Demir döküm yönteminin ilk kez Çin’de MÖ 300’lü yıllarda Khan Hanedanı döneminde, 1.400°C üzerindeki sıcaklıklarda ergitilmiş demirin kalıplara dökülerek biçimlendirilmesi ile başladığı tahmin edilir. Demir devrinin Avrupa’ya ticaret kanalı ile Balkanlar üzerinden, demir fırınları ve işçiliği ile beraber Anadolu’dan ulaştığı anlaşılmaktadır. Yani Anadolu tüm kültürlerin beşiği vazifesini gördüğü gibi dökümcülükte de en eski olma özelliğini korumuştur. Konya Çumra yakınındaki Çatalhöyük kazısında MÖ 6000 yıllarında Anadolu’da madencilik yapıldığı tespit edilmiştir.
Döküm endüstrisinin en yüksek tonajlı ürünü dökme demirlerdir. Dökme demirlerin iyi bir malzeme oluşu ve üretim maliyetinin düşük olması kullanım alanını genişletmektedir. Dökme demirler çok geniş bir aralıkta değişen mukavemet, sertlik, işlenebilirlik, aşınma direnci, korozyon direnci ve diğer özelliklere sahiptirler.
Dökme demir, yüksek fırından elde edilen ham demirin kupol ocaklarında karbonunu yakarak %1,7 ila %3’e kadar düşürmek suretiyle elde edilen, düşük sıcaklıklarda ergiyen akıcı bir malzemedir. Ergime sıcaklığı yaklaşık 1250°C’dir. Kendini çekme özelliği %k=1~2, yoğunluğu 7,2–7,4 g/cm3’dür. İçerisinde Karbon (C), Silisyum (Si), Manganez (Mn), Kükürt (S) ve Fosfor (P) bulunur. Dökme demirde karbonun yanı sıra silisyum da bulunduğundan ve soğuma hızının yavaş olmasından katılaşma sırasında karbon grafit halinde katılaşır. Dökme demirler, birçok farklı özellik içeren bir demir alaşım ailesidir ve isimlerinden de anlaşılacağı gibi, katı halde çalışılmayıp istenilen şekle dökülerek getirilirler. Belirli özellikleri kontrol etmek ve çeşitlendirmek için başka metalik ve ametalik alaşımlar ilave edilir.
Döküm ürünleri çoğu sanayi dalında bir girdi olarak kullanılmaktadır. Öyle ki, sanayi mamullerinin %90’ında en az bir adet döküm ürünü bulunmaktadır. Yani Türk döküm sektörü; Türk imalat sanayiinin temel taşlarından biridir. Aynı zamanda tasarımdan prototipe, testlere ve nihai ürünlere kadar başta makine, ulaşım araçları ve savunma sanayii olmak üzere tüm üretim taleplerini karşılayabilecek durumdadır.
Yeni malzemelerin yarattığı rekabete rağmen dökme demirler ekonomik ve binlerce mühendislik uygulamasına uygun malzemeler olduklarını kanıtlamışlardır. Dökme demirler düşük maliyeti, döküme elverişliliği ve yüksek basma dayanımları sebebiyle geniş kullanım alanına sahiptirler. Eğer başka katkı elemanı yoksa dökme demirde en az %1,7 karbon bulunur. Dokuda %1,7’den az karbon varsa bu malzeme dökme demir değildir. Dökme demirdeki yabancı maddeler ve katkı elemanları bulunduğu zaman karbon miktarı daha düşük olabilir.
Teknolojik gelişmelerle büyük parçalar yerine küçük parçalar daha işlevsel ve montaj edilebilir hale geldi. Örneğin malzemelerdeki elementlere varana kadar saydığımızda bir CNC tezgâhında 10-15 bin, bir traktörde 15-20 bin, bir otomobilde 20-25 bin, bir tankta 40 bin, bir uçakta 100 bin ve bir denizaltıda 120 bin adet malzeme bulunmaktadır. Çok sayıda malzemenin bir araya getirildiği bu karmaşık sistemlerin her biri önemli görevleri yerine getirmektedir. Dolayısıyla bu malzemelerin doğru ve bulundukları yerdeki şartlara uygun seçilmesi çok önemlidir. Aksi takdirde çalışma sırasında sistemin söz konusu parçası kırılıp can ve mal kaybına sebep olabilir.
Makine parçalarının görevlerini yapabilmeleri de özellikleri ile ilişkilidir. Bir teknik elemanın doğru malzemeyi seçebilmesi için malzemelerin içyapısını ve imalat yöntemleri konusunda bilgi sahibi olması gerekir.
