Basınçlı döküm yöntemiyle üretilen parçaların kullanım alanlarının genişliği fiziki ve kimyasal şartlara uyum sağlayabilecek alaşımların geliştirilmesi ile sağlamıştır. Bir kullanım alanı için son derece uygun olan alaşım başka alanlara uygun olmayabilir. Örnek olarak, insanların sürekli temas halinde olduğu kapı kolunda estetik ve görünümüne buna bağlı olarak kaplanabilme özelliği vb. ön planda iken kuvvet iletiminde kullanılan bir dişlide esas olan malzemenin dayanımıdır. Tasarımcı malzeme bilgisi ve basınçlı döküm alaşımları hakkında bilgi sahibi olmalıdır. Kum kalıba dökümü yapılan her metal ve alaşım basınçlı döküme uygun değildir. Çünkü basınçlı dökümün kendine özgü bazı özellikleri vardır.

Bu özelliklerden bazıları aşağıdaki gibidir:

  • Katılaşma olayının belli bir sıcaklıkta oluşması gerekir. Bu nedenle kurşun (Pb) ve kalay (Sn) hariç, ötektik alaşımlar ve saf metaller basınçlı döküme pek elverişli değildir.
  • Sıcak tutma haznesinde hiçbir kristal ayrışımı olmamalıdır.
  • Keskin ve ince hatların iyi olması için alaşımın yeterli bir akıcılığı olmalıdır.
  • Hızlı soğumaya rağmen çöküntü ve iç boşluklar meydana getirmemelidir.
  • Kalıp içindeki engellere rağmen çatlama ve gerginlikler olmamalıdır.

YÜKSEK BASINÇLI DÖKÜM ALAŞIMLARI

a. Alüminyum Basınçlı Döküm Alaşımları

Kullanım alanı gittikçe artmaktadır. Halen bütün basınçlı dökümlerin % 30 kadarı alüminyum alaşımları oluşturmaktadır. Alüminyum alaşımlarının tercih edilme sebepleri; ağırlıklarının az olması, akma sınırının istenenden çok iyi olması, termik ve elektrik iletkenliği ve yüzey parlaklığının iyi olması, fiyatının ekonomik olmasının yanı sıra son işlem maliyetinin az olmasıdır.

b. Magnezyum Basınçlı Döküm Alaşımlar

Daha çok hafifliğin istendiği yerlerde kullanılır. Uygulama alanları; portatif yazı makinesi, büro makinelerinin muhafaza ve gövdeleri, fotoğraf makineleri, optik aletler, portatif aletler ve benzeri avadanlık parçaları magnezyum alaşımlarından yapılırlar.Alternatif veya başkaca hareketleri yapan tekstil sanayi parçaları ile küçük taşıma ve paketleme makineleri parçaları magnezyumdan basınçlı döküm yoluyla üretilmektedir.

c. Prinç Basınçlı Döküm Alaşımları

Basınçlı döküm yoluyla üretilen belli başlı özellikleri yüksek mukavemet, sağlamlık, korozyon ve aşınmaya karşı dayanım isteyen parça yapımında özellikle hassasiyet isteyen, şekli karışık, dayanıklı ve ekonomik olması istenen işlerde bu alaşımların basınçlı dökümleri çok kullanılır. Otomobil dişlileri, vites dişli değiştirme çatalları, fren parçaları, şok amortisör parçaları, çeşitli endüstriyel birleştirme parçaları, ev ve mutfak eşyaları gibi yerlerde kullanılır.

DÜŞÜK BASINÇLI DÖKÜM ALAŞIMLARI

a. Çinko Basınçlı Döküm Alaşımları

Bütün basınçlı dökümlerde yaklaşık olarak % 60 oranında tercih edilir. Çünkü kolay ve süratli dökümü dolayısıyla ekonomik sonuç verir. Düşük döküm sıcaklığı dolayısıyla bu alaşımlarda yakıt fiyatı, kalıp fiyatı ve kalıp işletme masrafları düşüktür. Mekanik özellikleri iyi, işlenebilme ve bitirme işleri ekonomiktir.

b. Kalay Basınçlı Döküm Alaşımları

Basınçlı dökümde özellikle otomobil ana yataklarındaki kullanımı büyük ölçüde azalmakla beraber bugün yerine başka gereçler kullanılmaktadır. Kalay alaşımlarından basınçlı döküm yolu ile üretilen parçalar daha çok korozyon mukavemeti isteyen sodalı su avadanlıklarında, süt makinelerinde, dişçi ve tıbbi operasyon aletlerinde daha çok kullanılmaktadır.

c. Kurşun Basınçlı Döküm Alaşımları

Genellikle düşük fiyat ve korozyona dayanım, sertlik ve diğer mekanik özelliklerin önemli olmadığı yerlerde tercih edilir. Basınçlı döküm yolu ile üretilen parçalar, kuvvetli mineral asitlerine dayanıklılık isteyen, yangın söndürme aleti parçaları, batarya ve kimyasal aparatlar vb. yerlerde kullanılır. Basınçlı döküm parçasının tasarımındaki en önemli unsurlardan biri de, en iyi kalitedeki parçayı verecek en ekonomik döküm alaşımını bulmaktır.

