Karbon yüzmesi (Kish) sıvı demirden ayrılmış serbest grafittir. Benzer kaba çökelmeler, sfero dökme demirde, birçok demir dışı alaşımlarda bir ya da daha fazla elementin maksimum çözünülürlük limitine yaklaştığı ya da aştığı tüm metallerde oluşabilir.
Bu tür döküm hataları maden analizine ve soğuma hızına bağlıdır. Sonuçta soğuma hızına etki eden tüm faktörler doğru analizi belirlemede kritik önem taşırlar. Denge diyagramları, çok yavaş soğuma durumlarındaki ötektik analizleri ve çözünülürlük limitlerini gösterirler. Daha hızlı bir soğuma hızı çökelme olmadan dökülebilecek analizi değiştirir.
Örneğin % 4.3, sıfıra yakın soğuma hızındaki gri dökme demir için ötektik nokta (karbon eşdeğeri)’dır. Pratikte, sekman dökümlerinde olduğu gibi çok hızlı soğuma, ötektik üstü yapıyı görebileceğimiz bu noktayı % 4.5’a kadar yükseltir. Aynı analizde dökülecek daha kalın kesitli parçalarda kolaylıkla karbon yüzmesi yani kish oluşturacaklardır. Herhangi bir sebeple (meme ya da yatay yolluğa yakınlık) oluşacak yavaş soğuma benzer şekilde ötektik noktayı değiştirecektir.
Karbon Yüzmesinin Nedenleri Nedir?
Parça ve Model Dizaynı
Metal kesitlerindeki büyük farklar
Eğer analiz daha hızlı soğuyan kesitlere göre seçilmişse, yavaş soğuyan kalın kesitlerde çökelmeye sebep olacaktır. Bu çeşit parçalarda, dökümcü var olan kesitlere göre bir analizi seçmek zorunda kalır.
Örneğin, dökme demirde, çil içeren ve işlenebilirliği düşük ince kesiti ya da kalın kesitte karbon yüzmesi (kish) riskini seçmek zorunda olabilir.
Isıyı alıkoyan kalıp ya da maça kesiti
Lokal çökelmelere yol açacaktır. Bu problemin benzerini çok kalın kesitli küçük maçalı tasarımlarda görmek olsıdır. Maça hesaplanan kesitten daha kalın kesite karşılık gelecek ısıyı alıkoyabilir. Görülenden daha
kalın kesite eşdeğer analiz seçilmek zorundadır.
3 cm’lik maça içeren 15 cm’lik kesitin et payı 6 cm’dir (15-3=12/2= 6). Bununla beraber, maça ısıyı alıkoyacağı için 6 cm’lik kesitin soğuma hızının aynı etkisini gösterecektir. Eğer analiz seçiminde yavaş soğuma dikkate alınmadıysa karbon yüzmesi görülebilecektir.
Modeller
Model imalinin direkt etkisi yoktur.
Dereceler ve Aksesuarları
Hatalı maden doldurma olukları
Savurma dökümde, limitte olan analizlerde çökelmeye neden olduğu bilinmektedir. Normal savurma kuvvetlerinin kesikliliği, soğuma hızının değişimiyle aynı etkiyi göstererek çökelme eğilimine sahip parçaların oluşumuna neden olur. Bunun bir örneği yüksek karbon eşdeğerine sahip savurma boru dökümdür. Pratikte, kish ve MnS inklüzyonları oluşabilir.
Yolluk ve Besleyici Sistemi
Isıyı alıkoyacak şekilde yolluk ve besleyici yerleşimi
Çok daha kalın kesitlerde bulunabilecek soğuma hızının ince kesitlerde oluşumuna neden olabilir. Örneğin, ince kesite yakın bağlanmış bir besleyici normalde çok daha kalın kesitte görülebilecek soğuma hızının bu kesitte görülmesine neden olabilir. Eğer analiz bu kesitte hızlı bir soğuma hızına göre seçildiyse, yoğun bir çökelme ile karşılaşılabilinir.
Yolluk ve besleyici bağlantılarında lokal sıcak noktalar
Bu bölgelerde yoğun çökelme oluşacak noktaya kadar soğumayı yavaşlatabilir.
