ERCYES NVERSTES MHENDSLK FAKLTES MAKNA MHENDSL BLM

MALAT YNTEMLERProf. Dr. Mehmet Baki KARAMI

Mart 2005 KAYSER

Sununsanolu yaratlndan bu yana hayatn kolaylatrmak iin ta, metal, ahap gibi ok eitli malzemelere ekiller vererek alet, ekipman ve makinalar yapmtr. Malzemelerin zelliine gre ekillendirme yntemi uygulanm yani; ta yontulmu, demir dvlm yada dklm ve ahap yontularak ekillendirilmitir. Teknolojinin gelimesi ve gerekleri yeni malzemelerin gelitirilmesini zorlam ve bu malzemelerin kullanlabilir bir ekle sokulmas iin daha modern ancak temelde dkme, birletirme, tala kaldrarak ileme ve dvme, eme, bkme, ekme gibi plastik ekillendirme metotlar gelitirilmi ve uygulanmtr. Mhendislik malzemeleri olarak adlandrlan metal veya metal d tm malzemeler dkm, kaynak, talal veya plastik ekillendirme yntemlerinden biri veya birkann birden uygulanmas ile mhendislik rnleri haline dnrler veya bu rnlerin bir araya getirilmesiyle bir sistemin yapmnda yer alrlar. Dkm, ekillendirmede ilk ilem olarak ortaya kar. Yani bir malzeme temelde ergitme ve tekrar katlatrma ilemlerinden mutlaka gemitir. Bu bakmdan temel bir ilem olan dkm ok deiik metotlarla pek ok malzemenin ekillendirilmesinde kullanlan bir imalat yntemidir. Dklm bir malzeme, dorudan kullanlabilecei gibi (mamul) zerinden eitli takmlarla tala kaldrlmak suretiyle veya dvlerek yada bir baka parayla kaynatlarak istenilen ekle getirilebilir. Bu durumda dklm malzeme yar mamul haldedir. Kaynak ilemi, ayn cinsten iki veya daha fazla malzemeyi ergitmek veya ergitme olmakszn basn ve s yardmyla, atomsal mertebede birletirme ilemi eklinde bir imal usuldr. Yani, bir bakma ergitme kayna blgesel dkmdr. Talal imalat yar mamul bir malzeme zerinden tala kaldrmak suretiyle gerekletirilen bir baka imalat yntemidir. Bu kitabn konusu dnda dnlmtr.

Plastik ekillendirme ise yine yar mamul malzemelerin plastiklik zelliklerinden yararlanarak uygulanan kuvvetler etkisiyle belirli ve istenilen ekle getirmeye yarayan bir imalat yntemidir. Bu temel imal usulleri kendi ilerinde ok eitli ve deiik metotlar barndrrlar. Bir malzemenin istenilen ekle sokulmas iin hangi imal usullerinin seilecei o malzemenin mekanik, fiziksel kimyasal zelliklerine ve metalrjik davranna bal olduu kadar ekillendirme sonras kazanlmas istenen zelliklerle de yakndan ilgilidir. Birka yntemle imalat mmkn olan bir para iin uygun yntemi semede ekonomiklik, kalite ve o parann alma artlar en etkili faktrlerdir. Bu seimi isabetli bir ekilde yapmak ise tm imalat yntemlerini ve uygulann btnyle bilmekten geer. Yani dizayn mhendisinden kullancya kadar ara kademede bulunan tm mhendislerin temel ve zel imalat yntemlerini ve mamule etkilerini bilmesi kaliteli, ekonomik ve iyi pazarlanabilir bir imalat iin art grlmelidir. Mhendislik fakltelerinin ilgili blm rencilerine, uygulamada alan mhendis ve imalat yapanlara ynelik hazrlanan bu kitap, tm temel imalat yntemleri ile bunlarn deiik metotlarn fazla detaya inmeden sunmay amalamaktadr. Dkm, kaynak ve plastik ekillendirme yntemleri ad altnda temel blmden oluan kitapta, bu yntemlerin zel uygulamalar da verilmitir. lgili renci ve mhendislerin kolayca anlayabilecei ve hatta uygulayabilecei sadelikte hazrlanmaya allan bu eserin beklenen fayday salayaca umuduyla yapc tenkit ve uyarlarnz bekler; eserin hazrlanmasnda yardmc olan Aratrma grevlileri Kemal YILDIZLI ve Fehmi NARe teekkrler eder, sabr ve anlaylarndan tr aileme de kranlarm sunarm.Mart 2005

Prof. Dr. M. Baki KARAMIErciyes niversitesi, Mhendislik Fak. Makina Mh. Blm, 38039 Kayseri

NDEKLER BLM-I DKM TEKN Sayfa 1.Giri ... 2.Dkm leminde Gz nnde Bulundurulmas Gereken Faktrler.. 3.Metallerin Katlamas .. 3.1. Saf Metaller 3.2. Alamlar ... 3.3. Katlama Zaman . 3.4. Katlamay Ynlendirme.. 4. Dkm Prosesleri . 4.1. Srekli Dkm.. 4.2. Kum Kalba Dkm.. 4.2.1. Kalp Kumlar ve Kontrol 4.2.2. Modeller. 4.2.2.1. Model Malzemeleri 4.2.2.2. Model Paylar.. 4.2.2.3. Model eitleri ... 4.2.2.4. Modellerin Renklerle Kodlanmas . 4.2.3. Kum Kalbn Hazrlanmas 4.2.3.1. El ile Kalplama .. 4.2.3.2. Makine ile Kalplama.. 4.2.4. Maalar ve Maa Yapm .. 4.2.5. Sv Metalin Kalp Boluuna Giriinin Kontrol ve Yolluk Sistemleri. 4.2.5.1. Yolluk Sistemleri. 4.2.5.1.1. Yolluk Sistemi Oranlar ... 4.2.5.1.2. Basnl ve Basnsz Yolluklar 4.2.5.1.3. Bernoulli Teoremi 4.2.5.1.4. Yolluktan Akan Metal Miktar. 4.2.5.1.5. Is Ak 4.2.5.2. kclar .. 4.2.5.3. Sv Metalin Akcl.................. 5.Kabuk Kalba Dkm... 6.Dolu Kalp Prosesi 7.Srekli Kalba Dkm Yntemleri... 7.1. Demird Malzemelerin Srekli Kalba Dkm 8.Basnl Dkm. 8.1. Metal Kalba Dkm. 9.Savurma Dkm 10. Tazyikli Dkm 1 2 3 3 6 9 11 14 16 17 17 22 23 24 27 32 33 33 37 40 45 46 53 55 56 57 58 58 61 62 64 65 65 67 67 74 76

Sayfa 11. Al Kalba Dkm...................................................................................... 12. Seramik Kalba Dkm... 13. Mum Modelli Dkm.. 14. zel Dkm Prosesleri .. 14.1. Vakumla Kalplama . 14.2. Buzlu Kalp Yntemi ... 14.3. Bozulan Grafit Kalp Yntemi 14.4. Snger Kalp Yntemi. 14.5. Elektromagnetik Dkm Yntemi... 15. Ergitme ve Dkme.. 15.1.Ergitme . 15.2. Kupol Ocaklar. 15.2.1.Kupol in Harman Hazrlamak. 15.3. ndirekt Yakt Alevli Frnlar.. . 15.4. Haval veya Direkt Yakt Alevli Frnlar. 15.5. Ark Frnlar. 15.6. ndksiyon Frnlar...................................................................................... 15.7. Dkm Pratii.. 15.8. Vakumda Ergitme ve Dkme .. 16. Dkm Paralarn Temizlenmesi ve Isl lemleri . 16.1. Dkmlerin Temizlenmesi. . 16.2. Dkmlerin Isl lemleri. 17. Dkm Paralarn Dizaynnda Dikkate Alnacak Hususlar 18. ngotlarn Dkm.. 18.1. Doymu elik... 18.2. Yar Doymu elik. . 18.3. Yzeyde Gaz Delii htiva Eden elik.... 18.4. zellikler...... 19. Kristal Bytme: Ynl Katlatrma ve Tek Kristal...... 20. Dkm Alamlar 20.1. Demird Dkm Alamlar 20.1.1. Alminyum Esasl Alamlar. 20.1.2. Magnezyum Esasl Alamlar ... 20.1.3. Bakr Esasl Alamlar... 20.1.4. inko Esasl Alamlar...... 20.1.5. Nikel ve Kobalt Esasl Alamlar.. 20.2.elikler.. 20.3. Dkme Demirler.. 20.3.1. Kr Dkme Demir. 20.3.2. Beyaz Dkme Demir 20.3.3. Temper Dkme Demir . 20.3.4. Kresel Grafitli Dkme Demir 20.3.5. Kompakt Dkme Demir 77 78 78 84 84 85 85 85 85 86 87 90 90 92 93 93 94 95 96 97 97 98 98 112 113 114 114 114 115 116 119 119 119 119 120 120 120 120 121 122 122 122 122

BLM-II KAYNAK TEKN Sayfa 1. Balama ve Birletirme lemleri... 1.1.Giri.. 2.Mekanik Birletirme Metotlar. 2.1. Perinleme.... 2.2 Delik Hazrlama.... 2.3. Dier Mekanik Birletirme lemleri... 2.4. Balayclardaki Problemler.... 3.Kaynak lemleri.. 3.l.Giri 3.2. Kaynak lemlerinin Snflandrlmas. 3.3. Kat Fazda Birletirme. 3.3.1. Souk Kaynak 3.3.2. Patlamal Kaynak... 3.3.3. Ultrasonik Kaynak..... 3.3.4. Dvme Kayna. 3.3.4.1.Dvme Diki Kayna.... 3.3.5. Difzyon Kayna. 3.3.6. Srtnme Kayna. 3.4. Sv Fazda Kaynak lemleri. 3.4.1. Kimyasal Enerji Kullanan Kaynak lemleri. 3.4.l.l.Gaz Kayna.. 3.4.1.1.1. Kullanm, Avantaj ve Dezavantajlar. 3.4.1.1.2.Gaz Ergitme Kaynanda lem Karakteristikleri 3.4.1.1.3. Basnl Gaz Kayna.. 3.4.1.2. Termit Kayna.. 3.4.2. Elektrik Enerjisi Kullanan Kaynak Prosesleri... 3.4.2.1. Ark Kayna 3.4.2.1.1. rtl Elektrotla Ark Kayna 3.4.2.1.2. Tozalt Ark Kayna 3.4.2.1.3. Gazalt Ark Kayna 3.4.2.1.4. zl Elektrotla Ark Kayna... 3.4.2.1.5. Elektrocruf Kayna.. 3.4.2.1.6. Ergimeyen Elektrotlarla Ark Kayna. 3.4.2.1.6.1. Gaz-Tungsten Ark Kayna (TIG)... 3.4.2.1.6.2. Gaz-Tungsten Nokta Kayna.. 3.4.2.1.6.3. Plazma Ark Kayna.... 3.4.2.1.6.4. Ark Aln Kayna. 3.4.2.1.6.5. ok Kayna. 125 125 125 126 126 128 129 130 130 131 132 134 135 136 138 139 139 140 143 143 143 146 147 149 149 150 151 155 162 165 167 167 170 170 172 173 174 175

Sayfa 3.4.2.1.6.6. Pim ve Saplama Kayna 3.4.2.1.7. Ark Kaynann Avantaj ve Dezavantajlar... 3.4.2.1.8. Ark Kayna iin G Kaynaklar. 3.4.2.1.9. Ergitme Kayna eitleri..... 3.4.2.2. Elektrik Diren Kayna... 3.4.2.2.1. Diren Kayna Teorisi...... 3.4.2.2.2. Istma.. 3.4.2.2.3. Basn. 3.4.2.2.4. Akm Kontrol... 3.4.2.2.5. G Kaynaklar.. 3.4.2.2.6. Diren Kayna lemleri 3.4.2.2.6.1. Nokta Kayna. 3.4.2.2.6.1.1. Profil Nokta Kayna 3.4.2.2.6.1.2. Nokta Kaynak Makinalar. 3.4.2.2.6.1.3. Nokta Kayna Yaplabilir Metaller. 3.4.2.2.6.2. Diren Diki Kayna.. 3.4.2.2.7. Diren Kaynann Avantaj ve Dezavantajlar... 3.4.3. Optik Enerji Kullanan Kaynak Metotlar. 3.4.3.1. Elektron In Kayna 3.4.3.2. Lazer In Kayna. 4.Sv ve Kat Fazda Birletirme. 4.1.Giri.. 4.2. Sert Lehimleme 4.2.1. Lehim Malzemeleri... 4.2.1.2. Tozlar. 4.2.1.3. Sert Lehimlemenin Uygulanmas... 4.2.1.4. Lehimlemede Kullanlan Istma Metotlar. 4.2.1.5. Toz Giderme... 4.2.1.6. Tozsuz Lehimleme. 4.2.1.7. Lehimlenecek Birletirmelerin Dizayn. 4.2.1.8. Lehim Kayna... 4.2.1.9. Lehimlenmi Balantlarn Tabiat ve Mukavemeti... 4.3. Yumuak Lehimleme 4.3.1. Lehim Metalleri. 4.3.2. Lehimleme Tozlar 4.3.3. Lehimleme iin Istma.. 4.3.4. Lehimlenecek Balantlarn Dizayn ve Mukavemeti.. 4.3.5. Toz Giderme. 5.Yzey Kaplama lemleri 5.1. Giri.. 5.2. Kaplama Malzemeleri.. 5.3. Yzey Kaplama Metotlar ve Uygulanmas. 5.3.1. Metal Pskrtme 5.3.1.1.Yzey Hazrlama 175 176 177 178 180 180 180 182 183 183 184 184 184 186 187 187 190 190 190 192 194 194 194 196 199 200 201 203 203 204 205 205 206 206 206 207 208 208 208 208 208 208 209 210

Sayfa 5.3.1.2. Pskrtlen Metallerin zellikleri. 5.3.1.3. Metal Pskrtme Uygulamalar. 6. Alevle Dzeltme. 7. Plastiklerin Kayna 8. Metal Kesme Yntemleri 8.1. Torc ve Arkla Kesme.. 8.1.1. Oksijen Torcuyla Kesme.. 8.1.2. Arkla Kesme. 8. Karbon Ark ve Korumal Metal Ark ile Kesme. 8.1.2.2. Oksijen ile Kesme..... 8.1.2.3. Hava ve Karbon Ark ile Kesme... 8.1.2.4. Gaz-Metal Ark ile Kesme 8.1.2.5. Gaz-Tungsten Ark ile Kesme... 8.1.2.6. Plazma Ark ile Kesme...... 8.1.3. Lazer In ile Kesme 8.2. Metalrjik ve Is Asndan Dikkate Alnacak Hususlar. 9. Kaynak ve Kesmede Potansiyel Problemler... 9.1. Giri. 9.2. Dizaynda Dikkate Alnacak Hususlar............. 10. Kaynak Metalrjisi... 10.1. Isnn Tesiri Altnda Kalan Blge. 10.2. Termal Gerilmeler. 10.2.1. Termal Gerilmelerin Etkileri.. 10.2.2. Gerilme Giderme.... 10.2.3. Kaynak Hatalar. 11. Kaynak Kabiliyeti.... 11.1. Ergitme Kaynanda Kaynak Kabiliyeti... 11.2. Elektrik Diren Kaynanda Kaynak Kabiliyeti... 12.Yaptrma. 12.1.Giri 12.2. Yaptrma Malzemeleri ve zellikleri..... 12.3. Birleme Dizayn ve Hazrlama.... 12.4. Yaptrmann Avantaj ve Dezavantajlar. 211 211 212 212 213 213 214 216 216 216 216 217 217 217 218 219 220 220 220 221 224 226 228 229 230 234 234 237 243 243 243 244 245

