zere ikiye ayr,l,r.

Reineler, maa yaBlar, ve tah,l unlar, en ok kullan,lan organik baBlay,c,lard,r.

Tah,l esasl, baBlay,c,lar (m,s,r unu, buBday unu, ni-asta, dekstrin) genellikle maa

yaBlar, ile birlikte kullan,l,rlar. Organik baBlay,c,lar,n nemli bir blmn de reineler

olu-turur. oBunlukla 200... 260C aras,ndaki s,cakl,klarda pi-irilerek sertle-tirilen (s,cak

kutu yntemi) reinelerin, oda s,cakl,B,nda bir katalizr yard,m, ile sertle-en (soBuk kutu

yntemi) trleri de vard,r.


48/107


49/107


48

bir hava ak,m, iinde maa kutusuna ta-,nmas,d,r. Bylece hem maa kutusu doldurulur,

hem de s,k,-t,rma saBlan,r. Makinada flenecek kum kar,-,m,n,n bulunduBu bir kum

haznesi ve hazne ile maa aras,nda elikten yap,lm,- bir fleme plakas, bulunur. Plaka

stndeki delikler, maan,n biimine uygun olarak dzenlenmi-tir. Hava bas,nc,n,n

uygulanmas,yla kum kar,-,m, elik plakadaki deliklerden flenerek maa kutusunudoldurur. Havan,n d,-ar, ,kmas, iin maa kutusunda szgeli hava delikleri a,lm,-t,r.

fleme i-lemi ok h,zl, olup maa kutusu ok k,sa srede dolar. fleme plakas,n,n

boyutlar,, baBlanabilecek en byk maa kutusunu belirler. Uygulamada elle kontrol

edilen basit tezgah tipi fleyicilerden, otomobil motoru silindirleri iin s ,cak kutu

yntemiyle maa reten byk fleyicilere kadar deBi-ik boyutlarda makinalar

kullan,lmaktad,r. lerdeki blmlerde anlat,lan CO2 yntemive kabuk dkmyntemi

de, maa retiminde kullan,labilir.

ekil 3.12 Maa kutular,

Standart boyutlarda olan ve ok kullan,lan maalar dkmhanelerde stokta

bulundurulur. Sabit kesitli maalar,n basit biimli olanlar, et k,yma makinalar,na benzer

makinalarda ekstrzyon yntemiyle kolay ve ekonomik olarak retilebilirler. Uzun

ubuklar biiminde retilen bu maalar istenilen boylarda kesilerek ve gerekirse koniklik

verilerek kullan,l,r. Ekstrzyon ynteminde maan,n ortas,nda bir havaland,rma kanal,n,nelde edilmesi de mmkndr. Bu yntemle daire, kare, alt,gen gibi deBisik kesitli profiller

retilebilir. BaBlay,c, olarak genellikle yaB esasl, veya termoset reineler kullan,l,r.

Maa pi4irme i-lemi s,v, yak,tl,, gaz yak,tl, veya elektrikli f,r,nlarda yap,labilir.

Pi-irme s,cakl,B, ve sresi baBlay,c,n,n tr, bile-imdeki oran,, maan,n byklB ve

biimine baBl, olarak belirlenir.


50/107


49

ekil 3.13 Maa fleme makinas,

3.4 KUM ESASLI KALIP TRLER

3.4.1 Ya4 Kum Kalplar

Ya- kum kal,ba dkm, dkmhanelerde en yayg,n olarak kullan,lan yntemdir.

Burada kal,p malzemesi: kum tanecikleri, kil, su ve diBer katk,lar,n bir kar,-,m,d,r. Kum

tanecikleri kal,p malzemesinin esas,n,, bnyesine su alan kil ise baBlay,c,y, olu-turur.

Kal,p kumlar,n,n zellikleri de bu blmde ayr,ca ele al,nacakt,r.

Kal,plama, kk paralar iin tezgah zerinde, iri paralar iin yerde kum

havuzlar,nda yap,l,r. Elde edilen paran,n kalitesi belli lde kal,p, ustas,n,n becerisi ile


51/107


50

belirlenir. Ancak saatte 60 ve daha fazla kal,p retmek gerektiBinde makinal, kal,plamaya

gemek zorunlu olur.

Ya- kum kal,ba dkm ynteminin stnlkleri -unlard,r:

Kal,p malzemesi ucuzdur ve tazelenerek defalarca kullan,ld,B,ndan en ekonomikkal,plama yntemidir.

Yntem basittir, gerektiBinde mekanizasyon da uygulanabilir.

DeBi-ik metallerin dkm iin elveri-lidir.

Bu yntemin snrlar ise yle s,ralanabilir:

Kal,p malzemesinin dayan,m, s,n,rl,d,r. nce, uzun, karma-,k biimli ve iri

paralar,n dkmnde yetersiz kal,r. Ta-,ma s,ras,nda bozulabilir.

