Kokil Döküm Nedir? Üreticiler için Temel Bilgiler

Modern üretim günlerinde, yüksek kalitede karmaşık geometrilere sahip bileşenler üretmek söz konusu olduğunda metal döküm çok önemlidir. Bunu yapmanın en etkili yollarından biri de kokil dökümdür. Bu süreç hassasiyet, verimlilik ve maliyet etkinliğinin bir kombinasyonudur; bu nedenle otomotiv, havacılık ve endüstriyel ekipman gibi endüstriler için tercih edilen bir çözümdür. Özünde, yerçekimi kalıp dökümü, yüksek basınçlı ekipman kullanmak zorunda kalmadan bir metal kalıbı doldurmak için yerçekimi kuvvetini kullanmayı içerir, böylece süreci kurulumunda karmaşık hale getirmez. Mühendislik öğrencisiyseniz, üretim müdürüyseniz veya sadece döküm teknolojileriyle ilgileniyorsanız, kokil döküm hakkında bilgi edinmek metal üretimine genel bir bakış açısı edinmek için çok önemlidir.

Alüminyum kokil dökümün temel prensipleri, nasıl yapıldığı, sıcaklık ve zaman gibi önemli faktörler, kullanılan malzemelerin türü, avantajları ve dezavantajlarının yanı sıra yaygın uygulamalar bu makalede ele alınmaktadır.

Alüminyum Kokil Döküm Nasıl Çalışır?

Alüminyum kokil döküm, demir dışı alüminyum metal parçaların üretimi için yaygın olarak uygulanan bir kalıcı kalıp döküm işlemidir. Alüminyum yerçekimi kalıp dökümü, erimiş alüminyum metalin yalnızca yerçekiminin etkisiyle yeniden kullanılabilir bir metal kalıba dökülmesini içerir. Kalıpta metali sıkıştırmak için binlerce psi basınç kullanan yüksek basınçlı kalıp dökümünü ortadan kaldıran yerçekimi dökümü, yalnızca doğal yerçekimi kuvvetlerini kullanır ve erimiş metal alaşımının kalıbın boşluklarına kısıtlama olmaksızın akmasına izin verir.

Aşağıda bu faaliyeti içeren tipik süreç yer almaktadır:

1. Termal şoktan kaçınmak ve metalin düzgün akışını sağlamak için yaklaşık 150-300° C'ye kadar önceden ısıtılan metal kalıp (genellikle dökme demir veya çelikten yapılır) metal kalıba doğru itilir.
2. Kalıp, erimiş metalin üzerine yapışmamasını sağlamak için seramik veya grafitten yapılmış bir yağlayıcı ile kaplanır.
3. Yaklaşık 650-750°C'ye kadar ısıtılan (malzemenin türüne bağlı olarak) erimiş metal (alüminyum, magnezyum veya bakır alaşımı şeklinde) kalıba dökülür.
4. Eritilen metal bir yolluk aracılığıyla kalıp boşluğuna itilir ve yerçekiminin etkisiyle tüm kalıbı kaplar.
5. Kalıp, dökümün boyut ve malzemeye bağlı olarak 20 ila 90 saniye arasında katılaşmasını sağlar.
6. Daha sonra kalıp açılır ve manuel olarak çıkarılır veya kalıptan çıkarılır.
7. Ürün son haline gelmeden önce, yolluklardan ve yolluklardan fazla malzeme kesilir.

Süreç mekanik basınç yerine yerçekimi kullanımını içerdiğinden, ekipman kurulumu basitleşir ve bakım ile takım maliyetleri genellikle daha düşüktür.

Kokil Basınçlı Dökümün Adım Adım Süreci

Kokil döküm tekniği, tekrarlanabilirlik kolaylığı nedeniyle popülerdir ve aynı zamanda sıkı toleranslara sahip yüksek kaliteli metal üretebilir. Yüksek basınçlı dökümün aksine, yalnızca yerçekimi kuvvetini uygular ve kalıp boşluğunu doldurur, böylece tüm süreci daha uygun maliyetli ve mekanik olarak daha az zahmetli hale getirir.

Aşağıda, alüminyum kokil dökümün sıradan bir kurulumda nasıl yapıldığına dair adım adım bir kılavuz yer almaktadır:

1. Kalıp Hazırlama

Alüminyum Gravite dökümde ilk işlem kalıbın veya diğer adıyla kalıbın hazırlanmasında kullanılır. Tekrarlanan kullanımlar için olan bu kalıpların yapımında genellikle çelik veya dökme demir kullanılır. Kalıp, herhangi bir metal döküldükten sonra, önceki dökümlerden kalan kalıntıları gidermek için uygun şekilde temizlenir.