BLM-III PLASTK EKLLENDRME Sayfa 1.Giri 2.Metal ekillendirmeye Etki Eden Faktrler... 2.1. Bamsz Deikenler. 2.2. Bal Deikenler 2.3. Metal ekillendirmede Zorluklar 2.4. Genel Parametreler.. 2.5. Metal ekillendirme Srasnda Srtnme ve Yalama 2.6. Scaklk Faktr.. 3. Scak ekillendirme 3.1. Scak ekillendirmenin Tanm.. 3.2. Scak ekillendirme Srasnda Tane Deiimi... 3.3. Scaklk Deiimi... 4. Souk ekillendirme.. 4.1. Souk ekillendirme ve Metal zellikleri Arasndaki likiler. 4.2. Souk ekillendirme in Metallerin Hazrlanmas... 5.Yar Scak ekillendirme 6.Metal ekillendirme lemleri 6.1. Dvme........ 6.1.1. Serbest Dvme ve Basma lemleri. 6.1.1.1. Ak Kalpta Dvme. 6.1.1.2. Serbest Dvmede ekil Deiimi. 6.1.1.3.Yma... 6.1.1.3.1.Kuvvetler ve Deformasyon i 6.1.1.3.2.Tek Eksenli ekil Deitirme Halinde Dikdrtgen Kesitli Par. iirilmesi 6.1.1.3.3.Kat Silindirin Ylmas. 6.1.1.4. Yapma.. 6.1.2. Kalpta Dvme-Basma.. 6.1.2.1. Kapal Kalpta Dvme.... 6.1.2.2. Kuvvetler 6.1.2.3. Hassas Dvme 6.1.2.4. Kabartma 6.1.2.5. Preste Dvme. 6.1.3.iirme 6.1.4.Otomatik Scak Dvme......... 6.1.5.eitli Scak Dvme Operasyonlar.. 6.1.5.1.Ba Yapma. 6.1.6. Kesme... 6.1.7. Delme ve Boaltma... 248 249 249 251 251 253 254 256 256 256 257 258 258 260 261 261 262 262 264 264 264 267 267 269 270 270 274 274 277 279 280 280 281 283 283 285 287 289

Sayfa 6.1.7.1. Delme ve Boaltma Kalplar 6.1.8. Oyma 6.1.9. Delme ve Boaltma in Uygun Dizayn... 6.1.10. entme 6.1.11. Kenetleme... 6.1.12. Merdane ile Dvme 6.1.13. Eik Haddeleme. 6.1.14. Sabit Scaklkta Dvme.. 6.1.15. Eik Eksenli Dvme.. 6.1.16. Daraltma. 6.1.17. Dvme Kalplar. 6.1.17.1. Kalp Dizayn.. 6.1.17.2. Kalp Malzemeleri... 6.1.17.3. Yalama.. 6.1.18. Dvlebilirlik. 6.1.18.1. eitli Metallerin Dvlebilirlii.... 6.1.18.2. Dvme Scakl.. 6.1.18.3. Hidrostatik Basncn Dvlebilirlie Etkisi 6.1.19. Dvme Hatalar.. 6.1.20. Dvme Ekipmanlar... 6.1.20.1. Mekanik Presler.. 6.1.20.2. Hidrolik Presler... 6.1.20.3. Pedall Presler. 6.1.20.4. Pres Gvde Tipleri.. 6.1.20.5. zel Presler. 6.1.20.6. Prese Malzeme Verme 7. Haddeleme. 7.1. Souk Haddeleme... 7.1.1.Yma, Konikletirme ve Fatura Yapma.. 7.2. Dz Haddeleme.. 7.3. Kuvvetler ve Gerilme. 7.4. Moment ve G htiyac. 7.5. Scak Haddeleme 7.5.1. Haddeleme Tesisatlar. 7.5.1.1. Scak Haddeleme Kuvvetleri 7.6. Srtnme 7.7. n ve Arka Germe. 7.8. Merdane Eilmesi... 7.9. Dz Hadde Pratii.. 7.10. Haddelenmi Mamllerde Hatalar 7.11. Scak Haddelenmi Mamllerin Kalitesi ve zellikleri... 7.12. Gerilmeler. 7.13. Merdaneyle Dzeltme... 290 293 293 294 295 295 296 297 297 298 299 299 303 321 324 325 326 326 326 328 329 330 331 332 332 333 334 335 335 336 337 339 341 341 343 344 344 345 346 347 348 348 350

Sayfa 7.14. eitli Haddeleme prosesleri.............. 7.14.1. Kontroll Haddeleme.. 7.14.2. Profil Haddeleme. 7.14.3. Halka Haddeleme. 7.14.4. Vida ve Dili Haddeleme. 7.14.5. Dnel Boru Delme... 8. Ekstrzyon... 8.1. Ekstrzyonda Metal Ak. 8.2. Kuvvetler.. 8.3. deal Deformasyon ve Srtnme.. 8.4. Gerek Kuvvetler. 8.5. Optimum Kalp As... 8.6. Scak Ekstrzyonda Kuvvetler. 8.7. Ekstrzyon Pratii.... 8.8. i Bo Paralarn Ekstrzyonu 8.9. Scak Ekstrzyon. 8.9.1. Merdaneli Ekstrzyon... 8.10. Yalama. 8.11.Kalplar 8.12. Souk Ekstrzyon.. 8.13. Fkrtma Ekstrzyon 8.14. Hidrostatik Ekstrzyon.. 8.15. Ekstrzyon Hatalar... 8.15.1. Yzey atlaklar. 8.15.2. Yzey Hatas... 8.15.3. atlaklar.. 8.16. Ekstrzyon Ekipmanlar. 9. Sac ve Plakalarn Derin ekilmesi.. 9.1. Scak ve Souk Svama 9.1.1. ncelterek Svama.. 9.1.2. Germe 9.1.3. Kabartma... 9.2. Dikili Borular.. 9.2.1. Aln Kaynakl Borular... 9.2.2. Bindirme Kaynakl Borular... 9.3. Delme 9.4. Sac ekillendirmede Dizayn Hatalar... 10. ubuk ve Tel ekme. 10.1. Yuvarlak Kesitlerin ekilmesi 10.1.1. ekme Kuvvetleri ve Gerilmeler..... 10.1.2. deal Deformasyon... 10.1.3. deal Deformasyon ve Srtnme. 10.1.4. Deformasyon Fazla i. 10.1.5. Kalp Basnc 10.1.6. Yksek Scaklklarda ekme... 10.1.7. Optimum Kalp As... 351 351 351 352 353 355 356 358 359 360 362 362 364 366 367 368 368 369 369 371 372 373 374 374 374 375 376 377 380 381 382 383 383 383 384 384 385 385 386 386 386 387 388 388 390 390

Sayfa 10.1.8. Bir Geite(Pasoda) Maksimum Kesit Azalmas 10.2. Dz eritlerin ekilmesi.... 10.3. Borularn ekilmesi 10.4. ekme Pratii... 10.5. Kalp Dizayn ve Malzemeler.. 10.5.1. Ekipman 10.6. Kalplar 10.7. Yalama... 10.8. Hatalar ve Gerilmeler.. 11. Souk ekillendirme ile Yzey yiletirme. 12. Eme 12.1. Eme As... 12.2 Eme in Dizayn... 12.3. Merdane ile Eme. 12.4. ekme ve Basma ile Eme... 13. Metal lemede Takm ve Kalp Hatalar. KAYNAKLAR.. 391 393 393 394 395 395 396 397 397 398 399 399 400 401 401 402 404

BLM I

DKM TEKN

1 1.GR Malzemeleri eitli yollarla ileyerek, kullanm amacna uygun yap ve zellie sahip son ekline dntrmek iin uygulanan bilim ve teknolojiye ekillendirme prosesi denir. Daha basit olarak proses maddeyi eyaya dntrme ilemidir. stenen eklin oluturulmas prosesin ana gayesidir. Tarihi M.. 4000 ylna dayanan ve bu amac gerekletirmek iin uygulanan en tannm yntem dkmdr. Bu bakmdan dkm teknii ss eyas ve fonksiyonel paralarn imalatnda kullanlan en eski yntemler arasnda saylr. Dkm ileminde, kat bir malzeme uygun bir scakla stlarak ergitilir ve istenen kimyasal bileimi elde etmek iin eitli ilemlere tabi tutulur. Genellikle metal olan ergimi bu malzeme daha sonra bir bolua dklr. Dklen metal bu boluun eklini alarak katlar. Bu boluk imal edilmek istenen parann ekline ve kaba lsne sahip bir boluk olabilir. Kalp denilen bu boluu, ergitilebilen herhangi bir metalle doldurup iinde katlamasn salayarak basit veya karmak ekiller imal edilebilir. Bylece arzu edilen alma artlarna uygun, en iyi zellik ve grnmle her trl paralar elde edilebilir. Dkm ilemiyle paralarn i ve d ekillerini ayn anda elde etmek mmkndr. Dier imalat yntemleriyle yaplmas ok zor ve pahal olan ok byk ve karmak paralar uygun dkm teknikleri kullanlarak ekonomik ekilde retilebilir. Hemen hemen btn malzemeler istenen son ekil ve lye uygun olarak dklp ilave ilemler ve malzeme kayb azaltlabilmesi yannda proses metal paralarn imalatnda nem arzeder. Bu bakmdan bu blmde sadece metal malzemelerin dkm incelenecektir. En ok dklen metaller; demir, elik, alminyum, pirin, bronz, manezyum ve baz inko alamlardr. Dkm parametrelerinin uygun bir ekilde kontrol ile tamamen niform zellikte paralar elde edilebilir. Yukarda saylan malzemelerden demir, dk bzlmesi, iyi akcl, mukavemeti, rijitlii ve kolay kontrol nedeniyle dkm iin en uygun malzemedir. Dvme gibi dier ekillendirme ilemleri ile mukayese edildiinde, dkmn en byk dezavantaj dk sneklik ve mukavemetinin yannda dklen malzemede boluklar bulunma ihtimalidir. Dkmle imal edilen paralar ok eitlilik arzeder. Bir fermuar dii gibi boyutlar birka milimetre ve birka gram arlktaki paralardan 10 metre veya daha fazla boyutlu ve 300 ton arla kadar ok byk gemi pervanesi gibi paralar rahatlkla dklebilir. Karmak ekilli, ii bo veya boluklu kesite sahip paralar, dzensiz eri yzeye sahip paralar (ince sac metalden yaplanlar hari), ok byk ve ilenmesi zor olan metalden yaplacak paralarn belli avantajlar ve belli kolaylklarla dklmesi ilemin nemli

2 avantajlarndandr. Bu belli avantajlar nedeniyle dkm, imalat yntemlerinin en nemlilerinden biridir. Dkmn Amerika Birleik Devletlerinde 4500 irket baznda en byk altnc endstri olduu bilinmektedir. Bugn mevcut dkm yntemlerinin biri veya birka vastasyla hemen hemen hereyi dkmek mmkndr. Makina gvde ve iskeletleri, yap ve makina elemanlar, motor bloklar, krank milleri, pistonlar ve dier baz otomotiv elemanlar, boru ve vanalar, demiryolu elemanlar, heykel ve ss eyas gibi cisimler dkmle retilebilen paralara tipik rnekler tekil ederler. Yukarda saylan bu makina ve sistem elemanlar gibi mhendislik paralarnn imal edilmesi iin uygulanan dkm yntemlerinin prensipleri sras geldike aklanacaktr. 2-DKMDE GZ NNDE BULUNDURULMASI GEREKEN FAKTRLER Dkm ynteminin baars ve kaliteli para retmek iin belli temel konularn iyi anlalmas ve kontrol gereklidir. Bunlarn en nemlisi metallerin katlama mekanizmasdr. Dier nemli aamalar ise kalp hazrlama, ergitme ve dkme, temizleme ve kalite kontroldr. Dier imalat proseslerinde olduu gibi dizaync,dkm yntemini iyi anlar ve dizayn edecei paraya en uygun yntemi seerse en iyi neticeyi elde ederek ekonomi salayabilir. Btn dkm yntemlerinde alt temel faktr mevcuttur. Bunlar aadaki gibi sralanabilir: 1 -Metal katlarken bzlmesine msaade edecek, arzu edilen ekil ve boyuta sahip bir kalp boluu yaplmaldr. Bitirilmi parada bulunmas gereken her hangi bir detay kalpta mevcut olmaldr. Yani kalp iyi ekillendirilebilme zelliine ve ergimi metalden nemli derecede etkilenmeyecek ekilde refraktr zellie sahip olmaldr. Ya her bir dkm iin yeni bir kalp hazrlanr veya srekli kalp olarak isimlendirilen ve ok sayda dkm iin kullanlmaya dayankl olan bir malzemeden kalp yaplr. Hassas ve ekonomik paralar retebilmek iin metal veya grafitten yaplan srekli kalplarla tek kullanml kalplar yapmak iin nemli gayret sarfetmek gerekmektedir. 2 -Dklecek metali ergitmek iin sadece uygun scaklk deil ayn zamanda kaliteli ve dk maliyetli ergitme salayacak uygun bir vasta mevcut olmaldr. 3 -Ergimi metal, kalptaki scak metalin reaksiyonu ile meydana gelen veya dkmden nce kalpta bulunan btn hava veya gazlar dar atacak ve kalb tamamen dolduracak ekilde

3 kalba gnderilmelidir. Kaliteli bir dktm hava boluklar gibi hatalardan uzak ve tok olmaldr. 4 -Metal katlatktan sonra souma ile meydana gelen bzlmeye kalbn ar ekilde kar koymamas iin dzenlemeler yaplmaldr. Aksi takdirde parada atlamalar meydana gelebilir. Ayrca parann dizayn srasnda katlama artlar ve kendini ekme (bzlme), atlak, i boluk veya sreksizlik oluma artlar dikkate alnmaldr. 5 -Dkm para kalptan kolayca karlabilmelidir. Her dkmden sonra bozulan kum kalplarda bu konuda ciddi bir zorluk yoktur. Fakat srekli kalplarn kullanld belli proseslerde kalptan karma nemli problemlerdendir. 6 -Bolua, scak metali dkme nedeniyle para kalptan karldktan sonra yzeye yapm veya metal tarafndan kalptan koparlm gereksiz malzemeleri temizlemek iin yzey temizleme ilemine ihtiya duyulabilir. Dkm endstrisindeki gelimelerin ou ekonomi ve bu alt konu zerinde younlamaktadr. 3 - METALLERN KATILAMASI Sv metal bir kalba boaltld ve soumasna msaade edildiinde karmak birok olaylar meydana gelir. Katlamay etkileyen nemli faktrler; metalin eidi (saf veya alaml olmas),termal zellikleri (zgl s ve sl iletkenlii), sv metalin yzey alan ve hacmi arasndaki geometrik iliki, kalbn ekli ve malzemesi olarak sralanabilir. 3.1- Saf Metaller Saf metaller net bir ekilde ergime veya katlama scaklklarna sahip olduklarndan katlama sabit bir scaklkta meydana gelir (ekil 1). Sv metalin scakl katlama noktasna dt zaman gizli ss nedeniyle sabit kalr. Bu evrimin sonunda katlama tamamlanr ve katlaan metal soumaya balar.