Erimi- metalin dkm s,ras,nda nemli kal,pta olu-an buhar kusurlara nedenolabilir.

Boyut hassasiyeti ve yzey kalitesi ok iyi deBildir.

Kal,b,n optimum dayan,ma sahip olabilmesi iin nem miktar,n,n ok iyi kontrol

edilmesi gereklidir.

3.2.2 Kuru Kum Kalplar

Kuru kum kal,plar, ya- kum kal,plara benzer -ekilde haz,rlan,r ve 150...350Caras,ndaki s,cakl,klarda kurutulurlar. BaBlay,c, grevi yapan kilin tm suyunu

kaybetmemesi iin 400C s,cakl,B,n zerine ,k,lmamal,d,r. Yntemin sak,ncas, kurutma

i-leminin kal,p haz,rlama sresini uzatmas, ve maliyeti art,rmas,d,r.

Kuru kum kal,plara dkm ynteminin stnlkleri-unlard,r:

Dayan,m, ve metal erozyonuna kar-, dayan,kl,l,B, daha yksektir. Ta-,n,rken

bozulma tehlikesi daha azd,r.

Ya- kum kal,plardaki gibi kal,plama s,ras,nda nem miktar,n,n kontrolu kritikdeBildir.

Dkm s,ras,nda buhar olu-mayacaB,ndan, bu nedenle ortaya ,kan dkm

kusurlar, sz konusu deBildir.

Gaz geirgenliBi daha iyidir.

Baz, durumlarda ya- kum kal,plar,n sadece yzeyleri (6...25 mm kal,nl,B,nda bir

tabaka) kurutularak dkmde nemden kaynaklanan sorunlar azalt,labilir. Bu i-lemde

fle, s,cak hava veya elektrikli ,s,t,c,lardan yararlan,l,r. Yzeyi kurutulmu- kal,plarda i


52/107


51

k,s,mlardaki nem, zamanla yzeye ilerleyeceBinden, bu kal,plar,n yzey kurutma

i-leminden hemen sonra kullan,lmalar, ok nemlidir.

3.4.3 Toprak (Balk) Kalplar

Biimlendirmenin genellikle -ablonla taranarak yap,ld,B, toprak kal,plar, byk

silindirler, kaB,t makinas, merdaneleri gibi dnel simetriye sahip aB,r paralar,n dkm

iin uygundur. Bu yntemde dereceye s,Bmayacak byklkte paralar iin, nce

dklecek paran,n biimine yak,n tuBla, tahta veya diBer uygun malzemelerden bir alt

yap, haz,rlan,r. Kum, kil, su ile diBer katk,lar,n bir kar,-,m, olarak haz,rlanan har bu

yap,ya s,van,r ve kabaca biimlendirilir. Daha sonra kal,p bo-luBunun dnel simetri ekseni

evresinde dndrlen tarama -ablonlar, yard,m,yla kal,p son biimine getirilir (ekil

3.14). Son i-lem, kal,b,n fle veya s,cak hava ile kurutulmas,d,r.

Toprak kal,plamada boyutlu model kullanma gereBi olmad,B,ndan, byk

paralarda nemli tasarruf saBlan,r. Ancak tm i-lemler elle yap,ld,B,ndan, kal,p,lar,n

deneyim ve becerileri ok nemlidir.

ekil 3.14. Bir toprak kal,b,n alt yar,s,n,n-ablonla taranarak haz,rlanmas,


53/107


52

3.4.4. ukur Kalplar

ukur kal,plar, derecelere s,Bmayacak kadar byk dkmlerin (1...100 ton)

gerekle-tirilmesi iin kullan,l,r. Model bir ukura yerle-tirilir ve kal,p kumu modelin alt,na

ve evresine s,k,-t,r,l,r. Daha sonra st kal,p yerle-tirilerek blm yzeyinde metal

s,zmas,n, nlemek iin yere baBlan,r. Blm yzeyi zemin seviyesinde veya zerinde

olabilir. Birok dkmhanede srekli olarak rettikleri iri paralar iin haz ,r beton ukurlar

vard,r. Byk paralarda i gerilmelerin ortaya ,kmas,n, azaltmak iin, bu tr dkmler

yava- soButulmal,d,r. Dolay,s,yla dkmden sonra kal,b,n a,lmas, iin birka gn

beklenmesi gerekebilir.

3.4.5. Karbondioksit Yntemi

Kal,p ve maalar,n karbondioksit gaz, yard,m,yla sertle-tirildiBi CO2-yntemi, ilk

nce 1950 y,llar,nda uygulanmaya ba-lanm,- ve bunu izleyen y,llarda giderek

geli-tirilerek kullan,m, yayg,nla-m,-t,r.