Temizlikten sonra kalıp 150°C ile 300-300°C arasında bir sıcaklıkta ön ısıtmaya tabi tutulur. Ön ısıtma, erimiş alüminyum alaşımının temas halinde çok hızlı soğuyarak soğuk kapanma veya yetersiz dolum gibi kusurlara yol açmaması anlamına gelir. Kalıbın iç yüzeyine genellikle grafit veya seramik bazlı bir kaplama olan bir ayırıcı madde uygulanır. Bunun iki işlevi vardır: erimiş alüminyum alaşımının kalıba yapışmamasını sağlamak ve nihai üründe daha pürüzsüz bir yüzey elde edilmesine yardımcı olmak.

2. Alüminyum alaşım Eritme

Kalıbın hazırlanmasını, seçilen metal alaşımın eritilmesi takip eder. Metal alaşımların miktarları fırına yerleştirilir ve alaşıma bağlı olan dökme sıcaklığına kadar eritilir. Örneğin, alüminyum alaşımlarının erime noktaları genellikle 650°C-750°C aralığındayken, bakır bazlı alaşımlar 900°C ile 1100°С arasında erime noktaları gerektirebilir.

Erime sıcaklığı üzerinde hassas kontrol sağlamak son derece önemlidir. Aşırı ısıtma oksidasyonun veya gaz emiliminin artmasına neden olabilirken, yetersiz ısıtma kalıpların eksik doldurulmasına veya zayıf mekanik özelliklere neden olabilir.

3. Erimiş Metalin Dökülmesi alaşım

Doğru eriyik sıcaklığına ulaşıldığında, erimiş metal önceden ısıtılmış kalıba dökülür. Kokil dökümde herhangi bir mekanik kuvvet veya hatta basınç uygulaması yoktur. Yerçekimi, alüminyum alaşımlarının doğal yollarla bir dizi yolluk ve kapıdan geçerek kalıp boşluğu girişine akmasına neden olur.

Bu adım, gazları hapsedebilecek ve dökümde gözenekliliğe yol açabilecek türbülans yaratmamak için yavaş ve kontrollü bir döküme ihtiyaç duyacaktır. Bazı gelişmiş sistemlerde, kalıbı dökerken çok yavaş eğme imkanı vardır - düzgün ve eşit bir metal akışı oluşturmak için eğimli yerçekimi kalıp dökümü.

4. Kalıp Boşluğunun Doldurulması

Erimiş metal kalıba girdiğinde, kalıbın şekli altındaki boşluğun tüm bölümlerini doldurur. Kalıp tasarımı bu noktada çok önemlidir. Düzgün tasarlanmış yolluk sistemleri türbülans, soğuk noktalar veya olası büzülme alanlarından kaçınmak için metali dağıtacaktır.

Metal akışı için yalnızca yerçekimi kullanıldığından, metalin uygun hız ve sıcaklıkta dökülmesi gerekir. Akış kontrolünün olmaması eksik dolum veya soğuk kapanma gibi kusurlara neden olabilir - iki metal cephenin birbirine değdiği ancak erimediği yerler.

5. Katılaşma ve Soğutma

Boşluk doldurulduktan sonra, erimiş metal alaşımı soğumaya ve katılaşmaya başlar. Soğuma süresi döküm boyutu ve karmaşıklığının yanı sıra kullanılan metal türüne de bağlıdır. Örneğin, küçük alüminyum parçalar 20-30 saniye gibi kısa bir sürede katılaşabilirken, büyük veya daha kalın parçaların katılaşması 60-90 saniye veya daha uzun sürebilir.

Kalıp çoğu durumda soğuma hızının kontrol edilmesine yardımcı olmak için su soğutmalıdır. Kontrollü soğutma, tane yapısının ve iç gerilmelerin iyileşmesini sağlar ve bunları azaltarak daha güçlü ve güvenilir dökümler yapar.

6. Kalıp Açma ve Parça Çıkarma

Alüminyum alaşım katılaştıktan sonra kalıp açılır. Tasarıma bağlı olarak, döküm elle çıkarılabilir veya kalıba dahil edilen mekanik itici pimlerin sağladığı basınçla dışarı atılabilir. Kademeli dökümde metalik bir kalıp kullanıldığından, kalıp binlerce döngü için yeniden kullanılabilir ve bu nedenle süreç orta ila yüksek hacimli çalışmalar için uygun maliyetlidir.

Parça sökme işleminin yapılması gerektiği kadar, dökümün veya kalıbın zarar görmemesine de dikkat edilmelidir. Bu noktada, döküm hala bir sonraki adımda çıkarılması gereken yolluklardan ve kapılardan fazla malzeme bırakmıştır.

7. Kırpma ve Son İşlem

Çıkarılan döküm, yolluk ve yolluk sistemine tutturulmuş ekstra metal içerme eğilimindedir. Bu malzeme bir testere, makas veya taşlama aletleri kullanılarak mekanik olarak kesilir. Diğer bitirme işlemleri, ürün spesifikasyonu için duruma göre çapak alma, kumlama, işleme veya ısıl işlemi içerebilir.

Bu aşamanın amacı, dökümün görünümünü iyileştirmek, boyutsal doğruluğu artırmak ve nihai işlevi veya montaj çalışması için hazırlamaktır.