Metalin türbulanslı akışı
Herhangi bir kesitte beklenen normal soğuma hızında kesintiye neden olur. Türbulanssız akışta çözelti içinde kalacak bir bileşik aralıklı dökümde çökelmeye başlayabilir.
Ekzotermik (ısı veren) kalıp malzemelerin yanlış kullanımı
Belli noktalarda aşırı ısınmalara ya da analizi belirlemede baz alınan soğuma hızının değişimine neden olur.
Kalıp Kumu
Aşırı yavaş ısı transferi
Yalıtkan malzemelerin kullanımı nedeniyle oluşan aşırı yavaş ısı transferi, bir kesit için beklenen soğuma hızını değiştirebilir. Çok dar analiz toleranslarının gerektiği durumlarda, çok yumuşak kalıp ya da talaş kullanımı çökelmeyi başlatabilir. Çoğu durumda, soğuma hızlarındaki bu ufak değişimleri dikkate alarak, yeteri kadar emniyet payı ile çalışılır. Fakat kum pratiğinde rastlanılacak anormal değişimlerde bu tolerans yeterli olmayabilir. Buna örnek olarak demir dışı malzemede dart önleyici perlitin yüksek miktarlarda ilâvesini verebiliriz.
Maça Pratiği
Ekzotermik reaksiyona neden olan yağ-bağlayıcılı maçalar
Maçanın aşırı ısınmasına neden olarak, maçayı barındıran metal kesitinde önemli miktarda soğuma hızı değişimine neden olurlar.
Yalıtkan gaz filmleri
Kabuk maçalarda olduğu gibi, metal kesitinden kuma olan ısı transfer hızında değişikliğe neden olurlar. Sonuçta soğuma o kadar yavaşlar ki, tesbit edilen analiz çökelme başlama limitlerine yaklaşabilir. Büyük miktarda çökelme riski taşıyan analize ulaşılma durumunda, maça pratiğindeki büyük bir değişiklik metalurjik değişimleri zorunlu kılabilir.
Kalıplama Pratiği
Herhangi bir yalıtkan malzemenin kullanılması
Asbest ya da perlit gibi yalıtkan malzemelerin kullanımı lokal olarak yavaş soğuma hızına neden olacaktır.
Ekzotermik kalıp malzemelerinin yanlış kullanımı
Ekzotermik ısı kaynağına yakın metal kesitlerindeki soğuma hızını değiştirecektir. Besleyici yerleştirilmesinde olduğu gibi, ekzotermik ısının metal kesitinin soğuma hızı üzerindeki etkisi unutulmamalıdır.
Maden Analizi
Gri dökme demir ve temper döküm
Seçilmiş olan soğuma hızı için karbon eşdeğeri çok yüksek olabilir. Giriş paragrafında tanımlandığı gibi, bu sistemlerde karbon eşdeğeri nadiren 4.3’dür. Dökümcü ince kesitlerde aşırı sertlikten kaçınmak için bu değeri geçmek zorunda kalır. Sonuç olarak, bu yüksek karbon eşdeğeri kalın kesitler için fazla olduğu için parça mikroyapısı bu durumdan zarar görecektir. Analizde çok yüksek fosfor benzer sonucu doğurur. Fosfor karbon eşdeğeri formülünde her zaman gösterilmemesine rağmen ötektik oluşumuna etki eder. Bazı durumlarda, fosforun etkisi silisin etkisine eşittir.
Yetersiz karbür yapıcılar, yüksek karbon eşdeğeri içeren demirlerde grafitin serbest halde çökelmesine neden olurlar.
Grafit yapıcıların fazla kullanımı, karbon eşdeğerine etki etmeleri yanında kish oluşumunda direkt etkiye sahip olabilirler. Pota katkısı olarak kullanılan bazı grafit yapıcılar, limitteki analizlerde ince kesitlerde dahi çekirdeklenmeye yol açabilirler.
Küresel dökme demir.