Yntemin prensibi, kal,plamada kuma % 3 - 5 sodyum silikat (cam suyu)

kar,-t,rmak ve kal,p s,k,-t,r,larak biimlendirildikten sonra, gaz geirgenliBi olan kum kal,p

malzemesi iinden k,sa bir sre iin CO2 gaz, geirmektir. CO2 gaz,, sodyum silikat,silikajele dn-trr ve kum tanecikleri baBlan,r:

Na2O . (x)SiO2 . (y)H2O + CO2 Na2CO3 + (x)SiO2 . (y)H2

Bu yntem iin zel kal,plama ve maa fleme makinalar, geli-tirilmi- olup, bu

makinalarda kal,plama ve gaz verme i-lemleri pe-pe-e yap,labilmektedir. CO2 yntemi

maa retiminde de kullan,labilir.

CO2 ynteminin baz, nemli stnlkleri-unlard,r: Kal,p ve maa yap,m tekniBi, geleneksel kum kal,plamaya benzer olduBundan bu

teknik her dkmhanede kolayl,kla uygulanabilir.

Yntem hem az say,da para iin, hem de seri retimde kullan,labilir.

Karma-,k biimlerin kal,ptan ,kar,lmas, ya- ve kuru kum kal,plardan daha

kolayd,r.

retilen paralar,n boyut hassasiyeti ve yzey kalitesi ya- ve kuru kum kal,plardan

daha iyidir.


54/107


53

Kal,p kurutma i-lemine gerek kalmadan, dayan,m, yksek kal,plar elde edilir.

F,r,nlar iin yat,r,m yap,lmas, gerekmez, yer ve zamandan tasarruf edildiBinden

kuru kum kal,plamadan daha ekonomiktir.

Yntemde rahats,z edici gaz ve kokular ,kmaz.

Maa retiminde CO2 - gaz, geirilmeden nce maalar,n ii bo-alt,larak kabukkal,plama yntemindekine benzer -ekilde ii bo- maa retimi yap,labilir.

Yntemin snrlar ise -unlard,r:

Haz,rlanan kum kar,-,m,n,n ve sertle-tirilen kal,plar,n bekletilebilecekleri sreler

k,sad,r. Alt ve st kal,plar,n bu -ekilde sertle-tirilip kal,b,n kapat,lmas,ndan sonra

dkmn 24 saat iinde yap,lmas, gerekir.

Kal,p ve maalar,n dkmnden sonra daB,labilme zellikleri ok ktdr.

3.4.6. Kabuk Kalplar

II.Dnya Sava-, s,ras,nda Alman Johannes Croning taraf,ndan bulunan kabuk

kal,ba dkm yntemi, Croning veya C-yntemi olarak da adland,r,l,r.

Kabuk kal,plamada kullan,lan kal,p malzemesi, ince taneli kum ile baBlay,c, olarak

kat,lan ve yksek s,cakl,kta sertle-en bir termoset reinenin kar,-,m,d,r. Kumun tane

inceliBi arzulanan yzey kalitesine gre seilir. Kullan,lan baBlay,c, reineler sayesinde

kal,p malzemesi ok yksek dayan,mlara ula-t,B,ndan, ve kal,p malzemesi pahal,olduBundan, kabuk biiminde kal,plar,n kullan,lmas, yeterli olur. Metalsel levhal,

modellerin yzeylerine kal,plamadan nce zel bir s,v, pskrtlr, yakla-,k 200C

s,cakl,Ba ,s,t,l,r ve kum-reine kar,-,m,yla kaplan,r. Model yzeyine pskrtlen s,v,,

modeli temiz tutar ve kal,p kumunun modele yap,-mas,n, nler. Kal,p malzemesi model

zerinde k,sa bir sre (yakla-,k 5 ila 20 saniye) tutulur, bu s,rada model yzeyine

temas ederek ,s,nan blgede reine sertle-ir ve s,cakl,k ve tutma sresi ile kal,nl,B,

ayarlanabilen ince bir kabuk olu-ur. Kabuk istenilen kal,nl,Ba ula-t,B,nda (6...12mm),

sertle-memi- ve baBlanmam,-kum geriye dklr. Tam sertle-meyi saBlamak iin kabukmodelden ,kar,lmadan nce yakla-,k 315C s,cakl,kta pi-irilir ve bylece tam dayan,m,na

kavu-an kabuk, modelden ayr,l,r. Kabuk dkm ynteminin a-amalar, ekil 3.15'te

grlmektedir.

Kabuk kal,plar iki veya daha ok paral, yap,l,r ve daha sonra yap,-t,r,larak

birle-tirilir. Dkm s,ras,nda kal,b,n biim deBi-tirmesini (-i-mesini) nlemek iin kal,plar

genellikle bir dolgu malzemesinin (iri taneli kum, ak,l, metal bilyalar) iine gmldkten

sonra s,v, metal ile doldurulur.


