Dökümhane - Foundry
Bir döküm bir olan fabrika üreten metal dökümler . Metaller eritilerek sıvı hale getirilerek, metal bir kalıba dökülerek ve metal soğudukça katılaştıktan sonra kalıp malzemesi çıkarılarak şekil verilir. İşlenen en yaygın metaller alüminyum ve dökme demirdir . Ancak bronz , pirinç , çelik , magnezyum ve çinko gibi diğer metaller de dökümhanelerde döküm üretmek için kullanılır. Bu işlemde istenilen şekil ve büyüklükte parçalar oluşturulabilir.
Dökümhaneler, yeni dayanıklı mallar yaratmak için her yıl milyonlarca ton hurda metali eriterek ve yeniden şekillendirerek, üretimin geri dönüşüm hareketine en büyük katkıda bulunanlardan biridir. Ayrıca birçok dökümhane, kalıplama işleminde kum kullanır. Bu dökümhaneler genellikle başka bir geri dönüşüm şekli olan kumu kullanır, onarır ve yeniden kullanır.
İşlem
İçinde metal işleme , döküm bir sıvı metal dökülmesi içerir kalıbın istenen şekilde içi boş bir oyuğu içerir, ve daha sonra soğumaya ve katılaşmaya bırakılmasını. Katılaşan parça, işlemi tamamlamak için kalıptan çıkarılan veya kırılan bir döküm olarak da bilinir. Döküm, çoğunlukla diğer yöntemlerle yapılması zor veya ekonomik olmayan karmaşık şekiller yapmak için kullanılır.
Erime
Eritme bir fırında gerçekleştirilir . Fırını doldurmak için saf malzeme, dış hurda, iç hurda ve alaşım elementleri kullanılır. İşlenmemiş malzeme, belirli bir alaşımı oluşturmak için kullanılan birincil metalin ticari olarak saf formlarını ifade eder . Alaşım elementleri, elektrolitik nikel gibi bir alaşım elementinin saf formları veya ferroalyajlar veya ana alaşımlar gibi sınırlı bileşime sahip alaşımlardır. Dış hurda, zımbalama , dövme veya işleme gibi diğer şekillendirme işlemlerinden elde edilen malzemedir . Dahili hurda , tesis içinde üretilen kapılar , yükselticiler , kusurlu dökümler ve diğer yabancı metal döküntülerden oluşur.
İşlem, yükün eritilmesini, eriyiğin rafine edilmesini, eriyik kimyasının ayarlanmasını ve bir taşıma kabına dökülmesini içerir. Döküm kusurlarını önlemek için erimiş metalden zararlı gazları ve elementleri uzaklaştırmak için arıtma yapılır. Nihai kimyayı endüstri ve/veya dahili standartlar tarafından belirtilen belirli bir aralığa getirmek için eritme işlemi sırasında malzeme eklenir. Metali cüruf ve/veya cüruftan ayırmak için belirli flukslar kullanılabilir ve gazlarda kolaylıkla çözünen metallerden çözünmüş gazı çıkarmak için gaz gidericiler kullanılır. Musluk sırasında, son kimya ayarlamaları yapılır.
Fırın
Metali ısıtmak için birkaç özel fırın kullanılır. Fırınlar, eritilecek malzemeyi içeren ve onu eritmek için gereken enerjiyi sağlayan refrakter astarlı kaplardır. Modern fırın türleri arasında elektrik ark fırınları (EAF), endüksiyon fırınları , kupoller , yankılanma ve pota fırınları bulunur. Fırın seçimi, üretilen alaşım sistem miktarlarına bağlıdır. Demirli malzemeler için EAF'ler, kupoller ve indüksiyon fırınları yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyum, bronz ve pirinç dökümlerin üretimi için yankılı ve potalı fırınlar yaygındır.
