Genleşme dartları, soğuma sonrası dökümde ergimiş metalin bir çapak ile döküm kabına bağlı kaldığı ve metal bir tabaka oluşturduğu bir döküm hatasıdır.
Damar dartı;
Genleşme dartları başlığı altında altında ya da yüzeye dik olarak keni kendine meydana gelen düzensiz çizgi olarak görülen bir döküm hatasıdır.
Boya dartı;
Boya dartları adından da anlaşılacağı üzere kumdan farklı olarak boyadan dolayı meydana gelen ve genleşme dartları nın özel bir şekline verilen addır.
Üst derece dartı;
Dökümün üst derece yüzeyinde oluştuğundan dolayı bu şekilde adlandırılmaktadır. Genleşme dartları görünüm olarak meydana gelme zamanına bağlı olarak maça dartı, fare izi, çekme ya da gaz boşluğuna benzetilebilir.
Kum kalıp yüzeyleri döküm sırasında genleşme veya büzülmeye maruz kaldıkları için genleşme dartları ana nedeni olarak kum, kabul edilir. Dart döküm hataları, döküm hızına faktör eden tüm işlemlerden etkilenir. Kum kalıp yüzeyi her zaman bir genleşmeye maruz kaldığı için, hatanın önlenmesinde belirleyici en önemli etken, kum yüzeyinin metal ile kaplanma zamanıdır. Yani diğer bir ifade ile koruyucu katı metal yüzeyinin oluşma zamanıdır.
Eğer genleşme yüzey katılaştıktan sonra meydana gelirse, dart hatası meydana gelmez. Dart hatası ancak yüzey katılaşmadan önce genleşme kum yüzeyini bozarsa, meydana gelir. Bu nedenle döküm zamanına etki eden faktörler arasında parçanın ağırlığı yerine kum yüzeyinin metal ile kaplanması zamanı da yer almalıdır.
Yolluk sisteminde yüzey alanını dikkate almayıp, sadece döküm ağırlığını baz alan formülleri, ince kesitlerde ve benzer geniş yüzey alanına sahip, ancak düşük ağırlıklı kesitlerde genleşme problemine sebep olur.Döküm zamanı hesabında, yapılan en önemli hata her bir parçanın ağırlığı ve boyutu yerine toplam ağırlığa göre hesap yapılmasıdır.
Genleşme dartları tek bir kalıp içinde birden fazla parçanın var olması halinde, kalıp içindeki parça sayısını dikkate almaksızın, metalin her bir parça yüzeyini kaplama zamanı ile ilintilidir. Örneğin eğer bir parça için 16 saniye doğru bir döküm zamanı ise benzer parçadan kalıp içinde 10 adet daha bağlanmış olsa dahi, tek havşadan beslenmesi halinde döküm zamanı yine 16 saniye olmak zorundadır.
Genleşme Dartları Hangi Sebeplerle Meydana Gelir?
Parça ve Model Dizaynı
(1) Kesintisiz geniş düz yüzeyler
Kumun genleşerek çatlama noktasına ulaşmadan, kum yüzeyinin metal ile kaplanması için bu tür dizaynlarda hızlı döküm yapmak şarttır. Bu yüzeyler, döküm sırasında yoğun ısı yayınımı ile karşı karşıya kalır. Ekstra olarak bu şekilde düz yüzeyler, kum yüzeyini koruyan metal kaplaması meydana gelmeden evvel, bazı bölgelerin aşırı ısınmasına ve düzensiz metal akışına (yani kesikli akışa karşı) meyillidirler.
Eğer dizayn değiştirilmeyecekse, hızlı ve dikkatli döküm için özen göstermek gerekir. Kalıp ve yolluk sistemi eğik hale getirilebilir ya da metal akışında düzenleme yapılabilir. Duruma uygun yolluk sistemi oluşturulursa problem çözülmüş olur. Eğer bu problemi çözmezse iyi kum hazırlama sistemine, talaş gibi kum katkı malzemeleri eklemek gerekebilir.