Önceki paragraflarda anlatılan faktörlere ek olarak, aşırı magnezyum tretmanı ya da aşırı ikincil aşılamadan dolayı ilâve bir etki söz konusu olabilir. Bunların her ikisi de grafit oluşumunda etkiye sahiptir ve böyle bir durum, sfero döküm analizini ötektik noktaya kaydıracaktır.
Yüksek kükürt, MnS çökelmelerine ve küreleştirme tretmanı ile çözelti dışına atılan diğer çökeltilere neden olabilir.
Eğer Al+Ti, %0.1’i aşarsa üçlü ötektik karbür çökelmelerine neden olabilir.
Çelik
Çökelme görülen yüksek kükürtlü veya kurşunlu otomat çelikleri gibi özel alaşımlar haricinde fazla bir çökelme göstermez. Eğer bakır çözünülürlülük limitini (yaklaşık % 0.6) aşarsa, özel amaçlı yüksek bakırlı çelikler çökelme gösterebilir.
Aluminyum
Çözünürlük limitini aşan bakır ya da diğer alaşım ilâveleri, büyük oranda çökelmelere neden olacaktır.
Üretimin durması sonucu uzun süre metali ocak içinde tutma, karbon eşdeğerinin beklenilmeyen seviyelere çıkmasına neden olabilir.
Şarj edilen malzemelerdeki boyutsal değişimler sonucu ortaya çıkacak kimyasal analizdeki değişiklikler karbonda değişikliklere yol açar. Kupol ergitmesinde bütün malzemelerin ergitme hızında asitlik, şarj malzemelerinin boyut ve şekillerinin belirli limit içinde tutulması ile sağlanır.
Şarj malzemelerinin dikkatsiz şarjı veya tartımı analizde değişimler oluşturur. Bu analiz değişimleri, karbon eşdeğerini dikkate alınan soğuma hızı için aşırı derecede yükseltebilir.
Temper döküm
Çok hızlı ya da sıcak ergitme veya karbon verici alevle ergitme, aşırı karbon eşdeğeri yükselmesine veya karbon yüzmesi ve çökelmesine yol açan çekirdeklenme etkisine yol açabilir.
Çelik
Etki yok
Aluminyum
Aşırı ısıtma, bir çökelme olarak tanımlanan tane büyümesini başlatabilir. Dikkatsiz şarj kompozisyonu çözünürlülük limitinden daha fazla empürite getirerek çökelmeye neden olabilir.
Magnezyum
Dikkatsiz şarj kompozisyonu istenilmeyen ve çökelen tipte empüritenin gelmesine neden olabilir.
Pirinç ve bronz
Yeteri kadar karıştırılmayan kurşunlu bronzlar, kurşun çökelmesine neden olurlar. Kurşun uygun çözeltide olmadığı için kolayca çökelecektir. Kirli potalar, ya analiz değişiminden dolayı ya da sıvı metal tarafından sadece kısmen bünyeye alınabilen katkılardan dolayı çökelmelere neden olabilirler.
Çökelme nedeniyle dönen hurdaların ergitimi, yanlış analizlerin elde edilmesine neden olabilir. Birden fazla kompozisyonda pirinç veya bronz döken dökümhanelerde dönen hurdaların dikkatli ayrımı çok önemlidir.
Döküm Pratiği
Çözünürlük sıcaklığının altında döküm
Farklı çözünürlük limitine sahip alaşımlandırıcı element içeren sıvı metaller için en çok karşılaşılan durumdur. Yeteri kadar karıştırılsa ve alaşımlandırılsa dahi döküm öncesi soğuma, bazı elementlerin çözelti dışına çıkmasına neden olacaktır.
Çok sıcak döküm
Kurşunlu bronzda katılaşma esnasında aşırı sıcak döküm kurşunun çökelmesine neden olacaktır. Bu alaşımlar katılaşma sıcaklığına çok yakın dökülmeli ve hemen döküm öncesi karıştırılmalıdır.
Çeşitli Nedenler
Çalışılan analiz için soğuma hızı çok yavaş.
Değinilen birçok noktanın ortak nedenidir. Buna ek olarak şunlar ilâve edilebilir. Alaşım için çok yavaş soğuma hızı gösteren kalıp malzemesi, gerekli çillerin iptâl edilmiş olması.