Fırın tasarımı karmaşık bir süreçtir ve tasarım, birden fazla faktöre göre optimize edilebilir. Dökümhanelerdeki fırınlar, değerli metalleri eritmek için kullanılan küçük fırınlardan, tek seferde yüzlerce pound hurdayı eritmek için tasarlanmış birkaç ton ağırlığındaki fırınlara kadar her boyutta olabilir. Eritilecek metallerin cinsine göre dizayn edilirler. Fırınlar ayrıca istenen sıcaklığı üretmek için kullanılan yakıta göre tasarlanmalıdır. Çinko veya kalay gibi düşük sıcaklıkta erime noktalı alaşımlar için, eritme fırınları yaklaşık 500 °C'ye (932 °F) ulaşabilir. Bu sıcaklıklara ulaşmak için genellikle elektrik, propan veya doğal gaz kullanılır. Çelik veya nikel bazlı alaşımlar gibi yüksek erime noktalı alaşımlar için fırın 1.600 °C'nin (2,910 °F) üzerindeki sıcaklıklar için tasarlanmalıdır. Bu yüksek sıcaklıklara ulaşmak için kullanılan yakıt elektrik ( elektrik ark ocaklarında kullanıldığı gibi ) veya kok olabilir . Dökümhanelerin çoğu belirli bir metalde uzmanlaşmıştır ve bu metallere ayrılmış fırınlara sahiptir. Örneğin, bir demir dökümhanesi (dökme demir için) bir kupol , indüksiyon ocağı veya EAF kullanabilirken, bir çelik dökümhanesi bir EAF veya indüksiyon ocağı kullanacaktır. Bronz veya pirinç dökümhaneleri, potalı fırınlar veya indüksiyon fırınları kullanır. Çoğu alüminyum dökümhanesi ya elektrik direnci ya da gazla ısıtılan pota fırınları ya da yankılı fırınlar kullanır.
gaz giderme
Gazdan arındırma, bir erimiş metal yığınında bulunan hidrojen miktarını azaltmak için gerekli olabilecek bir işlemdir. Metal dökümlerde gazlar iki yoldan biriyle oluşabilir:
- döküm işlemi sırasında fiziksel sıkışma veya
- döküm malzemede kimyasal reaksiyon ile.
Hidrojen, çoğu dökme metal için yaygın bir kirleticidir. Malzeme reaksiyonları veya su buharı veya makine yağlarından oluşur. Eriyik içindeki hidrojen konsantrasyonu çok yüksekse, ortaya çıkan döküm gözenekli olacaktır; hidrojen erimiş çözeltiden çıkacak ve metal soğuyup katılaştıkça küçük hava cepleri bırakacaktır. Gözeneklilik genellikle metalin mekanik özelliklerini ciddi şekilde bozar.
Hidrojenin eriyikten uzaklaştırılmasının etkili bir yolu, temizleme veya çalkalama yoluyla eriyik içinden kuru, çözünmeyen bir gazın kabarcıklanmasıdır. Baloncuklar eriyik içinde yükseldiğinde, çözünmüş hidrojeni yakalar ve yüzeye çıkarır. Klor, nitrojen, helyum ve argon genellikle demir dışı metallerin gazını gidermek için kullanılır. Karbon monoksit tipik olarak demir ve çelik için kullanılır.
Hidrojenin varlığını ölçebilen çeşitli ekipman türleri vardır. Alternatif olarak, hidrojenin varlığı, bir metal numunenin yoğunluğunun belirlenmesiyle ölçülebilir.
Gaz giderme işleminden sonra gözenekliliğin hala mevcut olduğu durumlarda, metal emdirme adı verilen bir işlemle gözenek sızdırmazlığı sağlanabilir .
Kalıp yapımı
Döküm işleminde istenilen parçanın şeklinde kalıp yapılır. Basit tasarımlar tek parça veya tek parça halinde yapılabilir. Daha karmaşık tasarımlar, bölünmüş desenler olarak adlandırılan iki parça halinde yapılır. Bölünmüş bir desen, üst veya üst kısım adı verilen bir üst kısma ve sürükleme adı verilen bir alt veya alt kısma sahiptir. Hem katı hem de bölünmüş desenler , nihai parça şeklini tamamlamak için eklenmiş çekirdeklere sahip olabilir . Maçalar, kalıpta başka türlü elde edilmesi imkansız olan içi boş alanlar oluşturmak için kullanılır. Baş ve sürüklenin ayrıldığı yere ayırma çizgisi denir .
