Metal Döküm – Tanımı, Süreci ve Türleri

Metal döküm bir üretim sürecidir içeren metallerin eritilmesi ve kalıplara dökülmesi belirli şekiller oluşturmak için. Öncelikle imalat sanayinde çeşitli parçalar üretmek için, aynı zamanda heykel ve mücevher yapımı gibi güzel sanatlarda da kullanılır. 2020 yılında demir ve çelik metal döküm pazarı 145,97 milyar ABD doları değerindeydi. Pazarın 2020 yılında 2021’den 2027’ye kadar %5,4 YBBO.

Metal döküm işleminin geçmişi 7000 yıl öncesine dayanmaktadır. Yüzyıllar boyunca döküm işlemi sürekli olarak geliştirilmiş ve rafine edilmiştir. Günümüzde bu süreç son derece karmaşık şekillerin tekrarlanabilir üretimiBunlardan bazılarına başka bir yöntemle ulaşmak imkansızdır.

Artık o kadar yaygın olarak kullanılmaktadır ki, ne tür bir ortamda olursanız olun döküm ürünlerden kaçınmak mümkün değildir. Dökme metal ürünlere örnek olarak motor blokları, yangın muslukları, motorlar, aletler, trafik lambaları, menholler, boru hatları, vanalar ve çeşitli bağlantı parçaları verilebilir.

Bu makalede, ne olduğunu anlamak, türlerini ve nasıl çalıştıklarını keşfetmek için metal döküm sürecini inceleyeceğiz.

Döküm Nedir?

Döküm işlemi, metalleri erime sıcaklığının üzerinde ısıtarak ve sıvı metali kalıplara dökerek istenen şekillerde metal parçaların üretilmesini sağlar. Erimiş metal, kalıbın şekline uyarak boş boşluklara akar. Metal soğuyup katılaştıktan sonra kalıptan çıkarılır ve son işleme gönderilir. Son işlemde yüzey kalitesi ve görünümü iyileştirilir ve gerekli koruyucu kaplamalar uygulanır.

Metal döküm sadece üreticinin hayal gücü ile sınırlıdır. Son derece karmaşık şekiller oluşturabilir.

Döküm, karmaşık geometriler için tercih edilir çünkü daha uygun maliyetlidir ve bu tür durumlarda örneğin CNC işleme ile karşılaştırıldığında süreç basittir. Ancak hızlı geri dönüş süresi ve büyük üretim kapasitesi nedeniyle en basit şekiller için de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Modern döküm yöntemleri, çapak alma ve diğer işlem sonrası operasyonların gerekliliğini önemli ölçüde azaltarak ağa yakın şekiller üretebilir.

Metal Döküm Süreci

Metal döküm işleminin bu kadar popüler olmasının nedeni, doğasında var olan basitliğiydi. Bitmiş ürün elde etmek için modern makinelere veya karmaşık süreçlere ihtiyaç yoktu.

Bu nedenle, eski ordular bile silah ve alet üretimi için bundan yararlanabilmiştir. Ancak yıllar içinde döküm alanındaki gelişmeler, nihai ürünlerin mümkün olan en iyi kaliteye sahip olmasını sağlamak için sürece bazı adımlar ekledi. Bugün endüstrilerde kullanılan tipik metal döküm sürecine bir göz atalım.

Adım 1: Kalıp Oluşturma

Kalıp oluşturma, metal döküm sürecindeki tartışmasız en önemli adımdır. Kalıbın kalitesi, bitmiş ürünün kalitesini doğrudan etkiler. Kalıp oluşturma yöntemi metal türüne, parça geometrisine, üretim kapasitesine ve istenen finisaja bağlı olarak değişir. Bu özelliklere karar verildikten sonra, uygun malzemeler ve yöntem belirlenebilir.

Kalıp, istenen parçanın negatif bir izlenimi olarak oluşturulur. Sadece erimiş malzemenin yüksek sıcaklıklarına dayanabilecek değil, aynı zamanda soğuduktan sonra katı metal parçadan kolayca ayrılabilecek bir malzemeden yapılır. Kalıp için kullanılan bazı malzemeler arasında kum, alçı, refrakter bulamaç ve seramik sıvı bulunur. Bazı kalıplar yalnızca bir kez kullanılabilirken, diğerleri tekrar tekrar kullanılabilir.