8. Denetim ve Kalite Kontrol

Kokil döküm yönteminin son süreci muayenedir. Dökümlerin yüzey kusurları, boyutsal toleransları ve iç kusurları güvenilir bir şekilde test edilir. İlk olarak görsel denetimler gerçekleştirilir ve neye ihtiyaç duyulduğuna bağlı olarak, bunu aşağıdaki gibi daha gelişmiş diğer teknikler izler:

• İç gözenekliliği veya büzülmeyi belirlemek için X-ray testi istenir.
• Boya penetrant testi kullanılarak yüzey çatlakları.
• Yapısal tutarlılık için ultrasonik test
• Özellikle akışkan taşıma bileşenleri için basınç testi

Sadece tüm kalite kontrollerinden geçen dökümler kullanım veya müşterilere teslimat için serbest bırakılır. Reddedilen parçalar genellikle eritilir ve geri dönüştürülür, böylece malzeme israfı azaltılır.

Kokil Basınçlı Döküm Çeşitleri

Kokil döküm, farklı parça geometrilerini, malzemeleri ve üretimi çeşitli ihtiyaçlarla karşılamayı amaçlayan çeşitli biçimlerde gelen çok yönlü bir süreçtir. Fikrin özü - bir metal kalıbın yerçekimi yardımıyla doldurulması - korunsa da, kokil döküm işleminin belirli türleri veya daha doğrusu farklı üreticilerin belirli bir uygulamayı karşılamak için uyguladığı yöntemler vardır.

1. Kalıcı Kalıp Yerçekimi Basınçlı Döküm

Bu en tipik kokil dökümdür. Aynı bileşenle büyük hacimlerin üretimi, yeniden kullanılabilir bir metal kalıp (çoğunlukla çelik veya dökme demir) kullanılarak yapılır. Kalıp önceden ısıtılır ve daha sonra bir ayırıcı madde ile uygulanır ve erimiş metal ile doldurulur. Parça katılaştıktan sonra kalıptan çıkarılır ve burada geri dönüştürülür.

Uygulamalar: Otomobil bileşenleri, boru hattı bağlantı parçaları ve pompa gövdeleri

Avantajlar: Yüksek boyutsal doğruluk, iyi yüzey kalitesi ve uzun ömürlü kalıp

2. Devirme Yerçekimi Basınçlı Döküm

Bu yöntemde dökme işlemi sırasında kalıp yavaşça eğilir. Bu, erimiş metalin kalıp boşluğunu yavaş ve eşit bir şekilde doldurmasını sağlar, böylece türbülanslar ve gaz sıkışması veya soğuk şut olasılıkları önlenir.

Uygulamalar: İnce duvarlı bileşenler veya hava sıkışmasına yatkın parçalar

Avantajlar: Geliştirilmiş iç sağlamlık, iyileştirilmiş yüzey ve azaltılmış kusur oluşumları

3. Düşük Basınçlı Kokil Döküm (hibrit)

Teknik olarak bu ayrı bir kategoridir, ancak bazıları bunu düşük gaz basıncının (genellikle 0,7 - 1,5 bar) erimiş metale uygulandığı ve yavaşça kalıba itildiği bir varyant olarak kabul edebilir. Basınç kontrolünün bazı faydalarının yanı sıra yerçekimi dökümünün basitliğinin faydalarını da ekler.

Uygulamalar: Araç tekerlekleri ve yapısal bileşenler de yüksek bütünlüklü dökümlerden oluşmaktadır.

Avantajlar: Metal akışının iyileştirilmiş kontrolü, daha iyi mekanik özellikler

4. Kum Çekirdek Destekli Kokil Döküm

Bu yöntem, metal kalıbın içine yerleştirilen kum çekirdeklerin kullanılmasını içerir ve burada sadece katı bir metal kalıp kullanılarak oluşturulması asla mümkün olmayan iç boşlukların veya alt kesimlerin oluşturulmasına izin verir.

Uygulamalar: Karmaşık motor bileşenleri, valf gövdeleri

Avantajlar: Kalıcı bir kalıbın uzun ömrünün keyfini çıkarırken gelişmiş parçaların üretilmesini sağlar. 

Tablo: Kokil Basınçlı Döküm Çeşitleri

Kokil Dökümde Uygulanan Malzemeler 

Kokil döküm en yaygın kalıcı kalıp döküm süreçlerinden biridir; çoğunlukla demir dışı alaşımlarda uygulanır. Bu sürece dahil olan malzemeler yüksek akışkanlığa, orta erime noktalarına ve mükemmel dökülebilirliğe sahip olmalıdır, böylece erimiş metal kalıp boşluğunu doldurarak hatasız çalışabilir. Kokil dökümde kalıbı doldurmak için harici bir basınç olmaksızın sadece yerçekimi kullanıldığından, boyutsal doğruluk, yüzey kalitesi ve mukavemet elde etmek için malzeme seçimi daha da kritik bir faktördür. Kokil döküm sırasında kullanılan ana malzemeler şunlardır;

Alüminyum Alaşımları

Alüminyum, hafiflik özellikleri, olağanüstü korozyon direnci özellikleri ve döküm kolaylığı nedeniyle kokil döküm işleminde en yaygın kullanılan malzemedir. Tipik alüminyum alaşımları arasında A356, AlSi12 ve A319 bulunur. Bu alaşımlar iyi bir mukavemet, süneklik ve termal iletkenlik karışımı sağlar, bu da onları motor blokları, silindir kafaları, şanzıman muhafazası ve diğer yapı parçaları gibi otomobil parçaları için uygun hale getirir.