(2) Radyüs yetersizliği
Radyüs yetersizliği genleşme hataları için eğilimi yükseltir. Çünkü keskin köşeler, döküm sırasında yüzeyin serbest genleşmesine olanak sağlar. Keskin köşelerdeki genleşmiş yüzey bozularak çatlar. Çünkü metal katılaşıncaya kadar. kum yüzeyini yerinde tutan engelleyici kuvvet ortadan kalkmıştır. Keskin köşeler, her iki taraftanda ısı yoğunlaşması ile karşı karşıya kaldıklarından genleşme sıcaklığına daha hızlı ulaşmak için çok uygundurlar.
Bu tip radyüs yetersizliğinde profil soğutucu kullanılır. Bu soğutucular, ısıyı yüzeyden uzaklaştırır ki bu yöntem, tartışmalıdır. Radyüsü arttırmak veya yüksek miktarda bağ zayıflatıcı (örneğin odun talaşı) içeren özel kum kullanmak esas yöntemdir.
(3) Düzgün geniş kesintisiz dışbükey veya içbükey yüzeyler
Burada yavaş ve kesikli döküme meyil artacağından düz yüzeylere oranla bunlar daha kötü sonuç verebilirler. Aynı zamanda genleşmiş yüzeyin bozulması da kalıbın şeklini arttıracaktır. Isı yayılımından ötürü aşırı genleşme meydana gelmeden , tüm kum yüzeyinin metal ile hızlı kaplanması sonucu , dışbükey şekiller özellikle, genleşme hatalarına daha çok meyillidirler.
Modeller
Radyüs yetersizliği için “Parça ve Model Dizaynı (2).” ye bakabilirsiniz.
Dereceler ve Aksesuarları
(1) Derece veya demirlerin model yüzeyine çok yakın olması
Bu durum, düzensiz kalıp sıkılığına ve sonucunda da, düzensiz genleşme hızlarına yol açan sert ve yumuşak bölgelerin meydana gelmesine sebep olur. Kum koşulları, bir bölge dibindeki alana göre daha fazla genleşmeye imkan verecek durumda olduğunda, kum hareketine doğru meyil artar. Kalıp yüzeyinin bir kısmı, dibindeki diğer bölgeye doğru genleştiğinde kum yüzeyinde çatlamaya sebep olur.
Bu çatlağa doğru metalin hareketi fin, damarlanma veya dart hatasına sebep olur.
Bunu önlemenin yolları:
- Aşırı büyük modelleri uygun olmayan derecelerde kullanmamak
- Kolay kalıplayabilmek için, yeterli mukavemet demir kullanım toleranslarını sağlamaktır.
Bazı dökümcüler düzensiz sıkılıkları daha sert kalıplama ile önlemeye çalışırlar. Bu yöntem ile, kalıp cidarı hareketi veya şişme sonucu daha yumuşak kalıp oluşumuna meyil artar. Bazı dökümcüler ise el ile ezme ve sıkıştırma yaparak eskimiş donanımın etkisini giderir ve homojen sertlik elde ederler.
(2) Uygun döküm hızını önleyen aksesuarlar
Yüzeydeki metal katılaşması olmadan önce, genleşmeye
(3) Çok ince derece. İnce derece kullanımı azdır.
İnce dereceler dart ve diğer genleşme hatalarının olası sebebidir. Ayrıca üst derece sarkması ve çökme hataları çok sık görülür. Bu durumda yatak kumumum yetersizliği üst derecenin hızla ısınmasına sebep olur. Aynı zamanda, hızla genleşen kumun oluşturduğu gerilime dayanamayacak kadar mekanik zayıflığa sebebiyet verir.
Yolluk ve Besleyici Sistemi
Kkalıp yüzeyinin metal ile kaplanması ve metal ile kaplı olarak muhafaza edilmesi kum tanelerinin ısındığında hızla genleşmesi nedeniyle çok önemlidir. Bu durumda aşağıdaki gibi uygulanabilecek üç ana faktör vardır.
