Kum kaynaması, kum içerisindeki metal oksitlerin akışkan bir özellik göstermesi ve penetre olması sonucu oluşan kaba parlak bir yüzey hatası olup kum emmesinin bir devamıdır.
Demir oksit de dahil olmak üzere birçok metal oksitlerinin silika kumuna afinite (birleşme eğilimi) vardır ve düşük sıcaklıklarda bile reaksiyona girerler.
Kimyasal Afinite: Bir atomun veya bileşiğin, kimyasal reaksiyon ile atomların veya kompozisyonun aksine bileşiklerle birleştirilme eğilimini ifade eder.
Oksit, kum tarafından absorbsiyona uğradığında, oldukça sert ve kaynamış bir tabaka meydana getirir.
Bu tabaka kaldırıldığında yerinde çok düzgün bir yüzey oluşur. Bu durum, çoğu çelik dökümün hızlıca temizlenmesini etkileyen bir faktör oluşturur.
Bununla birlikte, eğer oksitler metal döküm yüzeyi ile temastaysa ya da bir parçası olarak yer alıyorsa, oksit ve silikanın kaynaması sonucu kaba parlak bir yüzey oluşturur. Bu süreç, ek bir temizleme gerektirir. Eğer kaynamış oksit-silika bileşimi meydana gelmeye devam eder ve kum içine penetre oluarak ilerler ise , kum tanelerini metal içinde katılaştırarak kum emmesi hatasını meydana getirir.
Kum Kaynamasının Nedenleri Nelerdir?
Parça ve Model Dizaynı
Keskin kesitler, çıkıntılı kesitlerin ya da ince maça ve ince kum kesiti bulunan yerlerde dizayn, oldukça etkili bir faktör oluşturur. Kaynama yüksek sıcaklığa bağlı bir kimyasal reaksiyon olduğundan, sıcaklık arttışı ile reaksiyon hızı da artar. Maça veya kalıbın herhangi bir yerinde, normal üstü sıcaklık oluşturan herhangi bir dizayn, yüksek kaynama meyili oluşturacaktır.
Modeller
(1) Eşit olmayan veya yumuşak kalıp sıkılığı yaratacak şekilde imal edilmiş modeller
Bu durum metal ile kum ilişkisinde değişikliğe neden olur. Bu durum, daha fazla oksit ve oksit penetrasyonuna olan meyili arttırır.
Bu model üretim hataları aşağıdaki gibi sıralanmıştır.
(a)Model mala yüzeyinin yumuşak kalıba neden olacak türde yanlış yerden geçirilmesi.
(b)Modelin plâkada yanlış yerleşiminden dolayı, modeller arasında ya da modelle derece arasında kum paketleri meydana gelmesi uygun kalıp sıkılığı elde edilmesini zor hale getirir.
(c)Yolluk haznesi, besleyiciler ve yatay yollukların yanlış yerleşimi sıkıştırmanın zorlaşacağı küçük kum paketleri oluşturur.
(d)Yetersiz kalıp sıyırma açısı bazı modellerin uygun sertliğe sıkıştırılamamasına sebep olabilir. Bu türdeki modeller ile çalışma sırasında, modeli kalıptan sıyırmada köşelerde kum yolmasını engellemek için, daha yumuşak kalıp sıkılığı ile çalışmaya meyili vardır.
(2) Yatay bağlama yerine dikey bağlamada olduğu gibi, sıvı metal basıncını arttıracak şekilde imal edilmiş modeller
Derin dikey kesitlerde, alt derecede yüksek sıvı metal basıncı meydana gelir.
Derece ve Aksesuarları
(1) Eşit olmayan ve yumuşak sıkıştırmaya neden olan derece dizayn ve imalatı
Bu tür yaklaşımlardan kaçınmak gerekir. Kum paketlerinin sıkıştırılmasına neden olan mukavemet demirleri, yakınındaki kum kesitlerinin yumuşak kalmasına sebep olurlar. Çok küçük dereceler, model ve derece arasında yumuşak bölge kalmasına sebebiyet verirler. Mukavemet demirleri düşük yolluk ve besleyicilerin uygun yerleşimini önleyerek ve sıkıştırmayı zor hale getirerek, kalıpta yumuşak bölgeler kalmasına sebep olurlar.