Bu nedenle alaşımın seçiminde dikkat edilmesi gereken özellikleri sıralayacak olursak:

  • Dayanım ve sertlik gibi mekanik özellikler
  • Isıl işlemlerin özelliklere etkileri ve boyutsal kararlılık
  • Alaşımın basınçlı döküm metoduna uygunluğu, dökülebilirliği ve akıcılığı
  • Düşük ve yüksek sıcaklıklardaki dayanımı
  • Cilalama, parlatılma, kaplanma, boyanma ve diğer yüzey bitirme işlemlerine uygunluğu
  • Korozyon direnci
  • Ağırlığı ve maliyeti

Kalıpların ömrünü artırmak için yüzey ayırıcı maddeler kullanılır. Yüzey ayırıcı madde metal kalıba dökülen sıvı metal ile metal kalıp yüzeyleri arasında ince bir tabaka (katman) oluşturarak sıvı metalin kalıp yüzeyini etkilemesini önlemek ve döküm parçanın kalıptan rahat çıkmasını sağlamak amacıyla kullanılır. Yüzey ayırıcı madde kullanılmazsa kalıba, döküm parça yapışarak kalıbın çabuk yıpranmasına neden olur. Yüzey ayırıcı madde kalıp yüzeyine homojen yayılmalı ve çok ince bir tabaka oluşturmalıdır. Kalıp veya dökülecek metal ve alaşımla etkileşmemelidir. Dökülen parça yüzeylerinde lekeler oluşturmamalıdır. Ayrıca çalışanlar için tehlikeli olabilecek buhar ve zehirli gazlar oluşmamalıdır. Basınçlı döküm kalıplarında kullanılan belli başlı yüzey ayırıcıları şunlardır: flor bileşikleri, silikonlar, molibden sülfit, balmumu, madensel yağlar vb. dir. Bunlar içinde balmumu çinko alaşımlarında iyi sonuç verirken alüminyum alaşımlarında kullanılmaz. Madensel yağlar ise kalıbı etkilemediği gibi oksitlenmede yapmadığı için tercih edilir. Grafit karışımlar ise alaşım çeşitlerine uygun olduğundan kullanılır.

Az sayıda yapılan kalay, kurşun ve çinko dökümleri için kalıp yapım gereci % 0,6 – 0,8 karbonlu alaşımsız ve sertleştirilmiş çelikler kullanılır. Çok sayıda üretimi düşünülen hafif alaşım veya çinko alaşımlarında ise ıslah edilmiş iş çeliği yada moliptenli takım çeliği kullanılır. Bakır alaşımlarında ise bileşiminde % 15 volfram (tungsten), % 10 krom ve % 1,5 vanadyumdan oluşan sıcak iş çeliği tercih edilir. Çelik maçaların yüzeyleri nitrürasyon (Azotla yüzey sertleştirme) ile sertleştirilmiş olmalıdır. Kalıbın iç yüzeyleri polisajdan sonra içerisinde cam tozu bulunan karışım püskürtülerek yüzey ayırıcının kalıp yüzeyine yapışması sağlanmalıdır.

Hatasız yapılmış bir kalıp ile çinko ve magnezyum alaşımından yaklaşık olarak 250 bin döküm parça alınırken bu miktar bakır alaşımları için yaklaşık olarak 10 bin civarıdır.

Basit bir parçaya ait kalıp, iki parçadan meydana gelir. Bunlardan biri sıvı metalin enjekte edildiği tarafa bağlanır ve sabittir. Buna “Sabit Kalıp” denir. Diğeri hareketli ve üzerinde itici parçaları taşır. Bu kalıba da “Hareketli ya da Alt Kalıp” denir.