4

ekil 1 - Saf metallerin souma erisi

Kalp - sv metal arayzeyindeki tipik bir scaklk dalm ekil 2de gsterilmitir. Is, sv metalden evreye kalp duvarn kat ederek geer. evre-kalp ve kalp-metal arayzeylerindeki scaklk bir baka ara tabaka ve temas sreksizlii nedeniyle der. Erinin ekli kalp malzemesinin termal zelliklerine baldr. Saf bir dkme metalin tane yaps ekil 3 (a)da grlmektedir. Kalp duvarlarnda souma nedeniyle ince ve e eksenli tanelerden bir film meydana gelir. Souma devam ettii iin stun eklinde taneler oluur (dentritler). Bu taneler kalp cidarndan balayarak ktle merkezine doru ynlenmi olduklarndan kolon eklindedirler. Bylece gelien tercihli ynlenmeleri ile farkl dorultularda ynelmi taneler birbirini bloke ederler (ek.4). Meydana gelen tanelerin byklk ve dalm, yn ve s gei hzna baldr. Is geiinin tane bykl zerinde kuvvetli bir etkiye sahip olduu ve s geiinin azalmas ile katlaan malzemenin tane boyutunun byd deneylerle tespit edilmitir.

5

ekil 2 - Dklen metallerin Katlamas srasnda kalp cidar ve sv metal arayzeyinde scaklk dalm

ekil 3 - Kalba dklm metallerin deiik i yap ekilleri (ematik) (a) - Saf metaller, (b) - kat zelti alamlar (kat zelti,bir veya daha fazla kimyasal element ihtiva eden tek bir homojen kristal fazdr) (c) - katlaan ktlede scaklk farkllklarn olmas nedeniyle veya tanelerin homojenizasyonunu salamak iin bir katalizr kullanarak elde edilen yap

6

ekil 4 - Souk kalp yzeyinde tercihli yapnn gelimesi

3.2 Alamlar Saf metallerin aksine alamlar bir scaklk aralnda katlar (ekil 5). Scaklk, likids (ergime) hattnn altna dt zaman katlama balar ve solids (katlama) hattna ulatnda tamamlanr. Bu scaklk aralnda alamlar mantarlama veya pasta durumundadr. Alamn bileimi ve durumu ekil 6da Bakr-Nikel alam iin verilen bir faz diyagram ile gsterilmitir. Burada bir kat zelti olarak katlam alam (Cu), ana metal (Ni) iinde tamamen znm ve her tane ayn bileime sahiptir.

ekil 5 - Bir alamn kalp cidarnda (souk yzeyde ) katlamas ve katlaan metalde souma erisi

7 ekil 3 (b) e eksenli taneli bir blge ile tipik bir kat zeltili alamnn dkm yapsn gstermektedir. Bir katalizr ilavesi ile bu blge batan baa geniletilebilir (ekil 3 c). Bu uyarma (katalizr etkisi) kalp duvarndan merkeze doru gelien allagelmi tane oluumu yerine tanelerin dzensiz ekirdeklenmesine sebep olur. Dzensiz ekirdeklenme oluturmann baka bir metodu da kalp iindeki scaklk farkn elimine etmek veya azaltmaktr. ekil 7(a)da grld gibi dentritler boyutlu dal ve kollar eklinde olutuundan birbirini kilitlerler.

ekil 6- ok yava soutma ile elde edilen Nikel - Bakr alam sistemi iin faz diyagram. Kat zelti bakr ve nikel ihtiva eden tek bir homojen kristal fazdr. Dikkat edilirse saf nikel ve saf bakrdan herbiri bir katlama scaklna sahiptir. Tablo 1 - Metal ve alamlarnn katlama karakteristikleri

8

(a)

(b)ekil 7- (a) -Dkme demirin katlama modeli. Paralar 178 mmlik karedir. Dikkat edilirse dentritlerin 11 inci dakikada birbirine ulatklar grlr. Fakat dkm hala tamamen mantar eklindedir. Bu parann tamamen katlamas iin iki saat gereklidir. (b) -Karbonlu eliklerin kum ve metal kalplarda katlamas. eliin karbon ,muhtevas arttka katlama modeli deiir.

9 Alam ok yava soutulduu zaman her bir dentrit niform bir ekilde geliirken, hzl soutma ile merkezdekilerden farkl yzey bileimine sahip fitilli dentritler oluur (ekil 6). Elde edilebilen dentritik yaplarn deiimi ekil 7 (b)de gsterilmitir. Burada zaman, soutma hz ve alam cinsinin etkisi gzlenebilir. Kum kalba dklm ve farkl karbon ihtiva eden eliklerden en dk karbonlu elik markal bir yzey oluumu ile katlarken (ksa katlama sresi) yksek karbonlu olan katlama srasnda geni mantarlama blgeleri gsterir (uzun katlama sresi). Tablo 1de eitli metallerin katlama aralklar gsterilmitir. 3. 3 - Katlama Zaman Bir yumurtann halanmas katlamann zamanla geliimi hakknda gzel bir rnek tekil eder. Scak veya kaynayan bir su iine braklan i bir yumurta belli bir zaman sonra (mesela 1 dakika) alnr ve krlarak baklrsa, yumurtann ortasndaki sar ksmn henz sv olduu ancak beyaz ksmn ksmen katlat grlebilir. (rafadan diye isimlendirilir). Eer yumurtay iki dakika sonra alsaydk sv ksmnn bir ncekine gre daha azaldn ve katlaan beyaz tabakann arttn grrdk. Yumurtann tamamen pimesi yani katlamas iin belli bir sreye ihtiya olduu (mesela 3-4 dakika) bilinen bir gerektir. Bu zamann belirlenmesinde en etken faktr suyun scakl ve yumurtann hacmidir. Eer lk bir suda (30-40oC) gibi yumurtann tamamen pimesi beklenirse, kaynayan sudakine gre daha uzun zamann gerekli olduu anlalr. Buda gsterir ki su ne kadar scaksa yumurta o kadar erken pier. Metallerin katlamas da yukardaki olaya benzerdir. Ancak burada sv bir metali katlatrmak iin yumurtadaki gibi stmak deil, soutmak gerekir. Belli bir hacim ve ekildeki sv metalin tamamen katlamas iin yine belli bir sreye ihtiya vardr. Yumurtann pimesindeki gibi katlama cidarlardan balar ve merkeze doru ilerler. Tamamen katlama iin gerekli sre ise, metalin iinde bulunduu hacmin yzey alan ile direk ilgilidir. Bu alan ne kadar byk ise, katlama sresi de o oranda azalr. Aynen yumurtann pimesindeki gibi ortamn scakl da metalin katlamasna etki eden nemli faktrlerden biridir. Katlamann ilk safhasnda kalp cidarlarnda ince bir kabuk veya tabaka oluur. Bu tabakann kalnl zamanla sv metalin merkezine doru artar. Dz kalp cidarlarnda, kat tabakann kalnlndaki bu art zamann karekkyle orantldr. Hacim arttka souma hz der. Tamamen katlama iin geen sre genel bir formlle yle ifade edilebilir. Katlama zaman = C ( Hacim / Yzey alan ) 2 (1)

10 Burada C, kalp malzemesi ve scakla bal bir sabittir. Bu sabit Chvorinov sabiti olarak bilinir ve deiik geometriler iin iyi netice verdii tespit edilmitir (N. Chvorinova atfen, 1938). Bu temel eitliin aklanmas ile bir kpn ayn hacimli bir kreden daha hzl katlat grlebilir. Kalp geometrisi ve zamann katlamaya etkisi ekil 8de gsterilmitir. Burada mevcut sv metal katlam blgeden uzaktadr. Dikkat edilirse katlam tabaka d blgelere gre (B ile gsterilmitir) i ksmlarda daha incedir (A). Bunun sebebi i ksmlarda souma hznn d ksmlara nazaran daha yava olmasdr.

ekil 8 - elik dkmde katlam tabaka. Arta kalan ergimi metal belirtilen srelerde boaltlr. Adaki katlam tabaka d kedekinden (B) daha incedir. i bo ss ve dekoratif paralar da benzer prosesle dklr (boaltma dkm ) ve yukardaki ekilde gsterilen katlama modeline sahiptir.

rnek problem 1 Ayn hacimli fakat farkl geometrik ekle sahip ayr para gz nne alalm. Bunlar kp, kre ve ykseklii apna eit bir silindir olsun. Hangi para en hzl ve hangisi en yava katlar? zm: (1) nolu eitlie gre hacimler eit olduundan; Katlama zaman = 1 / (yzey alan) 2 = 1 / S 2 Hacim birim kabul edilerek yzey alanlar aadaki ekilde hesaplanr. Kre: Kp: V = (4/3) r3 , buradan r = ((3/4) )1 / 3 A= 4 r2=4 ( 3/4 )2 / 3 =4.84 V=a3 , buradan a=1 A= 6 a = 6 Silindir: V= r2 h = 2 r 3 , buradan r= ( 1 / 2) 1 / 3 A=2 r2 + 2 r h = 6 r2=5.54 Bylece katlama zaman , t: t kre = 0.043 C

11 t kp = 0.028 C t Silindir= 0.033 C olur. Buradan kp ekilli parann en hzl, krenin ise en yava katlat anlalr. 3.4.Katlamay ynlendirme Dklen parann hatasz elde edilmesine yardmc olmak zere, katlama srasnda baz ksmlarn birbirine gre katlama ncelii iyi belirlenmelidir. Bu ise ynl katlama ile salanr. Ynl katlamay ekil 9 zerinde aklayalm.

ekil 9- Ynl katlamada ncelik blgeleri

ekilde grld gibi, parann boluksuz katlamas iin besleyici tarafndan beslenmesi, yani gei ksmnda besleme iin bir sv hatt daima bulunmas gerekir. Buna gre ilk olarak parann tamamen katlamas ve sonrasnda sras ile gei ksm ile besleyicinin katlamas gerekmektedir. Her bir ksmn katlama zamanlarn dizersek Zb > Zg >Zp sras salanmaldr. Bu dizilimin gerekleip gereklemeyeceini anlamak zere katlama modl

hesaplanmaldr. Mesela, ekil 10da grlen rneklerden yola karak katlama modl = V/s eklinde hesaplanr. Burada V: hacim, s: s kaan yzey alan ve : katlama modldr. Ayn hacim ve arla sahip bu iki paradan hangisinin nce souyaca tamamen yzey alanlar ile ilgilidir ve en byk s kaan yzey alanna sahip olan plakann daha nce souyaca kolayca bulunabilir.

12

Kre135

350

Plaka

350 V= 1.3 dm3 S= 5.75 dm2 Z= 15 dak. V= 1.3 dm3 S= 26 dm2 Z= 0.6 dak.

ekil 10- Ayn hacim ve arla sahip kre ve plaka eklindeki paralarn katlama modllerinin karlatrlmas

Buradan da anlalaca zere s kaan yzey alan bakmndan daha geni yzeye sahip bulunan plaka ayn hacim ve arlkl kreye gre ok daha hzl souyacaktr.

ekil 11- Alt ve st yzeyden balayarak katlaan cidar kalnl

Yukardaki plakann alt ve st yzeyinden ayn miktarda souduu varsaylrsa, zamann bir fonksiyonu olarak katlaan cidar kalnl (x) her iki yzeyden balayarak artacak ve belli bir sre sonra plaka kalnl, yukardaki ekilde grld gibi eye eit olacaktr (ekil 11). Bu halde plaka tamamen katlam durumdadr. O halde plakalar iin katlama modl e / 2 eklinde yani plaka kalnlnn yars alnr. Katlama kalnl (x)i zamann bir fonksiyonu eklinde yazarsak, plakalar iin katlama kalnl: x= k (Z)1/2 eklinde olur.

