TEORİK BİLGİ : Döküm yolu ile şekillendirmede malzemelerin fiziksel durumlarının değiştirilmesinden faydalanılır.Yapımı düşünülen parçanın döküm yoluyla imali için iç ve dış şeklini verecek bir kalıbın hazırlanması, malzemenin ergitilmesi ve hazırlanan kalıba dökülerek şekillendirilmesi gerekir.
KALIP : Parçanın biçimi veren ve sıvı malzemenin içinde katılaştığı kaba kalıp denir.Kalıbın hazırlanması dökülecek parçanın şekline ve döküm tekniğinin gerekli şartlarına bağlıdır.Parçanın dış biçimini veren kaba ‘’kalıp’’ parça içindeki boşlukların sağlanmasına yarayan dolgu parçasına ‘’maça’’ adı verilir.
MODEL : Kalıbın hazırlanması için gerekli olan, parçanın şeklini gösteren benzer parçaya model denir. Bu model parçalarının birleştiği yerlere ‘’bölme yüzeyi’’ denir. Karışık şekilli parçalarda modelin kolay işlenmesi, dökülecek parça sayısının fazla olduğu durumlarda modelin dayanıklı olması istenir ve bu doğrultuda model malzemesi seçimi yapılır. Yaygın olarak kullanılan model malzemesi ahşaptır, bunu yanında metal ve plastik modellerde kullanılmaktadır.
Model yapımında dikkate alınması gereken noktalar :
• Boyut durumu : Katılaşma metalin kendini çekmesi dikkate alınarak modellerin boyutları belirlenir.Kalıptan kolay sıyrılabilmeyi sağlamak için modellere belli bir sıyırma açısı verilir.
• Bölme yüzeyi : Modellerin kalıplama işleminden sonra kolayca çıkarılması için ve bu suretle sıvı metalin katışacağı boşluğun oluşturulması için parçaların bölünmesidir.
• Maça başları : Maçanın kalıp içine yerleştirilmesi için fazladan oturma yapılan başlıklardır.
• Yolluklama sistemi : Ergimiş malzemeyi kalıp boşluğuna gönderen özel kanala yolluk denir.Sıvı malzemenin akma esnasında katılaşmaması için yolluk kalıp boşluğunun en alt noktasına yerleştirilir.Parça yüzeylerinde kendini çekme hasarının oluşumunu önlemek için parça üzerine ilave edilen hazneye besleyici denir.Döküm öncesinde yolluk ağzı genişleterek bir döküm havuzu oluşturulur,bu havuz besleyici görevi görür ve havşa olarak adlandırılır.Sıvı metal düşey yolluktan önce topuğa ulaşır.Oradan yatay yolluktan geçerek ara yolluğa gelir ve parça dökümü oluşur.
KALIPLAMA : El ile kalıplama işlemi model ile derecede veya yerde model plakası yardımı ile derece içerisinde yapılabilir.Plaka modeller işlemde kolaylık sağladığı için yaygın olarak tercih edilir. Kalıpların sıkıştırma basıncından, çevrilmesinde ve taşınmasında dağılmaması için derece adı verilen çerçeveler kullanılır. Dereceler ahşapdan veya metalden yapılabilir.
KALIP MALZEMELERİ : Kalıp ve maça yapımında yaygın olarak silika kumu kullanılır. Silika kumları kolay elde edilen ucuz bir kumdur. Silika kumları %95-96 oranında SiO2 içermelidir.Bu oran arttıkça refrakterlik özelliği de artar. Diğer tip kumlar yüksek refrakterlik, yüksek ısıl iletkenlik ve düşük ısıl genleşme gerektiren uygulamalarda kullanılır.
Kumun tane boyutu dağılımı ürünün kalitesini etkileyebilir. İri boyutlu kumlar yüksek geçirgenlik sağlayarak gaz çıkışını kolaylaştırırken parçaların yüzey kalitesini düşürmektedir. İnce taneli kumda ise tam tersidir. Yani; ince taneli kum kullanımı yüzey kalitesini arttırırken geçirgenliği düşürür. Ayrıca ince taneli kumda daha fazla bağlayıcıya ihtiyaç duyulur. Tane şekli de çok önemlidir. Köşeli kum tanelerinin paketlenme yoğunluğu düşük, kalıplanabilirliği zayıf ve bağlayıcı gereksinimi yüksektir. Bu nedenle kalıp yapımında yuvarlak şekilli kumlar tercih edilir.
