Hassas Döküm – Çalışma Prensibi, Süreç ve Daha Fazlası

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.

Kum döküm gibi hassas döküm de eski uygarlıklarda uygulanan en eski döküm süreçlerinden biridir. M.Ö. 3700’lerde Levant bölgesinde takı, süs eşyası ve idol yapımında kullanılan bu döküm tekniği, Harappa, Mezopotamya, Aztek, Maya ve Benin medeniyetlerinde de kullanılmış ve Mısır hükümdarlarının mezarlarında bulunmuştur.

Hassas dökümün temel ilkeleri binlerce yıldır aynı kalmıştır. Ancak CAD/CAM, eklemeli üretim ve gerçek zamanlı izleme yetenekleri gibi destekleyici teknolojilerin eklenmesi, bu endüstriyel sürecin nihai parça kalitesini, tutarlılığını ve satın alınabilirliğini önemli ölçüde artırmıştır.

Bu makalede, modern hassas döküm süreçlerinin işleyişini, avantajlarını, dezavantajlarını ve kullanım alanlarını inceleyeceğiz.

Hassas Döküm Nedir?

Yatırım dökümü, bazen şu şekilde de bilinir hassas döküm veya kayıp balmumu dökümüen popüler metal şekillendirme tekniklerinden biridir. ‘Yatırım’ terimi, bir nesneyi giydirmek veya bir malzeme tabakasıyla çevrelemek anlamına gelen arkaik ‘yatırım’ anlamından gelmektedir.

Bu işlemde, bir balmumu kalıbı refrakter malzeme için seramik bir kabuk kalıbı oluşturmak. Kalıp, malzeme soğuduğunda büzülmeyi karşılamak için nihai üründen biraz daha büyük boyutlardadır.

Kabuk kalıbı sert bir yüzeye sahip olduğundan, hassas döküm kum dökümden daha pürüzsüz yüzeyler. Bu süreç çoğu metalle çalışabilir. Hassas döküm ile son derece uyumlu olan bazı popüler metaller bronz, magnezyum, paslanmaz çelik alaşımları, cam, karbon çeliği, pirinç, alüminyum ve alüminyum alaşımlarıdır.

Hassas Döküm Süreci

Hassas döküm işlemi, yaygın olarak kullanılan kum döküm işleminden daha karmaşıktır ve bu nedenle daha fazla aşama içerir. Hassas döküm 8 aşamadan oluşur ve bunlar aşağıdaki gibidir:

1. Ana kalıbın oluşturulması
2. Ana kalıbın oluşturulması
3. Balmumu kalıbının oluşturulması
4. Kabuk kalıbının oluşturulması
5. Balmumunun çıkarılması
6. Erimiş metalin dökülmesi ve ardından soğutulması
7. Dökümün kabuk kalıbından çıkarılması
8. İşlem sonrası işlemler

Şimdi her bir aşamada neler olduğuna daha yakından bakalım:

1. Ana Kalıbın Oluşturulması

Ana kalıp, gerekli ürünün tam bir kopyasıdır. Ahşap, metal, plastik, kil, balmumu veya diğer özel alaşımlardan yapılabilir. Yıllar geçtikçe üreticiler, CAD/CAM ile uyumlulukları ve gelişmiş boyutsal doğrulukları nedeniyle 3D baskı ana kalıplarına geçtiler.

2. Ana Kalıbın Oluşturulması

Ana kalıp, bir ana kalıp oluşturmak için kullanılır. Ana kalıbın oluşturulma tekniği ana kalıbın malzemesine bağlıdır. Örneğin, ana kalıp çelikten yapılmışsa, alüminyum 660°C’de (1.220°F) erirken çelik yaklaşık 1500°C’de (2.732°F) eridiği için erimiş alüminyumun içine yerleştirilebilir. Böylece erimiş alüminyum çeliği çözmeyecektir. Katılaşmanın ardından alüminyum bazlı bir ana kalıp oluşturacaktır.

3D baskılı ana kalıplar sundukları için giderek daha fazla kullanılmaktadır. metal kalıplara uygun maliyetli alternatif sadece birkaç döküm gerektiğinde.

3. Balmumu Kalıbının Oluşturulması

Ana kalıplardan mum kalıpları üretmenin birkaç yolu vardır. Yöntemlerden biri kalıbın az miktarda balmumu ile doldurulmasını ve kalıbın iç yüzeyini eşit şekilde kaplayıp katılaşana kadar çalkalanmasını içerir. Bu işlem istenen kalınlık elde edilene kadar tekrarlanır ve içi boş bir mum kalıbı elde edilir.

