Basınçlı dökümde en önemli faktörlerden biri de kalıp sıcaklığıdır. Basınçlı döküm kalıplarında kalıp dizaynına ve kesit kalınlığına bağlı olarak ısısal şartlar ayarlanır. Kalıbın devamlı çalışması esnasında tutulması gereken optimum sıcaklık limitleri; alaşımın sıcaklığı, preslenecek metalin ağırlığı, döküm hızı, kalıp boşluğunun yüzey alanı ve kesiti ve soğutma şartlarına bağlı olarak seçilir. Kalıbın istenen alanları, örneğin çıkıcılar, bakır ilâveler ve sıyırma tipi ısıtıcılar kullanılarak ısıtılır, ince kesitler metal giriş ağzından uzakta ise döküm çevresine kanallar ilâve ederek ince kesitli bölgelerde metal akışı arttırılabilir. Kalıp gereğinden soğuk ise, tam dolmama veya yetersiz besleme iç porozite gibi döküm hataları oluşur. Kalıp sıcaklığı yeterinden fazla sıcak ise kalıbın tahrip olması söz konusudur. Kalıp sıcaklığının artması soğutma kanallarıyla kontrol edilir.
- Çinko alaşımları : Çinko esaslı alaşımlar için en uygun kalıp sıcaklığı (165-245°C)’dir. İnce kesitli parçalar için yüksek ağır kesitli parçalar için ise düşük sıcaklıklar kullanılır.
- Alüminyum alaşımları : Bunlar için çinko esaslılara nazaran kalıbı daha yüksek sıcaklıkta tutmak gerekir (220-315°C), ortalama olarak (230°C) kullanılabilir. Alüminyum alaşımlarında yüksek sıcaklık ihtiyacı ve oksitlenme karakterinden dolayı iyi döküm elde etmek, çinko esaslılara nazaran çok daha zordur. Alüminyumun çelik kalıplara etkisi kalıp sıcaklığındaki artış ile artar, kalıba yapışma olur.
- Magnezyum alaşımları : Magnezyum esaslı alaşımlar için optimum kalıp sıcaklığı (245-275°C) arasındadır. Döküm parçasının kesit kalınlığına ve kalıp malzemesi cinsine bağlı olarak (300°C)’a kadar yüksek olabilir.
- Bakır alaşımları : Bakır esaslı alaşımlar için kalıp sıcaklığının (315-700C) civarında olması istenir. Kalıp içinde yerleştirme durumuna göre sıcaklık seçilir, kalıp ömrünün uzun olması bakımından kalıp sıcaklığının alt sınırda veya civarında tutulması tercih edilir. Son yularda geliştirilen (Thixo – Casting) yöntemi ile yüksek sıcaklık gerektiren alaşımların pres dökümünde büyük kolaylık sağlanabilmiştir
Alüminyum sıvı metal, kalıp yüzeyindeki kum taneleri arasına girerek katılaşır. Metal içerisinde kalan kum taneleri pürüzlü bir yüzeyin meydana gelmesine neden olur. Bu bir yüzey hatasıdır. Döküm parçanın dış görüntüsünü olumsuz etkiler. Aynı döküm parça üzerinde pürüzlü ve temiz yüzeyler oluşabilir.
Oluş Nedenleri
- Döküm parçanın keskin köşeli fazla girintili ve çıkıntılı olması,
- Yolluk sisteminin hatalı olması,
- İri taneli kalıp kumu kullanılması,
- Kalıbın az sıkıştırılması,
- Kalıp kumu birleşiminde kömür tozu oranının az olması,
- Kalıp yüzeyine grafit tozu atılmaması,
- Kalıbın boyanmaması,
- Maçaların yumuşak olması, normal pişirilmemesi,
- Sıvı metalin döküm sıcaklığının yüksek olması,
- Kalıbın girinti ve çıkıntılarının dengeli sıkıştırılmamasıdır.
İçinde birden çok döküm yapılabilen kalıplara “kokil kalıp” ismi verilir. Kokil ismi, kütük çelik üretimi için ergitilmiş çeliklerin içlerine döküldüğü çok kalın kesitli kalıptan almıştır.
Karmaşık biçimli, boyut toleransları dar ve çok sayıda üretilecek parçalar için tercih edilir. Dökülecek metalin gerektirdiği refrakterliğe sahip olması gereken kalıp malzemesi olarak genellikle özel kalite dökme demir veya çelik kullanılır. Düşük sıcaklıkta eriyen metallerin dökümü için bronz da kullanılmaktadır. Kokil kalıplara demir esaslı malzemelerden 3.000-10.000 adet, alüminyum gibi düşük sıcaklıkta ergiyen malzemelerden ise 100.000 adet kadar parça dökülerek elde edilebilir.
Metal kokil kalıba döküm yönteminde katılaşma sırasındaki soğuma, kum kalıplardan daha hızlı olduğu için iç yapı daha ince tanelidir. Boyut hassasiyeti 0,25 mm olup, parça yüzeyleri temizleme işlemi gerektirmeyecek kadar yüksek kalitededir. Metal kalıplarda kullanılan maçalar metal, kum veya alçıdan yapılabilir. Kalıp ömrünü arttırmak için kalıp boşluğu ısıya dayanıklı malzemelerle kaplanır ve bu sayede parçanın kalıptan çıkarılması da kolaylaşır.