Düşey Soğuk Kamaralı Basınçlı Döküm Kalıpları

Düşey Soğuk Kamaralı Basınçlı Döküm Kalıpları

Kalıp boşluğu iki çelik blok üzerinde döküm ya da işleme metoduyla meydana getirilir. Bu kalıpların birleşme yüzeyine de mala yüzeyi denir. Bu iki yarım kalıbın birleştirilmesi tam olmalı, birleşme yüzeylerinde hiç boşluk olmamalıdır. Az bir boşluk sıvı metalin fışkırarak dışarı çıkması sonucu döküm parçanın sakat olmasına ve iş kazalarına neden olur.

Kalıpların hatasız olarak birleşmesi pimler yardımı ile olur. Bu pimler genelde sabit kalıp üzerindedir. Basınçlı döküm kalıbı birçok parçanın birleşmesinden de oluşabilir. Basınçlı döküm makinesinde kullanılan kalıplar tek parça ya da çok parçalı olarak hazırlanır.

Kalıpların yapımı güç ve çok masraflıdır. Aynı kalıba çok sayıda döküm yapabilmek için başta yolluk kısmı olmak üzere çok ısınan kısımlarından soğutma suyu geçirilerek soğutulur. Bu kısımlar soğutma suyu kullanılarak istenen sıcaklığa düşürülür. Şekil 1.5’ teki gibi soğutmayı gerektiren bölgelere su, kalıp bloğuna delinen delikler veya açılan kanallarla iletilir. Delinen su deliklerinin kalıp yüzeyine 20 mm’ den yakın olmaması tavsiye edilir. Bununla beraber sakıncası olmayan hallerde kanallar, maça yahut boşluk yüzeylerine 6 mm kadar yaklaşabilir.

Soğutma Kanallarını Gösteren Basınçlı Döküm Kalıp Kesiti

Soğutma Kanallarını Gösteren Basınçlı Döküm Kalıp Kesiti

Bir basınçlı döküm kalıbında sıvı metal giriş kanalı (yolluklar), yolluk memeleri, kalıp havasını almak için gaz çıkış kanalları, parça üzerindeki boşluk ve deliklerin çıkarılmasında kullanılan maçalar ve kalıp bağlama sistemleri gibi kısımlar bulunur. Dökülmüş parçayı kalıptan hızlı ve rahat çıkarmak için itici pimler kullanılır. Basınçlı döküm kalıbında hava boşaltma kanalları 0,125-0,375 mm derinliğinde yapılır. Bu kanallar kalıp içerisindeki hava veya meydana gelebilecek gazların kalıp boşluğundan alınması için kullanılır. Kalıp içinde sıkışan gazlar döküm hatasına neden olur.

ALÜMİNYUM DÖKÜM VİDEOLAR

_

* * *

_

_

Basınçlı döküm yöntemi, basınçlı dökümde kullanılan makinelere ve metali ergitme şekillerine göre ikiye ayrılarak incelenir.

Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Makineleri

Bu şekildeki makinelere “Sıcak Kamaralı Basınçlı Döküm Makineleri” de denir. Bu tip makinelerde ergime dereceleri düşük olan kalay, kurşun ve çinko alaşımları dökülür. Pistonlu ve sıcak hazneli basınçlı döküm makinelerinde alüminyum dökümü yapılamaz. Çünkü alüminyumun ergime derecesi yüksek olduğundan, demir yada çelikten yapılan piston,silindir ve kaz boynunu etkileyerek sarma yapar ayrıca dökülecek alüminyum alaşımın bileşimini bozar. Metal ergitiminde kullanılan ocak makinenin ön kısmındadır. Kalıp içine püskürtülecek metal bir pota içerisinde ergitilir ve silindir içinde hareket eden bir piston ile 20-60 Atü. veya 70-250 Atü. basıncındaki hava ile yapılır. Her püskürtme (enjeksiyon) işleminden sonra sıvı metal silindir içine dolar ve yeni bir işleme hazır hale gelmiş olur.

Sıcak hazneli basınçlı döküm makineleri de, sıvı metali püskürtme şekline göre kendi arasında ikiye ayrılır.

