Döküm teknolojilerinde kaliteyi belirleyen en önemli unsurlardan biri, doğru ve etkin besleyici tasarımıdır. Parça üzerinde oluşabilecek çekme kusurlarını önlemek, katılaşma sürecini kontrol altına almak ve dökümde homojen bir yapı elde etmek için besleyici yerleşimi, ölçüsü ve tipi büyük önem taşır. Özellikle çelik, dökme demir ve bronz gibi farklı metal türleri için değişen akışkanlık özellikleri, dökümde besleyici tasarımı sürecini teknik bir uzmanlık alanı haline getirir.
Kaliteli bir üretim için dökümde besleyici tasarımı hakkında aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir.
Besleyiciler, döküm parçasının kalın kısımları yakınına yerleştirilerek, katılaşma sırasında oluşan hacim kaybını telafi eder. Ergimiş metalin katıya dönüşü sürecinde oluşan boşlukları besleyerek, çekme kusurlarını önler.
Besleyici kalın kısımların yanına konmalıdır. Böylelikle katılaşma sırasında gerek duyulan, yeterli ergimiş metal besleme görevini rahatlıkla yapar.
Besleyici Çeşitleri:
Genel olarak;
- Üst besleyici
- Yan besleyici
- Dudak giriş “CONNOR “ üst giriş
- Yolluk gibi kullanılan üst besleyici
- Bütün üst yüzey besleyicisi
Çekme Neden Meydana Gelir?
Dökülmüş ergimiş metalde hacim küçülmesi aşağıdaki hallerde meydana gelir.
- Ergimiş halde hacim küçülmesi
- Ergimiş durumdan katı hale geçerken meydana gelen hacim küçülmesi
- Katı haldeki hacim küçülmesi
Çekme Miktarı;
Çekme miktarı; ergimiş metalin kalitesi, kalıbın cinsi ve kalıplama metodu, döküm sıcaklığı, dökme hızı, döküm tasarımı ve soğuma faktörü gibi birçok faktöre bağlıdır. Bu problemleri çözebilmek için uygun kalıp yolluk, besleyici, akış, iç çil, dış çil (soğutucular)seçilmesi gereklidir.
Genel olarak şu önlemler alınmalıdır:
- Besleyicinin yerinin seçiminde, dökülen metal banyosunun katılaşana kadar beslenmesini temin etmesi düşünülmelidir.
- Yolluk sisteminin adaptasyonunda ergimiş metal banyosunun düzgün katılaşmasının sağlanması düşünülmelidir.
- Beslemenin zor olduğu ve besleyicinin yerleştirilemediği parçalarda iç ve dış çillerin(soğutucuların)kullanılması gereklidir.
- Yaş kum kalıplarda bu problem için alınacak tedbirlerin başında kalıp duvarının değiştirilmesi gelir.
Donma Zamanı:
CHVORİNOV formülüne göre;
Of =Donma zamanı
V= Döküm parçanın hacmi
A=Döküm parçanın yüzey alanı
K=Sabit
K= 13,7 dakika /ft2 (yaş kum kalıba dökülen çelik döküm için yaklaşık değerdir.)
Besleyici Yüksekliği Nasıl Belirlenir?
Üst besleyicilerde genel olarak, besleyici yüksekliği, çapının 1,5 katıdır. Yan besleyicilerde ise 0,75 ~2 katı olarak yapılır.
Besleyicinin biçimi genel olarak silindir şeklindedir. Dökme demirde, besleyicinin kesit alanı diğer metallere göre (çelik döküm, bronz döküm) daha küçüktür. Çünkü bunların katılaşmalarındaki akışkanlıkları daha azdır.
Besleyicinin alanı yeteri kadar geniş değilse etkisi daha az olur. Sonuç olarak daha iyi sonuç almak için yüksekliğinden çok kesit alanının arttırılması, daha iyi sonuç verir.
Besleme mesafesi, gri dökme demir gibi dar katılaşma aralığına sahip alaşımlarda daha uzun olabilir. CE değeri, ölçü, şekil, yolluk sistemi ve soğutucular bu mesafeyi etkiler. Egzotermik başlıklar kullanılarak verim artırılabilir.
Çelik dökümde büyük besleyici kaliteyi çok fazla kötüleştirmez. Fakat dökme demir ve bronzda çok büyük ölçülerde besleyici kullanılmaz. Çünkü kötü etkisi olur.
Besleyici boyun yüksekliği ve çapının belirlenmesi:
Besleyici ve döküm parça arasındaki birleştirmeyi sağlayan kısmın çapı, besleyicinin oturduğu döküm parçasının kalınlığının %80’ni geçmemelidir. Besleyici boyunun çapı biraz daha küçük yapılmalıdır. Fakat istenen etkiyi azaltmayacak bir limit içerisinde olmalıdır.
Besleyici boyun ölçüsünün seçiminde bir taraftan döküm sonrası besleyicinin parça üzerinden kesilmesi düşünülmeli, bir taraftan da besleyici olarak yeteri kadar bir görev yerine getirmesi sağlanmalıdır.