Malzeme seçilirken; malzemenin yapısı, özgül ağırlığı, ergime ısısı, elektrik ve ısı iletkenliği, düşük veya yüksek sıcaklık ortamında mı kullanılacağı, malzeme üzerine gelecek kuvvetler, malzemenin bulunabilirliği, işçiliğe elverişliliği, fiziki, mekanik ve teknolojik özellikleri, ekonomikliği, iç ve dış etkilere dayanımı, üretimde hangi yöntemlerin kullanılacağı gibi etmenler göz önüne alınmalıdır.
Malzemelerin kullanıldığı yere uygunluğu da son derece önemlidir. Uygun seçilen malzemeler sayesinde makinelerin, tezgâhların, makine parçalarının daha uzun ömürlü ve daha emniyetli olmaları sağlanacaktır.
Ünsal Makina imalatının nihai ürünleri olan her çeşit kasnak, fan bağlantı elemanları, kaplinler, burçlar ve rulman yatakları imalatlarını özel olarak düşündüğümüzde ise,
Mukavemet
Süneklik
Kararlılık
İmal edilebilirlik
Elde edilebilirlik
Korozyon direnci
Isı transfer özelliği gibi ana maddelerin mutlaka gözden geçirilmesi gereklidir.
Ürünlerimiz genel olarak “pik döküm” olarak üretilmekle birlikte, kullanım yerine ve teknik ihtiyaca göre “sfero” dökümü de gerçekleştirmekteyiz.
İster pik ister sfero ya da çelik olsun, aslında hepsinin ana malzemesi ham demirdir. Ham demir, içerisine “karbon” katılmak suretiyle alaşım haline getirilerek güçlendirilir. Tercih edilen karbon oranına ya da karbon atomlarının dağılım şekillerine göre de farklı malzeme yapısı kazanırlar ve farklı isimler alırlar.
Elde edilen bu ürünlerin uluslararası standart gösterimleri bulunmaktadır. Bu kodlara bakarak kasnak dökümünde ne kullanıldığını ve ne kadarlık çekme kuvvetine dayandığını anlayabiliriz. Örneğin bir kasnak için GG20 veya GJL 200 ifadesini görürüz. Bu bize kasnağın pik döküm olduğunu ve 200 N/mm²’lik çekme mukavemetinde üretildiğini gösterir. Bunun dışında sfero dökümler GGG veya GJS ile ifade edilir. Standart olarak GJL 200 döküm (GG20) kalitesi uygulanmakla birlikte kullanılan makine ve elemanlarının işlevlerine göre GGG40 GGG50 üretime ihtiyaç ve rağbet hızla artmaktadır. Peki neden?
Sfero döküm, çeliğinkine benzer bir matris içinde dağılmış küre şekilli grafitlerden oluşan bir yapıya sahiptir. Mikro yapı açısından pik dökümden ayrıcalığı grafitlerin şeklidir.
Sfero döküm, pik döküme göre başlıca avantajları düşük ergime derecesi, iyi akışkanlık, iyi dökülebilme mükemmel işlenebilme ve iyi kesme mukavemetidir. Sfero döküm ürün mekanik özellikleri bakımından çelik döküme benzerken üretim yöntemi açısından dökme demir karakteri taşıyan özel bir malzemedir.
Pik döküm ve sfero döküm kimyasal bileşimleri (kükürt ve magnezyum haricinde) esas olarak birbirinin aynı olmasına rağmen bu iki dökme demir oldukça farklı katılaşırlar. Bu farklılık malzemenin mekanik özelliklerini de değiştirmektedir. Aşağıdaki tabloda görüldüğü üzere sfero ürünlerin çekme dayanımı, elastik modülü, darbe söndürme gibi mekanik özellikler bakımından GG25 e daha üstün özellikleri vardır.
Tablo 1- Sfero ve Pik Dökümün Kimyasal ve Mekanik Özelliklerinin Kıyası
Sfero dökümün üstün özellikleri de göz önünde bulundurulduğunda, aşağıdaki 2 tabloda da görüldüğü üzere sfero döküm eğrisinin yıllara göre gerek üretim ve buna bağlı olarak ihracatının da kat be kat arttığı sayısal olarak da görülmektedir. Sfero döküm çeliğinkine benzer bir matris içinde dağılmış küre şekilli grafitlerden oluşan bir yapıya sahiptir. Mikro yapı açısından pik dökümden ayrıcalığı grafitlerin şeklidir.
Sfero dökümün, pik döküme göre başlıca avantajları düşük ergime derecesi, iyi akışkanlık, iyi dökülebilme mükemmel işlenebilme ve iyi kesme mukavemetidir. Sfero döküm ürün mekanik özellikleri bakımından çelik döküme benzerken üretim yöntemi açısından dökme demir karakteri taşıyan özel bir malzemedir.