13 Burada k, kalp ve dklen malzeme cinsiyle scakla bal bir sabittir. Bu katsay kuma dklen elik malzemeler iin 0.686 alnr. Yukardaki bantdan Z = (x/k)2 Z=c.Mp eklinde yazlr. Besleyici ve para arasndaki gei blgesi gibi iki taraf dklen evrilmi yani soumann para ve besleyici snrl olduu ara yzeyler iin katlama modl deiik ekilde hesaplanr. (1/k)2.(e/2)2 eklinde yazlr. 1/k = c ve e/2 = Mp

denirse Z=c.(e/2)2 ve plakann tamamen katlamas iin geen zaman:

a bekil 12- Ara blgenin katlama modl hesab

1 cm

ekil 12de grlen ara blgenin katlama modl hesaplanrsa V = a.b .1 S = 2(a+b) x 1 a.b elde edilir. Buradan da grld gibi ara yzeyde katlama modl M= 2.(a + b) M= kesitalan eklindedir. kesitevresi Besleyici

x Para

50ekil 13- Gei ksmnn katlama modl hesab

14 ekil 13deki plaka iin gei ksmnn (taral kesit) modl hesaplayalm. Ancak bilinmesi gereken baka bir hususu burada ncelikle sylemek gerekir. Para, gei ve besleyici modlleri arasnda da Mp < Mg < Mb eklinde bir katlama ncelii vardr. Buna gre pratikte Mp:Mg:Mb ; 1:1.1:1.2 eklinde alnr. Bu hatrlatmadan sonra yukardaki plakann katlama modl : Mp=5/2=2.5 cmdir. Pratik deerlere gre Mg ise 2.5x1.1 = 2.75 cm olmaldr. Mgnin 2.75 cm olabilmesi iin ekildeki kesit kenar uzunluklarnn ok ok bymesi gerekecei Mg = kesit alan/kesit evresi bants kullanldnda grlr. Bu ise gei ksmnn temas yzeyinin olduka kaln olmasn gerektirir. Oysa besleyicinin paradan kesilmesi gerekir ve bu durum byk iilik ve malzeme israfna sebep olur. Maliyet artacandan bu gibi durumlarda gei ksmnn kesitini kk tutabilmek iin gei ksm, s iletimi dk malzemeden, ekil 14te grld gibi ayrma maalar kullanlarak izole edilir ve paradan daha ge soumas salanr. Bylece kesme kolayl da salanm olacaktr.

ekil 14- Ayrma maas

Bazen bu zm yeterli olmayabilir. Byle durumlarda ayrma maas kullanma yannda, parann herhangi bir yolla erken soumas tevik edilmelidir (rnek: ve d soutucular kullanarak). 4. DKM PROSESLER Mhendislikte ve zellikle makina yapmnda kullanlan malzemelerin dkm prosesiyle ekillendirilmesi iin eitli yntemler kullanlr. Yntem seimi parann kaliteli ve en ekonomik ekilde imalini salayacak ekilde yaplmaldr. Burada parann ekli ve boyutu nemli bir faktrdr. Dizayn srasnda dkm yntemi bilinmeli ve o yntemin zellikleri mutlaka dikkate alnmaldr. Dkmde nemli bir husus parann son ekil ve lsnde veya

15 ona yakn ekilde imal edilebilmesidir. ok deiik ekilli paralar birok farkl metal veya alamdan dklebilir. Dkm yntemini eitli kriterlere gre snflandrmak mmkn olmakla birlikte u ana balklar altnda toplamak uygun olacaktr. A - Metalin kalba gnderili tarzna gre 1 - Sv metalin yer ekimi etkisiyle dkld yntemler 2- Basnl dkm yntemleri B - Dkm kalbnn durumuna gre 1 - Bozulan kalplara dkm 2 - Sabit kalplara dkm C - Srekli dkm yntemi D - zel dkm yntemleri Bozulabilen kalplar eitli balayclarla birlikte kum gibi malzemelerden yaplr. Para, kalp bozularak karlr. Ya kum kalplar, kabuk kalp, silikatla (cam suyu) balanm ve karbon dioksitle sertletirilmi kalplar, al ve seramik kalplar bu kalplar arasnda saylabilir. Ayrca kalplama iin model kullanlp kullanlmamasna gre de snflama yapmak mmkndr. Fakat burada yaygn dkm yntemleri yukarda saylan gruplarn birkana birden dahil olabildikleri iin uygulamada anldklar ekilde sralanacaklardr. 1 - Srekli dkm 2- Kum kalba dkm 3 - Kabuk kalba dkm 4- Srekli kalba dkm 5 - Metal kalba dkm 6 - Savurma dkm 7 - Al kalba dkm 8 - Hassas (Investment) dkm 9- zel dkm yntemleri Burada saylan dkm yntemlerinden kuma dkm, dklen para tonaj bakmndan en byk orana sahiptir. Fakat son yllarda srekli kalp, kabuk kalp ve hassas dkm yntemlerinin kullanm hzla artmaktadr.

16 4. 1 - Srekli Dkm Bu proses ilk olarak demir olmayan metal eritlerin dkm iin gelitirilmitir. Ancak gnmzde demir ve demird metallerden uzun ve srekli ekiller, zel kesite sahip paralar, ekil 15te gsterilen ayr srekli dkm teknii ile imal edilebilirler. Esas olarak, sv metal su ile soutulan kalp iinden kendi arl ile geer ve katlar. Kat ksm hadde ile desteklenen bir yol boyunca ilerler. Soumann ilk kademesinde para, normal souma ile oluan katlam bir cidar ile kendini gelitirir. lave souma su spreyi ile salanabilir. Kalplar genellikle bakrdan yaplr ve kalp-metal arayzeyindeki yapma ve srtnmeyi azaltmak iin yalayc zellii olan grafit kullanlr. Ayrca bu amala kalplar titretirilebilir. ekilden de grlebilecei gibi paralar, dkm hattnn ilerisinde istenilen boyda kesilebilir. Kesme ileminde oksijen veya mekanik aygtlardan faydalanlabilir. Dklen yar maml kesitini daraltmak ve istenilen kesiti kazandrmak iin ayn hattaki bir haddeleme sistemi ile beslenebilir. Kare, dikdrtgen ve yuvarlak kesitli alminyum, bakr ve deiik elikler bu teknikle ekonomik olarak dklebilir. Ergitme ve dkme srasnda sv metal kirlenmeden korunabildii iin yksek kaliteli dkmler elde edilebilir.

ekil 15 - Kare, dikdrtgen, boru, yuvarlak, yass ve zel kesitli uzun eliklerin yar mamul eklinde retilmesinde kullanlan deiik srekli dkm metodu

17 4. 2. Kum Kalba Dkm Bu usl, metallerin dkmnde allagelmi ve yzyllardr kullanlan bir metottur. Bugn dkm paralarn byk bir ksm bu metotla imal edilmektedir. Kum yksek scaklkta iyi mukavemet gsterdii ve ucuz olduu iin kalp malzemesi olarak ok uygundur. Dkm kumu alminasilikat bileii olan kil ihtiva eder fakat zelliklerini iyiletirmek iin bentonit, ate kili gibi dier killerde kartrlabilir. Kum kalbn zellikleri, kumun tane boyutu ve ekli, nem oran, kil ve dier ilave madde miktarlar, sertlik, mukavemet, geirgenlik ve esneklik gibi kumun zelliklerine baldr. eitli katk maddeleriyle kalp iin hazrlanan kum istenilen para eklinde ve ona uygun llerde hazrlanm bir model etrafna doldurulur. Her bir dkm iin yeni bir kalp yapmak zorunludur ve sv metalin kalba gnderilmesi iin genellikle yolluk denilen kanallara ihtiya vardr. Dolu kalp prosesi hari, kum model etrafna skca doldurulduktan sonra istenilen ekil boluunu oluturmas iin model kumdan karlr. Bunun iin kalp en az iki paradan yaplmaldr. Yukarda deinilen konular aada etraflca aklanacaktr. 4. 2. 1. Kalp Kumlar ve Kontrol SiO2, zirkon veya olivin (forsterite veya fayalite) esasl olan kuma balayc olarak kil (alminasilikat) ve su katlr. Yksek scaklkta mukavemet, gelimi termal stabilite, dzgn dkm yzeyi verme gibi deiik zelliklerini gelitirmek iin dier malzemeler ilave edilir. Ya kalp kumlar kum kalplarn en ucuzu olup dk distorsiyon avantajlarna sahiptir. Bu kumlarn esneklii ve yeniden kullanlabilme zellikleri iyidir. Kalp yapmnda kullanlan kumlar dikkatli bir ekilde ayarlanmal, niform ve istenilen neticeyi verecek ekilde olup olmad kontrol edilmelidir. Kalp kumlarndan dkm srasnda maruz kalaca eitli etkiler karsnda baz zellikler beklenir. Bu zelliklerden nemlileri yle belirtilebilir. 1 -Refraktrlk: Sv metalin yksek scaklna kumun dayanabilme kabiliyetidir. 2-ekil alma (koheziflik): Kalp olarak ekillendirildiinde istenen ekli kolayca alabilme ve koruyabilme kabiliyetidir. 3 - Geirgenlik : Hava, gaz ve dkm srasnda oluan su buharnn kamasna msaade kabiliyetidir. 4 Esneklik : Katlama srasnda metalin bzlmesine msaade kabiliyetidir. Bu ekilde parann scak yrtlma ve atlamas nlenir.

18 Refraktrlk kumun kendi tabiatnda mevcuttur. ekil alma kabiliyeti, balanma ve mukavemet, nemlendirildiinde balayc olan bentonit, kaolit veya illit gibi killer ilave edilerek salanr. Genleme kabiliyeti ise hububat veya selloz gibi scak metalle temas ettiinde yanabilen dier organik malzemeler ilave edilerek salanr. Geirgenlik esas olarak kum tane boyutunun veya dier balayc cinsi ve miktar ile nem orannn fonksiyonudur (ekil 16). yi bir kalp kamu, kum tane boyutu, balayc madde miktar, nem oran ve seilen organik madde gibi faktrler arasnda iyi bir uyum gstererek yukarda saylan drt zelliin iyi bir kombinasyonunu salar. ok iyi netice alabilmek iin kum bileimi dikkatli olarak kontrol edilmelidir. Tipik bir ya kum karm % 89 silika kumu, % 8 kil ve % 3 sudan ibarettir. Kalp kumu zellikleri zerinde fena etkileri olan Fe2O3 ve CaO elementlerinin toplam miktar % 8in zerinde olmamaldr. Kil (Al2O3.2SiO2.2H2O) kalp kumuna ekil alma ve eklini muhafaza etme zellii verir. Ayn zamanda kuvars tanelerini birbirine balar. Kalp kumundaki kil miktarna gre kumlar ksma ayrlabilir. Zayf kum diye adlandrlan kumda % 5 - 8 orannda kil mevcuttur. Ya kalplar, zayf kumdan yaplr. % 5-10 orannda nem ihtiva eden zayf kum plastikliini kazanr. nce cidarl paralar bu kumdan yaplm ya kalplara dklr. Orta yal kumda ise % 8-20 orannda kil bulunur. Bu kumdan yaplm kalplar kurutularak kullanlr. nk orta yal kum kurutulduktan sonra mukavemetinde bir art meydana gelir. Byk ve kaln cidarl paralar kuru kalba dklr. % 20-35 orannda kil ihtiva eden kuma yal kum denir. Byle bir kumdan yaplm kalplar kurutularak kullanlr. Yukardaki gerekliliklere ilave olarak, dkm srasnda kalp malzemesinin scakln kontrol altnda tutup, kumu slah etmek ve yeniden kullanmak gereklidir. Kumun her bir tanesi ilave maddelerle niform olarak rtlmelidir. Bunu salamak iin kum ve ilave malzemeler ekil 17de gsterilen modern ve srekli tip bir kartrcyla kartrlr. Kumun ok sert olmamas iin bir miktar yumuatc ilave edilmelidir. Kalp kumlarna bir miktar kmr tozu ilave edilerek, esnek bir ortam salanr. Ayrca kmr tozu sv metalle temas ettiinde yanacandan, metalin kuma yapmasn nler ve para yzeyinin daha dzgn kmasna hizmet eder. deal olarak turb ve aa kmr tozu kullanlmas gerekirken, daha ucuz olmas ve ekme gerilmelerini iyi karlamas sebebi ile ta kmr tozu kullanlr. Kmr tozu iindeki uucu madde miktarlar %35 civarnda olmaldr. Kmr tozunun, dkm srasnda yarataca istenmeyen olaylarda sz konusudur. Kmr tozu ihtiva eden yzeyler abuk snarak genlemeye sebep olabilir. Bu ise, kalp cidarlarnda sl ve basma gerilmelerinin artmasna sebep olacaktr.

19

ekil 16 - Kum kalbn mukavemeti ve geirgenliine nem, balayc kil cinsi ve kum tane eklinin etkisi

ekil 17 - Kum kartrma sistemleri (ematik). Srekli kartrc (sol ekil), yn kartrc (sa ekil).

20 Modern dkmhane uygulamalarnda ok sayda kalp ve maalar, % 4 soda silikat, eitli furfur veya furfur alkol ilavesiyle mukavemeti arttrlm kumlardan yaplr. Sodyum silikat (cam suyu) ile kartrlm kum, CO2 gazna tabi tutuluncaya kadar yumuaktr ve istenen ekil verilebilir. Karbon dioksit gazyla bir ka saniye iinde sertleir. Bu hadise aadaki reaksiyona gre gerekleir. Na2 SiO3 + CO2 Na2CO3 + SiO2

Bu tip kumlar sodyum silikat ile bir kartrc iinde kartrlabilir ve normal tarzda ekillendirilebilir. Derece iinde model etrafna sktrlncaya kadar CO2 gazyla muamele edilmez. Furfurlar bir katalizrle birlikte kullanldklarnda genellikle bir ka dakika iinde sertlemeye sebep olurlar. Bu reineler kalplama istasyonuna gnderilmeden hemen nce kuma ilave edilirler ve zel ekipmanlarla kartrlrlar. CO2 - sodyum silikat metodunun nemli avantaj gazn, toksit olmay ve kokusuz oluu, bu yzden katk maddesine ve kurutmak iin stmaya ihtiya duyulmamasdr. Fakat bu kumlar sertletiklerinden sonra, kalp bozma ve maa karma ilemi zordur. Dier kumlardan farkl olarak dkm srasndaki snma kumun mukavemetini arttrr (seramik bir malzemenin piirilmesi gibi). Kum kontrol dkm dizayncsn az ilgilendirmesine ramen iyi ve kaliteli paralar imal etmek isteyen dkmcy byk oranda ilgilendiren bir konudur. Tane boyutu, nem ve kil miktar, kalp sertlii, geirgenlik ve mukavemeti test ederek kum kalitesini arttrmak iin standart testler ve metotlar gelitirilmitir. Tane boyutu ve incelii, aa inildike ls byyen on bir elekli standard bir elek takmna konulan belli miktardaki kuru silika tanelerini eleyerek belirlenir. 15 dakika sallandktan sonra her bir elekte kalan miktar tartlr ve arlklar AFS numarasna dntrlr. Nem oran, yaygn olarak iki punta arasna sktrlm kk bir kum numunesinin elektrik iletimini len zel bir nite ile belirlenir. Dier bir metot da bir konveyr band zerinde kum geerken radyoaktif bir kaynaktan yaynm ile nem miktarnn srekli lm salanr. nc bir metot, 50 gramlk bir numuneyi 110 oC deki bir hava akmna dakika maruz brakp direk arlk kaybn lerek nem miktarn tespit etmektir. Kil muhtevas, 50 gramlk bir kum numunesini, kumu alkalin yapacak srede sodyum hidroksit ihtiva eden suda ykayarak belirlenir. Byle bir zeltide birka ykama ve alkalama safhasndan sonra kil giderilir. Arta kalan kum kurutulur ve sonra tartlarak kil miktar belirlenir. lk arlk ile ve ykanp kurutulduktan sonraki arlk arasndaki fark kil miktarn verecektir.