Besleyicinin çok etkili olması için, boyunun kısa olması gereklidir. Bu nedenle, bu kısımlara maça yerleştirilerek kalıplama yapılır. Bu besleyicilere kırmalı besleyiciler denir.
Besleyici besleme mesafesi:
Örneğin; gri dökme demirde kimyasal analiz ÖTEKTİK noktaya yakın olduğu zaman katılaşma sıcaklık aralığı dardır. Besleme mesafesi bir hayli uzundur.
Genel olarak besleme mesafesi N, CE ‘ye bağlı olarak değişir. Gri dökme demirden N, kalınlığın 5,5~8 katı olarak alınır.
Şüphesiz ölçü, biçim, besleyicinin yeri, yolluk sistemi, döküm sıcaklığı, kalıplama şartları N üzerinde etkilidir.
EGZOTERMİK başlıklar besleme özelliklerini arttırırlar.(Bazen %70’e kadar) ve uygun çil (soğutucu)kullanılmak sureti ile besleme mesafesi genişletilebilir.
Besleyici Ölçüsü Nasıl Belirlenir?
Besleyici ölçü ve yerleştirilme yeri, ekonomik bir besleme yönünden incelenerek belirlenir. Besleyici ölçüsünün hesaplanması için geçerli bir uygulama yoktur.
Çünkü Döküm sıcaklığı, giriş kalınlığı, dökümün giriş ve kalitesi gibi pek çok şarta bağlıdır.
Döküm parçanın soğuma hızına bağlı besleyici tayini:
BF = (E+ B ) / K
BF=Biçim faktörü
E=Besleyici konacak döküm parçanın eni (W)
B=Besleyici konacak döküm parçanın boyu (L)
K=Besleyicinin etkisi istenen kısmın ana kalınlığı (T)
Ayrıca;
Döküm parçanın yüzey alanı ve hacmine bağlı besleyici çapı tayini
Döküm parça kalınlığına göre besleyici çapı tayini
Biçim faktörü ve besleyici hacmi/parça hacmi ne bağlı besleyici tayini yapılabilir.
Sonuç olarak, dökümde besleyici tasarımı yalnızca parça kalitesini değil, üretim verimliliğini de doğrudan etkileyen teknik bir süreçtir.
Çekme hatalarının minimize edilmesi, döküm parçasının istenilen mekanik özelliklere sahip olması ve ekonomik üretimin sağlanması, doğru besleyici seçimiyle mümkündür.
Her döküm projesi, malzeme türü, kalıp tipi ve üretim şartları doğrultusunda özel bir yaklaşım gerektirir. Bu nedenle mühendislik bakış açısıyla yapılan hesaplamalar ve uygulamalar, döküm endüstrisinde sürdürülebilir kaliteyi mümkün kılar.
Özetle, dökümde besleyici tasarımı, sadece parça kalitesini değil, aynı zamanda üretim verimliliğini ve ekonomikliği de etkileyen kritik bir tasarım bileşenidir. Malzeme cinsi, geometrik şartlar, döküm tekniği ve soğuma parametreleri dikkate alınarak yapılacak doğru bir besleyici tasarımı, hem teknik hem ticari başarıyı beraberinde getirir.
Modern Döküm Teknolojilerinde Besleyici Tasarımının Dijitalleşmesi
Günümüzde döküm endüstrisinde besleyici tasarımı yalnızca geleneksel yöntemlerle değil, aynı zamanda ileri mühendislik araçlarıyla da desteklenerek gerçekleştirilmektedir. Özellikle karmaşık geometrilere sahip parçaların üretiminde, klasik yöntemlerle yapılan besleyici yerleşimleri yetersiz kalabilmekte veya istenmeyen hatalara yol açabilmektedir. Bu nedenle modern üretim süreçlerinde bilgisayar destekli döküm simülasyonları vazgeçilmez bir araç hâline gelmiştir.
Simülasyon yazılımları aracılığıyla, döküm esnasındaki metal akışı, sıcaklık dağılımı, katılaşma süreleri ve çekme kusurlarının oluşabileceği bölgeler önceden belirlenebilmektedir. Bu veriler doğrultusunda, besleyicilerin yerleşim konumu, hacmi ve geometrisi optimize edilir. Ayrıca, besleyici boyunlarının kalınlığı ve şekli de bu analizlerle desteklenerek belirlenir. Bu optimizasyon, yalnızca kaliteyi artırmakla kalmaz, aynı zamanda üretim verimliliğini yükseltir ve maliyetleri düşürür.
Geleneksel deneysel yöntemlerle yapılan deneme üretimlerinin yerini alan bu dijital yöntemler, hem zaman hem de malzeme tasarrufu sağlamaktadır. Ayrıca, çevresel sürdürülebilirlik açısından da avantaj sunar; zira daha az hatalı parça üretimiyle birlikte enerji ve hammadde kullanımı minimize edilir.
Sonuç olarak, günümüz döküm teknolojisinde besleyici tasarımı artık sadece sezgisel bilgiye değil, veri temelli mühendislik analizlerine dayanmaktadır. Bu sayede daha güvenilir, ekonomik ve kaliteli döküm üretimi mümkün hâle gelmektedir.