Kokil döküm için kullanılan alüminyum alaşımları tipik olarak 660°C ile 750°C arasındaki bir sıcaklık aralığında erir. Erimiş alüminyum metal kalıba düzgün bir şekilde akar ve hızla soğuyarak yoğun, ince taneli bir yapı oluşur. Bunlara mekanik performansı artıracak T5 veya T6 ısıl işlemi de uygulanabilir. Alüminyumda kokil döküm, yüksek boyutsal doğruluk, iyi yüzey kalitesi ve kalıbın bakımı iyi yapıldığında asla uzun ömür sağlamaz.

Bakır Esaslı Alaşımlar

Bakır alaşımları, özellikle bronz ve pirinç ile de kokil döküm mümkündür. Bu malzemeler yüksek aşınma direnci, mükemmel mukavemet ve üstün termal/elektriksel iletkenliğin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Örneğin, bronz dökümler deniz pervaneleri, pompa gövdeleri ve rulmanlar gibi alanlarda kullanılırken, pirinç kullanımı sıhhi tesisat armatürleri ve dekoratif donanım gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Erime sıcaklıkları söz konusu olduğunda bakır bazlı alaşımlar 1000° ila 1200° Celsius aralığında daha yüksektir. Bu, kalıp malzemesinin termal stresi tolere etmesini sağlar ve oksidasyon ve büzülme kusurlarını önlemek için döküm işleminin iyi kontrol edilmesi beklenir. Bakır alaşımları kullanılarak yapılan kokil döküm, uygun şekilde kontrol edildiği takdirde aşırı koşullarda olağanüstü hizmet veren güçlü parçalar sunabilir.

Magnezyum Alaşımları

Magnezyum alaşımları, havacılık ve otomotiv uygulamaları da dahil olmak üzere hafif yapıların tasarımı önemli bir endişe kaynağı olduğunda kokil dökümde kullanılır. Yaygın alaşımlardan bazıları mukavemet, dökülebilirlik ve korozyon direncinin iyi bir dengesini bir araya getiren AZ91D'yi içerir. Ana avantajı yaklaşık 1,8 g/cm³'lük düşük yoğunluğudur, bu da uygulanan en hafif yapısal metal olduğu anlamına gelir.

Magnezyum alaşımları yaklaşık 600°C - 650°C'de sıvılaşır. Yüksek reaktivite nedeniyle, oksidasyon ve yanmayı önlemek için koruyucu ortamlarda veya flakslar yardımıyla dökülmelidirler. Bununla birlikte, gravite döküm, magnezyum bileşenlerin üretiminin diğer şekillendirme prosedürlerine kıyasla iyi derecede hassasiyete ve daha az atığa sahip olmasını sağlar.

Çinko Alaşımları

Çinko, yüksek basınçlı döküm işlemleri için daha uygun olmasına rağmen, belirli uygulamalar için, özellikle de daha dar toleranslara sahip küçük, sıkı oturan parçalar için kokil döküm için de kullanılmıştır. Zamak 3 ve Zamak 5 gibi çinko alaşımları, düşük erime noktası (yaklaşık 385 °C), iyi akışkanlık ve kalıplarda ince detayların kopyalanması nedeniyle tercih edilmektedir.

Çinko kokil dökümler elektronik ürünlerde ve tüketici ürünlerinde ve düşük yüklü mekanik parçalarda uygulanır. Kokil dökümde çinko kullanmanın ana faydası, çok fazla işleme süreci olmadan keskin kenarlar ve ince özellikler yapabilme yeteneğidir. Bununla birlikte, alüminyum veya bakıra kıyasla düşük mekanik mukavemeti nedeniyle, yalnızca yapısal olmayan kullanımlarda uygulanabilir.

Silikonla Güçlendirilmiş Alüminyum Alaşımları

AlSi12 gibi silikon bakımından zengin alüminyum alaşımları, eklenen silikon akışkanlığı artırdığı, büzülmeyi azalttığı ve aşınma direncini artırdığı için kokil döküm için idealdir. Bu tür alaşımlar, boyutsal kararlılığın ve mukavemetin önemli olduğu motor parçalarında, fren elemanlarında ve hidrolik muhafazalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

7-12% aralığındaki silikon içeriği, alaşımın karmaşık kalıp şekillerini sıcak yırtılma veya gaz gözenekliliği olmadan doldurma kapasitesini daha da artırır. Bu alaşımlar tutarlı bir şekilde kristalleşerek daha az kusur ve daha az işlem sonrası sorun yaratır.