55/107


54

Kabuk kal,ba dkm yntemiyle, maa retimi de mmkndr. Maalar ok k ,sa

sre iinde sertle-tiBinden yntem ok h,zl,d,r ve elde edilen maalar,n kalitesi de

mkemmeldir.

Kabuk kal,plaman,n geleneksel kum kal,plara stnlkleri-unlard,r: Hassas toleranslar,n elde edilmesi mmkndr.

ok ince kum kullan,ld,B,ndan yzey kalitesi yksektir.

Makinalarla retildiBinden seri retime uygundur.

Dkm daha d-k s,cakl,klarda yap,labilir ve daha ince cidarlar dklebilir.

Kal,plar hafiftir ve depolanabilir.

ekil 3.15. Kabuk kal,ba dkm ynteminin a-amalar,


56/107


55

Kabuk kal,ba dkmn snrlar ise a-aB,daki gibidir:

Metal malzemeden retilen modeller pahal,d,r ve bu nedenle yntem ancak seri

retimde ekonomik olur.

Kabuk kal,plama makinalar, yksek bir yat,r,m gerektirir.

Dklebilen para boyut ve aB,rl,klar, s,n,rl,d,r. Kuma baBlay,c, olarak reine kat,ld,B,ndan kal,p malzemesi masraflar, yksektir.

3.4.7 Havada Sertle4en (Air-set) Kalplar

Pi-irme i-leminin gerekli olmad,B, bu yntemde kal,p malzemesi kum, s,v, bir

organik baBlay,c, ile uygun bir katalizatrn kar,-,m,d,r. Kal,p dayan,m, s,v, reinenin oda

s,cakl,B,nda polimerizasyonu ile saBlan,r. Kal,p malzemesi modelin etraf,na dklp

s,k,-t,r,l,r ve en az 20 dakika beklendikten sonra model ,kar,l,r. Kal,p tam sertliBine

ula-t,ktan sonra dkm yap,l,r. Bu gruba giren baz, kal,p malzemelerinde sertle-me

reaksiyonu kal,p iinden gaz halinde bir katalizrn geirilmesi ile saBlan,r.

3.4.8. imento BaAlaycl Kalplar

Kal,p malzemesi, kum , %8..12 imento ve % 4..6 sudan olu-ur. Kal,plama diBer

kum kal,plarda olduBu gibidir. Model ,kar,lmadan nce kal,p malzemesinin yeterli bir

dayan,ma kavu-mas, beklenir. Tam sertle-me iin gerekli olan 72 saat sonras,nda ise

kal,p dkme haz,r hale getirilir. Dkm s,ras,nda ortaya ,kan yksek s,cakl,klarda

imentonun kristal suyunu kaybetmesiyle olu-an nemin kal,b, terkedebilmesi iin

gerekli kal,p geirgenliBi saBlanmal,d,r. Bu yntem byk paralar,n dkm iin,

dayan,m,, yzey kalitesi ve boyut hassasiyeti yksek kal,plar,n retiminde kullan,l,r.

Kal,plama s,ras,nda kumu s,k,-t,rma i-lemleri daha az olup kurutma i-lemine gerek

yoktur. Kal,p ve maalar,n dkmnden sonra daB,labilme zellikleri ok ktdr.

3.4.9. Vakumlu Kalplama Yntemi

Bu yntem 1970'li y,llarda Japonya'da geli-tirilmi-tir. Kal,p malzemesi olarak

baBlay,c, iermeyen ince taneli kuru kum kullan,l,r. Hafif bir titre-im uygulanmas,ndan

sonra, vakumun yaratt,B, alak bas,nla kum tanecikleri ince plastik folyalar aras,nda

s,k,-t,r,larak kal,p haz,rlan,r. Yntemin a-amalar, ekil 3.16da grlmektedir. Vakumlu

kal,plaman,n ba-l,ca stnlkleri-unlard,r:

Kal,plama s,ras,nda model kolayca s,yr,ld,B,ndan ve kal,b,n her blgesi ayn, sertlikte

olduBundan boyut hassasiyeti yksektir.


57/107


56

Dkm yzeyi ok dzgndr.

Kal,p haz,rlama ve bozmada mekanik zorlamalar olmad,B,ndan a-,nma ve grlt en

az dzeydedir.

Dkm gazlar, vakum sistemiyle emildiBinden al,-ma atmosferini kirletmezler.

ekil 3.16. Vakumlu kal,plama ynteminin a-amalar,


58/107


57

ekil 3.17 Dolu kal,ba dkm

3.4.10 Dolu Kalba Dkm

Dolu kal,ba dkm yntemi, yanarak gaz haline geen kpk modellerin

(polistiren) kullan,ld,B,bir kal,plama tekniBidir, ekil 3.17. Bu model malzemesi testere,

b,ak veya s,cak tel ile kesilerek model biimlendirilir. Byk modeller birok paran,n

birbirine yap,-t,r,lmas, ile de olu-turulabilir. Kal,plama sonras,nda kpk model kal,p

iinde b,rak,l,r (dolu kal,p) ve erimi- metal kal,ba dklnce model yanarak gaz halinde

kal,b, terkeder. Bylece erimi- metalin kpk modelin yerini almas,yla para biimlenir.