İkinci yöntem ana kalıbın tamamen balmumu ile doldurulmasını içerir. Vaks doğrudan veya yüksek basınçlı enjeksiyon yoluyla kalıba beslenebilir. Yüksek basınçlar, karmaşık bileşenler söz konusu olduğunda vaksın boşluğun tüm özelliklerini doldurmasını sağlar. Bu şekilde üretilen balmumu kalıpları katıdır.

Bu aşamada, mum kalıbında iç boşluklar oluşturmak için maçalar eklenebilir. Maçalar için yaygın malzemeler arasında çözünebilir mum veya seramik bulunur. Çözünebilir mum 5. aşamada çıkarılırken, seramik maçalar nihai ürün sertleştikten sonra çıkarılır.

4. Kabuk Kalıbının Oluşturulması

Balmumu kalıplar erimiş metalin yüksek sıcaklıklarına dayanamaz. Bu nedenle, erimiş metalin ısısına dayanması için balmumu kalıplardan seramik kalıplar oluşturulur. Seramik kalıp şu şekilde oluşturulur mum kalıbının bir refrakter malzeme bulamacına daldırılması ve katılaşmasına izin vermek.

İşlem esasen vanilyalı dondurmayı bir kat çikolata ile kaplamakla aynıdır. Soğuk vanilyalı dondurma sıcak eritilmiş çikolata ile temas ettiğinde, çikolata dondurmaya yapışır ve neredeyse anında katılaşarak dondurmayı kaplayan ince bir çikolata kabuğu oluşturur.

Benzer şekilde, seramik bulamacı mum kalıbı ile temas ettiğinde ona yapışır ve katılaşır. Seramik kalıbın istenen kalınlığını elde etmek için daha ince bir bulamaçla ve ardından daha kaba bir bulamaçla başlayarak balmumu modelinin birkaç geçişi yapılır. Kalıp daha sonra soğumaya bırakılır.

5. Ağda Temizleme

Bulamaç sertleştikten sonra, balmumunu çıkarmak ve seramik kalıbın daha fazla sinterlenmesi için bir fırına yerleştirilir. Sinterleme, maddelerin sıvılaştırılmadan basınç ve ısı yoluyla sertleştirildiği bir süreçtir. Sıcaklık yükseldikçe sinterleme kalıbı sertleştirirken erimiş balmumu ileride kullanılmak üzere geri kazanılır. Bu aşama bize asıl döküm işlemi için katı seramik kalıbı verir.

6. Erimiş Metalin Dökülmesi ve Sonrasında Soğutulması

Vaks çıkarma aşamasından sonra kalıp test için soğutulur. Herhangi bir çatlak veya diğer kusurlar tespit edilirse, bunlar seramik bulamacı veya özel çimento kullanılarak düzeltilebilir.

Başarılı test sonuçlarının ardından kalıp, içine sıvı metal dökülmeden önce tekrar ısıtılır. Bu ön ısıtma, erimiş metalin sıvı halde kalmasını sağlar Kalıbı eşit şekilde doldurana kadar daha uzun bir süre boyunca.

Metali dökmek için seramik kalıp ters çevrilir ve kum dolu bir kaba yerleştirilir. Erimiş metal, yerçekimi veya dış basınç altında kalıba dökülür.

Vakum destekli dolum de kullanılabilir. Daha yüksek bir fiyat noktasına sahiptir, ancak yerçekimi ve basınç bazlı doluma kıyasla önemli ölçüde daha iyi kaynak verimliliği sunar.

Vakum, erimiş metali kalıbın içine çeker ve tüm önemli parçalar katılaştığında vakum serbest bırakılarak kullanılmayan eriyiğin dışarı akmasına izin verilir. Bu işlem, yolluk ve kapılardaki malzeme katılaşmasını en aza indirerek 95’e kadar malzeme verimiyerçekimi ile dökmede %15-50’ye kıyasla.

Malzeme daha sonra seramik kabuk kalıptan ayrılmaya dayanacak kadar sertleşene kadar soğumaya ve katılaşmaya bırakılır.

7. Dökümün Kalıptan Çıkarılması

Elden çıkarma işlemi tipik olarak kalıbı çekiçleyerek dökümü serbest bırakmak suretiyle gerçekleştirilir. Metal dökümü kalıptan ayırmak için kullanılan diğer yöntemler arasında su jeti, ortam patlatma, titreşim ve kalıbın kimyasal olarak çözülmesi yer alır. Yolluk, yolluklar ve diğer yolluk sistemi bileşenleri daha sonra ayrılır ve geri dönüştürülür.