Dökümcülükte doğal kumlar nadiren kullanılmakta olup daha çok sentetik kumlar tercih edilmektedir. Kum tanelerini birbirine bağlamada en çok kil ve su kullanılır. Kil su ile birleşerek şişer ve kum tanelerini bir arada tutar. Kil bağlı kalıp kumları kaybolan suyun ve eksilen kilin yeniden katılmasıyla tekrar kullanılabilir. En iyi bağlayıcı killer bentonitlerdir. Na ve Ca bentonitler olmak üzere ikiye ayrılırlar.
Kalıp ve maça yapımı için çeşitli kimyasal bağlayıcılar vardır.Bunlardan en çok kullanılanları organik reçine ve sodyum silikat esaslı olanlardır. Kimyasal bağlayıcılar iki şekilde kullanılır :
1. Kendiliğinden sertleşen karışımlarda kum, bağlayıcı ve sertleştirici kimyasal birlikte karıştırılır. Buradaki sertleşme ortama bırakılarak kendiliğinden sertleşme olayıdır. Bu yöntemde sertleşme hemen başlar fakat kumun kalıp veya maça olarak şekillendirilmesine izin verecek kadar yavaştır. Bu yöntem daha çok büyük kalıpların yapımında kullanılır ve seri üretime uygun bir yöntemdir.
2. İşlemle sertleşmede ise kum ve bağlayıcı karıştırılır ve şekillendirilir. Sertleşme ise ısı veya katalizör etkisiyle kısa sürede gerçekleşir. Bu yöntem genellikle maça yapımında veya küçük parçaların kalıplanmasında kullanılır.
Sodyum silikat, cam suyu olarak da bilinir ve su çözündürebilir camdır, silika ve soda içeriğine göre çok çeşitli türleri vardır. Sodyum silikat çok çeşitli yöntemlerle sertleştirilebilir, karbon dioksit gazı veya sıvı ester ilavesi ile yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Silikat tipi bağlayıcılar kokusuzdur ve sağlığa pek zararlı değildir, bunun yanında oluşturduğu bağ reçine bağlayıcılar kadar kuvvetli değildir. İnorganik bağlayıcılar olduğu için ısıdan etkilenmezler ve dökümden sonra bozulma problemlerine neden olabilir. Bu nedenle çeşitli organik ilaveler doğrudan sıvı silikata veya kum karıştırma esnasında yapılabilir.
KUM KALIBA DÖKÜM YÖNTEMİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ
• Demir esaslı ve demir dışı metal alaşımlarının dökümüne elverişlidir.
• Kum kalıp hem küçük, hem çok büyük parçalar için uygun bir yöntemdir.
• Kalıp malzemesi ucuz ve bol miktarda bulunur.
• Az sayıdaki parça dökümüne uygundur
• Kalıp maliyeti en düşük olan döküm yöntemidir.
KUM KALIBA DÖKÜMÜN EKSİKLİKLERİ
• Seri üretime uygun değildir
• Yüzey ve boyut hassasiyeti iyi değildir.
• Çok ince detayların elde edilmesi zordur.
• Dökümden elde edilen parçalar mutlaka başka işlemlere tabi tutulur.
• Kalıplama büyük zaman kaybına neden olur.
• Malzeme sarfiyatı fazladır.
DENEYDE KULLANILAN CİHAZLAR : Büyük kum karıştırıcı, küçük kum karıştırıcı, havalı tokmak, dereceler ve plaka modeller, maça sandıkları, dökümcü el aletleri, karbondioksit tüpü, çeşitli beher ve kaplar, tartı, elektrik dirençli alüminyum ergitme fırını.
DENEYDE KULLANILAN MALZEMELER : Silika kalıp kumu, bentonit ve su, furan ve serter, sodyum silikat, grafit.
DENEYİN YAPILIŞI : Bu deneyde yaş kum kalıp, furan reçineli maça ve sodyum silikat bağlı yolluk ağzı döküm havuzu yapılacaktır, hazırlanan kalıba elektrik dirençli fırında ergitilmiş alüminyum dökülecektir.