Kokil Basınçlı Döküm Alternatifleri

Kokil döküm, iyi mekanik özelliklere sahip orta ila yüksek hacimli metal parçaların üretiminde yaygın olarak uygulanan bir tekniktir. Ancak her zaman en iyi seçim değildir. Parça karmaşıklığı, istenen yüzey kalitesi, maliyet ve üretim hacmi gibi bir dizi faktör, döküm tekniklerinin türünü belirlemede kilit rol oynar. Üreticiler bu gibi durumlarda çeşitli diğer alternatif döküm proseslerinin kullanımına başvurabilir. Kokil dökümün temel alternatifleri ve bunların güçlü, zayıf yönleri ve olağan uygulamaları aşağıda yakından incelenmektedir.

Kum Döküm

En geleneksel ve esnek döküm yöntemi kum dökümdür. Genellikle kil veya kimyasal bağlayıcılarla bağlanan kum karışımını şekillendirmek için hazırlayarak kalıp boşluğu ile çalışmayı içerir. Kum kalıbını şekillendirmek için genellikle ahşap veya metalden yapılmış bir kalıp kullanılır. Kalıbın şekillendirilmesinden sonra, erimiş metal boşluğa doldurulur.

Bu süreç özellikle düşük ila orta üretim hacmi, büyük parçalar veya katı kalıp metalinde kolayca elde edilemeyen karmaşık iç geometrik yapılara sahip parçalar için iyidir. Kum döküm, takım maliyeti açısından nispeten daha ucuzdur, bu nedenle prototip oluşturma veya özel siparişler için uygundur.

Bununla birlikte, kum döküm, kokil dökümle karşılaştırıldığında sağlam bir son işlem ve daha düşük boyutlandırma doğruluğu ile sonuçlanır. Kalıp her kullanımdan sonra tahrip olur ve bu nedenle üretim süresi ve malzeme israfı yüksek hacimli çalışmalar için daha yüksek olur. Bununla birlikte, kurulum maliyetinin düşük olduğu durumlarda kum döküm esnek bir seçenektir.

Yüksek Basınçlı Basınçlı Döküm

Yüksek basınçlı döküm (HPDC), erimiş metalin yüksek basınç altında, yani 600 ila 1200 bar (1 basınç) arasında çelik kalıba enjeksiyonunu kullanır. Bu yöntem, yüksek hızlarda büyük boyutsal doğruluk ve yüzey kalitesi ile karmaşık şekiller oluşturmayı mümkün kılar.

HPDC özellikle sadece yerçekimi teknolojisiyle dökümü mümkün olmayan ince duvarlı parçaların üretiminde yardımcı olur. Otomotiv, elektronik ve beyaz eşya sektörlerinde yaygın bir uygulamadır. Kısa döngü süreleri ve yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş yetenekler, çok yüksek hacimli üretim için uygun maliyetli olmasını sağlar.

Kokil dökümle kıyaslandığında başlıca dezavantajlar, son derece pahalı takımların yanı sıra nihai döküm üründe gözeneklilikle sonuçlanabilecek gaz sıkışması eğilimidir. Ayrıca, yüksek basınç nedeniyle, süreç genellikle daha küçük bileşenlerle sınırlıdır ve daha büyük veya daha kalın parçalar için kullanılamayabilir.

Düşük Basınçlı Basınçlı Döküm

Düşük basınçlı döküm (LPDC), yerçekimli dökümün değiştirilmiş bir versiyonudur. Erimiş metali kalıba dökmek yerine, fırın odasına pozitif bir basınç (0,7 ila 1,5 bar arasında) uygulanır ve erimiş metalin yükseltici tüp adı verilen bir tüp aracılığıyla kalıba yükselmesine neden olur.

Bu yöntem metal akışı üzerinde daha fazla kontrol sağlar ve gaz gözenekliliği riskini en aza indirir. Genellikle otomotiv jantları ve yapısal alüminyum parçalar gibi yüksek bütünlüklü parçalar gerektiren uygulamalarda uygulanır. LPDC ayrıca kokil dökümle karşılaştırıldığında daha iyi mekanik nitelikler ve hurda oranlarıyla sonuçlanacaktır.

Bununla birlikte, bu tür artan kontrolün bir bedeli vardır. Teknoloji daha karmaşık ve maliyetlidir ve süreç daha uzundur. Bu koşullar altında bile, daha iyi döküm kalitesi ve iç bütünlük gerektiğinde LPDC sıklıkla seçilir.

Santrifüj Döküm

Santrifüj döküm, kalıbın yüksek hızda döndürülmesini ve erimiş metalin içine dökülmesini içerir. Santrifüj kuvvetleri metali kalıbın duvarlarına doğru sert bir şekilde zorlayarak gözenekliliği azaltmaya ve son derece ince taneli bir yapı oluşturmaya yardımcı olur.

Bu teknik silindirik veya boru şeklindeki parçalar, yani borular, halkalar ve burçlar için uygundur. Yönlü kristalleşme ve yoğun yapı nedeniyle, oluşan parçalar yüksek mekanik özelliklere ve düşük aşınma özelliklerine sahip olma eğilimindedir.