8. İşlem Sonrası İşlemler

Hassas döküm süreci genellikle sonradan işleme gerektirmez. Bununla birlikte, sonuçlar beklendiği gibi değilse, dökümün kullanılmadan önce yüzey bitirme işlemlerine ihtiyacı olabilir. Tipik olarak, makine aletleriyle yüzey taşlama, yüzey kusurlarının parlatılması ve düzeltilmesi için yeterlidir. Bununla birlikte, duruma bağlı olarak, elle takımlama, kaynak ve hidrolik doğrultma gibi diğer son işlem süreçleri gerekli olabilir.

Hassas Dökümün Avantajları

Hassas döküm prosesi aşağıdaki avantajları sunar:

• Karmaşık bileşenler için bile mükemmel boyutsal doğruluk
• Daha pürüzsüz yüzey kalitesi
• Çok çeşitli metallerle çalışır
• Parçalar, ayırma çizgileri olmadan tek bir döküm olarak oluşturulur
• Düşük ve yüksek hacimli üretimle uyumlu
• Minimum kaynak israfı
• Parçalar birleştirilebilir, böylece aşağı yönde montaj işlemlerine gerek kalmaz
• 90 derecelik açılar büzülme payı endişesi olmadan dökülebilir
• Diğer metal imalat süreçlerine göre daha çevre dostu

Hassas Dökümün Sınırlamaları

Hassas döküm sürecinin de belirli sınırlamaları vardır:

• Parça kalitesini etkileyebilecek çok sayıda değişken. A yüksek düzeyde süreç kontrolü iyi kalitede parçalar üretmek için gereklidir
• Hassas dökümlerin boyutunda, kum döküm gibi diğer bazı döküm işlemlerinden daha düşük olan bir üst sınır vardır
• İç boşlukları olan nesnelerin dökümü diğer döküm işlemlerinden daha zor olabilir
• Daha uzun üretim döngüleri ve teslim süreleri
• Hassas döküm teknikleri, özellikle miktar düşük olduğunda ve üretim süreci kalıcı aletlerin kullanımını içerdiğinde diğer süreçlerden daha pahalıdır

Hassas Döküm Uygulamaları

Endüstri, aşağıdaki ürünleri üretmek için hassas döküm kullanır:

• Turboşarj rotorları ve türbin kanatları
• Tetikler, çekiçler ve gövdeler gibi ateşli silah bileşenleri
• Pompalar, valfler ve yakıcı bileşenleri gibi güç üretimi ve soğutma sistemi parçaları
• Hassas bileşenlere ve sıkı toleranslara sahip karmaşık mücevherler
• Motor bileşenleri, şanzıman bileşenleri, frenler, kapı kolları, dişliler, muhafazalar, braketler, çubuklar ve daha fazlasını içeren otomotiv parçaları

Hassas Döküm Ne Zaman Seçilmelidir?

Hassas döküm süreci hakkında bilgi edindikten sonra, hassas dökümün en iyi yatırım getirisini sağladığı beş senaryoyu not ederek bilgilerimizi özetleyelim:

Orta boy aralığı – Hassas döküm, ürünün ağırlığı aşağıdaki aralıklarda olduğunda daha iyi sonuçlar verir birkaç gramdan 1.000 kg’a kadar. Ağırlığı 1.000 kg’dan fazla olan parçalar kum döküm prosesi için daha uygundur.

Son derece karmaşık geometri – Hassas döküm, türbin kanatları, tıbbi ekipman, diş kronları ve kakmaları, enerji üretim ekipmanları, havacılık bileşenleri ve daha fazlası gibi süper karmaşık şekiller oluşturabilir.

Yüksek parça sayısı – Az sayıda ürünün üretilmesi gerektiğinde hassas döküm uygun maliyetli değildir, çünkü süreç daha pahalı hale gelir. Bununla birlikte, ürün miktarı belirli bir eşiğin ötesinde arttıkça, parça başına maliyet, kum döküm de dahil olmak üzere diğer yöntemlerin altına düşebilir.

Yüksek yüzey kalitesi ihtiyacı – Hassas dökümde çok ince bir yüzeye sahip sert bir kalıp kullanılır ve bu da işlemin olağanüstü bir yüzey kalitesi elde etmesini sağlar.

Yüksek boyutsal doğruluk ihtiyacı – Hassas döküm yoluyla ağ veya ağa yakın şekiller dökmek mümkündür. Bu işlemde sonradan işleme ihtiyacı da minimum düzeydedir.

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.