katkı malzemesi kullanarak boyasız maça üretimi

Hazırlayan : Mehmet Kazım KUBAT
Üretim Şefi
Demisaş Döküm Emaye Mamülleri A.Ş.
Vezirhan Beldesi 11130 Bilecik
Tlf : 0228 2331014
Mail : kazim.kubat@demisas.com.tr
KATKI MALZEMESİ KULLANARAK BOYASIZ MAÇA
ÜRETİMİ VE DÖKÜMÜ
KATKI MALZEMESİ KULLANARAK BOYASIZ MAÇA ÜRETİMİ VE DÖKÜMÜ
GİRİŞ :
Dökme demir üretimi gerçekleştiren fabrikalarda gelişen teknoloji ve artan rekabet ortamında maliyet azaltma çalışmaları
sürekli devam etmektedir.Bu amaçla dökme demir üretimlerinde kullanılan ve Cold – Box yöntemiyle üretilen maçalarda
üretim sonrasında yüzey düzgünlüğü sağlanması için maçaların boyanma gerekliliği , boya maliyeti , işçilik , depolama
sıkıntısı , üretim hızına yetişilememesi gibi problemler oluşturması nedenleriyle her zaman iyileştirme çalışmalarına açık bir
konu oluşturmuştur.
Bu amaçla dökme demir üretimi gerçekleştiren fabrikalarda boyasız maça kullanımı için yapılan proje çalışmaları büyük
önem arz etmektedir.
KATKI MALZEMESİ KULLANARAK BOYASIZ MAÇA ÜRETİMİ VE DÖKÜMÜ
Resim 3’de görülen modelde ise daha küçük olan disa kalıplama hattında 2’li olarak yapılan havalı fren diski modelinde ise
resim 4’deki modele göre ferro statik basınç daha düşük olacağından maçalar açısından daha düşük risk içermektedir.Bu tip
durumlar da penetrasyon riski çok daha düşüktür.Parça dizaynı nedeniyle kırılmaya , çatlamaya yada metal penetrasyonu
riskine daha yüksek oranda maruz kalabilecek maçalar için ise özel katkı malzemeleri ile boyasız döküm yapılabilir.
Bununla beraber ferro statik basıncı azaltmak amacıyla yolluk ve besleyici dizaynlarında bazı değişiklikler yapmanın
gerekliliği açıktır.Yapılabilecek değişiklikleri şu şekilde sıralayabiliriz.
1-)
2-)
3-)
4-)
Besleyici yüksekliklerini mümkün olduğunca azaltmak.
Pota döküm ucunu mümkün olduğunca havşaya yaklaştırmak.
Havşadan aşağıya direk dolum yapmaktan kaçınmak.
Metal debisini azaltmak .
MAÇALARIN BOYANMASI :
Cold – box maça üretim yöntemiyle üretilen maçalardan çıkan parçaların yüzeylerinin düzgün ve pürüzsüz olması amacıyla
üretilen maçaların boyanması gerekliliği açıktır.Eğer maçalar boyanmadan üretim yapılması durumunda parça yüzeylerinden
özellikle yolluk girişleri ve yolluk dizayni sebebiyle sıcak kalan bölgelerde maça penetrasyonu çıkarak parçalar sakata
atılmaktadır.
Resim 5 : Fren diski maçası dizaynı.
5-) HAMMADDE SEÇİMİ :
Cold – Box yöntemi ile üretilen maçalarda metal penetrasyon riskini azaltmak için hammadde seçimi diğer önemli
parametrelerden biridir.Cold – box yöntemiyle üretilen maçalarda temel hammaddeler olarak maça kumu , reçine ve amin
gazı kullanılır.Maça kalitesini direk etkileyen bu hammaddeler mümkün olduğunca üretilecek maça prosesine uygun kalitede
seçilme gerekliliği gayet açıktır.
Resim 1 : Metal penetrasyonuna maruz kalmış
havalı fren diskinin hava kanalları.
Resim 2 : Metal penetrasyonuna maruz kalmış
fren gövdesinin silindir ağzı.
Yukarıdaki resimlerdeki örneklerden de gördüğümüz gibi havalı fren diski ve fren gövdesinin boyanmaması sebebiyle
parçalarda metal penetrasyonu sonucu istenmeyen yüzeyler oluşmuş olup parçalar sakat olmuştur.
Dökme demir üretimlerin de maçaların boyanmaması sebebiyle oluşan bu olumsuzluk bazı durumlarda maçanın boyanması
durumunda bile oluşabilmektedir..Bu sebeple maçanın boyanması haricinde ek tedbirlere başvurulabilir.Bu gibi durumlarda ek
tedbir olarak maçanın üzerindeki boya kalınlığı arttırmak , reçine oranlarını arttırmak , kromit kumu kullanmak , maçaya
özel katkı malzemeleri ilave etmek hatta yüksek hassasiyetli parçalarda daha yüksek mukavemet sağlayan hot – box yada
shell maça yöntemiyle maça üretmek şeklinde sıralanabilir.
