Yazar: Emre Seymenler - Tarih: 20 Ocak 2023 17:41 - Kategori: Genel

---

Döküm sanayisi, endüstriyel imalatta önemli bir noktayı oluşturmaktadır ve bu yöntem ile birçok parça imal edilerek sanayinin çeşitli kollarında bir sonraki proses için sıraya girmekte. Bu yazımızda yüksek basınçlı döküm tekniğinden bahsedeceğiz ve öncelikli olarak yüksek basınçlı döküm nedir, ne işe yarar, avantajları nelerdir, nerelerde kullanılır, kullanım alanları neyi kapsar gibi merak edilen birçok sorunun cevabı bu yazımızda olacaktır. Vakit kaybetmeden hemen başlayalım...

Yüksek Basınçlı Döküm (HPDC) Nedir?

Günümüzün en önemli problemi tek parça şeklinde üretim yapabilmek ve ek işlemleri mümkün olan en az seviyeye indirmek. Bu kapsamda döküm yöntemiyle imalat her daim gündemde olacaktır ve imalat sanayisi için kritik parçalar halen daha bu şekilde imal edilmektedir. Örneğin motor bloğu, güç aktarma organları ve süspansiyon bileşenleri gibi karmaşık araç parçaları yada tıp sektöründeki cerrahi aletler gibi hafif bileşenler, popüler bir üretim süreci olan yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretilmektedir.

Yüksek basınçlı döküm, erimiş metalin bir kalıba beslendiği ve istenen bileşeni elde etmek için katılaştırıldığı bir işlemdir. Erimiş metal, yüksek basınç altında (genellikle hidrolik basınç) kalıp boşluğuna zorlanır ve güçlü bir pres onu içeride sabitler. Katılaşma tamamlandıktan sonra kalıbın açılmasıyla dökümün çıkarılması gerçekleşir. Nihai ürünün çıkarılmasının ardından kalıp bir sonraki üretim döngüsü için tekrar kilitlenir. Yüksek basınçlı döküm kalıpları, istenen nesneyi oluşturan bir kalıp boşluğunun iki ucunu oluşturan iki çelik bloktan oluşur.

Yüksek Basınçlı Dökümün Tarihi

Basınçlı döküm süreci 1800'lü yılların ortalarında matbaa endüstrisi için ortaya çıkmıştır. Kurşun ve kalay karışımının çelik bir kalıba dökülmesiyle baskı makinelerinin anahtarları üretildi. Daha sonra bu süreç diğer çeşitli sektörlerde de popülerlik kazandı. Basınçlı dökümde çeşitli kalıp şekilleri kullanılarak çok çeşitli ürünler yaratılabiliyordu. 1914'ten itibaren, üretim sürecinde çinko ve alüminyum alaşımları (günümüz endüstrisinde yaygın kullanım alanı bulan) gibi diğer malzemeler de kullanılmaya başlandı. Ayrıca, endüstrinin bugün kullandığı alaşımların çoğu 1930'ların ortalarında mevcuttu.

Yüksek Basınçlı Döküm Nasıl Çalışır?

HPDC tipik olarak kalıp hazırlama, enjeksiyon, fırlatma ve döküm sonrası işlem olmak üzere 4 süreç üzerinde çalışır. Farklı ürün gereksinimlerini karşılamak için yöntemde varyasyonlar olabilir. Bu geliştirmeler arasında vakumlu basınçlı döküm, yavaş dolgulu basınçlı döküm ve yarı katı metal işleme (SSM) vb. yer alır. Bununla birlikte, genel prosedür adımları aşağıdaki gibidir:

HPDC sürecine genel bakış

1. Kalıp Hazırlama
Üretim döngüsünün başlangıcında, kirleri gidermek için basınçlı döküm kalıbını temizlemek oldukça önem arzetmektedir. Ardından kalıbın iç duvarları yağlanmaktadır. Bu, kalıbın sıcaklığını düzenler ve dökülen ürünün kolayca çıkarılmasını sağlar.

2. Enjeksiyon
Erimiş metali bir atış haznesine dökün ve ardından kalıba enjekte edin. Bu enjeksiyon işleminin gerçekleşebileceği 2 yöntem vardır. Bunlar sıcak kamara ve soğuk kamara enjeksiyonudur.