Kalıp yapımı :
• Belirlenmiş miktarda kum, bentonit ve su büyük kum karıştırıcıya yüklenir ve kalıplanmaya uygun hale kadar karıştırılır.
• Alt ve üst derece kalıplama plakasının üstüne yerleştirilir.
• Plaka model iki derece arasına yerleştirilir.
• Alt derece üste gelecek şekilde çevrilir.
• Model üzerine grafit serpilir ve dereceye kum doldurulur.
• Kum sıkıştırılır ve fazla kum sıyırma cetveli ile derece üzerinden sıyrılır.
• Kalıp ters çevrilerek aynı işlem üst dereceye yapılır.
• Yolluğun ağzı genişletilerek havşa açılır
• 30-40 mm aralıklarla şiş çekilir.
• Dereceler birbirinden ayrılarak model çıkartılır.
Maça yapımı :
• Yeterli miktarda kum küçük kum karıştırıcıya yüklenir ve belli oran furan ilave edilerek karıştırılır.Daha sonra serter ilave edilir ve karıştırılır.
• Karışım karıştırıcıdan bir kaba boşaltılır ve maça sandığının içi grafitlenir.
• Kum karışımı maça sandığına doldurulur ve sertleşmesi için bir süre beklenir.
• Maça sandığı açılarak maça alınır.
Döküm havuzu yapımı :
• Bir kaba yeteri kadar kum alınır ve üzerine sodyum silikat ilave edilerek karıştırılır.
• Hazırlanan karışım plaka model üzerinde sıkıştırılır.
• Kalıp yanındaki deliklerden ve yukardan karbondioksit gazı verilerek sertleşir ve sertleşen parça yavaşça modelden ayrılır.
Döküm :
• Hazırlanan kalıp ergitme fırının önüne getirilir ve kalıbın etrafına kum dökülür ve üzerine ağırlıklar yerleştirilir.
• Pota fırından çıkartılır, curuf alınır.
• Sıvı metal kalıba doldurulur, artan kısım hazır bulunan kokile dökülür.
• Katılaşma ve kalıbın soğuması beklenir, kalıp bozularak döküm parçası çıkartılır.
OLİVİN KUMLARI
Olivin en fazla demir-çelik sanayinde eritici, curuf düzenleyici ve sinterleşme derecesini düşüren bir hammadde olarak kullanılmaktadır. Bu özelliği ile çelik üretimi sırasında kullanılan kok miktarında yaklaşık % 20 kadar tasarruf sağlamaktadır.
Olivinin, diğer bir kullanım alanı da refrakter sanayisidir. Forstrit tuğlası, ateş tuğlası, kimyasal bağlı tuğlalar ve çeşitli refrakter yapı ve malzemelerin imalinde de önemli miktarlarda olivin kullanılmaktadır.
Dünya'daki gelişmiş ülkeler sağlık ve çevre konusunda düzenledikleri yasalar ile serbest silis içeren mineral veya hammaddelerin kullanımını yasaklama cihetine gelmişlerdir. Bu nedenle döküm sanayi ve aşındırıcı (abrasiv) özelliğinden dolayı binaların, köprülerin ve benzeri çeşitli yapıların temizlenmesinde kullanılan kuvars kumları yerlerini olivine terketmeye başlamışlardır.
Yoğunluğunun fazla olması nedeni ile petrol platformlarını dengede tutma amacıyla yapılan sütunların çimentosunda ayrıca tren yollarının temelinde duyarlılığı sağlamak amacıyla da balast taşı olarak önemli miktarlarda olivin kullanılmaktadır.
Türk sanayicisi olivini hammadde olarak tanımamaktadır. Halbuki gelişmekte olan ülkemizde başta demir-çelik ve refrakter sanayii olmak üzere diğer alanlarda da olivinin kullanılması gerekmektedir. Bu alanlarda daha pahalı olan dolomit ve manyezit kullanılmaktadır.
Olivin genellikle yeşil ve koyu yeşil renkte olup oldukça sert bir mineraldir. Güneş ışınları ve atmosferik şartlar ile renk, açık yeşile dönüşür. Sertliği Mohs'un kriterine göre 6,5-7'dir. Yoğunluğu da içerdiği Fe miktarına göre 3,22 ile 4,40 gr/cm3 arasında değişmektedir
Saf forsterit bulamamanın yanında diğer bir problem de olivinlerin çeşitli etkenler sonucu kolayca bozuşmaya yüz tutarak çoğunlukla serpantin ve kısmen talk minerallerine dönüşmesidir. Serpantinleşen olivinler, serpantinleşmenin derecesine göre bünyelerine değişik oranlarda su alırlar. Şöyleki tamamen serpantinleşmiş olivinlerde bu oran % 14'e kadar çıkmaktadır.