21 Geirgenlik ve mukavemet testleri 25 mm ap ve 25 mm yksekliindeki standart silindirik bir kum numune ile yaplr. Geirgenlik; kum taneleri arasndaki boluklardan gazlarn kolayca geebilme lsdr. Kalpta bulunan hava ve scak metal tarafndan buharlatrlan nemin oluturduu su buharnn kamasna msaade edilmelidir. nk bu gazlar dkm srasnda sv metal iinde veya kalp kelerinde skarak boluklar ve gzenekler oluturur. Geirgenlik testi iin, iinde sktrlm kum numune bulunan tp cihaza yerletirilir ve 10 g / cm2 lik bir hava basncna maruz braklr (ekil 18). Orifis veya kum arasnda ya ak hzn veya basnc lmek suretiyle bir AFS geirgenlik numaras belirlenir. Bu ise aadaki gibi ifade edilir. V.H / P.A.T (2)

1 cm yksekliinde ve 1 cm2 kesitindeki bir numune iinden 1 g /cm 2 lik bir basn altnda geecek hava hacmidir. Burada V, havann hacmi (2000 cm3), H, numunenin ykseklii (5.08 cm), P, basn (10 g/cm2), A, numune kesit alan (2.268 cm2) ve T, 2000 cm3lk bir ak iin gerekli zaman (s) dir. Sabitleri de dikkate alarak geirgenlik numaras = 30072 / T dir. ou cihazlar geirgenlik numaras iin direk deer verir.

ekil 18 - Dkm kumlarnn geirgenlik test metodu (ematik)

Kumun basma mukavemeti, sktrlm kum numunenin niversal bir kum test cihaznda sktrlmas ile belirlenir. Genellikle 0.07 - 0.2 MPa aralnda bir sktrma basnc numune bozuluncaya kadar uygulanr. Ayn test makinas kurutulmu veya polimerlemi kum numunelerin enine eme mukavemetini lmek iin de kullanlabilir. Mukavemet-geirgenlik ilikisini etkilediinden bir kalpta sktrlm kumun sertlii ok nemlidir. Genellikle sertlik, yaklak 5 mm apnda yay ile yklenebilen elik bilyann kuma gmlme direncini

22 len bir cihazla belirlenir. Dkm srasnda kalp cidar ile sv metalin temas, baz fiziksel olaylar ortaya karr.

Radyasyon Youma Blgesi Konveksiyon

ekil 19- Kalp boluu evresinde youma blgesi oluumu

Sv metalin kalba dklmesi ile kalp cidarlarna geen s, blgedeki nemi buharlatracak ve buharlaan nem kalp derinliklerinde youacaktr (ek. 19). Scakl 100 oCnin zerine kan kalp cidarlar nem ihtiva edemeyeceinden kuruyarak genlemeye alacaktr. Bu genleme kalp ktlesince engelleneceinden, kalp boluuna doru gerekleecektir. Bylece kalp boluu cidarlarn genlemesi ile eklini kaybedecek ve daralacaktr. Burada zellikle kalp tavan sarkmas nemli bir problem olarak karmza kabilir. nk, tavan derinliklerinde scaklk gradyan(deiimi) nedeniyle basma ve onun etkisi ile ekme gerilmeleri artacak ve tavan sarkacaktr. Tedbir alnmad durumlarda byk hacimli paralarda kalp tavan kebilecektir. Bu gibi hatalardan emin olabilmek iin kalp kumu numunesi ile youma blgesinin ekme ve basma dayanm deiik test metotlar ile llmektedir. ki paral bir silindirde stten stlan kum numunesinden kaan nem, silindirlerin ara blgesinde youturularak, silindirler birbirinden ayrlmaya zorlanr ve kopmay salayan kuvvet llerek youma blgesinin ekme dayanm belirlenir. 4. 2. 2 Modeller Kum kalplarn hazrlanmas iin ilk ihtiya model dizayn ve yapmdr. Model, dkm prosesinin temel esaslarna ve zellikle kullanlacak kalplama tekniine uygun olarak hazrlanm parann bir benzeridir. Kaliteli paralarn elde edilmesi model dizaynyla yakndan ilgilidir. Hassas model hassas para iin n arttr. Modellerin yapmnda imal edilecek para says, kalplama teknii, dkm yntemi ve metal ak artlar gibi baz faktrler kalite ve ekonomiklik asndan nemlidir. Bu bakmdan model yapm detaylca ele alnacaktr.

Derinlik 20oC 100oC te Scaklk

23 4. 2. 2. 1 - Model Malzemeleri Model malzemesi, imal edilecek para saysna gre belirlenir. Dklecek parann ekli ve kalplama teknii model malzemesi seiminde nemli faktrlerdir. Para boyutu, ekli, boyutsal hassasiyet ve arzu edilen para kalitesine gre modeller yaygn olarak ahap, metal, plastik veya plaster (al) dan yaplrlar. ok sayda para imal edilecekse model malzemesi mukavim ve sert olmaldr. Uzun sre kullanmadan dolay anmay azaltmak iin modeller eitli malzemelerin kombinasyonu ile de yaplabilir. rnein ahap bir modelde kritik bir anma blgesi varsa bu blgenin anmaya direncini arttrmak iin metal bir iskelet kullanlabilir. Bu metal blge modelin mrn uzatr ve dolaysyla model yenileme masrafn drr. Ahap modeller metal modellerden daha ekonomik olmalarna ramen daha abuk ypranrlar. Ahap modellerin yapm nispeten kolaydr ve az saydaki paralar iin olduka sk kullanlr. Ahap modeller yumuak veya sert aatan yaplrlar. Yumuak aatan yaplm modeller 10dan daha az saydaki paralarn imalat iin uygundur. nk yumuak aa kolay deforme olur. Dolaysyla kalbn sktrlmasnda bu husus dikkate alnmaldr. Sert aatan yaplm model ve maa sandklar daha dayankldr. Ahap nem ile arplma, ime - bzlme eklinde etkilendiinden boyutsal adan ok dengeli deildir. Metal modellerin yapm ahap modellere gre daha zor ve daha pahaldr. Fakat boyutsal olarak daha dengeli, dayankl ve anma direnleri yksektir. Metal modeller genellikle uygun levhalarla kullanlrlar. retanlar gibi sert plastikler baz kuvvetlendiricilerle birlikte model malzemesi olarak sk kullanlrlar. Bu plastikler genel olarak karmak ekilli paralar iin dklerek model haline getirilirlerse de ilenerek de yaplabilirler. Dolu kalp prosesinde polystren kullanlr fakat bir modelin sadece bir kere kullanlma imkan vardr. Plastik modeller metal olanlardan daha hassas ve hafiftirler. Plastiklerin kalp nemini absorbe etmemeleri avantajlarndandr. Ayrca ekil vermek kolay ve oksidasyon yoktur. Fakat daha abuk anrlar. Al modellerle dar toleranslarda karmak ve hassas paralar dklebilir. Model yapmnda yumuak ve sert al kullanlr. Sert allar daha dayankldrlar. Allar belli bir zaman aralnda kolayca ekillendirilebilir bir plastiklie sahiptir ve kolay tamir edilirler. Fakat dkldkten ksa bir sre sonra katlarlar. Model yapmnda yaygn olarak kullanlan alminyum, ahap ve plastiklerin zellikleri Tablo 2de verilmitir.

24Tablo 2-Model malzemeleri ve zellikleri

4. 2. 2. 2 - Model Paylar Daha nce bahsedildii gibi modeller ekil olarak imal edilecek parann bir benzeridir. Boyut asndan incelendiinde modeller imal edilmi paradan daha byktrler. Modeldeki bu boyut fazlalklarna genel olarak pay ad verilir. ekme pay: Bunlarn en nemlisi kendini ekme (bzlme) paydr. Malzeme cinsine bal olarak katlamay takiben bir bzlme meydana gelir. Bu yzden model bu bzlmeyi karlayacak ekilde istenen para lsnden biraz byk yaplmaldr. Tam olarak modeldeki bzlme pay dklecek metale baldr. Baz metallere ait tipik ekme paylar yledir (%): Dkme demir: 0.8 - 1 elik Alminyum Pirin : 1.5 -2 : 1 - 1.3 : 1.5

Manezyum : 1 - 1.3

Model yapmcs bu paylar zel ekme cetveller kullanarak verir. Bu cetvel standart cetvelden bzlme miktar kadar byktr. Fakat termal bzlme, katlama sonras boyutu etkileyen tek faktr olmad iin biraz dikkatli olmak gereklidir. Blm 3te akland gibi ergimi metal kalba dkld ve katlamaya balad zaman kalp cidarlarndan s kaybettii iin ie doru kendini eker. ekmeye izin verecek ekilde modele verilmi fazla boyut (pay) miktarn eitli faktrler belirler. Metallerin dkm scakl, kalp malzemesinin soutma etkisi, kalp boyutlar ve iindeki maa ktlesi bu

25 faktrler arasnda saylabilir. Bununla birlikte metalin bzlmesini karlayacak gerekli metal miktar iin belli bir kuraln bulunmay bu miktarn tecrbeyle ayarlanmasn gerekli klar. Metal modellerin imalinde ise model ve esas para metalinin ekme paylar birlikte deerlendirilmelidir. Koniklik: Model zerinde kumdan karlmasn kolaylatracak bir koniklik olmaldr. Eer modelin yan yzeyleri blme yzeyine dik veya karma (ekme) ynne tam paralel olursa modelin blme yzeyine dik dorultuda herhangi bir hareketi srasnda model ve kalp cidar arasndaki srtnmeden dolay kum taneleri kopar. Bu durum zellikle blme yzeyi ve kalp boluunun kesitii kelerde ar ekilde meydana gelir. karma ynne paralel olan btn yzeylere hafif bir koniklik vererek bu zorluk minimuma indirilir. Bu koniklik sebebiyle modelin az miktarda ekilmesi btn yzeylerin kumdan temasn kesecek ve kalba herhangi bir zarar vermeden modelin kmasn salayacaktr. Koniklik, modelin blme yzeyi ve kenarnn kesitii keden blme yzeyine 90o izilen hayali dey izgi ile model kenar dzlemi arasndaki adr. Koniklik as genellikle kalbn blme yzeyinde balar ve her iki ynde devam eder (ekil 20,21).

ekil 20 - Dkmde kalp blme yzeyi ile konikliin ilikisi

ekil 21- Koniklik as

Koniklik miktar, modelin ekil ve boyutu, kalp derinlii, modelin karlma metodu, model malzemesi, kalp malzemesi ve kalplama tarz ile belirlenir. Koniklik miktar 1, 2 veya 3 gibi asal bir deer veya 1 / 100, 1 / 30 gibi boyutsal oran olarak belirtilir. Konikliin verilecei kenar ksa olduu zaman 1/2 olik a yeterli olabilir. Ancak kalp derinliinin byk olduu yzeylerde koniklik as 2 veya 3 olmaldr. D yzeylerdeki koniklik kenarlardan birine veya ikisine birden verilebilir. Modelin her iki tarafnda koniklik bulunduunda fazladan dzenleme gerektirir ve model yapma zamann uzatr (ekil 22).

26 Maa kullanlmadan oluturulacak i delik veya boluklar iin de koniklik verilmesi gerekir. nk bu gibi deliklerin yzeyleri kalp malzemesini kuatr ve modelin kartlmas son derece zordur. Bu durumda i yzey koniklikleri kk delikler iin 1/24e kadar artabilir veya normalde d koniklikten 1 veya 2 byk tutulmaldr (ekil 23).

ekil 22-D koniklik

ekil 23- koniklik

Modele verilecek koniklik ayn zamanda kalp malzemesine baldr. Mesela ya kalp kumuna kalplanacak bir model balayc ihtiva eden kumda kalplamaya gre daha fazla koniklik gerektirir. Koniklik modelin boyutlarn daima arttrd ve buna bal olarak dkm parann da boyut ve arl artacandan konikliin, modelin karlmasn salayabilecek minimumlukta tutulmas arzu edilir. Model karlmadan nce kalp kumuna yksek mukavemetin verildii ve kalplama makinalarnn kullanld modern kalplama yntemlerinde modelin karlmas iin gerekli koniklik paynda nemli oranda azaltmaya gidilir. Bylece ince cidarl hafif paralarn imalat kolaylar, arlk ve ilemeden tasarruf salanr. leme pay : Eer dkm paralar zerinde dkmden sonra ilenecek yzeyler varsa modele bir ileme pay vermek gerekecektir. leme pay miktar dkm prosesine ve kalp malzemesine baldr. Allagelmi kum kalba dkmler kabuk kalba dkmlere gre daha kaba yzeylere sahiptirler. Metal kalba dklm paralar yeterli dzgnlkte olduklarndan hi tala kaldrmay gerektirmez ya da ok az ilenmeye ihtiyalar vardr. Hassas dkmler genellikle ilenmezler. Buradan dizayncnn ileme payn dkm yntemine gre dikkate almas gerektii ortaya kmaktadr. Ayrca yukarda aklanan konikliin ise ksmen veya tamamen fazladan metal ileme ii gerektirdii unutulmamaldr.

27 Distorsiyon (arplma) pay : Baz paralar dkm srasnda arplmaya meyledebilir.Bu yzden arplma miktarn karlamak zere modele bir pay verilmelidir. Burada parann eklinin etken olduu aklyla ortadadr. Mesela uzun dz kesitlere bir pervaz ile uygun destek salanmadka ortasndan sarkmaya meyleder. Bu tip arplma konfigrasyonu cidar kalnlna baldr ve dizayncnn gerekli arplma pay vermede tecrbeli olmasn gerektirir. Modellere verilecek eitli paylar para nominal ls zerine art bir boyut miktar demektir. Buna gre modelin ilgili ls , parann o kenarnn nominal ls, ekme pay, koniklik pay, ileme pay ve varsa arplma paylarnn toplamdr. Yukarda akland gibi bu paylar eitli faktrlere baldr ve genelde dkm arlnn ve ilenerek kaldrlmas gereken metal miktarnn artmasna sebep olurlar. Bu ise malzeme ve zaman israf demektir. Bunlar iin izlenecek yol ekil 24de gsterilmitir. Modern mekanik kalplama ve model karma ekipmanlar, modeli karmadan nce kumu sertletiren ve mukavemetini arttran prosesler model paylarnn azaltlmasna msaade ettiklerinden gittike popler olmaktadrlar. Modelin kum kalptan karlmas srasnda hafife sallanaca (takalama) dikkate alnarak bu ilemin ortaya karaca kalp genilemesi de negatif bir pay olarak dnlmelidir. Bu tamamen el maharetine ve iinin dikkatine bal bir paydr.

ekil 24- Model zerinde olmas gereken eitli paylar

4. 2. 2. 3 - Model eitleri Model tipleri, yaygn kullanlan ve istenen para says ve karmaklna gre belirlenmi zel modeller olarak iki ana grupta deerlendirilebilir. Yaygn kullanlan modeller grubuna daha ziyade ahap, metal veya aldan yaplm tek paral, iki paral veya ok paral modelleri dahil edebiliriz. Ayrca plakal modeller de seri imalatta yaygn olarak kullanlrlar. zel tip modeller ise balmumu ve baz plastiklerden yaplm tek paral ve dolu kalp proseslerinde kullanlan modellerdir.