Bununla birlikte, savurma döküm parça geometrisi açısından önemli ölçüde kısıtlıdır - yalnızca simetrik şekiller söz konusu olduğunda kullanılabilir ve karmaşık iç özelliklerin uygulanması zordur. İlk kurulum ve ekipman da oldukça özeldir ve bu da bazı operasyonlar için bir engel teşkil etmektedir. Bununla birlikte, yuvarlak, yüksek performanslı parçalar söz konusu olduğunda, santrifüj döküm, kokil döküme kıyasla iyi bir seçenektir.

Hassas Döküm (Kayıp Balmumu Döküm)

Kayıp balmumu dökümü olarak da adlandırılan hassas döküm, üretilecek parçanın balmumu şeklini oluşturma, bir seramik (kaplama) uygulama ve bir boşluk bırakmak için balmumunu eritme işlemidir. Daha sonra nihai parçayı üretmek için bu boşluğa sıcak metal dökülür.

Bu süreç, neredeyse net bir şekle sahip çok karmaşık ve ayrıntılı parçalar üretme kabiliyeti nedeniyle çok değerlidir. Türbin kanatları, havacılık bileşenleri ve mücevherler gibi yüksek boyutsal doğruluk gereksinimleri ve kaliteli bir yüzey kaplamasının estetik özellikleri olan nispeten küçük ve orta ölçekli bileşenler için mükemmeldir.

Kokil dökümle karşılaştırıldığında, hassas döküm daha yavaş bir üretim hızına ve özellikle hacim büyük olduğunda parça başına yüksek bir maliyete sahiptir. Kalıplar da tek kullanımlıktır ve daha büyük adımlara sahiptir. Bununla birlikte, kokil dökümle yapılamayan karmaşık parçalar için hassas döküm normalde en iyi seçenektir.

Alternatifler Ne Zaman Kullanılmalı?

Kokil döküm prosesine en iyi alternatifin seçimi, parçanın ihtiyaçlarına ve üretim koşullarına bağlıdır. Örneğin, kum döküm tek seferlik veya büyük, ağır parçalar için ideal olacaktır. Yüksek basınçlı döküm, kaba detaylara ihtiyaç duyulan büyük ölçekli üretim için uygundur. Düşük basınçlı basınçlı döküm, amaçlar gelişmiş iç bütünlük gerektiriyorsa mükemmeldir. Yuvarlak parçalar söz konusu olduğunda santrifüj döküm yenilmezken, hassas döküm karmaşık ve çok hassas parçalar için daha uygundur.

Her yöntemde, fiyat, takım, hız ve parça kalitesi söz konusu olduğunda farklı bir dizi ödünleşim elde edersiniz. Bunu yaparken, karar genellikle bitmiş ürünün işlevi ve estetik yönü ile bu faktörlerin dengesinde yatmaktadır.

Proses Parametreleri: Sıcaklık, Basınç ve Zaman 

Çeşitli teknik parametreler kokil döküm başarısını etkiler:

1. Dökme Sıcaklığı

Bu genellikle Alüminyum alaşımları için 650 - 750 °C'dir. Aşırı sıcak dökmek gaz sıkışmasına ve gözenekliliğe neden olabilir. Çok soğuk, metal kalıbın içine tam olarak girmeyebilir.

2. Kalıp Sıcaklığı

Kalıplar normalde 150 - 300 °C'ye kadar ısıtılır. Önceden ısıtılmış kalıp, metalin çok kısa sürede katılaşmamasını ve metal akışının daha düzgün hale gelmesini sağlayacaktır.

3. Soğutma Süresi

Metalin, döküldükten sonra çıkarılmadan önce katılaşmasına izin verilmelidir. Soğutma süreleri alaşıma ve parça geometrisine göre değişir, ancak tipik olarak 20 - 90 saniye arasındadır.

4. Sadece Yerçekimi (Harici Basınç Yok)

Kokil döküm, basınçlı dökümle karşılaştırıldığında herhangi bir dış kuvvet kullanmaz. Bu basitlik, maliyetleri ve ekipman aşınmasını azaltıcı bir etkiye sahiptir.

5. Yağlama ve Kaplama

Kalıp yüzeyleri, serbest bırakma kolaylığı ve yüzey finişini kolaylaştırmak için yağlanır. Tipik kaplamalardan bazıları bor nitrür ve grafit süspansiyonlarıdır.

Bu üç parametre, gözeneklilik, büzülme ve soğuk kapanma gibi minimum eksikliklerle yüksek kaliteli dökümleri optimize etmek için çok iyi kontrol edilmelidir.