Sıcak Kamara Enjeksiyonu
Bu yöntemde enjeksiyon sistemi ergitme fırınına daldırılır. Erimiş metal, atış pistonundan nozüle ve oradan da kalıba doğru yol alır. Bu yöntem çinko, magnezyum ve kurşun gibi metaller için uygundur.

Soğuk Kamara(Oda) Enjeksiyonu
Bu yöntemde, erimiş metal elle veya otomatik bir mekanizma aracılığıyla bir soğuk hazne kovanına dökülür. Ardından, hidrolik bir pistonu manşondan geçirin. Bu piston portu kapatır ve metali kalıbın içine doğru zorlar. Katılaşma tamamlandığında, pistonu çıkarın ve ardından boşluğu çıkarmak için kalıbı açın. Bu yöntem alüminyum, pirinç ve magnezyum gibi yüksek erime noktasına sahip katılar için uygundur. Soğuk hazne prosesinde ayrıca yatay enjeksiyon veya dikey enjeksiyon kullanılır.

Magnezyum hem soğuk kamara hem de sıcak kamara enjeksiyon prosesleriyle çalışabilir. Tipik olarak, küçük ve karmaşık parçalar sıcak kamara makineleri aracılığıyla üretilir, çünkü bu makinelerin boyut kısıtlamaları vardır. Ayrıca, yüksek basınçlı çinko döküm parçalar tipik olarak alüminyum basınçlı döküm parçalardan daha güçlüdür.

Her iki yöntemde de enjeksiyon işlemi tipik olarak 1.500 ila 25.000 PSI arasında değişen yüksek basınçlarda gerçekleşir. Bu işlem saniyeler içinde gerçekleşir. Katılaşmanın gerçekleşmesi için kalıbın tamamen kapatılması ve bu yüksek basınç altında tutulması gerekir. Hidrolik basınçlar kalıp içinde sıkışan gazları sıkıştırabilir ve soğutma işlemi sırasında katılaşma büzülmesini besleyebilir. Kalıbı sabitlemek ve yüksek basınçlara dayanmak için 4000 tona kadar kuvvetler ticari olarak mevcuttur.

3. Parça Çıkarma
Tüm erimiş metalin katılaştığından emin olduktan sonra, boşluğu kalıptan çıkarma işlemi. İtici pimler boşluğu serbest bırakabilir. İtici pimler tipik olarak kalıbın hareketli ucunda bulunur ve katılaşmış döküm parçasını boşluktan dışarı iter.

4. Kırpma
Yüksek basınçlı dökümün son adımı, üründen ve kalıptan fazla malzemenin çıkarılmasını içerir. Bir kırpma kalıbı, testere vb. kırpma işleminin gerçekleştirilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, metal hurdalar sonraki üretim döngülerinde yeniden kullanılabilir ve geri dönüştürülebilir. Bu konuda trim presleri de kullanılabilmektedir. 

Yüksek Basınçlı Dökümün Avantajları

Yüksek basınçlı döküm, diğer üretim süreçlerine göre çeşitli faydaları nedeniyle çeşitli endüstrilerde sıklıkla kullanılan bir süreçtir. Aşağıda avantajlardan bazıları verilmiştir.

- Daha Yüksek Üretim Oranları
Yüksek basınçlı döküm işlemi, düşük basınçlı veya kokil dökümden daha yüksek üretim oranlarıyla sonuçlanır. Yüksek basınç kullanımı, erimiş metalin yüksek hızlarda enjeksiyonunu sağlar ve bu da daha yüksek üretim oranlarıyla sonuçlanır. Böylece bu süreç yüksek hacimli üretimde popüler hale gelir.

- Kaliteli Parçalar Üretilir
Bunun dışında, yüksek basınçlı döküm boyutsal doğruluk ve üstün yüzey kalitesi açısından iyi bir kalite sunar. Yüksek hassasiyetli ürünler, zaman alıcı ve maliyetli olabilen ekstra düzeltme işlemlerine ihtiyaç duymaz. İyi yüzey kalitesi kaplama işlemini kolaylaştırır. Ayrıca, yüksek basınçlı döküm ürünlerinin avantajları arasında mükemmel homojenlik ve optimum mekanik özellikler yer alır.