(1) Yeterli döküm hızını önleyen yolluk sistemi
(2) Kesintili metal akışına sebep olan yolluk sistemi
(3) Kalıp yüzeyinin düzensiz ısınmasına sebep olan yolluk yerleşimi
Kalıp yüzeyinin tümünün metal ile kaplanması kum tanelerinin genleşmesini önler. Tüm kalıp yüzeyinin metal tabakası ile kaplanması sayesinde koruma sağlanır ve kum ile kalıp cidarının bükülmesini önler. Bir çok üst derece çatlama ve kopmaları, kalıbı hızlı doldurmak sureti ile önlenebilir.
Alt derecedeki metal yüzeyinden üst derecedeki metale doğru yayılan ısı, üst kalıbın genleşmesine, çatlamasına ve sarkmasına sebep olur. Bu işlem eğer metal bu yüzeye erişmeden meydana gelirse, tam bir çökme oluşur. Eğer çökme meydana gelmeden metal bu yüzeye erişirse, sıvı metal kum yüzeyini yeniden yerine kaldırabilir. Ancak kalıp çatlağına metal girmesiyle dart döküm hatası oluşur. Bu tip döküm hataları yüksek hızlı fotoğraflama tekniği sayesi ile oldukça iyi bir şekilde gözlemlenebilir.
Her çeşit kesikli metal akışı aynı etkiye sebep olur. Eğer kalıp yüzeyi metal ile tamamen kaplanır, beklenir, yüzey açılır ve tekrar sıvı metal ile kaplanırsa, her çeşit kalıp yüzeyinde kabarma ve dökülmeler oluşur.
( Erozyon Dartı na bakabilirsiniz.)
Kalıp Kumu
Kumun döküm hızı ihmal edilirse önemli bir hatadır. Ancak kumun bozulmadan dayanabileceği genleşme miktarı önemsenmeden, kum özelliği dikkat edilerek kontrol altınd tutulması gereken bir faktördür. Dizayn ve döküm hızı nın doğru olduğu var sayılırsa , kum özelliklerinde iyileştirme yaparak , düzeltici önlemler yapılabilir.Ek olarak, bazı kum özellikleri kontrol dışı kaldığında, uygun yolluk sisteminin tolere edemeyeceği ölçüde zayıflık oluşturabilir.
Aşağıda sayılan kum özellikleri, genleşme için kontrolün yetersiz kalma sebebini açıklamaktadır.
(1) Kullanılan malzemeler için aşırı nem miktarı
Nem miktarının kaynağı, toplam su yerine serbest ya da fazla sudur. Yüksek kil veya doğal kum, düşük killi kumdan daha yüksek neme ihtiyaç duyar.
(2) Mevcut kalıp sıkılığı veya nem için gereken kil miktarının çok düşük olması
Kumdaki yüksek nem yüksek kil olmasını gerektirir. Yüksek basınçlı kalıplamada kullanılan kumlar, yüksek kalıp sertliğini dengelemek maksadıyla, daha yüksek kile ihtiyaç duyar.
(3) Kömür tozu gibi bu tür malzemelerin çok düşük miktarda olması
Bu durum kömür tozu gibi bu tür malzemelerin normal genleşme kontrolünde etkisi olduğunda geçerlidir. Böyle durumlarda, kömür tozu malzemesi, odun talaşı ya da hububat ihtiva eden malzemeler benzer etkiler gösterirler.
(4) Çok düşük sıcaklık deformasyonu
genleşme dartları ana nedeni olarak görülür ve genel olarak yukarıda bahsedilen diğer faktörlerin sonucu olarakmeydana gelir. Yüksek sıcaklıklarda kum kırılgandır ve bundan ötürü genleşme şartları oluştuğunda kum kalıp yüzeyinde çatlama meydana gelir. Aşırı sıcak mukavemet nedeniyle kalıp duvar hareketleri ve çekinti meydana gelir.