Kokil Basınçlı Döküm Uygulamaları 

Kokil döküm, demir dışı metallerden hassas, uzun ömürlü ve karmaşık parçalar üretme kapasitesi nedeniyle çeşitli endüstriler tarafından geniş bir uygulama alanı bulan popüler metal döküm uygulamalarından biridir. Süreç, yüksek tekrarlanabilirlik, yeterli mekanik özellikler ve yakın boyut kontrolü sağlar, bu da süreci yapısal ve işlevsel uygulamalara uygun hale getirir. Aşağıda, kokil dökümün kritik olarak kullanıldığı başlıca sektörler ve bazı örnekler yer almaktadır.

1. Otomotiv Endüstrisi

Otomotiv endüstrisi yerçekimli döküm bileşenlerinin en büyük tüketicilerinden biridir. Bu teknik aşağıdakiler için mükemmeldir parça imalatı mukavemet, ısı direnci ve boyutsal kararlılık özelliklerine sahip olması gerekir.

Anahtar uygulamalar şunlardır:

• Silindir kapakları ve motor blokları
• Fren kaliperleri ve ana silindirler
• Süspansiyon braketleri ve salıncak kolları
• Şanzıman muhafazaları

Kokil döküm, motorlarda ve frenlerde sıvıların verimli bir şekilde taşınması için çok önemli olan pürüzsüz iç yüzeylere sahip karmaşık geometrilerin oluşturulmasını sağlar. Bileşenler 90 ila 120 °C arasında değişen sıcaklıklarda çalışır, ancak malzemenin mukavemeti önemli bir tasarım sorunudur.

2. Uzay ve Havacılık

Havacılık ve uzay uygulamalarında ağırlık azaltma ve güvenilirlik önemlidir. Kokil döküm, hafif olmalarını gerektiren parçalar için kullanılırken aynı zamanda dayanıklıdır ve boyutsal ve yorulma direnci açısından hiçbir ödün vermez.

Tipik havacılık dökümleri şunları içerir:

• Montaj braketleri
• Konut bileşenleri
• Hava kanalı sistemleri
• Motor kapakları

Alüminyum ve magnezyum alaşımları, yüksek mukavemet/ağırlık oranları nedeniyle havacılık ve uzay parçaları için yaygın olarak seçilmektedir. Dökümlerin atmosferik yüklere, uçuş sırasında -55°C ila 125°C arasındaki sıcaklık değişimlerine ve uçuş sırasındaki mekanik titreşimlere dayanması gerekir.

3. Endüstriyel Makineler

Kokil döküm, ağır makine ve endüstriyel ekipmanlarda, artan stres altında mukavemet ve aşınma direncine ihtiyaç duyan parçaları üretmek için kullanılır.

Ortak bileşenler şunları içerir:

• Dişli muhafazaları
• Pompa gövdeleri
• Kompresör gövdeleri
• Manifoldlar

Bu dökümler genellikle alüminyum veya bronz alaşımlı tipte olup, bazı tasarımlarda duvar kalınlığı farklılıkları ve karmaşık iç boşluklar bulunmaktadır. Çalışma basınçları sisteme bağlı olarak 10 bar ile 150 bar arasında değişebilir.

4. Elektrik ve Elektronik Muhafaza

Kokil döküm, hassas elektrikli ve elektronik bileşenler için ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı muhafazaların dökümünde kullanılır.

Tipik uygulamalar:

• Motor gövdeleri
• Aydınlatma armatürü gövdeleri
• Bağlantı kutuları
• Güç cihazları için soğutma kanatları

Bileşenler, toz ve nem gibi çevresel faktörlerin içeri girmesini önlerken mükemmel ısı dağılımı ve boyutsal kararlılık sağlamalıdır. Alüminyum-silikon alaşımları, termal iletkenlikleri ve korozyon dirençleri nedeniyle bu amaçlar için yaygın olarak uygulanmaktadır.

5. Denizcilik ve Gemi İnşaatı

Denizcilik uygulamaları, tuzlu su ile korozyona dayanıklı ve aynı zamanda sürekli neme maruz kalmaya dayanıklı malzemeler gerektirir. Bu tür koşullar altında güvenilir bir şekilde çalışan güçlü parçalar elde etmek için yerçekimli döküm kullanılır.

Örnekler şunları içerir:

• Pervane muhafazaları
• Valf gövdeleri
• Su pompası gövdeleri
• Bağlantı parçaları ve kaplinler

Burada söz konusu olan olağan malzemeler bronz ve alüminyum-bronz alaşımlarıdır. Bu dökümlerin basınç geçirmez olma ve yüksek nem, tuza maruz kalma ve 5°C ila 50°C arasında değişen sıcaklıklarda çalışma olasılığı daha yüksektir.

6. Tarımsal Ekipmanlar

Dahili soğutma kanalları ile dekore edilen gravite döküm ürünler, mekanik şok, çevresel aşınma ve gübre veya toprağa maruz kalma gibi unsurlara karşı dirençleri nedeniyle tarım makinelerinin değerli bir yönüdür.

Yerçekimi döküm bileşenleri şunları içerir:

• Hidrolik valf gövdeleri
• Şanzıman kapakları
• Montaj braketleri
• PTO'ların muhafaza üniteleri (Güç Çekme sistemleri)

Bu parçalar genellikle açık havada geniş bir sıcaklık aralığında (-20°C ila 50°C) çalışır ve kir, titreşim ve aşındırıcı koşullarda bile çalışması gerekir.