- İnce Cidarlı Ürünler
Bu basınçlı döküm işlemindeki yüksek basınçlar, diğer döküm işlemlerinden daha ince kesitlere izin verebilir. İhtiyacınıza ve parça boyutunuza göre 0,40 mm'nin altında et kalınlıkları elde etmek mümkündür. İnce duvarlar ürünlerin ağırlığının azaltılmasına yardımcı olur. Ayrıca, döküm işlemi sırasında ürün içine vida ve gömlek gibi ek parçaların ("birlikte döküm" parçalar olarak da adlandırılır) eklenmesine olanak tanır. Böylece montaj sırasında bileşen sayısının azaltılmasına yardımcı olur.  

- Karmaşık Tasarımlar Elde Edilebilir
Basınçlı döküm işlemi çeşitli kalıp şekillerinin kullanılmasına olanak tanır. Kalıp şekillerindeki esneklik, döküm işlemi sırasında karmaşık parçaların üretilebileceği ve böylece karmaşık montajlara yardımcı olabileceği anlamına gelir.

- Dayanıklı Kalıplar
Süreçte kullanılan kalıplar dayanıklı bir kullanım ömrüne sahiptir, bu da birden fazla üretim döngüsünde yeniden kullanılabilecekleri anlamına gelir. Bu da basınçlı döküm ürününün birim maliyetini düşürür.

Yüksek Basınçlı Döküm Uygulamaları 

HPDC aracılığıyla elde edilen ürünlerin üstün kalitesi nedeniyle, süreç çeşitli sektörlerde çeşitli kritik uygulamalar bulmuştur.

- Otomotiv Endüstrisi

Yüksek basınçlı döküm, çeşitli alüminyum ve magnezyum otomotiv yapısal bileşenleri üretebilir. Motor blokları, şanzıman muhafazaları, yağ karterleri, motor takozları ve çapraz araba kirişleri gibi yapısal parçalar gibi parçalar yapar.

- Medikal Endüstrisi

Aynı zamanda tıp endüstrisinde hafif cerrahi aletlerin üretiminde de popüler bir tekniktir. Ayrıca, tıbbi cihazlar ve yüksek üretimli görüntüleme ekipmanları, infüzyon pompaları vb. de HPDC süreci kullanılarak üretilmektedir.

- Havacılık ve Uzay Endüstrisi

Karmaşık ve girift tasarımlar ve otomasyon üretme kabiliyeti nedeniyle, bu süreç havacılık ve uzay endüstrisinde oldukça popülerdir. Alüminyum, çinko ve magnezyum alaşımları, havacılık ve uzay uygulamalarına yönelik motor parçaları üretmek için kullanılır.

Yüksek Basınçlı Döküm Hakkında Sık Sorulan Sorular

Neden basınçlı döküm deniyor?
Bunun nedeni sürecin kalıp kullanmasıdır. Kalıplar, çoğunlukla CNC işleme ile üretilen ve içine sıvı metal enjekte edilen çelik kalıplardır. İki yarıya ayrılır: döküm makinesine bağlı sabit bir yarı ve hareketli bir ejektör yarı.

Basınçlı dökümün diğer döküm üretim yöntemlerinden farkı nedir?
Basınçlı dökümler, katı metalin sertliği, görünümü ve hissi; test edilmiş yorulma mukavemeti özellikleri; iyi ses sönümleme yetenekleri; elektronik uygulamalar için dahili EMI koruması gibi yerçekimi döküm ürünleriyle aynı avantajların çoğuna sahiptir. Bununla birlikte, özellikle basınçlı döküm, genellikle tüm işleme ihtiyacını ortadan kaldıran mükemmel boyutsal hassasiyetle hızlı üretime izin verir. Ayrıca, kum dökümü her üretim için yeni bir kalıp gerektirirken, kalıcı kalıp dökümü HPDC dökümüne kıyasla daha yavaştır.

Düşük basınçlı ve yüksek basınçlı döküm arasındaki fark nedir?
LPDC 0.08-0.15 MPa arasında basınç aralığına sahipken, HPDC 30-70 MPa arasında bir aralığa sahiptir. LPDC'deki üretim oranları, yavaş bir döküm döngüsü ile ortalama düzeydedir. HPDC ise daha hızlı döküm döngüleri ile daha yüksek üretim oranlarına sahiptir. HPDC gözenekli ve iyi bir yüzey kalitesine sahip ürünler üretir. Öte yandan, LPDC döküm içinde gözeneklilik üretmez, ancak yüzey kalitesi ortalamadır.

Kaynaklar: 

https://www.rapiddirect.com/blog/what-is-high-pressure-die-casting/

https://www.faistgroup.com/news/what-is-high-pressure-die-casting/