Cold – box yöntemiyle üretilen maçalardaki metal penetrasyonu riskini arttıran başlıca nedenleri şu şekilde sıralayabilir.
1-) PARÇA DİZAYNI :
Su pompaları , egzoz manifoldları , fren diskleri , motor bloğu su çeketleri maçaları gibi parçaların dizaynları gereği ince
cidarlı olması sebebiyle riskli maçalar grubuna girmektedir.Maçaların ince olması sebebiyle her türlü deformasyona açık
olmaları , maçalarda atıklık problemi ve metal penetrasyonu riskleri nedeniyle maçalar boyanarak üretime
verilmektedir.Bunun yanında bu tip maçalarda (Su ceketi maçaları) sadece boyama işlemi de yeterli gelmemekte olup çoğu
zaman özel katkı kumları , özel boyalar (Zirkon esaslı) kullanarak maça üretim prosesi gerçekleşmektedir.Bu durumların
haricinde riski en aza indirmek amacıyla bu tip maçalar daha yüksek mukavemet değerine ulaşılan hot – box ve shell maça
yöntemiyle de üretilebilmektedir.
Gelişen teknoloji ile birlikte reçine ve amin gazı tedarik eden şirketler yaptıkları arge çalışmaları ile günümüz şartlarına
uygun kalitede reçine ve amin gazı üretmeye davem etmektedirler.Hammadde konusunda en sıkıntılı kaynak ise maça kumu
için söylersek hata etmemiş oluruz.Özellikle Türkiye ‘deki dökümhaneler genel olarak maça ve döküm kumu konusunda
sıkıntılar yaşamaktadırlar.Türkiye’de çıkarılan ve dökümhanelere pazarlanan maça kumları kalite açısından Avrupa kumunun
çok gerisindedir.Bu sebeple Avrupa’daki dökümhaneler boyasız maçalı döküm çalışmalarında maça kumunun kaliteli olması
dolayısıyla Türkiye’deki dökümhanelerden çok ileri seviyededirler.Türkiye’de faaliyet gösteren dökümhanelerin bir kısmı özel
üretilen parçalar için yüksek maliyet oluşturduğu halde yurt dışından belirli oranlarda kum ithal etmektedirler.
KATKI MALZEMELERİ KULLANARAK BOYASIZ MAÇALI DÖKÜM ÇALIŞMALARI
Özel katkı malzemeleri son yıllarda dökümhanelerde yüksek hassasiyet de dökülen parçalarda ve boyasız maçalı döküm
gerçekleştiren dökümhanelerde önemli bir gereksinim olmuş olup yapılan arge çalışmalarında boyasız maça uygulamaları için
sürekli geliştirilmektedir.
Belirli yüzde oranlarında maça kumunun içerisine karıştırılan maça katkı malzemesinin temel fonksyonu şu şekildedir.Maçanın
temel hammaddesi olan maça kumu döküm esnasında metal ile temas ettiğinde doğal olarak ısı alış – verişi nedeniyle
sıcaklığı artmaya başlamaktadır.Silis kumları 573 OC’de faz değiştirerek α → β faz dönüşümünü gerçekleştirir.Silis kumu faz
değiştirme esnasında genleşmeye başlar.Kumun genleşmesi esnasında maça yüzeyi genleşmeye dayanamayarak çatlamaya
başlar.Bu çatlama esnasında metal hala sıvı halde ise maça yüzeyinde meydana gelen çatlaklardan metal maça içlerine
penetre eder.Bu durumda parça yüzeyinde istenmeyen sinterleşmiş kum ve metal kalıntıları oluşur.Bu penetrasyonu yukarıda
bahsettiğimiz olumsuzluklar daha çok tetiklemektedir.Maça katkı malzemeleri ise belirli oranlarda maça kumu içine
karıştırılarak ( %1 - % 4 arasında ) silis kumunun faz değiştirmesi esnasında meydana gelen genleşmeyi azaltmak için
kullanılmaktadır.Silis kumu içerisindeki katkı malzemeleri 573 OC’de α → β faz dönüşümüne kadar sıcaklığın etkisiyle yanıp
maça yüzeyinde küçük boşluklar oluşturur. α → β faz dönüşümü esnasında meydana gelen genleşme yanan katkı
malzemelerinin oluşturduğu boşluk sebebiyle minimum düzeyde olması sebebiyle maça yüzeylerinde çatlak oluşma riski
azalacak ve metal penetrasyonu oluşturmayacaktır.