(2) Aşırı üst derece yüksekliği
Aşırı üst derece yüksekliğinin sıvı metal basıncı üzerinde doğrudan bir etkisi vardır ve bundan ötürü, kaynama veya kaynama penetrasyonuna meyili arttırır. Bazı gaz hataları ve çekintiden kaçınmak için, yeterli üst derece yüksekliğne ihtiyaç vardır. Ancak besleme için gerekli olan bu yükseklik, parça yüzey temizliği için tam tersine zararlıdır. Genel olarak kabul gören derece boyutlarında artış olduğundan, bundan dolayı oluşan penetrasyonda artış vardır. Yüksekliği fazla işler için kullanılan derin derecelerin, daha ince dereceler ile üretilebilecek parçalarda kullanımının zıt etkisi vardır.
Yolluk ve Besleyici Sistemi
(1) Yolluk ve besleyicilerin yanlış yerleşiminin, kumda bölgesel olarak aşırı ısınmalara neden olması
Kum kaynamasına neden olan kimyasal reaksiyon üzerinde doğrudan etkisi bulunur. Parça dikey çok yakın düşey yolluk veya besleyici, bu bölgelerin yumuşak kalmasına sebebiyet vermesinin yanı sıra , aşırı ısınmalarına da sebep olur. meydana gelen yüksek sıcaklık, metal oksit ve kum arasındaki kimyasal reaksiyonun hızını arttırır.
Fazla metal akışı bu bölgedeki kalıp yüzeyinden daha çok kumun ısınmasına doğrudan etkisi bulunur. Bu tür durumlar, kum ve kalıp koparmalarına da sebebiyet verebileceği gibi, hata bu nedenden dolayı oluşuyorsa, koparmaların görüldüğü yerde kum kaynaması hatası görülebilir.
Metal basıncını aşırı yükselten her faktör, metal ve kum arasındaki temas şiddetini arttırır ve dolayısı ile normal yüzeyi, kaynamış kum yüzeyine dönüştürür. Üst derece yüksekliği ve döküm yüksekliği (pota/kalıp yüksekliği) oldukça açık örneklerdir. Türbülanslı ve yolluk sisteminde dalgalı metal akışı, izlenebilir ve açık bir sorun değildir. Her bir metal dalgalanması, geçici yüksek basınçlar meydana getirir.
Yavaş döküm tipi yolluk sistemleri, kalıp ısınma zamanını arttırır. Bundan dolayı kumun ısınması ve kum kaynaması eğilimi de artmış olur.
(2) Döküm esnasında metalin oksitlenmesine neden olabilecek yanlış düşey yolluk, yatay yolluk ve çıkış oranlar
Bu oranlar döküm yüzeyindeki metal oksit miktarını arrttıracağından yüzeydeki oksitlenmeyi hızlandırır.
Basınçlı yolluk sistemi (kısıtlamalı) 10.9.8, deki problemleri minumuma indirir. Minimum basınçlı yolluk sisteminin (1.4.4 oranı) yanlış kullanımı, yatay yolluğun üst dereceye konması (yanlış) bu etkiyi arttırır ve (1)’deki dalgalanmaya sebep olur.
(3) Kumu aşırı ısıtan büyük besleyici boynu
Özellikle çalışan besleyicilerde, kum kaynama oranını yükseltir. Bu durum besleyiciden gelen ısıyla birleştiğinde, çalışan besleyicilerin yakınında kum kaynaması meydana gelir.
(4) Metalin oksitlenmesine sebebiyet veren, havanın emilmesine sebep olacak şekilde (girdap etkisi) dizayn edilmiş bir döküm havşası ya da düşey yolluk
Daha fazla metal oksit daha fazla kum kaynamasına neden olacağı için, (2)’deki benzer etkiye sahiptir.
Kalıp Kumu
(1) Düşük sinterleşme veya düşük kum emme noktasına sahip kum taneleri
Kolay bir şekilde cüruflaşabilirler. Sonuç olarak, döküm esnasında, metal oksit ile daha fazla curuflaşması daha kolay ve daha hızlıdır. Bazı durumlarda sinterleşme noktası o kadar düşüktür ki, metal oksit olmadığı durumda dahi, kum kaynaması oluşur. Bu durumda kaynamış kumun parça üzerine yapışıp yapışmayacağı şüphelidir. Kum yapışması olması için parça üzerinde metal oksitlerin olması gereklidir.
(2) Kalıp yüzeyinde aşırı poroziteye neden olan her tür kum şartı
Kum kaynamasına neden olur. Kum tanelerinin hatalı dağılımı sonucu oluşan düşük kum yoğunluğu, metal oksitlerin kum yüzeyine yapışmasını kolaylaştırır. Yoğunluk ve geçirgenlik arasındaki ilişki nedeniyle, bu şekilde düşük yoğunluklu kumlar, yüksek geçirgenlik özelliği gösterirler.