Serpantinleşerek bünyelerine su alan olivinlerin sertlikleri ve yoğunlukları önemli ölçüde azalmakta, bu husus da refrakterlik ve aşındırıcı özelliklerini azaltmaktadır. Ayrıca yapıları sağlamlaştırmak için, özellikle demiryollarında temellerin sağlam olması için balast taşı şeklinde döşendiklerinde ve yine yoğunluklarının azalması dolayısıyla petrol platformlarında kullanıldığında denge sorunları ortaya çıkacaktır.
1970'li yıllarda Avrupa'da döküm sanayisinde çok miktarda kullanılmakta olan zirkon ve kromitteki yüksek fiyat artışları, olivinin bu sanayi dalında pazar bulmasına neden olmuştur. Esasen döküm sanayinde en fazla kuvars kumu kullanılmaktadır. Ancak döküm sırasında dökülen metalik malzemelerle kalıp arasında, problemli durumlarda olivinden yapılmış kalıplar tercih sebebidir. Kuvars kumları, döküm sırasında metal ile reaksiyona girmekte, olivin kalıp ise metalin bünyesine girmesine müseade etmemektedir. Özellikle manganez çelik dökümünde sadece olivinden yapılmış kalıplar kullanılmaktadır. Zira silis kumu döküm sırasında düşük ergime sıcaklığına sebep olmakta, bu da çeliğin kum üzerinde sinterleşmesine neden olmaktadır. Bu nedenle önce çelik üzerinde yanmalar olacak, sonrada çelik yüzeyinde delikler meydana gelecektir. Olivin ise manganez çelik ile düşük ergime fazı oluşturmaz. Döküm imalinde, olivin kumuna zaman zaman düşük oranlarda krom ve zirkon katılabilir.
Döküm sanayinde olivinin silis kumuna göre avantajlı yönleri aşağıdaki şekilde sıralanmıştır.
-Isı karşısında oldukça düşük ve yeknesak genleşme göstermektedir. Bu durumda genleşmeden dolayı meydana gelebilecek olan hatalarda azalma olur.
-Düşük ısı genleşmesine sahip olması nedeniyle bağlayıcı olarak sadece bentonit ve suyun % 3 miktarlarında olması yeterli olacaktır.
-Termal şoka karşı sürekli mukavemet göstermekte.
-Daha kolay şekillendirilebilmekte.
-Kısmen köşeli parçalardan oluşması daha fazla Kuru Kırılma Dayanımı (Green Strength) göstermesine neden olmakta.
-Silis kumları silikosis denen hastalığa neden olmakta, olivinle çalıştığında böyle bir sorun ortaya çıkmamakta.
-Olivin işlem sırasında oldukça iyi kalsine olduğundan, bünyelerine oldukça az miktarda su kabul etmekte ve bunun sonucu olarakta yeniden kullanımı da kolay olacaktır.
Genel olarak döküm kalıbı ve onun iç kısmında un halinde (200-300 mesh'lik yani 74-50 mikron arası) olivin kullanılmaktadır. Bu durumda refrakter özellikte olan kaplama, dökümün kalıptan kolayca çıkmasını sağlamış olacaktır.
Dünya'da en fazla olivin tüketimi Norveç'te yapılmakla beraber, yıllık olivin tüketimi 20 000 ton civarındadır. Kısacası 2,9 milyon ton/yıl üretimin hemen hemen hepsi ihraç edilmektedir. Avusturya'da prefabrik yapı, kimyasal bağlı tuğla ve refrakter üretiminde 38000 ton/yıl'dan fazla dünit kullanılmıştır. İtalya'da 200000 ton/yıl'dan fazla dünit tüketilmekte olup bunun % 25'i demir-çelik endüstrisinde, % 30'u döküm ve refrakter sanayisinde, % 30'u aşındırıcı olarak, % 10'u yer döşemesinde ve % 5'i de özel boya yapımında kullanılmıştır.
