Alüminyum Döküm Teknikleri karmaşık şekillerdeki yarı ya da bitmiş haldeki ürünlerin üretimi için en yaygın kullanılan ve çok yönlü teknikleri içeren bir döküm tekniğidir. Bu teknikler, tüketici ihtiyaçlarını karşılamak ve yeni pazarlara penetrasyonu sağlamak için sürekli geliştirilmektedir.
Alüminyum dökümde yenilikler çoğunlukla döküm için en önemli pazar olan otomobil sektörüne yöneliktir . Bu tür sürekli gelişmeler, alüminyum döküm teknikleri için döküm sektöründe önemli bir rol oynamaya devam etmesini sağlayacaktır
Alüminyum Döküm Teknikleri ne göz atarken döküm işlemlerini;
- külçe döküm
- kalıp döküm
olarak sınıflandırabiliriz.
Sürecin ilk adımında:
birincil veya ikincil alüminyum, daha sonra yarı ve bitmiş ürünlere dönüştürülen haddeleme külçe (levha), ekstrüzyon külçe (kütük) ve filmaşin külçe içine dökülür.
Sürecin ikinci adımında:
dökümhanelerde dökme ürün üretmek için kullanılır. Teoride en eski ve en basit haliyle bu şekillendirilmiş parçaların üretilmesi anlamına gelir. Ancak daha pratik olduğu söylenemez.
Üç ana alüminyum döküm yöntemi, basınçlı döküm, kalıcı kalıba döküm ve kum dökümdür.
- Kum Döküm: Bu yöntemde kum karışımından desen kullanılarak kalıp oluşturulur. Daha karmaşık parçaların üretimine olanak tanır ve nispeten hızlı ve uygun maliyetlidir. Ancak yüzey pürüzlülüğü ve boyutsal doğruluk diğer yöntemler kadar yüksek olmayabilir.
- Kalıcı Kalıba Döküm (Sürekli Döküm): Yerçekimi basınçlı döküm olarak da bilinen bu yöntem, yeniden kullanılabilir bir kalıbın kullanılmasını içerir. Yüksek hacimli üretime uygundur ve iyi boyutsal doğruluk ve pürüzsüz döküm yüzeyleri sunar.
- Basınçlı Döküm: Bu yöntem, erimiş alüminyumu çelik bir kalıba zorlamak için basınç kullanır. Genellikle minimum miktarda bitirme ve işleme gerektiren parçaların seri üretiminde kullanılır.
Yöntemin seçimi parça yapısı, alüminyum kalitesi, maliyet ve kalite gereklilikleri gibi faktörlere bağlıdır.
Alüminyum döküm teknikleri açısından her yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır; bu da uygun alüminyum döküm tekniğini seçerken projenin özel ihtiyaçlarının dikkate alınmasını önemli kılar.
“Kayıp köpük” veya “Balmumu deseni” işlemleri gibi diğer teknikler de kullanılır, ancak her iki döküm tekniğinin de ekonomik önemleri oldukça düşüktür.
Kum Döküm
Kum dökümünde, kalıcı kalıplar yeniden kullanılabilir kalıcı kum kalıplarını yapmak için kullanılır. Bu kum kalıbının hazırlanması ve yapıştırılması önemli bir işlemdir ve çoğu zaman bu işlemin hız kontrol basamağıdır. Kum kalıplarını yapıştırmak için iki ana yol kullanılır:
- “Yeşil kum” şeklinde adlandırılan karışım kum,kil ve nemden oluşur.
- “Kuru kum” diye adlandırılan karışım da termal veya kimyasal olarak sertleşmiş kum ve sentetik bağlayıcılardan oluşur.
Dökümün içi boş parçalarının iç şeklini oluşturmak için kullanılan kum çekirdekler kuru kum bileşenleri kullanılarak yapılır.
Bu çok yönlü teknik genellikle yüksek hacimli üretim için kullanılır. Yarım kum kalıbı örneği Şekil l’ de verilmiştir.
Normal olarak, bu tür kalıplar doldurma sistemine ergimiş metalin dökülmesiyle doldurulur. Kalıp tasarımı özellikle karmaşık bir işlemdir ve Şekil 4’te gösterilen yerçekimi kalıp dökümü ile aynı prensibe dayanmaktadır.
“Düşük basınçlı” kum döküm tekniğinde, ergimiş metal kalıba düşük basınç farkı ile girmeye zorlanır. Bu daha karmaşık işlem, daha ince et kalınlığına sahip döküm ürünlerin üretilmesine izin verir.
Kalıcı Kalıba Döküm (Sürekli Döküm)
Kalıcı kalıba döküm, çok sayıda döküm üretmek için genellikle metalden yapılmış yeniden kullanılabilir kalıpların kullanılmasını içeren bir metal döküm işlemidir. İşlem, kalıbı doldurmak için yerçekimi, düşük basınç veya vakumdan faydalanabilir ve genellikle alüminyum, magnezyum ve bakır alaşımları gibi metallerin dökümü için kullanılır.
Kalıcı kalıba döküm, iyi yüzey kalitesi, boyutsal doğruluk ve düşük işçilik maliyetleriyle karmaşık şekiller üretme yeteneği gibi avantajlar sunar. Otomotiv, havacılık, elektrik, denizcilik ve madencilik gibi çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır.
Süreç, orta ila yüksek üretim hacimleri için idealdir ve kum dökümünün maliyeti ile yüksek maliyetli yöntemlerin hassasiyeti arasında bir denge kurar. Bununla birlikte, kalıcı kalıba dökümün demir dışı metallerle sınırlı olduğunu ve metal kalıpları oluşturmanın ilk maliyetinin nispeten yüksek olduğunu unutmamak önemlidir.