Düşük akışkanlık ve/veya düşük moldabilite, kalıp porozitesine neden olacaktır. Bu, döküm ve katılaşma esnasında metal oksitlerin penetrasyonuna imkân sağlayacaktır. Düşük sıcaklık ve düşük moldabilitenin genel nedenleri nem ayrışması, aşırı nişasta, aşırı nem , aşırı yaş kum deformasyonu, yetersiz havalandırılmış kum ve topaklanmış kumdur (Bakınız Kum Emmesi).
Aşırı geçirgenlik, düşük yoğunluğun göstergesidir (Bakınız Kalıplama Kumu (2)).
Yetersiz kömür tozu veya redükleyici malzemeler, hızla metal oksit oluşumuna yol açar. Kum kaynamasının oluşmayacağı sıcaklığa kadar redükleyici atmosfer sağlamak için, bu malzemelerden yeteri kadar kumda mevcut olmalıdır. Maalesef, çok fazla kömür tozu suya olan talebi arttırabilir. Nemdeki artış, yüksek karbonun avantajını yok edecektir.
(3) Her tür curuf yapıcı malzemelerin kullanımı
Bentonitler, saf ateş kili bağlayıcılarından daha düşük kaynama noktasına sahiptirler. Diğer taraftan, bazı ateş killeri kum kaynamasına yol açan organik maddeler içerir. Birçok kimyasal katkı malzemeleri, kum kaynamasını arttırır. Örneğin çözülebilir (sodyum silikat gibi), genleşme penetrasyonu veya genleşme kaynamasına neden olan quartz-kristobalit dönüşüm hızını tamamen değiştirebilir.
Maça Pratiği
(1) Kum tanelerinin çok düşük sinter veya kaynama noktası
Bakınız Kalıplama Kumu (1).
(2) Boyanmamış maçalarda çok büyük tane boyutu veya hatalı tane dağılımı
Bakınız Kalıplama Kumu (2).
(3) Yumuşak maçalar
Bakınız Kalıplama Pratiği (2).
Yetersiz, hatalı yerleştirilmiş veya tıkalı maça sandığı fitilleri yumuşak maça sandığı üretimine sebep olur. Gevşek parçalar altında hatalı sıkıştırılmış kum, kum emmesine neden olabilir. Düşük üfleme basıncı maçada yumuşaklığa veya düşük yoğunluğa neden olur. Belirli bir karışım için yüksek nişasta, düşük yağın (nem dahil) sıkıştırma ve üfleme etkinliği üzerinde direkt etkisi vardır. Eğer nem miktarı aşırı ise üfleme özellikle oluşabilir.
(4) Kaba veya poroz maça yüzeyi
Metal oksitin penetrasyonuna müsaade eder. Genellikle maça yüzeyinde en yoğun bölgedir. Eğer yüzey zedelenmiş, kaba, aşınmış veya gevşek ise normal olmayan emme ve penetrasyon ortaya çıkabilir.
Hatalı veya yetersiz sandık ayıracı, kum tanelerinin sandığa yapışmasına, maça yüzeyinde bir kaba açık bölge kalmasına neden olur. Daldırma veya yıkama yöntemi ile yetersiz veya hatalı boyanan bu tür maçalar, yumuşak maça bölgelerinde daha fazla boya penetrasyonu oluşur veya döküm esnasında yüksek gaz basıncına sebep olur.
Zayıf maça yüzeyi, metal oksitlerin kolaylıkla girişine müsaade edeceği için, aşırı pişirme nedeniyle kısmi olarak bozulmuş maça yüzeyi penetrasyon tipi kaynamaya eğilimlidir. Boyalı veya boyasız maça yüzeyinin eğeleme, sarsıntı, taşlama veya diğer aşındırma yöntemleriyle aşınması, normal yoğunluktaki yüzeyi bozarak, metal oksitlerin penetrasyonuna ortam sağlar.
(5) Maça çatlağı veya damaklaşmasına müsaade eden her tür faktör
Metal oksitlerin girişine müsaade etmesinin yanısıra bir baca gibi maça gazlarının çıkışına dolayısıyla gaz basıncının artışına neden olur.