Adım 2: Metalin eritilmesi ve dökülmesi

Döküm metali, serbest akışlı bir sıvı oluşturmak için erime noktasının üzerinde ısıtılır. Sıvı mümkün olduğunca kirletici maddelerden ve cüruftan arındırılmış olmalıdır. Dökümün içine cüruf girmesini önlemek için kalıba düzenlemeler eklenebilir. Erimiş metal, kalıbın üst kısmındaki bir dökme havuzuna dökülür. Sıvılaşmış metal daha sonra yolluklara (dikey kanal) girer ve yolluklar (yatay kanallar) ve kapılar (boşluklar için girişler) aracılığıyla kalıp boşluğuna dağıtılır.

Daha az viskoz metaller dökümün içine kolayca akabilir ve daha ince desenler oluşturabilir. Yüksek viskoziteli metaller türbülanssız akış sergiler ve bu da gözeneklilik gibi kusurların ortadan kaldırılmasına yardımcı olur. Katılaşma hızı ve itici güç de erimiş metalin viskozitesinden etkilenir.

Adım 3: Metal dökümün kalıptan çıkarılması

Tek kullanımlık bir kalıp söz konusu olduğunda, metal dökümü almak için kalıp kırılır.

Kalıcı kalıp dökümü için, kalıba erişmek ve dökümü almak için kalıp üzerinde çeşitli açıklık düzenlemeleri vardır. Kalıp daha sonra sonraki partilerde tekrar kullanılabilir.

Adım 4: Son işlem ve işlem sonrası

Kalıptan çıkarılan döküm mevcut haliyle kullanılamaz. Erimiş metal kalıba döküldüğünde, yolluk, yolluklar, yükselticiler ve deliklerdeki sıvı metal de katılaşır. Tüm bu eklentiler kesilir. Yüzey işlemesi de gerekli olabilir.

Parça daha sonra temizlik ve uygulama gerektiriyorsa kaplama için gönderilir.

Döküm Prosesleri Türleri

Dökümler alüminyum, çinko, çelik ve demir gibi çeşitli metallerden üretilebilir. Her metal, mümkün olan en iyi ürünü elde etmek için döküm tekniğinde ayarlamalar gerektiren benzersiz özelliklere sahiptir.

Döküm tekniği ayrıca alaşım bileşimi, parça geometrisi, maliyet, istenen nihai kalite, üretim çalışma boyutu ve performans kriterleri gibi parametrelere de bağlıdır.

Döküm süreçleri iki şekilde ayrılır: birincisi kalıbın ömrüne bağlı olarak (harcanabilir ve harcanamaz kalıp dökümü) ve ikincisi alaşım enjeksiyon yöntemi (yerçekimi, basınçlı veya vakumlu döküm). Bu makalede, döküm süreçlerini harcanabilir ve harcanamaz kalıp dökümleri olarak kategorize edeceğiz.

Harcanabilir Kalıp Döküm Süreci

Harcanabilir kalıp döküm süreçleri şunları kullanır sadece bir kez kullanılabilen kalıplar. Bu kalıplar kum döküm, kabuk kalıp döküm ve hassas döküm gibi çeşitli döküm işlemlerinde kullanılır. Bununla birlikte, bu kalıpların kullanımdan sonra her zaman atılmayabileceği unutulmamalıdır. Üreticiler, kalıp reformu mümkün olduğunda kalıpları kurtarmaya çalışabilirler.

Yeniden kullanılamayan kalıp dökümlerinin kullanıldığı bazı süreçlere daha yakından bakalım:

Kum Döküm

Kum dökümde kalıp malzemesi olarak kum kullanılır. Kum ucuzdur, kolayca temin edilebilir, esnektir ve yüksek ısıya çoğu malzemeden daha iyi dayanabilir. Yeşil kum (nemli) ve kuru kum döküm işlemi için en uygun malzemelerdir.

İstenen parçanın negatif şeklindeki bir kum kalıp oluşturulur ve ardından erimiş metal içine dökülür. Metal katılaştığında, dökümün geri alınması için kum çıkarılır.

Kum döküm en eski döküm yöntemlerinden biridir. Sağladığı avantajlar nedeniyle günümüzde de popülerliğini korumaktadır. basitlik, çok yönlülük ve ekonomiklik.

Kum döküm birkaç santimetreden onlarca metreye kadar değişen boyutlarda ürünler üretebilir. Ürünlerin ağırlığı 75 gram kadar az olabilir ve birkaç tona kadar çıkabilir.

Bununla birlikte, kum döküm en iyi yüzey kalitesini sağlamaz ve bu nedenle daha sonra daha pürüzsüz bir yüzey için rafine edilebilecek daha büyük ürünler için daha uygundur.