Bir desen yaparken, kalıbı kırmadan desenin çıkarılabilmesi için kenarları sivriltmek en iyisidir. Buna taslak denir . Çekmenin tersi, kalıp malzemesinin altında kalıbın bir parçasının olduğu bir alttan kesmedir, bu da kalıbı kalıba zarar vermeden çıkarmayı imkansız hale getirir.
Desen balmumu, ahşap, plastik veya metalden yapılmıştır. Kalıplar, dökümhane tipine, dökülecek metale, üretilecek parça miktarına, dökümün boyutuna ve dökümün karmaşıklığına bağlı olarak birkaç farklı işlemle yapılır. Bu kalıp işlemleri şunları içerir:
- Kum döküm — Yeşil veya reçine bağlı kum kalıbı.
- Kayıp köpük döküm - Seramik ve kum kalıp karışımı ile polistiren desen.
- Hassas döküm - Seramik kalıplı mum veya benzeri kurban modeli.
- Seramik kalıp dökümü — Alçı kalıp.
- V-proses dökümü - Kum kalıpları oluşturmak için ısıyla şekillendirilmiş plastikle vakumlayın. Nem, kil veya reçine gerekmez.
- Döküm — Metal kalıp.
- Kütük (külçe) dökümü - Normalde diğer dökümhanelerde kullanım için metal külçe üretimi için basit kalıp.
- Loam kalıplama - top , buhar motoru silindirleri ve çanlar gibi büyük nesneleri dökmek için kullanılan yerleşik bir kalıp .
dökme
Bir dökümhanede erimiş metal kalıplara dökülür . Dökme yerçekimi ile gerçekleştirilebilir veya vakum veya basınçlı gaz ile desteklenebilir. Birçok modern dökümhane, erimiş metali dökmek için robotlar veya otomatik dökme makineleri kullanır. Geleneksel olarak kalıplar, kepçeler kullanılarak elle dökülürdü .
Shakeout
Katılaşan metal bileşen daha sonra kalıbından çıkarılır. Kalıbın kum bazlı olduğu durumlarda, bu sallama veya yuvarlama ile yapılabilir. Bu, dökümü, bileşenin kendisine ulaşmak için erimiş metalin geçtiği kanallar olan metal yolluklara ve kapılara bağlı olan kumdan kurtarır.
Yetkilendirme
Degating, kafaların, rayların, kapıların ve yükselticilerin dökümden çıkarılmasıdır. Kızaklar, kapılar ve yükselticiler, kesme torçları , şerit testereler veya seramik kesme bıçakları kullanılarak çıkarılabilir . Bazı metal türleri için ve bazı yolluk sistemi tasarımlarında, yolluk, yolluklar ve kapılar, bir balyoz veya özel olarak tasarlanmış nakavt makineleri ile dökümden ayrılarak çıkarılabilir. Yükselticiler genellikle bir kesme yöntemi kullanılarak çıkarılmalıdır (yukarıya bakın), ancak bazı yeni yükseltici sökme yöntemlerinde, yükselticinin doğru yerden kırılmasına izin veren yükseltici boyun geometrisine dahil edilmiş özel tasarımlara sahip nakavt makineleri kullanılır.
Bir kalıpta döküm üretmek için gereken yolluk sistemi, tam bir kalıba dökmek için gereken metalin %50'sini aşabilen, başlıklar, yükselticiler ve ladin (bazen topluca ladin olarak adlandırılır) dahil olmak üzere artık metal verir. Bu metalin kurtarma olarak yeniden eritilmesi gerektiğinden, belirli bir yolluk konfigürasyonunun verimi, çeşitli yolluk şemaları tasarlanırken, fazla ladin maliyetini ve dolayısıyla toplam eritme maliyetlerini en aza indirmek için önemli bir ekonomik husus haline gelir.
