Dökme demir döküm %2-4 karbon ve %1-3 silikon içeren erimiş demir alaşımının, genellikle kumdan yapılmış bir kalıp boşluğuna döküldüğü ve nihai bileşen şekline yakın bir şekilde katılaşmasına izin verildiği bir üretim işlemidir. Dünya çapında kullanılan en yaygın yöntem, düşük takımlama maliyeti ve hem küçük seri hem de seri üretime yönelik esnekliği nedeniyle küresel olarak üretilen dökme demir parçaların çoğunluğunu oluşturan kum dökümüdür. Süreç, karmaşık geometrilere, iyi işlenebilirliğe, yüksek basınç dayanımına ve mükemmel titreşim sönümleme özelliklerine sahip bileşenlerin üretilmesi için tercih edilir; bu özellikler, dökme demiri motor blokları, boru bağlantı parçaları, makine tabanları ve pompa gövdeleri için tercih edilen malzeme haline getirir.
Kısacası: dökme demir dökümü, düşük maliyetli, kolayca kalıplanabilen bir malzemeyi çok yönlü bir şekillendirme işlemiyle birleştirerek, onu uygun ölçekte dayanıklı metal bileşenler üretmenin en ekonomik yollarından biri haline getirir.
Kum dökümü, dökme demir üretiminde baskın teknik olmaya devam ediyor çünkü hem basit hem de oldukça karmaşık parça geometrilerini nispeten düşük maliyetle barındırabiliyor. Süreç tutarlı bir aşamalar dizisini takip eder.
Genellikle ahşap, metal veya reçineden yapılmış bir desen, nihai parçanın tam şeklinde üretilir, ancak soğutma sırasındaki büzülmeyi hesaba katmak için biraz büyük boyutludur. Gri demir katılaşma sırasında tipik olarak %1,0-1,2 oranında büzülür ve bu pay, model boyutlarına dahil edilmelidir.
Bir bağlayıcıyla (genellikle bentonit kili veya reçine) karıştırılan kum, kalıp boşluğunu oluşturmak için modelin etrafına paketlenir. Boru bağlantı parçaları veya motor blokları gibi iç boşlukları olan parçalar için ayrı kum maçaları yapılır ve kapatmadan önce kalıbın içine yerleştirilir.
Demir, kupol ocağında veya indüksiyon ocağında, arasındaki sıcaklıklarda eritilir. 1.350°C ve 1.450°C daha sonra akış hızını kontrol etmek ve türbülansı en aza indirmek için tasarlanmış bir geçit sistemi aracılığıyla kalıba dökülür, bu da gaz sıkışmasını ve kalıntıları azaltmaya yardımcı olur.
Döküm, kalıbın içinde katılaşmaya ve soğumaya bırakılır; soğuma süresi duvar kalınlığına bağlıdır; ince kesitler için bir saatten az, ağır dökümler için birkaç saate kadar değişir. Soğuduktan sonra kum kalıbı çalkalama adı verilen bir işlemle kırılır.
Kapılar, yükselticiler ve flaş kaldırılır ve yüzey kumlama yoluyla temizlenir. Daha sonra nihai toleransları karşılamak için kritik boyutlara ve birleşme yüzeylerine işleme uygulanır.
Mekanik özellikler dökme demir türleri arasında önemli ölçüde farklılık gösterdiğinden, doğru kaliteyi seçmek bir döküm projesinde en önemli kararlardan biridir.
Pul grafit yapısıyla karakterize edilen, en yaygın kullanılan kalite. Gri demir, 150 ila 400 MPa arasında değişen çekme mukavemeti sunar sınıfa bağlı olarak mükemmel işlenebilirlik ve titreşim sönümleme özellikleriyle makine tabanları ve muhafazaları için idealdir.
Pullar yerine küresel grafit nodülleri içerir, bu da ona önemli ölçüde daha yüksek gerilme mukavemeti ve uzama sağlar. 65-45-12 sınıfı sünek demir, %12 uzamayla minimum 65.000 psi (450MPa) çekme mukavemeti sağlar Basınçlı borular, krank milleri ve dişliler için uygun hale getirir.
Grafit oluşumunu baskılayan hızlı soğutma yoluyla üretilir, bu da sert ve kırılgan bir karbür yapıya neden olur. Aşırı sertliği (tipik olarak 450-650 HB), işlenmesi zor olmasına rağmen, taşlama bilyaları ve çamur pompası gömlekleri gibi aşınmaya dayanıklı uygulamalar için uygun olmasını sağlar.
| Sınıf | Çekme Dayanımı | Tipik Uygulama |
|---|---|---|
| Gri Demir Sınıf 30 | 210MPa | Makine tabanları, braketler |
| Sfero Döküm 65-45-12 | 450 MPa | Boru bağlantı parçaları, krank milleri |
| Beyaz Demir | 200–400 MPa | Aşınma astarları, taşlama ortamı |
Dökme demir dökümünde tutarlı kalite, hem eritme işleminin hem de nihai ürünün kontrol edilmesine bağlıdır. Saygın dökümhaneler aşağıdaki kontrollerin bir kombinasyonunu uygular.
Spektrometreler dökmeden önce karbon, silikon, manganez ve eser element içeriğini doğrulamak için kullanılır. Karbon eşdeğerinde yalnızca %0,2'lik bir sapma, mekanik özellikleri bir spesifikasyonun başarısız olmasına yetecek kadar değiştirebilir dolayısıyla gerçek zamanlı eriyik analizi, kalite odaklı dökümhanelerde standart bir uygulamadır.
Yaygın yöntemler şunları içerir:
Üretim parçalarının yanına dökülen numune kuponları, çekme mukavemeti, sertlik (tipik olarak Brinell testi yoluyla) ve kritik bileşenler için darbe dayanıklılığı açısından test edilir; böylece her partinin belirtilen kalite gereksinimlerini karşıladığından emin olunur.
Koordinat ölçüm makineleri (CMM) veya 3D tarama, kritik boyutların tolerans dahilinde, genellikle de tolerans dahilinde olduğunu doğrular. ±0,5 mm ila ±1,5 mm parça boyutuna ve döküm yöntemine bağlı olarak ISO 8062 gibi standartlara göre.
Tipik kusurları anlamak, alıcıların ve mühendislerin kalite sorunlarını erken tespit etmelerine ve temel nedenleri düzeltmek için dökümhanelerle birlikte çalışmalarına yardımcı olur.
Bir dökümhaneyi dökme demir dökümü için değerlendirirken, alıcılar fiyatın ötesine bakmalı ve proses kapasitesini ve sertifikasyonunu değerlendirmelidir.
Belgelenmiş proses kontrolüne sahip dökümhaneler genellikle hurda oranlarını %5'in altında rapor eder , sıkı kalite sistemleri olmayan tesislerde %10-15 veya daha yüksek bir oranla karşılaştırıldığında bu, hem maliyeti hem de teslimat güvenilirliğini doğrudan etkileyen bir farktır.
Dökme demir dökümü, özellikle kum dökümü yoluyla, endüstrilerde dayanıklı metal bileşenler üretmek için en uygun maliyetli ve çok yönlü yöntemlerden biri olmaya devam etmektedir. Başarı, uygulama için uygun kalitenin seçilmesine, kontrollü bir kum döküm prosesinin takip edilmesine ve eriyik kimyasından son boyut kontrolüne kadar her aşamada sıkı kalite kontrolün uygulanmasına bağlıdır. Bu temelleri anlayan alıcılar, parçaları doğru şekilde belirleme ve tutarlı, hatasız dökümler sunabilen dökümhane ortaklarını seçme konusunda daha donanımlıdır.