Alçı kalıp dökümü, kalıbı oluşturmak için kum yerine alçının kullanıldığı bir tür kum döküm yöntemidir.

Kabuk Kalıplama

Kabuk kalıplama bir tür kum döküm işlemidir. Ancak metal dökümü gevşek kum yerine ince duvarlı, sert bir kum kabuğunun içinde gerçekleşir.

Bu kabuğu oluşturmak için önce bir desen oluşturulmalıdır. Kalıp, istenen parçanın şekline sahip bir nesnedir. Kalıp ısıtılır ve termoset reçine bağlayıcı ile karıştırılmış kumun içine yerleştirilir. Kalıbın etrafındaki kum parçanın şeklini alır ve reçine onu sertleştirir. Kabuk fırında daha da sertleştirilir. Kabuk hazır olduğunda, pişirme malzemesinin içine yerleştirilir ve erimiş metal içine dökülür. Döküm katılaştıktan sonra geri alınır.

Kabuk kalıplama, daha düşük insan gücü gereksinimi (otomatikleştirildiğinde), artan üretim kapasitesi ve gelişmiş boyutsal doğruluk gibi avantajlar sunar.

Bununla birlikte, kabuk kalıplama kum dökümden biraz daha pahalı kullanılan reçine nedeniyle. Ayrıca daha düşük malzeme mukavemetine ve yüksek gözeneklilik sorunlarına sahip olabilir. Süreç otomatikleştirilmediği takdirde işçilik maliyetleri de oldukça yüksek olabilir.

Hassas Döküm

Kayıp balmumu dökümü veya hassas döküm olarak da bilinen hassas döküm, tutarlı bir şekilde doğru dökümler oluşturmak için balmumu kullanır.

Süreç, metal kalıplar aracılığıyla elde edilen bir mum kalıbı ile başlar. Birkaç mum kalıbı kapılar, yolluklar ve bir yolluk ile birleştirilir. Bu, birkaç parçanın aynı anda dökülmesini sağlar.

Balmumu kalıplarının montajı, montajın şeklini alan refrakter bir bulamaca daldırılır veya “yatırılır”.

Balmumu kalıbı, bulamaç kabuğu ile birlikte daha sonra ısıtılır. Balmumu kabuktan dışarı akar ve yeniden kullanım için geri kazanılabilir.

Bulamaç kabuğu daha sonra döküm işlemi için kalıbı oluşturur. Erimiş metal kalıba dökülür ve burada katılaşarak istenen parçaya dönüşür.

Hassas döküm son derece hassastır. Turboşarj rotorları gibi hassas parçalar gerektiren karmaşık parçalar için kullanılır. Ayrıca çok iyi bir yüzey kalitesi sağlar.

Öte yandan, bu süreç kum döküm ve kabuk kalıplamadan daha pahalıdır. Deliklerin boyutu ve derinliği gibi bazı özelliklerde sınırlamaları vardır. Maçalar söz konusu olduğunda hassas dökümün uygulanması zor olabilir.

Harcanamayan Kalıp Döküm Süreci

Bu döküm teknikleri kalıcı döküm kullanır. birden çok kez tekrar kullanılabilen kalıplar. Harcanabilir kalıp dökümünde olduğu gibi her döküm için yeni bir kalıp hazırlamaya gerek yoktur. Bu, ince yüzey kalitesi, yüksek boyutsal doğruluk ve karmaşık şekiller gerektiren dökümler için avantajlı olabilir.

Aşağıdaki döküm işlemleri harcanamaz olarak sınıflandırılabilir:

Basınçlı Döküm

Kalıp döküm işleminde diğer metalleri dökmek için metal bir kalıp kullanılır. Kalıp genellikle demir içermeyen alüminyum, bakır ve çinko alaşımlarından yapılır, ancak demir içeren metal kalıplar da kullanılır.

Bu metal kalıpların yapımı pahalıdır ancak çok uzun süre dayanırlar. Bu da basınçlı dökümü daha yüksek hacimli üretim için uygun.

Basınçlı döküm, diğer metal döküm tekniklerine kıyasla, yüksek kaliteli yüzey kaplaması gerektiren küçük ve orta ölçekli parçalar için daha uygundur.