Bu yntemde yolluklar, ,k,c,lar ve diBer tm kal,p elemanlar, kpkten yap,l,r ve

kumda kal,plan,r. Modelin kal,ptan ,kar,lmas, sz konusu olmad,B,ndan, kal,b,n iki paral,

olarak yap,lmas,na gerek yoktur. Burada model kal,ptan ,kar,lmad,B,ndan tm girinti ve

i bo-luklar kumla doldurulabilir. Modelin kal,ptan ,kar,lmas, halinde gerekecek eBimlerin

verilmesine ve maa kullan,lmas,na gerek kalmaz. KpBn kal,plama s,ras,nda biim

deBi-tirmemesi iin dvlerek s,k,-t,r,lan kum kal,plar yerine, CO2-yntemi veya havada

kendiliBinden sertle-en kal,p malzemelerinin kullan,lmas, daha uygundur. Kal,plama

tamamland,ktan sonra modelin d,-tan ula-,labilen k,s,mlar, bir gaz alevi ile yak,l,r.

Modelin kalan k,s,mlar, s,cak metal ile temas s,ras,nda tmyle yanar. S,v, metal, kal,ba

ba-lang,ta yava- yava- doldurulmal, ve hidrokarbonlar ieren yanma gazlar,n,n herhangi

bir patlamaya neden olmadan kal,b,n iinde ve d,-,nda yanmas,na olanak saBlanmal,d,r.


59/107


58

Kpk modeller, ah-ap veya metal modellerle birlikte de kullan,labilir. Modelin

kal,ptan ,kar,lmas, g olan k,s,mlar, kpkten yap,larak kal,p iinde b,rak,l,r ve bu

k,s,mlar dkm s,ras,nda yanarak bu blgelere s,v, metalin dolmas, saBlan,r. Bu sayede

rneBin kal,b,n istenen her noktas,na besleyiciler yerle-tirilebilir.

Dolu kal,ba dkm tekniBi zellikle, sadece az say,da retilecek byk paralar,n

dkmnde kullan,lmaktad,r. rneBin otomotiv endstrisinde kullan,lan pres kal,plar, bu

yntemle reti1ir. Teknik ve ekonomik bak,mdan nemli avantajlar, olan bu yntemin,

kk paralar,n seri retiminde de kullan,lmas,n, saBlayacak ara-t,rmalar

srdrlmektedir.

3.5. KUM ESASLI KALIP MALZEMELER

Kal,p ve maa yap,m,nda kullan,labilecek refrakter zellikli ve en ucuz malzemeler

kum esasl, kar,-,mlard,r. Bunlar,n ana bile-eni vard,r:

Ana ktleyi olu-turan ve refrakterliBi saBlayan kum tanecikleri,

Taneleri bir arada tutan baBlay,c, (kil, imento, reine v.b.),

DiBer zel katk,lar.

Kaya ve cruflar,n daB,lmas, ve k,r,lmas, ile olu-an taneli parac,klar kmesi, kum

olarak adland,r,l,r. Kum, aplar, 0,05 ile 2 mm aras,nda deBi-en kk taneler,

mineraller veya kayalar ieren bir kar,-,md,r. En yayg,n olarak doBada nehir, gl ve diBer

sular ile eskiden yeralt, sular,n,n bulunduBu blgelerde bulunan silis kumu (Si02)

kullan,l,r. Ancak kum szcB silis veya kuvarz gibi belirli bir minerali belirtmez; zirkon,

olivin, kromit ve Btlm- seramik mineralleri de boyutlar, bak,m,ndan yukar,daki

s,n,rlar iinde ise kum olarak adland,r,l,rlar.

3.5.1 Kum zellikleri

Tane ByklA ve Tane DaAlm: Kumun tane byklB ve tane daB,l,m,, kal,p

kumu kar,-,m,n,n birok zelliBini belirler. nce taneli kum kullan,lmas, halinde dkm

paran,n yzey kalitesi daha iyi olur. Buna kar-,n iri taneli kum ieren kal,plar,n gaz

geirgenliBi daha yksektir.


60/107


59

Tane Biimi: Yuvarlak biimli tanelerde taneleraras, temas yzeyi kk olduBundan

geirgenlik yksektir. Yuvarlak taneli kumlar,n ak,c,l,k zelliBininiyi olusu, makinal,

kal,plamada nemli bir avantajd,r. K-eli taneler ise daha yoBun olarak istiflenebilirler.