Şamut, kil, seramik gibi ısı dayanımı yüksek maddelerden yapılmış kalıplar da az bir onaram ile 10-15 defa kullanılabildikleri için sürekli kalıp özelliği taşıdığından bu tür kalıplarada kokil kalıp denmektedir. Seramik gibi kokil kalıp yapımında kullanılan malzemeler ile silisyum karpit ve cam suyu (sodyumsilikat) ile kuvars kumu bağlayıcı olarak etil silikat gibi maddeler kullanılarak elde edilen ayrıca silimanitin bağlayıcı etil silikatle karıştırılmasıyla silester, mullit (SiO2+Al2O3) gibi malzemeler elde edilerek yüksek sıcaklıklara dayanıklı ve birden çok döküm yapılabilen kalıplar yapılabilmektedir. Bu tür kalıplara sürekli kalıplar denmesine rağmen dayanıklı kalıp ifadesi daha doğrudur.
Sürekli kalıplar için uygun gereç de grafittir. Grafit, işlenmesi ve onarımı kolay, çok yüksek ısılara dayanabilen, genleşmesi az, ısı iletimi iyi bir kalıp gerecidir. Statik döküm, pres ve savurma döküm tekniklerine de uygun olan grafitin aşınması fazla olduğu için özel tedbirler almak gerekir. Bu kalıplar alüminyum, magnezyum gibi alaşımlardan az sayıda parça için tercih edilir. Döküm sıcaklığı arttıkça kalıp ömrü azalır. Kokil kalıp yapımında en çok kullanılan gereç dökme demirdir. Dökme çelik ve blok çelik az da olsa kullanılmaktadır. Genellikle perlitik esmer dökme demirden kokil kalıplar yapılmaktadır. Kokil kalıp içine konularak maça görevi yapacak olan parçalar ısıya dayanıklı çelik yada normal kumdan kabuk maça olarak da yapılabilir. Aşağıdaki tabloda, esmer dökme demir bilişiminden yapılan kokil kalıp bileşim oranları görülemektedir. Bu alaşımla yapılan kokil kalıpların araştırmalar sonunda iyi sonuç verdiği, yaygın olarak kullanıldığı saptanmıştır. Bileşim oranları kalıp kesit kalınlığına göre ve kalıp içine dökümü yapılacak alaşıma göre değiştirilebilmektedir.
Kokil Kalıp Bileşim Oranları
Genellikle demir dışı metallerin dökümünde kullanılan kokil döküm yöntemiyle üretilen parçalara örnek olarak; kompresör gövdeleri, hidrolik fren silindirleri, biyel kolları, alüminyum daktilo parçaları ve mutfak eşyaları gösterilebilir.
Alçı kalıplara döküm, demir dışı metallerin şekillendirilmesinde kullanılan özel bir döküm yöntemidir. Adından da anlaşılacağı gibi ana kalıplama malzemesi alçıdır. Kalıplama malzemesi olarak alçı, ilk kez 3000-4000 yıl önce Çinliler tarafından pirinç heykellerin dökümünde kullanılmıştır.
Günümüzde alçı kalıplara döküm yönteminin kullanılmasının ana nedenleri; boyutsal hassasiyetin çok iyi olması, döküm yüzeyinin düzgünlüğü, kum kalıplara veya astarlanmış metalik kalıplara oranla son derece ince detay yüzeylerinin şekillendirilebilmesidir.
Alçı kalıba dökülerek üretilen dökümler herzaman, kum kalıba yapılan dökümlerden daha pahalıdırlar. Bu nedenle alçı kalıplar yalnızca, kum kalıplama veya diğer ucuz yöntemlerle istenilen sonuçlar sağlanamadığında kullanılır.
Alçı kalıplama ile üretilen parçalara örnek olarak; karmaşık dizaynlı jet motor kompresörleri, çeşitli elektrik donanım parçaları, çeşitli kauçuk ve lastik kalıpları verilebilir. Bu parçalar diğer kalıplam yöntemleri ile döküldüklerinde işleme maliyetleri oldukça yüksek olmaktadır.
Birçok döküm parçasında da toplam alanın yalnız küçük bir bölümü alçı kalıplamayı gerektirebilir. Böyle parçalar için kompozit kalıpların kullanılması çok uygundur.
Alçı kalıplara dökülerek üretilen parçaların %90 nı 10 kg.dan küçük parçalardır. Fakat 30 kg. kadar ağırlıklı parçalar, herhengi bir özelişlem gerektirmeksizin yeterli kalitede dökülebilirler. Alüminyum alaşımlarının dökümünde ise, iki tonluk parçaların başarı ile döküldüğü birçok uygulama vardır.
Genel olarak dört ayrı alçı kalıplama şekli vardır.
- Geneleksel alçı kalıplar.
- Plaka modellerin üretildiği alçı kalıplar.
- Antioch (veya Bean) tipi alçı kalıplardır.
- Köpüklü alçı kalıplar.