28 Tek paral modeller: Tek para veya yekpare modeller en basit ve en ucuz model tipleridir. Kalplama srasnda mala yzeyinin durumuna gre dz veya eri yzeyli olabilirler. Esas olarak byle bir model dklecek parann bir benzeridir. Ancak eitli toleranslar ve maa balar, modeli para ls ve eklinden biraz farkl klar. Bu tip modeller genellikle ucuz olmasna ramen ou durumlarda kalp hazrlama ilemi yavatr. Bu bakmdan sadece bir veya birka dkmn gerekli olduu durumlarda kullanlr. Dz bir blme yzeyi oluturacak ekilde bir altla yerletirilemeyen basit ekilli ve dz yzeyli tek paral bir model iin kalp elle dzensiz bir blme yzeyi oluturmaldr. Bu durum zaman israf ve maliyet artna sebep olaca gibi kalifiye ii de gerektirir. Bu zorluk zel altlk kullanlarak giderilebilir. Bunun iin bir takoz, modelin blme yzeyi derinlii kadar oyulur ve model buraya yerletirilir (ekil 25). Bylece blme yzeyini altlk takozu oluturur. Bu takozun yzeyi eri olabilecei gibi genellikle dzdr.

ekil 25 - zel altlkl model ve kalplama metodu

ekil 26da grld gibi eri yzeye sahip tek paral modeller takoz kullanlmadan kalplanabilirler. Bu durumda mala yzeyi el ile oluturulur. Dzgn ve eri yzeyli tek paral modellerin fark kalplama srasnda oluturulan blme yzeyi ile ortaya kar. Eri yzeyli tek paral modelleri bu ekilde kalplayarak karmak kalplama ilemleri basite indirgenmi olabilir. ki paral modeller ile ayn grevi yapan tek paral modellerin imali daha ekonomiktir. Mala yzeyinin el ile oluturulmas ise dezavantajndandr. ki paral modeller :Orta sayda imal edilecek paralar iin iki paral modeller kullanlr. Bu modeller altlk kullanlmakszn veya blme yzeyini elle oluturmaya gerek kalmakszn daha karmak ekillerin kalplanmasn salarlar. ekil 27de gsterildii gibi tek paral model, kalbn blme yzeyini oluturacak ekilde bir dzlem boyunca iki paraya ayrlr. Modelin bir paras kalbn alt ksmndaki boluu, dier yars st yar boluu oluturur. Modelin alt yarsndaki merkezleme pimleri st yar modeldeki deliklere girerek kumun sktrlmas srasnda model yarlarn bir btn eklinde tutar.

29 Bu zellik modeli tek para haline getirerek ok karmak ekillerin kalplanmasn mmkn klar. Blme yzeyi genellikle simetri ekseninden geen dz bir hattr. Ancak simetrik olmayan paralarn modelleri hareketli blme yzeyine sahip olabilirler. Bu durumda blme yzeyleri kademeli dzenlenebilir.

ekil 26 - Eri yzeyli tek paral model ve kalplanmas

ekil 27 - ki paral basit bir model

ok paral modeller : Eer dklecek para ne tek paral ve ne de bir blme yzeyine sahip modelle kalp kumundan karlamayacak ekilde kademeli bir kesite sahipse bu durumda sklebilir ok paral modeller kullanlr. Byle bir model ekil 28de gsterilmitir. Gevek paralar eimli kanallar veya pimler ile model zerine yerletirilir. Bu konstrksiyon gevek paralar kumda kalrken model gvdesinin karlmasna msaade eder. Gevek paralar model gvdesinden kalan bolua ekilerek karlr. Eer gevek paralar sabit pim veya kanallar vastasyla modelin ana ksmna yerletirilemezse uzun bir kaymal pim kullanlabilir. Kum sktrldktan sonra pim ekilir ve gevek paralar model gvdesinden serbest kald iin karlmalar kolaylar. Aka grlebilir ki gevek paral modeller imalat ve bakm asndan pahal, kalplama asndan yava ve masrafldr. Bu modeller dolu kalp ve hassas dkm yntemleri hari dier yntemlerle dklemeyen karmak paralar iin kullanlr. Fakat bu tip modelleri gerektirmeyecek dizayn deiiklikleri daha pratik zm olabilir.

30

ekil 28 - ok paral ve sklebilir modeller

Plakal modeller, seri kalplama makinalaryla seri halde kalplamaya uygunluklar sebebiyle modern dkmhanelerde yaygn olarak uygulama alan bulurlar. Model alt ve st yarlar ahap veya metal bir plakann zerine ters taraftan ayr ayr balanr. Bu plakalar, zerlerinde bulunan delikler yardmyla kalplama dereceleri zerindeki pimlere oturtulurlar. Kalp yarlarn oluturmak zere daha sonra kum derecelere doldurulur. Mteakiben her bir derece alr, plaka karlr ve kapal kalb oluturmak zere bir merkezleme eleman vastasyla dereceler birbirleri zerine yeniden yerletirilir. ou durumlarda gerekli yolluk ve kc sistemleri model plakas zerinde mevcuttur. Bylece yolluk ve kcnn kesilmesi srasnda iilii azaltma ve herbir kalp iin niformluk salayarak hata ihtimali azaltlr. Bu modellerden birka bir plaka zerine ayn anda yerletirilebilir ve gerektiinde maa balar da ihtiva ederler. Eer ok sayda para imal edilecekse veya dkm olduka bykse tek bir plakann iki tarafna model yarlarn yerletirme yerine iki ayr model plakasna balanm model kullanmak gerekebilir. Bu durumda byk kalplarn kolayca tanmas veya kalp yarlarn ayr ayr makinalarda yapmak mmkn olabilir. Byle modeller alt ve st model olarak isimlendirilir. Alt ve st model plakalar st ste dkm iinde kullanlabilir. st ste kalplamada btn modellerle irtibatl bir yolluk sistemi kullanlr ve her bir kalp dierinin zerine yerletirilir (ekil 29 a). Klavuz levhalar, dzensiz ekilli modellerin mala yzeyini ayarlamaya yarayan bir baka levha eididir. Bu plakalar simetri plakas eklindedir ve zerine modelin yerletirilmesi iin bir delik ihtiva ederler.

31 Bu delik modelin ideal mala yzeyinin ayarlanmasn salayacak ekilde byk olmaldr. Oval veya kre eklindeki paralarn kalplanmasnda kullanlan bir klavuz levhas ekil 29.bde gsterilmitir. boyutlu modellerin yerine bazen basit syrma plakalar kullanlabilir. Dklecek parann ekli ekil 30da gsterildii gibi eri bir yzeye sahipse, bu yzey formunu verecek bir plakann bir eksen etrafnda dndrlmesi ile bu yzey oluturulabilir. Bu plakalarn kullanlmasyla byk ve pahal model yapmndan kanlm olunur. Ara yolluklu oklu modeller: Bu modeller dey bir ana yolluk etrafna ara yolluklarla balanm modellerdir. Bylece bir kalplamada birok para ayn anda kalplanm olur. Hzl kalplama yannda el ile yaplan yolluk sistemlerinde olabilecek muhtemel hatalar azaltlm olur ve daha az ustalk gerektirir. Ayrca byk bir para birka yerinden beslenecekse, bir ana yolluktan evreye irtibatl ara yolluklu modeller kullanlabilir (ekil 31). Bir yolluk etrafndaki model says kalplama derecesi boyutu ve parann karmakl ile snrlanr.

ekil 29 - a - st ste kalplama b - Klavuz levhas ile kalplama

32

ekil 30- Syrma plakalar ile kalplama

ekil 31- Bir ana yolluk etrafna ara yolluklarla birletirilmi oklu bir model

4. 2. 2. 4 - Modellerin renklerle kodlanmas Paral modellerle maa balar ve sandklar kolayca tanmak amacyla eitli renklere boyanrlar. Renklerle kodlama eitli konstrksiyonlar ve kullanlan modeller arasnda bir iliki kurar. Ancak kodlama sistemindeki renkler btn dnyada standart olmayp ayn anlam tamazlar.Fakat iletiimi salamak iin standartlatrma yolunda almalar srdrlmektedir. Renklerle ifrelemede model be ayr bileenle tanmlanr. Bu ifre renkleri Trkiyede yaygn olarak u anlama gelirler: Siyah maa balarn, krmz o parann dkme demirden; mavi, elik dkmden dkleceini gsterirken, hafif metallerden dklecek modeller renksiz ve ilenecek ksmlar sar renklerle gsterilir. Sar / krmz apraz eritler genelde sklebilir model paralarnn, sar siyah apraz eritler ise dier yardmc ksmlarn iaretidir.

33 4. 2. 3 - Kum kalbn hazrlanmas Yukarda akland ekilde parann modeli tamamlandktan sonra imalat iin ikinci safha olan kalplama safhasna geilir. Btn dkmhanelerde, dkmhanenin bir blm kalp hazrlama iin ayrlmtr. Bu blmde kum kalplar, elle veya makinalarla hazrlanr. Burada imal edilecek para says, ekli ve dkmhanenin kapasitesi nemli faktrdr. ok kk dkmhanelerde veya dklecek para saysnn az olduu durumlarda kalplama el ile yaplr. Bu ise iilik ve kalifiye eleman gerektiren zahmetli bir yoldur. Byk kapasiteli ve seri imalat yapan dkmhaneler ise eitli tipte kalplama makinas kullanrlar. Bylece daha iyi boyutsal hassasiyette paralar imal edilirken ayn zamanda el ile kalplamann dezavantajlar giderilmi olur. Gerek elle ve gerekse makine da kalplama iin kalplama kumunun hazrlanmas gerekir. Daha nce zellikleri aklanan kalp kumu bir miktar su ile kartrlarak ekil alabilecek duruma getirilir. Dkmn zelliine gre eitli balayclar da ihtiva eden bu kuma kullanma kumu denir. Bu kum eski kuma % 20 - 50 yeni kum, % 5 - 15 ta kmr tozu ve % 5 - 12 su ilave etmek suretiyle elde edilir. Kmr tozunun yanmas ile aa kan gazlar kalp cidarnn sv ktlesiyle temas etmesine mani olur ve dolaysyla dkm para yzeyi daha temiz kar. Eski kum, dkm ileminden sonra bozulan kalptan kan kumdur. Eski kumla kartrlan yeni kum ise ocaktan gelen ve dkm ilemlerinde kullanlmam kumdur. Kalp hazrlama iin gerekli olan kalp levhas, derece ve pimleri gibi elemanlar da hazrlandktan sonra kalplamaya geilir. Derece, sktrlm kalp kumunu evreleyen metal ve ahaptan yaplm erevelerdir. Bu derecelerin bir tarafnda, kalbn ters evrilmesi srasnda kum ktlesinin dmemesi iin epeevre pervazlar vardr. Baz dereceler yekpare olduklar halde bazlar (genellikle ahap olanlar) en az iki kesinden menteelidir. 4. 2. 3. 1 - El ile kalplama Yukarda saylan kalplama ekipmanlar yansra el ile kalplamada dier baz kalp hazrlama takmlar gereklidir. Bunlar kum sktrma tokmaklar, gaz delikleri amak iin iler, syrma cetvelleri ve kum elekleridir. Ayrca kalbn dkmden nce gerekli ise tamiri iin gerekli kk tamir takmlarna ihtiya duyulur. El ile kalplamada bir model yars (pim delikli olan) kalp levhas veya dz bir zemin zerine yerletirilir. Etrafna model ortada kalacak ve fatural taraf yukar gelecek ekilde bir derece konur (ekil 32).

34

ekil 32 - Alt kalbn hazrlanmasnda ilk safha

Model zerine apak tozu tabir edilen ince bir silis tozu serpilerek modelin kuma yapmamas iin tedbir alnr. Takiben ince elekten elenmi model kumu modelin zerini 2 - 3 cm kalnlnda rtecek ekilde doldurulur. Derecenin kalan ksm doluncaya kadar kullanma kumu ile doldurulur ve dvme takmlaryla sktrlr (ekil 33 a). Dvme ilemi, kumun bir blok haline gelmesini salamaktadr. Ancak ar dvme ile kalbn gaz geirgenlii zayflatlm olur. Bu bakmdan kalb ar sk veya gevek dvmek uygun deildir. Dvme ilemi tamamlandktan sonra derecenin zeri ekil 33 bde grld gibi syrlarak dzlenir. Syrma cetvelleri bir sac veya ahap cetvel olabilir. Kalbn gaz geirgenliini kolaylatrmak iin sktrlm kum bir i ile eitli yerlerinden ilenir. Burada iin modele dememesine ve 3-4 cm uzakta kalmasna zen gsterilir. Bylece kalbn bir yars tamamlanmtr. Hazrlanan bu kalp yars 180 ters evrilerek, dier model yars kum iinde gml bu model yars zerine model pimleri yardmyla birletirilir. kinci bir derece, derece merkezleme pimleri vastasyla dolu derece zerine yerletirilir. Kumlarn birbirine ve bu model yarsnn kuma yapmamas iin blme yzeyine silis tozu serpilir. Birinci kalp yarsnn yaplmasndaki safhalar aynen burada da tekrarlanr. Ancak burada, eer model zerinde yolluk ve kc paralar yoksa zellikle dey yolluk ve gerekiyorsa besleyici iin birer model yerletirilerek kum sktrlmaldr. Sktrma srasnda bu modellerin hasar grmemesine ve yer deitirmemelerine zen gsterilmelidir.

35

ekil 33 a) El dvme tokma b) Kalp syrma ve hazrlanm alt kalp

Bu ekilde hazrlanan kalp yarlar dereceler pimlerinden ayrlarak ters evrilir ve modeller hafif sallanarak (takalama) bir aa vidas yardmyla dik dorultuda dikkatlice karlr. Yatay yolluk yerleri alr ve modelin karlmas srasnda kalp cidarlarnda herhangi bir tahribat olmusa eitli el takmlaryla tamir edilir. Kullanlan kumun cinsine gre kalp cidarlar boyanr veya tamam kurutulur. Boyama ile dklen parann yzeyinin daha dzgn kmas salanm olur. Eer kalp kamu cam suyu ile hazrlanmsa CO2 ilemine tabi tutularak sertletirilir. Basit ve tek paral bir modelin kalplama safhalar ekil 34de gsterilmitir. Eer parann i boluu varsa buna uygun olarak hazrlanm ve kurutulmu maalar, maa balarnn meydana getirdii boluklara yerletirilir. Sonra dereceler tekrar birbiri zerine yolluklu derece ste gelecek ekilde merkezleme pimleriyle yerletirilerek kalp tamamlanr.