K-eli tanelerde temas yzeyi daha fazla olduBundan, kal,p malzemesinin dayan,m, daha

yksektir.

Refrakterlik: Kumun refrakterliBi (,s,ya dayan,kl,l,B,), atlamadan veya birbirine

kaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu zellik, byk lde kumun trne

baBl,d,r.

3.5.2 BaAlayc ve DiAer Katklar

BaBlay,c,lar, kuma sonradan kat,lan veya kum iinde kil gibi doBal olarak bulunan

ve kum taneciklerinin birbirlerine tutunmas,n, saBlayarak, kal,p malzemesine dayan,m

kazand,ran malzemelerdir. BaBlay,c,lar, organik ve inorganik olarak ikiye ayr,l,r.

norganik BaAlayclar: En yayg,n olarak kullan,lan baBlay,c, kildir. Killerin baBlay,c,l,k

etkisi, ierdiBi su miktar,na baBl, olarak deBi-ir. Kum-kil-su kar,-,m, olan kal,p

malzemelerinin bile-imi % 80-90 kum, % 8-14 kil ve % 2-6 sudan olu-ur. Kil d,-,ndaki

inorganik baBlay,c,lara rnek olarak imento ve silikatlar gsterilebilir.

Organik BaAlayclar: BaBlay,c, olarak kullan,lan reinelerin deBi-ik bile-imlerde doBal

ve yapay trleri vard,r. Birok reinede sertle-me reaksiyonunun gerekle-ebilmesi iin

yksek s,cakl,klar gereklidir. DiBer bir grup reine de ise sertle-me bir katalizr

yard,m,yla oda s,cakl,B,nda gerekle-tirilir.

zellikle kk maalar,n elde edilmesinde yaB esasl, baBlay,c,lardan yararlan,l,r. Bunlar

pi-irilerek dayan,mlar,n, kazan,rlar. YaB esasl, baBlay,c,lar neme duyarl, deBildir.

Dkmhanelerde kullan,lan tah,l baBlay,c,lar ince Btlm- m,s,r, buBday ve avdarunlar,d,r. Baz, durumlarda melas gibi s,v, organik baBlay,c,lar da kullan,l,r. Tah,llar %

0,25-2 aras,nda kat,larak kal,p kar,-,mlar,n,n yaB veya kuru dayan,mlar,n, artt,rmak ve

daB,labilme zelliBini geli-tirmek iin kullan,l,rlar. Ucuz tah,l baBlay,c,lar, maa kumu

kar,-,mlar,na da kolay flenebilme ve daB,labilme zelliBi saBlarlar. Tah,llar yakla-,k

260-370C s,cakl,klar,nda yand,klar,ndan, baBlay,c, grevini yerine getirdikten sonra

kolayl,kla daB,l,rlar. Tah,l baBlay,c,lar,n sak,ncal, bir yn hidroskopik olmalar, ve

bnyelerine nem alarak zamanla kal,p ve maalar,n dayan,m,n,n d-mesine neden

olmalar,d,r.


61/107


60

DiAer katklar: BaBlay,c, grevi yapmayan, ancak kum kar,-,mlar,n,n diBer zelliklerini

geli-tirmek iin kullan,lan deBi-ik katk,lar da vard,r. Kum kal,p malzemesi katk,lar,

aras,nda karbon ierikli malzemeler nemli bir yer tutar (kmr tozu, reineler, zift,

yaBlar v.s.). Bunlar,n erimi- metal ile temas, s,ras,nda kum tanecikleri bir karbon

tabakas, ile kaplan,r ve kumun s,v, metal taraf,ndan ,slat,lmas, gle-ir. Bylece dahadzgn ve temiz yzeyler elde edilir.

Kuma birok kez yan,c, maddeler (kmr tozu, tahta tala-,, selloz, kabuk v.b.) kat,l,r,

bunlar havan,n oksijenini baBlad,B,ndan yzeyin oksitlenmesini bir lde engeller ve

temiz yzeyli paralar,n retimi mmkn olur. Bu tr katk,lar,n yanmas,yla ortaya ,kan

bo-luklar sayesinde:

Kumun geirgenliBi artar.

S,cakl,k etkisine maruz kalan kum taneciklerinin genle-ebileceBi bu blgeler

sayesinde, kal,pta biim deBi-iklikleri ve atlamalar nlenir. Dkm sonunda kal,p bozma i-lemi kolayl,kla gerekle-tirilir.

3.5.3 Kum Esasl Kalp Malzemelerinin zellikleri

Kum esasl, kal,p malzemelerinin ba-l,ca zellikleri dayan,m, geirgenlik, sertlik,

ak,c,l,k, kal,planabilirlik ve genle-me olup, bunlar kullan,lan kumun tane biimi, tane

byklB, tane daB,l,m,, baBlay,c, tr ve miktar, gibi faktrlerle belirlenir.