(5) Kum tane dağılımının düzgün olmaması,hatalı olması
Hatalı kum tane dağılımı düşünülenden daha çok genleşme meydana getirir.. Dar elek dağılımı veya çift hörgüç (2 yüksek dağılımı arasında düşük elek dağılımı) kumlar çok fazla genleşme sorunu oluşturur. Çoğunlukla Üç (3 ) ya da dört (4) elekli ve normal dağılımlı kumlar tercih edilir.
(6) Tane boyutunun ve kum tane şeklinin hatalı olması
Aslında bu beşinci ( madde 5) ile benzerlik gösterir. Burada farklı boyutlarda (dört elek) tanelerin yanı sıra, farklı şekillerdeki tanelerin dağılımı tercih edilmelidir. Örnek olarak köşeli, yarı köşeli ve yuvarlak gibi. Tamamı aynı şekilli tanelere sahip olan kum, tek bir boyutlu taneye sahip kum ile benzer etkiyi gösterir (Aşırı toplam genleşme gibi).
(7) Karıştırmanın uygun olmaması nedeniyle malzemelerin ayrışması
Bu durumda sonuçlar yukarıda anlatılan (1), (3), (5) ve (6) numaralı maddelerdeki gibi şartlar meydana gelebilir. Yani, kötü karıştırma sonucu hata lokal şekilde ortaya çıkar. Örneğin, kumda belirli bir noktanın aşırı nemli olması durumunda hata kumun tümünde değil sadece bir noktada var olmasına rağmen, dart sakatı meydana getirebilir. Benzer şekilde, kalıbın belirli parçaları düşük kil, düşük kömür tozu malzemesi, uygun olmayan tane boyutu ve benzerleri şeklinde ayrışmalar ortaya koyabilir.
(8) Yastıklama malzemesinin yetersiz olması
Tüm faktörler doğru olmasına karşın kötü dizayn, yaş döküm, hatalı yolluk sistemi ve benzer kum dışı nedenleri dengeleyebilmek adına, kumda bazı önlemler almak gerekli olabilir. Aynı şekilde, kum pratiği su, kil ve boyutta özel bileşimlerle sıcak deformasyon üzerinde ayarlamalar zorunlu olabilir. Bu tür durumlarda, kabul edilebilir seviyeden daha düşük durumlar hataya sebep olur. Eğer temel uygulamalarda hatalar söz konusu ise yastıklama malzemeleri oldukça faydalı olmasına rağmen problemi çözecek tek dayanak olarak düşünülmemelidir.
Maça Pratiği
(1) Düşük sıcaklık deformasyonu
Temel faktör kalıplama kumu (4)’deki oluşan şartlar gibi ve aynı nedenlidir.
(2) Yaş kum veya yaş üst maçalar
Kalıplama kumu başlığında bahsedilen bütün faktörlerden etkilenir.
(3) Kabuk kalınlığının eşit olmaması
Bu durum İçi boş maçalarda, Derece ve Aksesuarları (1)’de anlatılan düzensiz genleşmeye sebebiyet verir.
(4) Maça yüzeyine çok yakın çubuk ve takviye demirleri
Kum ve metal için farklı genleşme katsayıları söz konusu olduğundan, düzensiz genleşme miktarlarına sebep olurlar. Sonuçta demir tarafındaki noktadan maça kırılabilir ya da genleşme farkı maçanın çatlamasına ve metalin bu çatlağa sızmasına sebep olur.
(5) Homojen olmayan sıkıştırma
Derece ve Aksesuarları (1)’de anlatılan benzer sebeplerden kaynaklananan düzensiz sıkıştırma kalıp ve maçada benzer etkiler meydana getirir.
(6) Maça boyasının yetersiz penetrasyonu
Yetersiz penetrasyon bölgesel zayıflık oluşturur ki bu da boya dartına sebep olur.