Süreç, otomotiv endüstrisindeki dişliler, dökümler, süspansiyonlar, yakıt enjeksiyon yuvaları ve motor pistonları gibi parçaların yanı sıra havacılık uygulamaları ve diğer çeşitli endüstriyel sektörlere yönelik bileşenler oluşturmak için yaygın olarak kullanılır.
Basınçlı Döküm
Bu teknikte, kalıp genellikle tek seferlik değildir ve demir ya da çelik gibi metalden yapıldığından kalıcıdır. Şekil 2’de özetlendiği gibi birkaç adımdan oluşan döküm işlemi vardır .
Tüm hafif alaşımlı döküm üretiminin yaklaşık yüzde 50’si yüksek basınçlı döküm tekniği ile yapılmaktadır ki bu da en yaygın kullanılan döküm tekniklerinden biridir.
Düşük basınçlı kalıp döküm ‘de üretimin yaklaşık yüzde 20’sini oluşturmaktadır ve günden güne kullanımı da artmaktadır.
Geriye kalan yüzde 30 luk bölümü ise yerçekimi kalıp dökümü, son zamanlarda daha çok bilinen vakumlu kalıp döküm ve sıkma döküm işleminden oluşmaktadır.
Yerçekimi Döküm
Şekil 3’teki şematik görünüm, yerçekimi döküm için klasik bir kalıbı oluşturan ana parçaları göstermektedir. Çekirdekler (kalıbın iç kısımları) genellikle yapıştırılmış kumdan yapılır.
Yerçekimi kalıp dökümü seri üretime ve tamamen mekanik döküm için uygundur.
Yüksek Basınçlı Döküm
Yüksek basınçlı dökümde, sıvı metal yüksek hızda ve yüksek basınçta metal bir kalıbın içine enjekte edilir. Şekil 4’te yüksek basınçlı kalıp dökümünün şematik bir görünümü verilmiştir .
Bu düzenek, üzerine kalıp yarısını tutan desteklerin bulunduğu iki dikey plakadan oluşmaktadır. Bir plaka sabitlenir, diğeri hareket edebilir ve kalıp açılıp kapanabilir. Çekim kovanına belli ölçülerde bir miktar metal dökülür ve daha sonra hidrolik olarak tahrik edilmiş bir piston vasıtası ile kalıp boşluğuna sokulur. Metal katılaştığında, kalıp açılarak döküm kaldırılır.
Bu işlemde, daha sonra uygulanacak ısıl işlem ya da kaynak nedeniyle sonraki ısıl işlem veya döküm ürününün kaynaklanması sırasında kabarmaya sebebiyet verebilecek gaz birikimi oluşabilir.
Bu nedenle de gaz birikimini önleme amaçlı özel tedbirler almak gerekir.
Makine ve kalıpları pahalı olduğundan basınçlı döküm pek ekonomik değildir. BU yüzdende yalnızca yüksek miktarlardaki döküm üretimleri için uygundur.
Düşük Basınçlı Döküm
Şekilde 5’de görüldüğü gibi, kalıp altında basınçlı bir potadan doldurulur ve en fazla 0.7 bara kadar basınç uygulanır. En yaygın kullanım budur. Düşük basınçlı kalıp dökümü, özellikle bir dönme ekseni etrafında simetrik olan bileşenlerin üretimi için uygundur. Hafif otomotiv tekerlekleri normalde bu teknikle üretilir.
Vakumlu Döküm
Döküm olarak düşük basınçlı döküm ile aynıdır. Kalıp içindeki basınç, bir vakum pompası ile azaltılır. Basınç farkı, sıvı metalin kalıba girmesini sağlar. Bu aktarım, diğer döküm tekniklerinden daha az çalkantılı olduğundan, gaz kapanımları çok sınırlı olabilir. Bu nedenle daha sonra ısıl işleme tabi tutulacak ya da kaynak yapılacak döküm parçalar için daha uygundur.
Sıkıştırma Döküm veya Sıkıştırma Şekillendirme
Şekilde 6’da görüldüğü gibi , sıvı metal tıpkı kapalı bir kalıp dövme işleminde olduğu gibi açık bir kalıba sokulur. Kalıplar daha sonra kapanır. Son kapanma aşamalarında; sıvı, kalıbın diğer kısımlarına taşınır. Bu tür yer değiştirmeler küçük miktarda olduğundan sıvının büyük bir akışkanlık ihtiyacı yoktur. O nedenle de , genellikle döküm yolunu önleyen ve zayıf akışkanlığa sahip olan dövme alaşımları için uygulanabilir.
Sıkıştırma döküm tekniği ya da sıkıştırarak şekillendirme tekniği, özellikle elyaf kek preformundan elyaf takviyeli dökümler yapmak için uygundur. Sıkıştırma dökümü, ön kalıba sızmak için sıvı alüminyumu zorlar.
Güçlendirilmemiş alüminyum alaşım ile karşılaştırıldığında, bu teknikle üretilen alüminyum alaşım matriks kompozitler, 300 ° C ’de yorulma dayanımını ikiye katlayabilir. Bu yüzdendir ki, bu tür takviyeler genel olarak, daha çok talep edilen özellikle bir dizel motorun piston kafasının kenarlarında kullanılır.
Kaynak: Azo Materials
Daha fazla bilgi için Avrupa Alüminyum Birliği’ne bakabilirsiniz.