2-) DÖKÜM SICAKLIĞI :
Döküm sıcaklığı parça yüzeylerini metal penetrasyonuna karşı tetikleyen en önemli sebeplerden biridir.Metalurjik risklere
karşı yüksek sıcaklıklarda dökülmesi gereken parçaların daha geç katılaşması ve maça yüzeyini daha yüksek sıcaklığa maruz
bırakması sebebiyle parçaların maçadan çıkan yüzeylerinde her zaman için risk oluşturur.Bu durumda maçanın boyanması
kaçınılmazdır.
3-) MODEL YOLLUK DİZAYNI
Dökme demirler de maçadan çıkan bölgelerin yüzey düzgünlüğü için yolluk dizaynları çok önemlidir.Özellikle yolluk
girişlerinin metal hareketi sebebiyle sürekli sıcak kalması metal penetrasyonu riski oluşturmaktadır.Bazı durumlarda parça
üzerinde sürekli sıcak kalan bölgelerde yada yolluk girişi sebebiyle sıcak kalan bölgelere lokal boya uygulanarak maça üretimi
gerçekleştirilebilir.Bu durumda boya maliyeti ve boya işçiliği azaltılmış olur.
Resim 6 :Boyalı fren gövdesi
maçası
4-) FERRO STATİK BASINÇ
Dikey kalıplama makinelerinin boyutları , ürün gamına , parça boyutlarına , müşteri ihtiyaçları doğrultusundaki hızlarına ,
döküm parçalarının kalıplanabilme kabiliyetlerine göre değişiklik gösterir.Dikey kalıplama hatlarında daha büyük ölçülerdeki
kalıplama makineleri küçük kalıplama makinelerine göre metal penetrasyonu açısından daha büyük risk içerir.Örnek olarak
resim 3 ve resim 4 deki modelleri inceleyelim.
Resim 3 : Küçük boyutlu dikey disa hattında üretilen
2’li fren diski dizaynı.
Resim 4 : Büyük boyutlu dikey disa hattında üretilen 4’lü
fren diski dizaynı.
Yukarıda resim 4’de dikey olarak olarak kalıplanan ve büyük bir disa hattında dökülen havalı fren diski modeli
görülmektedir.Müşteri ihtiyaçları doğrultusunda hızlı dökülmesi gereken aynı zamanda daha yüksek yolluk verimliliği
sağlanması amacıyla modelde 4’lü olarak kalıplanan havalı fren diski parçasının alt sıralardaki parçalar ve dolayısıyla
maçalar üst sıralardaki maçalara göre daha yüksek oranda ferro statik basınca maruz kalacak olması sebebiyle daha yüksek
risk içermektedir.Bu durumda maçaların boyanması kaçınılmaz olacaktır.Çoğu durumda ferro statik basınç riskini bertaraf
etmek için sadece alt sıralardaki maçaların boyanması yeterli olabilmektedir.
RESEARCH POSTER PRESENTATION DESIGN © 2012
www.PosterPresentations.com
Resim 7 : Katkı malzemeli fren
gövdesi maçası
Resim 8 : Katkı malzeme
ilaveli maçayla dökülmüş fren
gövdesi parçası
Maça katkı malzemeleri daha önce bahsettiğimiz parça dizaynı , döküm sıcaklığı , model dizaynı , ferro statik basınç ve
hammadde gibi riskler sebebiyle bütün parçalarda boyasız maçalı döküm konusunda aynı başarıyı göstermemektedir.Özellikle
daha ince cidarlı büyük dikey kalıplama hatlarında dökülen ve dolayısıyla yüksek ferro statik basınca maruz kalan fren
diskleri , su pompaları ve egzoz manifoldları gibi parçalarda ve Türkiye’deki maça kumu kalitesi de göz önüne alındığında
başarılı olunması çok güçtür.Bu tür yüksek riskli parçalardan ziyade maçalı volan , baskı plakaları , fren gövdeleri , pim
maçalarında boyasız maçalı döküm konusunda başarılı olma şansı daha yüksektir.
Resim 9 : Boyalı baskı plakası
maçası.
Resim 10 : Katkı malzemeli baskı
plakası maçası.
Resim 11 : Katkı malzeme ilave li
maçayla dökülmüş baskı plakası
parçası.
Demisaş bünyesinde 2014 başlattığımız çalışmalar neticesinde baskı plakası ve volan maçalarında katkı malzeme ilaveli
boyasız maçalı dökümlerde % 90 oranında başarı elde edilmiştir.Fren gövdelerinde ise çalışmalar devam etmekte olup
deneme ve ön seri çalışmalarında başarılı sonuçlar alınmışdır.Bundan sonraki süreçde ise özellikle fren gövdelerinde seri
üretimler de boyasız katkı malzemeli maçalarla döküm gerçekleştirmek ve bunu diğer parçaların maçaları içinde
yaygınlaştırmakdır.