A. Pistonlu ve Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Makineleri

Makine; kalıp, pota, kalıp açma-kapama ve sıvı metali püskürtme kısımlarından meydana gelmektedir. Günümüzde çok kullanılan bu tip makinelerin tüm hareketleri otomatiktir. Metal bir font pota içinde ergitilir. Potadaki ergimiş metal içine daldırılabilecek şekilde bir silindir ve silindir içinde çalışabilecek bir piston vardır. Makine çalışma düğmesine basılarak çalıştırılır ve ilk hareketle birlikte itici pimler geriye çekilir. Bu arada dökülecek parçada delik kısımlar için maça kullanılıyorsa bu maçalar kalıplarındaki yerlerine yerleştirilir. Daha sonra makine kalıpları kapatılarak kilitlenir. Piston aşağıya doğru hareket ederek silindir içine dolmuş olan sıvı metali metal kalıp boşluğuna doldurur. Bu işleme sıvı metalin püskürtülmesi veya enjekte edilmesi de denir. Kalıptaki sıvı metalin katılaşması için bir süre beklenir ve piston geriye çekilir. Bu arada kalıp açılır ve itici pimlerin yardımıyla da döküm parçanın kalıp yüzeyinden ayrılması sağlanmış olur. Bu işlemlerin tekrarı diğer döküm parçaların elde edilmesi demektir. Burada uzun uzun anlatılan işlemler çok kısa sürede olmaktadır.

Pistonlu ve sıcak hazneli basınçlı döküm makinesi

Basınçlı Döküm Makinesi Çalışma Şekli

1) Kapama silindiri 2) Gövde 3) Ana mil 4) Kollar 5) Kayar plaka 6) Kılavuzlar 7) Ön plâka 8) Meme 9) Deve boynu 10) Baskı silindiri 11) Piston kolu 12) Piston 13) Pota 14) Fırın 15) Kapak kalıbı 16) İtici kalıp 17) Kroshed 18) Şasia

B. Basınçlı Hava ile Çalışan Sıcak Hazneli Basınçlı Döküm Makineleri

Alüminyum dökümlerinde kullanılan bu tip makineler diğerine göre daha az tercih edilmektedir. Bu makinelere “Dalma Hücreli Makineler” de denmektedir. Fonttan yapılmış bir pota içinde ergiyen metal, pota üzerine yapılan bir dalma hücresi ve manevela sistemi ile alınarak kalıp boşluğuna gönderilmesi sağlanır.

Basınçlı hava ile çalışan makinenin kesit görünüşü

Basınçlı hava ile çalışan makinenin kesit görünüşü

Dalma hücresi potaya daldırılır ve püskürtme memesi ile kalıbın yolluk girişi kilitlenerek içine normal hava basıncı veren valf kapatılır ve basınçlı hava veren valf açılır. Basınçlı havanın sıvı metal yüzeyine uyguladığı basınçla püskürtme memesinden hızla kalıp boşluğu doldurulur. Basınçlı hava kesilir ve dalma hücresini açık hava açan valf açılarak dalma hücresi tekrar alçaltılır ve yeniden sıvı metal alınarak yeni döküme geçilmiş olur.

Soğuk Hazneli Basınçlı Döküm Makineleri

Bu makinelere “Soğuk Kamaralı Basınçlı Döküm Makineleri”de denir. Ergime dereceleri daha yüksek olan alüminyum, mağnezyum ve bakır alaşımlarının dökümünde kullanılır. Soğuk hazneli basınçlı döküm makinelerinde ergitme ocağı ayrı bir yerdedir. Ergimiş metal silindir içindeki hazneye kepçe yada otomatik olarak dökülecek parçadan fazlaca konur. Piston yardımıyla sıkıştırılarak kalıp boşluğuna doldurulur. Soğuyan kalıp açılar ve iticilerin yardımıyla döküm parça dışarı alınır.

Soğuk hazneli basınçlı döküm makinesinde sıvı metal piston tarafından 2000-2250 kg/cm3 basınçla sıkıştırılır. Pistonun sıkıştırma hareketi genel olarak yataydır, çok az da olsa dikey olanları da vardır. Bazı durumlarda metal pıhtı (ne tam ergiyik ne de tam katı) halde piston tarafından kalıp içine büyük bir basınçla (50 ton-550 ton) basılır. Böyle çalışan makinelere “Pres veya Basma Döküm Makineleri” denir. Basınçlı döküm makine ölçüleri, sabit ve hareketli kalıpları taşıyan yan çubukların eksenleri arasındaki ölçüye göre belirtilir. Bu ölçüler 300-1200 mm. Arasında değişir.

Yatay soğuk hazneli basınçlı döküm makinesinin çalışmasına örnek ( A, B, C, D )

Yatay soğuk hazneli basınçlı döküm makinesinin çalışmasına örnek ( A, B, C, D )

A) Metalin doldurulması B) Metalin basılması C) Kalıbın açılması D) Parçanın çıkarılması

Basınçlı döküm, talaş kaldırma işçiliğinin, malzeme sarfiyatının az olması, üretim sayısının fazlalığı, simetrik olmayan karmaşık biçimdeki kalıplama işlemlerinin kolaylığı nedeniyle endüstri alanında çok kullanılmaktadır. Basınçlı dökümün yaygın olarak kullanılmasının yararları aşağıda sıralanmıştır.