36

ekil 34- Tek paral bir modelin kalplama safhalar

37 Dereceler zerine, sv metalin kaldrma etkisini karlayacak miktarda arlk konularak dkm iin hazr hale getirilir. Eer dey yolluklar akta kalacak ekilde kalplar st ste konursa en st derece hari zerlerine arlk koymaya gerek kalmaz. Derece zerine konulacak arln hesap yoluyla bulunmas lazmdr. Fakat endstride byle bir yola gidilmeyip tecrbelere dayanlarak derece zerine arlk yerletirilmektedir. Bu arl hesaplamak olduka basittir. K=p. A (3)

eitliinde K; st dereceyi kaldran kuvvet, p ; mala yzeyindeki hidrostatik basn ve A ; kalp boluunun mala yzeyindeki izdmdr. Mala yzeyi zerindeki hidrostatik basn ise; p= . h (4)

; 1 cm3 metalin arl (younluk), h ise mala yzeyi zerindeki sv metal yksekliidir. Kalp boluu tam manasyla alt dereceyi igal ediyorsa, mala yzeyi ile yolluk iindeki metal seviyesi arasndaki mesafe h yksekliini temsil eder. Eer kalp boluunun bir ksm st derecede bulunursa h yksekliinin azalmas icap eder. Fakat emniyet tedbiri olarak mala yzeyi h ykseklii iin esas alnr. st dereceye konacak arl G ve st derecenin kendi arln D ile ifade edersek G=K-D (5)

eklinde G arl tespit edilebilir. Kalp iine akarak giren metalin meydana getirecei basn daha fazla olacandan bir emniyet katsaysnn alnmas icap eder. Buda K deerini 1.5 - 2 misli alarak salanr. Modelin mala yzeyi zerindeki izdmleri yerine derecenin toplam alann almakla emniyet daha da arttrlm olur. 4.2.3.2-Makina ile kalplama Kalplama makinalar kumu sktrma tarzna gre deiir. Kalb dndrme ve/veya tama iin mekanik bir ilem gerekip gerekmediine gre techiz edilirler. Kalplama makinalar, basma, sarsma ve kum fleme suretiyle kalplama yaparlar. Bu tr makinalarla genellikle derecelerin arasna yerletirilen bir plakal model kullanlr. Bu modeller genellikle alminyum veya magnezyum alamlarndan yaplr. Kum birok prensipten biri veya bunlarn bir kombinasyonu kullanlarak sktrlr. Bu yntemlerden birinde kum modelin zerine dklr ve derece ekil 35de gsterildii gibi bir aa bir yukar bir ka kere kaldrlp drlr. Kumun kendi kinetik enerjisi modelde optimum sktrmay salar. Sarsma tipi bu makinalarla bir paral plakal modeller kullanlr.

38 Basma makinalar, ya hava ile alan bir sktrma kafas, bir fleksibl diyafram veya kk bir sktrma kafasnn basma hareketi ile kumu sktrr. Basma makinalarnda kum bala yakn blgelerde daha sk ve uzaklatka azalan bir younlua sahiptir. Sarsma ve basma ileminin herbir kombinasyonu kullanlarak kalp derinliine kadar niform bir younluk elde etmek mmkndr. zerine plakal modeller yerletirilmi dereceler makinann tablasna balanr. Model zerine ayrma tozu serpildikten sonra derece kum ile doldurulur. Alt derecede kumun model etrafna sktrlmas iin tabla ile derece istenen sayda sarslr. st dereceye kum sktrmak iin basma kafas indirilerek basn uygulanr. Alt ve st kalp yarlar, dereceler ters evrilerek ve ilem tekrarlanarak ayn makine da kalplanr. Alt ve st kalp yanlar ayr ayr makinalarda iki paral model kullanarak ta yaplabilir. ok kk kalplar hari, sarsma-basma makinalarnda ar kalplarn ters dz edilmesi mekanik hareketle salanr. Kalplama makinalaryla kullanlan baz modellerde yolluk sistemi de mevcuttur fakat yolluk genellikle elle yaplr. Derin olmayan bir yolluk bal daha ziyade sktrma levhas zerindeki bir knt ile ekillendirilir. Kalp tamamlandktan sonra dkm srasnda zarar grmemesi iin dereceler karlr. Bu durumda kumun dalmamas iin metal bir levha kalbn etrafna yerletirilebilir. Kalplar zerine arlklar yerletirilerek dkm safhasna geilir. Seri retimde kalp hazrlama iin kum sktrma tarznn biri veya daha fazlasnn seri ekilde yapabilen makinalar kullanlr. Yksek basnla alan bu makinalar plakal model ve alt-st derece kalplayabilen otomatik makinalardr. Aada eitli tip makinalarla kalplama prensipleri gsterilmitir. Allagelmi kum kalba dkmde elde edilenden daha hassas, detayl ve daha ince kesitler istendiinde deiik bir CO2 prosesi kullanlr. Sodyum silikat ile kartrlm kum metal model zerine yaklak 25 mm kalnlnda sktrlr ve gerisi normal kalp kumu ile doldurulur. Kalp sktrldktan sonra metal modeldeki ventillere CO2 gaz gnderilir. Bylece kum sertleerek birbirine balanr. Model kalptan karlr. Bu usl ince cidarl ve derin paralarda zellikle faydaldr. Furfural gibi souk balayclarla kartrlm kum daha ziyade ince kesitli, derin ve byk hassasiyet gerektiren paralarn makinalarla kalplanmasnda kullanlr.

39

ekil 35 Makine ile kalplamada uygulanan eitli metotlar. (a) - Sarsma - basma makinalarnda kalplama prensibi (b) - Dz plaka ve esnek diyafram sktrma makinalar ile elde edilen kum kalplar (c) - Derece kullanmadan kalp yapma metodu

Kalbn mukavemetini arttrmak ve scak metalin kuma temas srasnda ortaya kan gaz miktarn azaltmak iin kalplarn cidar veya tamam kurutulur. elik dkmnde kalplarn cidar genellikle dkmden hemen nce kurutulur. nk elik dkmnde demir dkme nazaran ok daha yksek scaklklar szkonusudur. Bu amala kullanlacak kalplar yzeyin refrakterliini arttrmak iin kurutmadan nce silika ile ykanr. Cidar 12 - 13 mm kalnla kadar bir gaz torcu ile kurutulur. Cidar kurutma mutlaka dnlyorsa, kalplama ncesi kuma melas, keten tohumu, makina ya veya msr unu gibi ilave balayclar katlmaldr. Kurutma esnasnda kalbn arplma ihtimali yannda kurutulmu kalbn esneklii nedeniyle paralarda scak yrtlma tehlikesi mevcuttur.

40 Ar paralarn kalplanmas byk dereceler veya havuzlarda kalplama makinalar kullanlarak yaplabilir. Bir ark ile donatlm ve yksek hzda kum pskrtebilen bir makina bu i iin kullanlabilir. zen gsterildii takdirde arzu edilen sertlikte niform bir kalp younluu elde edilir. Ekstra dvme pnomatik bir dvc ile yaplabilir. Genellikle ok byk paralar zemindeki bir havuzda kalplanabilir. Byk kalplar genellikle karmaktr ve kalbn paralar alt ve st eklinde dndrlemez. Ayrca havuz kalplarn hazrlanmas pahaldr ve boyutsal deiimlerin azaltlmas, mukavemet ve denge salamak gerekir. Bu sebepten kalplar daha ziyade sktrlm ve kurutulmu kum duvarlarn bir araya getirilmesi ile yaplr. Furan balayclarla yaplan duvarlar yaygn olarak kullanlr.

4. 2. 4 - Maalar ve maa yapm Dkm prosesinin belli avantajlarndan biri delik veya boluklu kesitlerin nispeten kolayca imal edilebilmesidir. Bu tr ekiller dier imal uslleriyle ou zaman yaplamaz. Fakat byle paralarn yaplabilmesi iin i kalp olan maalarn kullanlmas gerekir. Motor blou gibi kompleks paralar dkmden baka bir imal usulyle imal edilemez. Bu ve valf gvdeleri gibi ii bo paralar iin maalardan yararlanlr. phesiz, maalar ilave bir masraf gerektirdii iin dizaynclar boluklar maa kullanmadan retmeyi veya ayn ii basit maalarla salamay dnrler. Byle bir uygulama, ekil 36da gsterilmitir. Gbekteki delik bir ka yolla yaplabilir. Mesela para dolu olarak dklr ve gbeindeki delik talal ileme ile yaplr. Fakat bu yol nemli oranda ileme maliyeti gerektirir ve malzeme kaybna neden olur. te yandan istenen llere yakn boyutta dklerek elde edilip ok az ileme ile nihai llerine getirilebilir. Bu yol daha ekonomiktir. ekil 36 bde gsterildii gibi paral bir model kullanlarak bu deliin oluumu salanabilir. Bunun iin model iine ya kalp kumunun girebilecei konik bir delik ihtiva eder. Kalplama srasnda bu deliklere skan kalp kumu kalbn bir paras olarak kalr ve maa olarak isimlendirilir. Bu durumda maa ya kalp kumundan yaplm olduundan ya kum maa ismini alr. Ekonomik olduundan maalar genellikle ya kalp kumundan yaplr. Fakat bu maalarn mukavemetleri dk olduundan pratik deildirler. Ancak maalar dkmden sonra deliklerden bozularak kartldklarndan bu tr maalar karlma kolayl salar.

41

ekil 36 - Bir dkm parada drt ayr delik oluturma metodu.

Baz durumlarda kuru kum maalar kullanlr. Kum, ya ve msr unu gibi baz cins balayclarla kartrldktan sonra maann ekline sahip maa sandklarna sktrlr. Bu maa sandklar genellikle maa ba denilen ve maalarn kalp iine yerletirilmesini salayan ksmlar da ihtiva ederler. Devirme tip maa sandklar yaygn olarak kullanlr. Kum, maa sandna, st yzey seviyesine kadar sktrlarak doldurulur. Peinden sandn st yzeyine bir metal levha yerletirilir ve sandk levhann zerine ters evrilerek maa levhaya braklr. Baz maalar iki paral sandklarda yaplr. Sandk yarlar kapatlarak birbirine balanr. Maa kumu sanda sktrldktan sonra ekillenen maann karlmas iin sandk alr. Uzunluklar boyunca niform bir kesite sahip maalar et kyma makinasna benzer bir maa ekstrzyon makinas ile yaplr. Ekstrzyon makinasndan kan maalar istenilen boyda kesilir ve sertletirme iin levhalara yerletirilir. ou durumlarda kartrlm kum ekil 37dekine benzer ekilde bir sistemle maa sandna flenir. Maa kumu temel olarak kalp kumlaryla ayn zelliklere sahip olmakla beraber etraflar sv metalle tamamen sarldndan daha iyi zellikler tamaldr. Bunun iin maa kumlar eitli balayclarla kartrlrlar. En eski ve yaygn olarak kullanlmakta olan maa yapma prosesinde balayc olarak nebati veya sentetik bir ya kullanlr. Organik ya polimerize etmek ve kum taneleri arasnda kuvvetli bir ba oluturmak iin piirme gereklidir. Scak sandk ynteminde 200C civarna stlan maa sandna kum flenerek doldurulur ve maann yzeyi polimerize olur. Bylece krlma tehlikesi olmakszn karlan maa daha fazla piirilebilir. Souk sandk prosesinde kumdaki reineyi hemen polimerize eden organik bir gaz ile maa sand muamele edilir. Fakat gazlar ok zehirlidir.

42

ekil 37- Kum fleyerek maa imali

Gnmzde birok maa, stlmadan veya ok az stlarak sertleen ve piirilmeye gerek duyulmayan balayclar ile (furan veya reineler) yaplmaktadr. Sodyum silikat CO2 prosesi ve kabuk kalp metodu dier alternatiflerdir. Kabuk maalar ii bo olduklarndan genellikle ok iyi geirgenlie sahiptirler. Baz durumda maalar yarm yarm yaplr ve piirildikten veya sertletirildikten sonra yaptrlarak birbirine monte edilir. Sonra bunlara daha dzgn bir yzey veya refraktrlk zellii kazandrmak iin ince bir kaplama yaplabilir. Kaplama malzemesi olarak grafit, silika veya mika kullanlr. Bu malzemeler maa zerine pskrtlerek veya fra ile srlerek kaplanr. Fonksiyonlarn yerine getirmeleri iin kuru kum maalar aadaki zellikleri tamaldr: 1- Sertletirme ncesi tamaya msaade edecek derecede mukavemete sahip olmaldr. 2- Tamaya ve ergimi metalin zorlamasna dayankllk iin piirme veya sertletirilmeden sonra yeterli sertlik ve mukavemette olmaldr. 3- Gazlarn kolayca kamasna msaade edecek geirgenlikte olmaldr. 4- Dkmn atlamasn nleme ve paradan kolayca kma imkan verme asndan katlam metalin soumas srasnda oluan bzlmeye msaade edecek ekilde esnek olmaldr. 5- Uygun refraktrlkte olmaldr. 6- Dzgn bir yzeye sahip olmaldr. 7- Dkm srasnda minimum gaz retmelidir.

43 Tama ve dkm srasnda maruz kalaca eitli zorlamalara diren kazanmas ve yeterli mukavemet iin karmak maalar teller veya ubuk iskeletler vastasyla kuvvetlendirilirler. elik dkm gibi nemli bzlmenin meydana geldii durumlarda maalarn ortas bo yaplr veya ilerine saman doldurularak metalin katlama srasnda bzlmesine uygun ekilde esneklik kazanmalar salanr. Btn kk maalar gazlarn kolayca kamasn salamak iin ekseni boyunca delinmelidir. Delikler maa iine kk teller sokularak veya yanan ve yandktan sonra delikler brakan maddeler kullanarak yaplabilir. Gaz kan salamak iin byk maa ortalarna bazen kl veya kok yerletirilir. Maalarn dkm kalbna uygun pozisyonda yerletirilmelerini salamak ve destek vermek amacyla kalpta oturma yzeyleri amak gereklidir. Bu yuvalar modeldeki maa balaryla oluturulur. ekil 38, yatay ve dey bir maann yerletirilmesi iin gerekli maa balarn gstermektedir. Maa balarnn ekli maa eklinden bamsz ve farkl olabilir. Genellikle silindirik, konik ve kresel ekle sahiptirler. Dey ekilde yerletirilecek maalarn iki taraftaki ba da farkl olabilir. Alt kalpta silindirik olan maa ba st kalpta konik olursa kalp kapama ama ilemi kolaylar.

ekil 38 - Dey ve yatay maa yerletirmede maa ve maa balarnn pozisyonlar

Silindirik yatay ve konik dey maa ba uygulamalar ekil 39da gsterilmitir. Konik maa balar iin koni boyutlar olarak ekil 40.ada verilen oranlar kullanlabilir. Kresel maa balar kr delik maalar iin kullanlr. Bu tip maa balar amdan gibi mumun yerletirildii kr delikler ihtiva eden paralarn modellerinde yer alr (ekil 40.b). Baz durumlarda dkm dizayn kalp kenarlarnda maann desteklenmesine msaade etmez. Byle durumlarda maa kk metal desteklerle (stunlar) desteklenebilir. Bylece maann sv metal tarafndan itilmesi veya yzdrlmesi nlenebilir. ekil 40.c, baz destekleri ve onlarn nasl kullanldn gstermektedir.