Dayanm: Kum esasl, kal,p malzemelerinin ya-, kuru ve yksek s,cakl,k dayan,mlar, sz

konusudur. Bu zellik, kal,b,n biimini koruma kabiliyetinin bir lsdr. Kar,-,mdaki

kum taneleri ne kadar ince ise belirli bir hacimdeki toplam baBlama yzeyi o kadar fazla

ve dolay,s,yla dayan,m o kadar yksek olur. Ayr,ca kum tanelerinin biimi ve tane

byklB daB,l,m, s,k, istiflenmeye ne kadar uygun olursa dayan,m da o kadar artar.

Dayan,m, etkileyen nemli bir diBer faktr de baBlay,c,n,n tr ve miktar,d,r. Ancak

baBlay,c, miktar,n,n artmas, ile kal,p geirgenliBi olumsuz ynde etkileneceBinden,baBlay,c, miktar, iin bir optimum deBer aran,r.

Kum-kil-su kar,-,mlar, olan ya- kum kal,plarda dayan,m, su miktar, ile ok deBi-ir ve

yksek dayan,mlar,n elde edilebilmesi iin su oran,n,n ok iyi kontrol edilmesi gerekir

(ekil 3.18).

Kal,p malzemelerinin dayan,mlar,n, lmek iin basma, ekme, kesme ve eBme

deneylerinin yap,ld,B,niversal test cihazlar, geli-tirilmi-tir.


62/107


61

ekil3.18 Ya- kum kal,plarda daya- ekil 3.19 Ya- kum kal,plarda geir-

n,m,n nem oran, ve tane byklB genliBin tane byklB ve nem

ile deBi-imi oran, ile deBi-imi

Geirgenlik : Dkm s,ras,nda olu-an buhar ve diBer gazlar,n kal,p malzemesi iinden

geerek kal,b, terk etmesini saBlayan zelliBi, geirgenliktir. Yuvarlak biimli tanelerde

taneleraras, bo-luklar,n hacim oran, en byktr. GeirgenliBin olumsuz etkilenmemesi

iin kum kar,-,m,nda bu bo-luklar, doldurabilecek ok kk tanelerin bulunmamas,

gerekir. Ortalama tane byklB azald,ka, taneler aras,ndaki aral,klar

daralacaB,ndan, kal,b, terkeden gaz,n yzey srtnmesi ve daha s,k yn deBi-tirmesi

nedeniyle kal,b,n geirgenliBi d-er (ekil 3.19).

BaBlay,c, tr ve miktar, da geirgenliBi etkileyen nemli bir diBer parametredir. BaBlay,c,

miktar,n,n artmas,yla taneleraras, bo-luklar dolup geirgenlik d-eceBinden, dayan,m ve

geirgenlik birlikte d-nlerek optimum bir baBlay,c, miktar, aran,r.

Ya- kum kal,plarda kil oran, sabit tutulursa, su miktar, hem dayan,m,, hem de geirgenliBi

belirler. Suyun optimum deBerden az veya ok olmas, hem dayan,m,n, hem de

geirgenliBin d-mesine neden olur (ekil 3.18 ve 3.19) . Kum tanecikleri aras,ndaki

bo-luklar, su miktar, az ise kuru kil tanecikleri, su miktar, fazla ise bu kez de su ile

dolacaB,ndan geirgenlik her iki durumda da d-er.

Kal,p malzemelerinin geirgenliBinin llmesinde kullan,lan standart deneyler

geli-tirilmi-tir, bu deneylerin prensibi, standart bir deney paras,ndan belirli bir bas,n

alt,ndaki havan,n gei- h,z,n,n llmesine dayan,r.

Sertlik: Yayg,n olarak kullan,lan diBer bir yntem de kal,p sertliBinin llmesidir.

Burada kal,p yzeyine belirli bir kuvvetle bat,r,lmak istenen bilyan,n dalmas,na kar-,kal,pmalzemesinin gsterdiBi diren llr. ekil 3.20'de bir sertlik lme cihaz,


63/107


62

grlmektedir. Kal,p sertliBinin art,r,lmas,, dkm yzeyinin kalitesini ve boyut

hassasiyetini olumlu ynde, geirgenliBini ise olumsuz ynde etkiler.

Kal,p sertliBinin llmesinin pratikteki yarar,, kal,b, s,k,-t,rma derecesinin ayarlanmas,na

imkan vermesidir. Kal,plama makinalar, ayarlanarak veya yntemde kk deBi-iklikler

yap,larak sertlik istenen s,n,rlar iinde tutulur. Ayn, kal,b,n deBi-ik blgelerindekisertliklerin farkl, olmas, halinde kullan,lan kumun zelliklerinin veya s,k,-t,rman,n

homojen olmad,B,anla-,l,r.

ekil 3.20 Sertlik lme cihaz,

Isl kararllk:S,v, metal ile temas eden kal,p malzemesinin atlamadan veya birbirinekaynamadan dayanabildiBi s,cakl,kla ilgilidir. Bu zellik, byk lde kumun trne baBl,

ise de dkm s,ras,nda metal oksitleri gibi refrakterliBi d-k kat,-k,lar,n kumun

bnyesine girmesi ile olumsuz etkilenebilir.