Basınçlı döküm işlemleri iki ana tiptedir: kokil döküm ve basinçli döküm. Kokil döküm, kalıbı erimiş metallerle doldurmak için yerçekimi kuvvetini kullanır. Kanallar ve kalıp boşlukları, metalin doğal olarak ceplere akmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Basınçlı döküm, kalıbı doldurmak için erimiş metali yüksek basınçta enjekte eder. Bu süreç kalıp tasarımında daha fazla esneklik sunar ancak daha pahalı ve beceriye dayalıdır.

Basınçlı döküm karmaşık geometriler için daha uygunken, kokil döküm daha basit tasarımlar için daha fazla değer sunar.

Santrifüj Döküm

Santrifüj döküm dairesel parçaları dökmek için santrifüj kuvveti kullanır. Proses genellikle borular gibi standart boyutlu dökümler oluşturmak için kullanılır ve bitmiş ürünler için kullanılmaz.

Süreç, yerçekimi ve basınçtan yararlandığı için olağanüstü bir hassasiyetle çok ince tasarımlar yaratır.

Erimiş metal merkezden beslenir ve kalıbın dönme hareketi metali kenara doğru iterek dairesel bir şekil oluşturur. Çeşitli malzemeleri art arda ekleyerek, birden fazla katmana sahip borular üretmek mümkündür. Örneğin, santrifüj döküm, korozyonu ve ardından tüberkülasyonu önlemek için iç kısmında çimento astarlı dökme demir borular oluşturabilir.

Merkezkaç kuvveti ayrıca viskoz erimiş metali son derece ince boşluklara itebilir. Metal karmaşık şekillerde kalıplanabilir ve karmaşık tasarımlar oluşturabilir. Bu nedenle, bu konsept mücevher yapımında da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Döküm makineleri yatay veya dikey olabilir. Yatay makineler boru gibi uzun ürünler için uygunken, dikey eksenli makineler rulman gibi daha kısa ürünler için daha uygundur.

Santrifüj döküm, maça gerektirmemesi, mükemmel tane yapısı üretmesi ve uzunluk, et kalınlığı ve çap gibi boyutlarda sınırlama olmaması gibi avantajlar sunar.

Savurma döküm, ince duvarlı silindirler gibi belirli uygulamalar için en iyi alternatiftir. Ancak şekil kısıtlamaları, daha küçük çaplarla çalışamama ve sınırlı alaşımlarla uyumluluk gibi dezavantajları vardır. Santrifüj dökümde kirlilikler merkezde toplanır ve bunların giderilmesi zor olabilir.

Sürekli Döküm

Sürekli döküm, aynı zamanda tel döküm veya slab döküm olarak da bilinir. sabit kesitli sürekli döküm.

Bir fırındaki erimiş metal dikkatlice bir tandişe dökülür ve buradan metal istenen kesite sahip su soğutmalı bir kalıba aktarılır. Soğutma, erimiş metalin katılaşmasını hızlandırır.

Metal katılaşırken, dökümün soğutulabileceği ve nihai boyutlara göre daha fazla şekillendirilebileceği silindirler aracılığıyla kalıptan da çekilir. Katılaşma tamamlandıktan sonra döküm standart boyutlarda kesilir.

Sürekli döküm, yüksek üretim hızı, daha fazla hassasiyet, daha az atık ve gelişmiş tane yapısı sunar.

Bununla birlikte, süreç yüksek bir ilk yatırım gerektirir ve nihai ürün iç kusurlara ve düşük yüzey kalitesine sahip olabilir.

Özet

Metal döküm, güvenilir metal ürünler üretmek için yetkin ve uygun maliyetli bir yöntemdir. Geniş bir süreç yelpazesi sunar. Her sürecin, onu belirli uygulamalar için uygun kılan artıları ve eksileri vardır.

Örneğin, kum döküm tek seferlik karmaşık parçalar için mükemmelken, yüksek üretim hızında karmaşık ürünlere ihtiyaç duyulduğunda basınçlı döküm daha uygundur.

Dökümde kullanılan kalıplar harcanabilir kalıplar ve harcanamaz kalıplar olarak kategorize edilir. Harcanabilir kalıplar, kum dökümünde olduğu gibi her kullanımdan sonra imha edilirken, harcanamaz kalıplar daha kalıcıdır ve birkaç günden birkaç yıla kadar dayanabilir.

Metal dökümün çok yönlülüğü, onu otomotivden havacılığa kadar çeşitli endüstriler için temel bir metal işleme tekniği haline getirerek karmaşık parçaların yüksek doğrulukta ve tekrarlanabilir şekilde üretilmesini sağlar.