7. Tüketici Ürünleri ve Donanım

Kokil döküm, tüketici ürünlerinde hem sağlam hem de dekoratif olması istenen dekoratif ve fonksiyonel parçaların üretiminde de uygulanmaktadır.

Uygulamalar şunları içerir:

• Kapı kolları ve kilitleri
• Aydınlatma kaideleri
• Tencere Seti
• Alet muhafazaları

Bu parçaların çoğu, olağanüstü yüzey kalitesi ve döküm için çok az işleme ile ince ayrıntıları tutma kabiliyetleri nedeniyle çinko veya alüminyum alaşımları kullanma eğilimindedir.

Kokil Basınçlı Döküm Çok Yönlülüğü

Kokil dökümün çok yönlülüğü, çeşitli endüstrilerden güçlü, doğru ve karmaşık metal parçalar üretme yeteneğindedir. Otomotiv ve havacılık endüstrisinden denizcilik ve tüketici ürünlerine kadar, bu döküm işlemi yapısal bütünlük, yüzey kalitesi, boyutsal doğruluk ve benzerlerinin öncelikli olduğu durumlarda sağlam bir çözüm sunar.

Yeniden kullanılabilir çelik kalıpların, demir dışı alaşımların ve yerçekimi beslemeli metal akışının uygulanması, onu modern üretim ihtiyaçları için verimli ve güvenilir bir çözüm haline getirmektedir.

Kokil Basınçlı Dökümün Avantajları

Kokil döküm kullanmanın birkaç önemli faydası vardır:

• Daha İyi Mekanik Özellikler: 

Daha az hızlı katılaşmanın bir sonucu olarak, tanelerin şekli daha düzgün hale gelir ve dolayısıyla yüksek mukavemet elde edilir.

• Yeniden Kullanılabilir Kalıplar: 

Metal kalıplar binlerce döngü için yeniden kullanılabilir, böylece parça başına maliyet azalır.

• Geliştirilmiş Yüzey Kaplaması: 

Kum dökümün aksine, sadece daha pürüzsüz bir yüzey elde etmekle kalmaz, aynı zamanda daha az işleme gerektirir.

• İyi Boyutsal Doğruluk: 

0,1 mm mertebesinde toleranslar elde edilebilir.

• Çevre Dostu: 

Kokil döküm süreci, kullanılan kalıpların yeniden kullanılabilmesi ve nispeten daha az atıkla karşılaşılması nedeniyle de sürdürülebilirdir.

Bu avantajlar nedeniyle birçok üretici, hacim ve kalitenin her ikisinin de gerekli olduğu durumlarda kum döküm gibi diğer döküm yöntemlerine kıyasla kokil dökümü tercih etmektedir.

Kokil Dökümün Sınırlamaları

Kokil döküm prosesi, diğer tüm prosesler gibi, kendi başına faydalı olsa da birkaç dezavantaja sahiptir:

• Yüksek Kalıp Maliyetleri: 

Basınçlı dökümle karşılaştırıldığında, metal kalıpların fiyatı kum kalıplara göre nispeten daha yüksektir.

• Basit Şekillerle Sınırlıdır:

Bu hassas detaylar ve alt kesimler karmaşık bir çekirdek olmadan zor olmalıdır.

• Daha Uzun Çevrim Süreleri: 

Doğal akış ve soğutma nedeniyle yüksek basınçlı dökümle karşılaştırıldığında daha yavaş bir döngü süresine sahiptir.

• Nitelikli Operasyon Gerektirir: 

Sıcaklık ve zamanlama kolları kusurların önlenmesinde çok önemlidir.

Belirli bir parça için kokil döküm kullanmaya karar verirken bu sınırlama göz önünde bulundurulmalıdır.

Sonuç

Kokil döküm, özellikle alüminyum ve bakır gibi demir dışı alaşımlarda metal iş parçalarını üretmenin pratik, etkili ve doğru bir yoludur. Dış basınç yerine yerçekiminin kullanıldığı süreç, yapısal olarak sağlam bir nesne elde etmenin yanı sıra yüksek yüzey kalitesi ve boyutsal doğruluk sunar ve bu nedenle bu yöntem birçok sektörde popülerdir.

Otomotiv parçaları, havacılık bileşenleri veya endüstriyel muhafazalar üretiyorsanız, kokil döküm size uygun maliyetli ve tutarlı bir sonuç verir. Döküm sıcaklığı, kalıp sıcaklığı ve ayar süresi gibi parametreler üzerinde yakın kontrol sayesinde, üreticiler performans ve güvenilirlik açısından son derece spesifik dökümler üretebileceklerdir.

Hafif, güçlü ve çevre dostu metal parçalara yönelik artan ihtiyaç göz önüne alındığında yerçekimi döküm çağdaş üretim paradigmasında hayati bir teknolojidir.