Genle4me: Dkm s,ras,nda ,s,nan kum tanecikleri genle-eceBinden, a-,r, s,k,-t,r,lm,-

kum kal,plarda atlama ve dklmeler grlebilir. Bu nedenle kal,p malzemesi, kum

tanelerinin genle-mesine olanak tan,yacak -ekilde haz,rlanmal,d,r:

Kal,p kar,-,m,na ,s,n,nca eriyen, hacmi azalan veya gaz haline geen maddeler

kat,lmal,d,r.

Kal,p kumunu a-,r, s,k,-t,rmaktan ka,nmal,d,r.

Yzey kalitesi:Kum ne kadar ince taneli olursa, retilen dkm paran,n yzey kalitesi

de o kadar iyi olur. Yzey kalitesi geirgenlikle ters orant,l,d,r, kumun s,k,-t,r,lmas, ve

taneler aras, bo-luklar,n azalmas, ile artar.


64/107


63

Yeniden Kullanlabilirlik: Kal,b,n bozulmas,ndan sonra kalan kumun yeniden

kullan,labilir olmas, ok nemlidir. Kumun ufalanma zelliBi ve mevcut baBlay,c,n,n tr

ayn, kumun ka kez tekrar kullan,labileceBini belirler.

ekil 3.21 Mekanik kum kar,-t,r,c,lar

3.5.4 Kum Yenileme ve Ta4ma

Kal,plamada kullan,lan kum, dkmden sonra ba-lang,taki zelliklerini k,smen

kaybeder. Eski kumun, kal,plamada yeniden kullan,labilmesi iin a-aB,daki i-lemler

yap,l,r:

Eski kum topaklar, ufalan,r.

Metal parac,klar, ayr,l,r (manyetik ay,r,c,).

Tozu ayr,l,r, elenir ve soButulur.

Su (baBlay,c, kil ise), baBlay,c, ve yeni kum kat,larak kar,-t,r,l,r.

Dkmhanelerde kal,p ve maa retimi iin byk miktarlarda kum

kullan,ld,B,ndan, kum kar,-,mlar,n,n haz,rlanmas,nda genellikle makinalardan yararlan,l,r.

En kk dkmhanelerde dahi kar,-t,rma i-lemi iin basit bir mekanik kar,-t,r,c, bulunur.

Bir demir dkmhanesinde dklen 1 ton metal iin yakla-,k 5 ton kum kullan,l,r. Bu

kumun kar,-t,r,c,lara getirilmesi ve haz,rlanan kar,-,m,n kal,plama blmne iletilmesi iin

bantl,, kepeli veya haval, konveyr sistemlerinden yararlan,l,r. Kar,-t,r,c,lara kum, kil, su


65/107


64

ve diBer katk,lar otomatik olarak tart,l,p doldurulur. Haz,rlanan kum kar,-,m, ise genellikle

konveyrlerle kal,plama makinalar,n,n haznelerine gnderilir.

3.5.5 Yzey Kaplamalar

Kum esasl, kal,p ve maalar,n s,v, metal ile temas edecek yzeylerine dkm ncesinde

deBi-ik amalarla kaplamalar uygulan,r:

Yzey kalitesini art,rmak.

S,v, metalin kal,p malzemesine doBrudan temas,n, engelleyerek, kum tanecikleri

aras,na s,zmas,n, ve kum taneciklerinin para yzeyine yap,-mas,n, nlemek.

Is, yal,t,m, saBlayarak, kal,p malzemesini korumak.

Bu kaplamalar, ta-,y,c, bir s,v, iinde sspansiyonu olarak haz,rlan,r. Kaplama

malzemesi olarak kmr tozu, grafit, kuvarz, -amot, zirkonsilikat v.b. malzemeler,

ta-,y,c, s,v, olarak ise su veya alkol sz konusudur. Bu sspansiyonlar kal,p veya maa

yzeylerine pskrtme, f,rayla srme, dald,rma v.b. yntemlerle tatbik edilirler.

Yzey kalitesini artt,rmak ve kal,p bo-luBu yzeylerindeki kumun kalkmas,n,

nlemek iin kal,p yzeyi, refrakter bir malzeme pskrtlerek kaplanabilir. Pskrtlen

bu s,v,lar genellikle su, refrakter malzeme is

Döküm (Ahmet ARAN)

Documents

Transcript of Döküm (Ahmet ARAN)