Kalıplama Pratiği
(1) Homojen olmayan sıkıştırma
Kalıp tamiri de dahil olmak üzere homoojen olmayan sıkıştırma bu sınıflandırmadaki temel sebeptir. Hatanın oluşma mekanizması Dereceler ve Aksesuarları (1)’de anlatıldığı gibidir.
(2) Boyanın yetersiz penetrasyonu
Maçada anlatıldığı gibi ki benzer şekilde kalıba etkileri vardır.
(3) Aşırı boya
Aşırı boya aşırı nem gibi aynı etkileri gösterir. Eğer boya malzemesinin genleşme katsayısı diğerlerine oranla yüksekse, homojen olmayan genleşme miktarlarına sebep olabilir.
(4) Boya veya kalıbın yetersiz kurutulmuş olması
Boya yeteri kadar kurutulmaz ise yüzeyde nem kalacak bu da probleme sebep olacaktır. Bu durum kurutmanın bitmesiyle iç kesitlere kadar ilerleyen nemin tekrar yüzeyde yoğunlaşmasından meydana gelmektedir.
(5) Kalıp yüzeyine çok yakın kancalar, askerler ve çubuklar olması
Maça pratiği (4)’de bahsedilen ile aynı etkilere sahiptir.
(6) Kalıp tamiri ve aşırı malalamak
Bu şekilde nem yüzeye çekilebilir ya da eşit olmayan sıkılıktaki ile aynı sert noktaların oluşmasına sebebiyet verebilir.
Maden Analizi
Genleşme hataları ısınmadan kaynaklı kumun genleşmesiyle meydana geldiğinden, hatanın temel sebebinin metal olduğu düşünülür. Gerçekte birçok metal, sıcaklık ve döküm hızı değiştikçe, dart oluşturmaya meyillidir.
Dökümden ayrıldıktan sonra, kuru kum kalıpta genleşme dartı ggörülebilir. Döküm yüzeyine yakın kullanılan çengellerdeki fazla miktardaki killi boya hataya sebep olmuştur.
Örneğin çelik, alüminyuma oranla kumu daha hızlı ve daha yüksek sıcaklıklara kadar ısıtır. Bu sebeple,
çelikte genleşme dartına karşı daha çok meyil vardır. Ancak endüstride normal kum pratiği, bu farkları gizler. Örneğin, tipik bir çelik döküm kumu önemli miktarda kil ve hububat veya dekstrin ihtiva eder ki bu tür normal ilâveler dart oluşumunu minimuma düşürür. Çelik aluminyum kumuna hiç bir zaman dökülmeyeceğinden, farklılık açık olmaz. Çalışılan alaşım türü (çelik, gri döküm, temper döküm v.s.) içerisindeki maden analizindeki çok küçük farklılıklar da etki etmez.
Ergitme Pratiği
Akışkanlığa etki eden etmenler, döküm zamanını da etki ederler. Ergitme pratiği cüruflu metal (oksitlenmiş şarjlar) oluşumunu arttırıyorrsa, yavaş döküme neden olduğundan, yeterli döküm hızına göre ayarlanmış kum sisteminde, genleşme hatalarına sebep olur. Bu çoğunlukla gözden kaçar. Çünkü bu durumda, dart hatasına ek olarak ya da onun yerine forsa veya eksik döküm hatalarına sebep olacaktır.
Döküm Pratiği
(1) Çok yavaş döküm
Problemin ana sebebinden daha önce bahsedilmiştir. Maalesef, metal dökücü dizayn ya da yolluk sistemine bağlı olmaksızın, yavaş döküme sebep olabilir. Bu tarzda yavaş döküm kaydedilmez ise, tespiti oldukça zordur. Tipik bir döküm zamanı, yavaş dökümü gölgeleyebilir yani gizler.
(2) Çok sıcak döküm
Çok sıcak döküm şartları umulmadık kadar, kumun hızla ısınmasına sebep olabilir. Bu durumda, yavaş döküm hızı ile birlikte genleşme problemleri oluşturabilir.(Yolluk ve Besleyici Sistemine bakın).