(6) Maça boyasının kaba işçilikten dolayı kırılması veya hasar görmesi, veya maça boyası yaş iken taşınması
Kum kaynaması için açık yüzey sağlar.
(7)Maça boyasının yetersiz penetrasyonu
Çok ince tane boyutu, yanlış boya Baume’si veya boyanın sıvı tipinden kaynaklanabilir (Bakınız Kum Emmesi).
(8) Maçanın düşük sıcak mukavemeti
Maça yüzeyinin parçalanmasına ve bunun sonucu olarak metal oksit oluşumuna ve kum kaynamasına neden olur. Düşük mukavemet, bağlayıcının düşük sıcak mukavemetinden veya bağlayıcı miktarının çok düşük olmasından kaynaklanır.
(9) Kötü karıştırılmış maça kumu
Gazın bölgesel olarak yoğunlaşmasına ve bölgesel olarak düşük sıcak mukavemetine yol açar.
(10) Yetersiz temizlenmiş ve tesviye edilmiş maçalar
Açık taneli yüzeye ve kum kaynamasına neden olur.
(11) Yeniden kurutulmuş boyaya daldırılmış veya boya püskürtülmüş maçalar
Yüksek neme neden olurlar. Döküm esnasında kalıptaki yüksek nemli atmosfer, metalin oksitlenme hızını arttırır.
(12) Kirli maça sandığı
Kaba maça yüzeyine ve poroz maçaya neden olacaktır.
(13) Her tür curuf yapıcı malzemeler
Kum kaynama sıcaklığını düşürürler.
(14) Depolama esnasında nem kapan maçalar
Döküm esnasında, yüksek nemli atmosfere ve bunun sonucunda oksit oluşumunda artışa neden olurlar. Buhar yüksek sıcaklıklarda, metal ile temasta beklenilmeyecek kadar oksitlendiricidir.
Kalıplama Pratiği
(1) Yumuşak veya homojen olmayan sıkıştırma
Aşağıdaki sebeplerle kum kaynamasına neden olurlar. Hatalı sıkıştırılmış kalıp cepleri ve paketleri, düşük hava
basıncı, kalıplama makina boyutunun yetersizliği ve yetersiz takalama.
(2) Kötü tamir edilen alanlar
Kaba ve poroz olabilir.
(3) Hatalı yerleştirilmiş fitiller
Metalin penetre edile-bileceği ve kum kaynamasına neden olabilecek alanlardır.
(4) Kalıpların yetersiz veya düzensiz boyanması
Kum kaynamasına neden olabilir.
(5) Yüzey kurutmalı kalıplarda, yetersiz veya düzensiz kurutma
Kum kaynamasının nedeni olabilir.
(6) Kalıp sıyırıcı malzemelerin aşırı kullanımı
İki şekilde probleme yol açabilir. Aşırı miktarda sıvı ayırıcı kalıp yüzeyini zayıflatır ve kaynama ve kum sürüklenmesine neden olur. Düşük kaynama noktası, kuru ayırıcı veya curuflaştırıcılar, kum tanelerinin kaynamasına neden olur.
(7) Kullanılan boyalarda tipine göre çok düşük
Baume. Kum emmesine neden olabilir.
(8) Model yüzeyinde yetersiz kaplama
Genel dikkatsizlik konusudur.
(9) Sıcak ve soğuk malzemelerin beraber bulunacağı ortam
Nem yoğunlaşmasına ve kum kaynamasına neden olur.
Maden Analizi
Metaloksit-silika reaksiyonu için gerekli olan kum sıcaklığında kolayca oksitlenen metaller, kolaylıkla kum kaynamasına neden olacaktır.
Ergitme Pratiği
(1) Oksitlenmiş metal
Ergitme prosedürü veya ocak pra-tiği ile ilişkilidir. Refrakterlerden oksit kapma ve yüksek sıcaklıklarda aşırı nem veya oksijen başlıca nedenlerdir.
(2) Her tür curuf yapıcı malzemeler
Kireç taşı, soda külü, kalsiyum florit vb. Malzemeler kum kaynamasına neden olurlar.
Döküm Pratiği
(1) Her tür dizayn ve yolluk sisteminin de etkisiyle kumda aşırı ısınmaya neden olur
Daha yüksek kum sıcaklığı, metal kalıp ara yüzeyinde, kum kaynaması için gerekli sıcaklığa kolayca erişilmesini sağlar.
(2) Aşırı döküm yüksekliğinin etkisi
Yolluk ve Besleyici Sistemi (1)’de anlatılmıştır.