  • Ölçü tamlığı çok iyidir ve çok sayıdaki işlerde az tolerans farkı vardır.
  • Karmaşık parça üretiminin çok kolaydır.
  • Farklı metaller çok kolay birleştirilir (kompozit gereçler).
  • İnce kesitli, işleme payı az ve sık dokulu parçalar üretildiği için gereç kazanımı sağlar.
  • Dış görünümü güzel döküm parça üretilir.
  • Döküm parçalarda dış yüzey işlemlerini ortadan kaldırır.
  • Çok sayıdaki parça üretimde aynı kalıp kullanıldığından parçalar arasında mutlak bir eşitlik sağlar (Ölçü tamlığı).
  • Çok sayıda parça üretimini hızlı gereç akışı ve az işçilikle sağlayarak yüksek verim elde edilir. Bundan dolayı pahalı kalıplara rağmen düşük maliyet sağlar.
  • 0,1 gramdan, 25-35 kilogram aralığındaki değişik ağırlıklarındaki parçaların kolaylıkla elde edilebilir.

Çelik malzemeden yapılmış kokil (sürekli) kalıplar içine sıvı metalin makinalar yardımıyla yüksek basınçla doldurulmasına Basınçlı Döküm denir. Kokil döküm yönteminde kalıp içine sıvı metal yerçekimi kuvveti yardımıyla doldurulurken, bu yöntemin gelişmiş uygulaması olan basınçlı dökümde, sıvı metal makina yardımı ile elde edilen basınçla kalıbı doldurarak çeşitli parçaların çok kolay ve seri bir şekilde üretilmesini sağlamaktadır.

Alüminyum Basınçlı (Enjeksiyon) Dökümü

Alüminyum Basınçlı Döküm Makinesi

Basınçlı Dökümün Tarihi

Basınçlı döküm 1849 da Sturges, 1852’de Barr, 1856’ da Pelize, 1877 de Dusenbury vb. kimseler elle çalışan makinelerin patentlerini aldılar. Bunu Ottmar Mergenthaler’in “Linotip” adı verilen ve metal formları otomotik olarak dizerek gazete satırlarının elde edilmesini sağlamaktadır. Bu makine ile tarih sahnesinde ilk basınçlı döküm makinesi olarak yerini almakla birlikte ilk endüstriyel uygulama kurşun ve kalay alaşımlarının motor yataklarına basılmasıyla başlar. Bunu kısa bir süre sonra iyi mekanik özelliklere sahip alaşımların dökümlerine uygulanması başladı. Kalay-kurşun alaşımlarından biraz daha yüksek ısıya sahip olan çinko alaşımlarında da başarı sağlanınca 1915’ te bir şirket ilk defa ticari alüminyum alaşım parçaları üretti. Birinci dünya savaşında bu teknikle gaz maskesi, makinalı tüfek, dürbün vb. sistem parçaları basınçlı döküm ile yapıldı. Magnezyum ve pirinç alaşım dökümleri ile gelişti. Yaklaşık olarak 650 0C’ de ergiyen alüminyum ve magnezyum alaşımlarının yine yaklaşık olarak 870 0C ergiyen ve “Pirinç” adıyla tanıdığımız bakır-çinko alaşımları takip etmiştir.

Günümüzde de basınçlı döküm, metal işleme sanatının en önemli yöntemlerinden biridir. Son yıllardaki basınçlı döküm makineleride güvenlik, emniyet ve akıllı makineler üretilerek günün şartlarına uyum sağlamıştır. Bu makinelerde voltaj dalgalanmalarından etkilenmeyen PLC (Programmable Logic Control), insan düşünce birikiminin endüstriyel uygulamaya dönüştürebileceği mükemmel bilgisayar donanımlı hale gelmiştir. Üç kademeli kalıp bağlama seviyesi, network bağlantı imkanı, internet, e-posta, SMS gibi IT teknolojilerini kullanma imkânı, otomasyona uygunluk, baskı sayıcı, makine çalışma zaman göstergesi, 16.000 adımlık program hafızası, dijital gösterge paneli, hata uyarı sistemi, uzaktan izleme imkânı, elle veya tam otomatik (300-400-600 ton) kullanım imkanı olan ve aynı zamanda çevreye duyarlı, kullanımı kolay, ISO 9000 ve CE kalite belgelerine sahip basınçlı döküm makineleri tercih sebepleri arasında önemli yer tutan özelliklerdendir.