Pik döküm ve sfero döküm kimyasal bileşimleri (kükürt ve magnezyum haricinde) esas olarak birbirinin aynı olmasına rağmen bu iki dökme demir oldukça farklı katılaşırlar. Bu farklılık malzemenin mekanik özelliklerini de değiştirmektedir. Aşağıdaki tabloda görüldüğü üzere Sfero ürünlerin çekme dayanımı, elastik modülü, darbe söndürme gibi mekanik özellikler bakımından GG25’e daha üstün özellikleri vardır.
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
Pik Döküm
625.000
610.000
600.000
650.000
675.000
650.000
720.000
602.971
Sfero Döküm
480.000
502.000
500.000
600.000
630.000
640.000
810.000
897.890
Çelik Döküm
152.000
140.000
135.000
140.000
150.000
166.000
170.000
192.372
Demir Dışı Döküm
170.550
185.000
300.000
350.000
380.000
427.500
440.000
546.987
Toplam Üretim
1.427.550
1.437.000
1.535.000
1.740.000
1.835.000
1.883.500
2.140.000
2.240.220
Tablo 2 ve 3- Türk Döküm Sanayiinin Üretim Rakamları (Ton)
Türk döküm sanayiinin üretim rakamlarında sfero döküm yüzdeliği Tablo 4’te de görüldüğü üzere 1982 yılında %2’lik bir dilim kaplayan sfero ihracat yüzdeliği %36’lık bir dilime yükselmiştir.
Yıl
Pik Döküm
Sfero
Çelik
Demir Dışı
Toplam İhracat
1982
7.800
200
1.336
0
9.336
1983
7.540
322
1.270
0
9.132
1984
9.700
229
1.524
0
11.453
1985
8.400
232
1.935
0
10.567
1986
10.689
509
2.972
0
14.170
1987
18.234
705
2.198
0
21.137
1988
15.000
700
2.300
0
18.000
1989
17.189
2.200
2.500
0
21.889
1990
15.178
2.500
2.800
0
20.478
1991
14.420
2.400
3.900
0
20.720
1992
28.176
3.700
4.100
0
35.976
1993
28.176
6.072
3.813
0
38.061
1994
56.306
10.987
7.701
0
74.994
1995
61.900
14.870
8.006
0
84.776
1996
83.300
29.300
13.800
0
126.400
1997
98.000
39.000
21.000
0
158.000
1998
136.000
51.000
31.000
8.100
226.100
1999
153.000
55.000
41.000
9.200
258.200
2000
198.000
61.500
47.000
18.700
325.200
2001
211.000
72.000
49.000
22.000
354.000
2002
232.000
79.600
52.000
26.000
389.600
2003
251.500
87.000
59.000
35.000
432.500
2004
287.000
157.000
68.000
46.000
558.000
2005
295.000
190.000
70.000
75.000
630.000
2006
309.000
230.000
81.000
88.000
708.000
2007
340.000
260.000
90.000
95.000
785.000
2008
300.000
275.000
100.000
100.000
775.000
2009
278.000
260.000
67.000
87.000
692.000
2010
307.000
313.000
87.500
117.000
824.500
2011
320.000
310.000
97.000
138.000
865.000
2012
285.000
310.000
88.000
152.000
835.000
TOPLAM
4.382.508
2.825.026
1.108.655
1.017.000
9.333.189
Tablo 4- Türk Döküm Sektörü İhracatının Yıllara Göre Değişimi (Ton)
Ünsal Makina Ailesi olarak malzeme seçiminin güç aktarım organları üzerindeki etkisinin idrakinde olduğumuzu, bu konuda müşterilerimize gerekli mühendislik desteğini ücretsiz olarak verdiğimizi belirtmek isteriz. Bu destek bünyemizde çalışan, alanında uzman 15 mühendis kadrosu ve otomatik kalıplama / döküm hattı ile sağlanabilmektedir. Ki bu durum son yıllarda %200 seviyelerinde artış gösterdiğimiz GGG40, GGG50 imalatlarımızdan da rahatlıkla görülebilir durumdadır.
Yazarlar
Sümeyye Çavdarcı, Endüstri Yüksek Mühendisi, Ünsal Makina
Belma Karatürk, Endüstri Mühendisi, Ünsal Makina
Sorularınız ve ürün talepleriniz için bize yazın!
Makale veya haberde geçen ürünler hakkında bilgi almak ve talepte bulunmak için destek@uretimtek.com adresimize yazabilirsiniz.
7 yılı aşkın süredir hem endüstriyel hem de bireysel yaşamında Kalite Yönetim, Sistem Geliştirme, Üretim Planlama ve ERP sistemleri alanlarındaki bilgi birikimini arttırma yönünde çalışmalarını yürütmekle beraber kaliteli üretim yapmayı kendine gaye edinmiş Ünsal Makina’da Endüstri Yüksek Mühendisi olarak görev almaktadır.