ısıl işlem
Isıl işlem, bir malzemenin fiziksel ve bazen kimyasal özelliklerini değiştirmek için kullanılan bir grup endüstriyel ve metal işleme işlemidir. En yaygın uygulama metalurjiktir. Isıl işlemler ayrıca cam gibi diğer birçok malzemenin imalatında da kullanılmaktadır. Isıl işlem, bir malzemenin sertleştirilmesi veya yumuşatılması gibi istenen bir sonucu elde etmek için normalde aşırı sıcaklıklara kadar ısıtma veya soğutma kullanımını içerir. Isıl işlem teknikleri arasında tavlama, yüzey sertleştirme, çökeltme güçlendirme, temperleme ve su verme yer alır. "Isı işlem" terimi, yalnızca ısıtma ve soğutmanın, özelliklerin kasıtlı olarak değiştirilmesi amacıyla belirli bir amaçla yapıldığı işlemler için geçerli olsa da, ısıtma ve soğutma, sıcak şekillendirme veya kaynaklama gibi diğer imalat işlemleri sırasında sıklıkla tesadüfen meydana gelir.
Yüzey temizliği
Degating ve ısıl işlemden sonra, döküme kum veya diğer kalıplama ortamları yapışık kalabilir. Kalıp kalıntılarını gidermek için yüzey kumlama işlemi ile temizlenir. Bu, yapışan kumu mekanik olarak uzaklaştırmak için granüler bir ortamın dökümün yüzeyine doğru itileceği anlamına gelir. Medya basınçlı hava ile üflenebilir veya bir atış çarkı kullanılarak fırlatılabilir. Temizleme ortamı, kalıp kalıntılarını (örneğin kum, cüruf) döküm yüzeyinden çıkarmak için döküm yüzeyine yüksek hızda çarpar. Çelik, demir, diğer metal alaşımları, alüminyum oksitler, cam boncuklar, ceviz kabukları, kabartma tozu ve diğerleri dahil olmak üzere döküm yüzeyleri temizlemek için çok sayıda malzeme kullanılabilir. Püskürtme ortamı, döküm yüzeyinin rengini ve yansımasını geliştirmek için seçilir. Bu işlemi tanımlamak için kullanılan terimler arasında temizleme, boncuk püskürtme ve kum püskürtme yer alır . Yüzeyi daha fazla sertleştirmek ve bitirmek için bilyeli dövme kullanılabilir.
Bitiricilik
Döküm sürecindeki son adım , istenen boyutsal doğrulukları, fiziksel şekli ve yüzey finişini elde etmek için genellikle parçanın taşlanmasını, zımparalanmasını veya işlenmesini içerir .
Kapı saplaması adı verilen kalan kapı malzemesinin çıkarılması genellikle bir öğütücü veya zımpara kullanılarak yapılır . Bu işlemler, malzeme kaldırma oranları, kaldırılan malzeme miktarını kontrol etmek için yeterince yavaş olduğu için kullanılır. Bu adımlar, herhangi bir son işlemeden önce yapılır.
Taşlama sonrası sıkı boyut kontrolü gerektiren yüzeyler işlenir. Birçok döküm CNC freze merkezlerinde işlenir . Bunun nedeni, bu proseslerin birçok döküm prosesinden daha iyi boyutsal kabiliyete ve tekrarlanabilirliğe sahip olmasıdır. Bununla birlikte, dökümlerin talaşlı imalat yapılmadan kullanılması günümüzde nadir görülen bir durum değildir.
Birkaç dökümhane, döküm ürünlerini müşterilerine göndermeden önce başka hizmetler sunar. Korozyonu önlemek ve görsel çekiciliği artırmak için dökümleri boyamak yaygındır. Bazı dökümhaneler, dökümleri komple makineler veya alt montajlar halinde birleştirir. Diğer dökümhaneler kaynak bitmiş bir ürün oluşturmak için birden fazla döküm ya da dövme metaller.
Giderek daha fazla, bitirme işlemleri robotik makineler tarafından gerçekleştiriliyor ve bu da bir insanın ayırma hatlarını, yolluk malzemesini veya besleyicileri fiziksel olarak öğütme veya kırma ihtiyacını ortadan kaldırıyor. Makineler, çalışanların yaralanma riskini azaltabilir ve sarf malzemesi maliyetlerini düşürürken üretkenliği de artırabilir. Ayrıca insan hatası potansiyelini sınırlar ve öğütme kalitesinde tekrarlanabilirliği artırırlar.
Ayrıca bakınız
- Alüminyum alaşımlı kapanımlar
- Bellfounding
- Çekirdek (üretim)
- Dökümhane kum testi
- demir işleri
- eritme