44 Bu tr destekler dkm srasnda ergiyerek dkmn bir paras haline geldiklerinden ve zayflatma kayna olarak davranabildiklerinden, kullanmlarn mmkn olduunca azaltmak gerekmektedir. Eer kullanlmalar zorunlu ise dkm malzemesiyle ayn kimyasal bileimde veya yakn bileimde olmak durumundadrlar. Destekler hemen ergiyerek maann yzmesine imkan vermeyecek ekilde byk, te yandan yzeyi ergiyerek dkmle birleecek kadar da kk olmaldr. Az sayda dklecek byk ve karmak paralarn maalar el ile yaplabilir. Bylece zel bir maa sand yapmaya gerek kalmaz. Ancak bu durumda kalifiye el iine ihtiya duyulur. Maa sand maliyeti ile iilik maliyeti karlatrlarak optimum zm bulunmaldr. Burada dklecek para says nemli role sahiptir. Eer para says fazla ve dizaynda maa yapmn kolaylatracak deiiklik yaplabiliyorsa maa sand kullanmak avantaj salar.

ekil 39 -Basit bir silindirik maann yatay kalplanmas (a-d) ile silindirik ve konik maa ba ihtiva eden ve dey kalplanan bir maa (e)

45

ekil 40- ( a ) - Konik maaba boyutsal oranlar, (b) - Kr delikler iin kullanlan kresel maabalar, (c) - Maa destekleri ve kullanlmas

4 . 2 . 5 - Sv metalin kalp boluuna giriinin kontrol ve yolluk sistemleri Ergimi metalin kalba gnderilmesi ve katlamas, s transferi, s transferinin ak tipine etkisi ve gei ksmlarnda sv metalin davrann iine alan temel bir akkan problemidir. Hatta sv metal kalp boluuna ulamadan nce, her hangi bir gaz emilmesinden saknmak evrenin etkisine maruz kalm sv metalin yzeyinde oksitlerin olumasndan kanmak veya sv metalin kirlenmesini nlemek iin dikkatli olmak gereklidir. Bu etkilerin nemini iyice anlamak iin ekil 41de gsterilen bir temel sistemi inceleyelim. Ergimi metal yolluk balna dklr ve dey ve yatay yolluklar katederek kalp boluuna ular. kclar, bzlme sebebiyle doacak metal ihtiyacn karlamak iin bir metal deposu gibi alr. Byle bir yolluk sistemi basit gzkmesine ramen dkmn kalitesi iin dikkatli dizayn gerektirir.

46 4. 2. 5. 1 - Yolluk sistemleri Kum kalba dkmlerde sv metalin kendi arl etkisiyle kalba girmesi ve dkm paralarnda herhangi bir hataya sebep olmayacak ekilde kalb doldurmas gerekir. Sv metalin kalp boluuna gnderildii kanallara yolluk denir. Bu yolluklar sv metali kalp boluuna ulatrrken meydana gelecek baz olaylar dkm paralarn hatal kmasna sebep olabilir. Bu bakmdan yolluk sistemleri dklecek parann shhatiyle dorudan ilgilidir. Yolluk sistemlerinin fonksiyonu; sv metali, atmosfer, kalp veya oluacak gazlarla ar derecede reaksiyona girmeden mmkn olduu kadar sakin bir ekilde kalba sokmaktr. yi bir yolluk sistemi herhangi bir nedenle hapsolmu oksit veya crufu mmkn mertebe ortadan kaldracak ve metali istenilen noktalarda kalba boaltlacak ekilde dizayn edilir. Bu fonksiyonlarn yerine getirilebilmesi iin yolluk sistemleri,dklecek parann durumuna gre eitli ekillerde dizayn edilirler. Ancak ekli ne olursa olsun btn yolluk sistemlerinin grevi yle sralanabilir:

ekil 41 - Dklm bir para zerinde bulunan yolluk elemanlar ve kclar.

1 - Sv metalin kalp boluuna eksiksiz dolmasn salamak (yeterli basnc oluturarak). 2 - Kalp iine cruf, oksit, gevek kalp kumu ve dier pisliklerin girmesine mani olmak. 3 - Hava ve dier gazlarn kalba emilmesini nleyecek ekilde trblanssz bir ak temin etmek. 4- Sv metalin etkisiyle kalpta veya maada meydana gelebilecek anmalar nlemek (ani arpmalara mani olarak).

47 5 - Sv metalin hzn kontrol altnda tutma imkan vermek. 6- Is kaybn nleyerek dkm scaklnn arttrlmasn gerektirmemek. 7- Ynl katlamay salayacak ekilde scaklk dalm temin etmek. 8- Kolay kalplanr ve katlatktan sonra paradan kolaylkla ayrlacak ekilde dizayn edilmi olmaldr. Paradan paraya deiiklik gsteren ve yukardaki fonksiyonlar yerine getirmesi gereken yolluk sistemlerinde genellikle dey vaziyette tertiplenmi ve sv metali yatay yollua ileten bir dey yolluk ve dey yolluk taban, dey yolluktan gelen sv metali kalp boluuna veya ara yolluklara sevk eden yatay yolluk ve uzants, yatay yolluktaki metali kalp boluuna aktaran giri yolluklar bulunur (ekil 42).

ekil 42 - Kuma dkm iin bir yolluk sistemi ve elemanlar

Sv metalin yolluk birimlerinden aknn kontrol altnda tutulmas ve istenilen ekilde kalp boluuna iletilmesi, meydana gelebilecek dkm hatalarn azaltmada ok nemli bir faktrdr. Bu bakmdan yolluklar, sv metalin yolluk sistemlerinde ak prensiplerine uygun olarak dizayn edilmelidir. Kuma dkm ynteminde yer ekimiyle kalba giren sv metalin ak hz (V), dme mesafesinin (h) karekkyle orantl olarak aadaki ekilde artar: V = 4.43 h Burada h (cm) alndnda, V( cm / s) olarak bulunur. Ergimi metal yolluk sistemine trblans azaltacak veya nleyecek bir ekilde gnderilmelidir. Aksi halde kalp erozyonu ve gaz emilii meydana gelir. Trblansl ak nedeniyle kalp boluuna hava emilebilir. (6)

48 Emme ksmen dey yollukta meydana gelir ve dey yolluun konikletirilmesi ile nemli oranda azaltlabilir. Yolluk sisteminin temel bileeni olan dey yolluklar pozitif ve ters eimli veya eimsiz olarak dizayn edilebilirler. ekil 43de bu durum aklanmtr. ekil a ve c deki dizayn gaz emilmesi asndan olduka ktdr. nk bu tr kesitler ergimi metalin trblansn kontrolden ziyade arttrr. Trblansn ana sebebi sv metalin kalp boluuna aniden dmesidir. Bu ekildeki dizaynlar sv metalin bir miktar havay emmesine izin verir. eklin b blmnde gsterilen pozitif eimli dey yolluk kesiti trblans kontroln en iyi ekilde salayan dizayndr. ekil 44de hava kontrolnn konik yollukla nasl yaplabildii gsterilmitir.

ekil 43 - Dey yolluk dizaynnda verilebilecek eimler

ekil 44- Dz ve konik dey yolluklarda kalba emilen havann kontrol

Esasen gaz emilmeyi nlemek maksadyla, sv metalin btn noktalarda yolluk enine kesitini tamamen doldurmas gerekmektedir. Bu ise yolluk kesitinin parabolik olmas halinde mmkn olmaktadr. Fakat dey yolluklarn dz bir ekilde konikletirilmesi k kesitlerinin dolmasn salayabilir. Dey yolluk k kesitinin tamamen dolmasn salamak ve dolaysyla gaz emiini nlemek iin dey yolluk dizaynnda aadaki bant kullanlabilir.A2 / A1 = h1 / H

(7)

49 Burada A1 : dey yolluun giriteki kesit alan, A2 yolluun ktaki kesit alan, h1:balk ykseklii, h2 :yolluk ykseklii. H: toplam ykseklik (H = h1-h2 ) tir (ekil 45).

ekil 45- Dey yolluk boyutlar

Hava, su buhar ve kalptaki organik maddelerin sv metalin etkisiyle meydana getirdii gazlar, gaz geirgen yzeylere sahip olan yolluklarda akan sv metal tarafndan emilebilir. Emilen gaz miktar kalbn gaz geirgenliine, ergimi metalin younluuna ve kalp gazlarnn basncna bal olarak deiir. Gaz emilmesi sv metalin yatay kanala girii srasnda da meydana gelebilir. Yatay yolluklarn dey yolluklara irtibatlar hibir zaman keskin snrl olamaz. nk dey yolluktan gelen svnn ak ynnn ani deiimi ile sv metal yatay kanal giriini tamamen dolduramaz ve bu blgeler alak basn blgeleri olduundan gaz emiliine sebep olurlar. Kalp boluuna veya giri yolluklarna alan yatay yollukta meydana gelecek trblans nlemek iin kesitinde ani geiler ve keskin keler ihtiva etmemelidir. Keler ak hatlarna uyacak ekilde yuvarlatlmaldr. Bu blgede bir nevi kesit daralmas olduu iin sv metalin hz artar. stenilen ak hzn elde etmek iin (d) apnda bir kanaln gerektii dnlrse, metal stununun bu kanalda daralmamas iin giriin (r) yarapnda yuvarlatlmas gerekmektedir(ekil 46). Deneysel sonulara gre D / d orannn yolluk sistemlerinde en byk deeri 1.30 dur. Bu durumda D = 1.3 d ve r = 0.15 d olarak kabul edilir. Sv metali kalp boluuna aktaran ara yolluklarda da gaz emilmesi olabilir. Bu bakmdan giri kanallarnn bunlar nlemesi ve kalp boluuna sakin bir ekilde soktuu metali, ynl katlamay salayacak ekilde datmas gerekmektedir. Yatay yollukla giri (ara) yolluk kavaklarnn uygun ekilde yuvarlatlmas ve kesit alanlarnn belli bir oranda ayarlanmas gerekir. Kum kalplarda ideal oran, 1: 4 : 4 eklindedir.

50

ekil 46 - Yatay geilerde kelerin yuvarlatlmas

Sv metalin gaz emmesine sebep olabilecek yolluk birimlerinden biri de dey yolluk tabandr. Dkm balangcnda yolluktan hzla kan sv metal yolluk altna arparak bir hava boluu meydana getirir. Bu hava boluu yava yava paralanarak metal iine hava kabarcklarnn girmesine sebep olur. Bu durumun nlenmesi iin geniletilmi ve kuyu tipi yolluk altlar gelitirilmitir (ekil 47).

ekil 47- Yolluk alt tipleri

Allagelmi yolluk sistemlerinde Reynolds says 2000 - 20000 arasndadr. (Reynolds says, ataletin viskoz kuvvete orandr. Bu say arttka trblansl aka meyil artar. te yandan bu saynn dmesi laminer akn domasna sebep olur). 2000 civarndaki Reynolds says genellikle laminer aktan trblansl aka geildiini gsterir. Dkmde trblansl ak gidermek zordur. Fakat doru bir yolluk dizayn ile bu trblans minimuma indirilebilir. Sv metalin kalp boluuna srkleyecei dier safszlklar cruf ve pisliklerdir. Yatay yolluk uzants, yatay yollua giren ilk metal iin bir tuzak vazifesi grr.

51 Gevek kum ve pislikleri beraberinde gtren ilk metal yatay yolluk uzantsnda birikerek kalp boluuna giremez. Sv metali yolluk sisteminde szerek temizleyen dier elemanlar da posa ve filtrelerdir. Filtre ve elekler ounlukla demir d alamlar iin kullanlr. Yolluk sisteminde kirli metali szerek temizleyen tip tutucu kullanlmaktadr. 1 - Yolluk alt veya kanala konulan elik szge veya iki elek teli arasna sktrlm elik tala. 2- Delikli maalar 3 - st yzeyleri dili kanallar (testere kanallar). Demir d metallerin temizlenmesinde kullanlan baz filtreler metal, mika ve fberglastan yaplr. Bu filtrelerin doru yerletirilmesi temizliin baars iin nemlidir. ekil 48, yolluk sistemi iine eitli szme elemanlarnn yerletirme imkanlarn gstermektedir.

ekil 48 - Yolluk sistemlerine perde yerletirilmesinde baz metotlar

Cruflar zel dizayn edilmi eitli tipteki girdapl yolluklar veya yolluk bal vastas ile yzeyde tutulabilir. Bu yolluklarda cruf ve pislikler, dey yolluktan hemen sonra yatay yolluk zerine alan bir girdap odas ve kcda toplanr. Bu eit yolluklarda merkezka kuvvet crufun metalden ayrlmasn temin eder ve kc merkezine gnderir. Bylece yolluk ve dkm boluuna pislik girmesi nlenir. eitli ekillerde tanzim edilen girdapl yolluklar ekil 49da gsterilmitir. Yolluk sistemlerinde ergimi metalle kalp boluunu tamamen doldurmak iin yeterli basnc salayabilecek ykseklikte yaplm yolluk balklarna ihtiya vardr. Sv metal bu bala dklerek yolluklar vastas ile kalba gnderilir.

52 Yolluk balklar dey yolluun bir paras gibi ekillendirilir. Yolluk ve baln birleme yerinin yuvarlatlmas ile akan metal miktar % 35 orannda arttrlabilir. Balklar, huni ve havuz tipinde yaplmaktadr. Metaldeki girdab nleme ve dzgn ak salama ynnden daha avantajl olan havuz tipi balklardr. Btn yolluk balklar emme kontrolnde etkili olmalarna ramen huni tipi yolluk balklar dierleri kadar etkili deildirler. nk dey yolluk iinde akmn dzgn olmasn salayamaz. Akan metaldeki girdabn nlenmesi ve temiz metalin kalba girmesini salamak maksadyla balklarla baz gereler kullanlabilir (ekil 50). Bu gereler ; tapa, tutma maas (refrakter malzemeden), sifon (refrakter ) ve teneke levha (ergiyen) eklinde sralanabilir.

ekil 49 - eitli tipteki girdapl yolluklar

53

ekil 50- Yolluk balklar ve bunlarla kullanlan cruf nleme elemanlar

Sonu olarak; dkmlerde mukavemeti azaltc yndeki hatalar genellikle gaz boluklar ve metal olmayan maddelerin dkm paraya girmesi eklinde ortaya kmaktadr. Bu hatalarn tamamen nlenebilmesi veya en aza indirilmesi yolluk dizayny