NRL YÖNTEMİ

Dökümlerde Besleme

Dökümde besleme; hatasız ve kaliteli bir döküm ürünü elde edilmesi ve ekonomik bir üretim sürecinin sağlanabilmesi için, günümüz dökümcüleri için çok önemli ve bu nedenle ilgi gösterilen bir konudur.Metaller ve alaşımları, soğuma ve katılaşma esnasında bir büzülmeye yani hacimsel olarak küçülmeye uğrarlar. Bu doğal olay hacimsel çekme olarak adlandırılır.

BU KÜÇÜLME DÖKÜM SICAKLIĞINDAN TAMAMEN KATILAŞANA KADAR YAKLAŞIKKARBON ÇELİKLERİNDE %6ALAŞIMLI ÇELİKLERDE %9YÜKSEK ALAŞIMLI ÇELİKLERDE %10 DUR

BESLEYİCİ PARÇADAN DAHA SONRA KATILAŞMALIDIR.

Döküm yapılırken, katılaşan metalin hacimsel çekmesi ile meydana gelecek boşlukları doldurabilecek kadar sıvı metalin sistemde var olması gerekir. Sözkonusuçekme ile oluşacak boşlukların, adeta bir kaynaktan sıvı metalle beslenmesine dökümün beslenmesi, bu sıvı metal kaynağına da besleyici adı verilir. Besleyici, esas döküm parçası katılaşana dek sıvı halde olmalı yani döküm parçasından daha sonra katılaşmalıdır.

Shrinkage Prediction

BU KÜÇÜLEN KISIM, PARÇA ÜZERİNE, PARÇADAN DAHA SONRA KATILAŞAN VE BESLEYİCİ OLARAK ADLANDIRILAN BİR KISIM İLAVE EDİLEREK DOLU TUTULUR.PARÇADAKİ KATILAŞMA YÖNSEL OLMALIDIR. YANİ BESLEYİCİYE OLAN EN UZAK BÖLGEDEN BAŞLAMALI, TÜM PARÇA BOYUNCA DEVAM ETMELİ VE EN SON BESLEYİCİ İÇERİSİNDE SONA ERMELİDİR

BESLEYİCİNİN BESLEYEBİLECEĞİ MAXİMUM BİR MESAFE VARDIR.

Besleyici Tasarımı:Sağlam bir döküm elde edebilmek için, besleyici tasarımı çok önemlidir. Bu nedenle, günümüzde bile, hala, birçok dökümcü, besleyici tasarımlarını ve boyutlarını kendi deneyimlerinin ışığında gerçekleştirir. Bir döküm parçası üretiminde, besleyiciler şu temel koşulları yerine getirmelidir.

1. Besleyiciler, mutlaka esas döküm parçasından sonra katılaşmalıdır.

2. Besleyiciler, döküm parçasının çekilmesini karşılayacak kadar sıvı metal kapasitesine sahip olmalıdır.

3. Besleyici tasarımında, besleyici sayısı, besleyici boyutu ve kesilme maliyeti minimum olmalıdır.

4. Besleyiciler, besleme mesafesi kurallarına uygun ve yönlenmiş katılaşmayı temin edecek şekilde tasarlanmalıdır.

Kısaca Özetlersek

PARÇADAN DAHA SONRA KATILAŞACAK BİR BESLEYİCİ HESAPLAMAK.

BU BESLEYİCİNİN NEREDE OLMASI GEREKTİĞİ VE BESLEYEBİLECEĞİ MESAFEYİ HESAPLAMAK.

BU BESLEYİCİLERİN SAHİP OLMASI GEREKEN HACMİ HESAPLAMAK.

Gerekmektedir.

• Caine metodunun bir süre kullanılmasından sonra daha basit bir şekilde benzer bir metod NRL(Naval Research Laboratory-Donanma Araştırma Lab.) tarafından geliştirilmiştir. Bu metodun avantajı Caine metodundaki deneme sınamayı ortadan kaldırmasıdır.

• NRL yönteminin dayandığı ana prensip A/V oranı küçük olan dökümlerde VÇ/VD oranının büyük olması gerekliliğidir. Metodun basitliği, yüzey alanının ölçülme zorluluğunu gideren bir şekil faktöründen kaynaklanmaktadır. Bu faktör basit şekiller için çok kolay, kompleks şekiller için ise nisbeten yaklaşık olarak tayin edilmektedir.

Burada U = UzunlukG = GenişlikK = Kalınlık olmaktadır.

• Karmaşık şekilli dökümlerde bu boyutlar ana gövdenin en büyük boyutlarını temsil ederler. Diğer kısımlar ise, yine metodun getirdiği bir kolaylık olarak parazit kavramı altında hesaba katılırlar. Parazit kavramı olarak alınan kısımlar şekil faktöründe yer almazlar.

• Şekil faktöründen VÇ/VD oranının tesbitineyarayan eğri şekil de, ayrıca belirlenen VÇ den silindir şekilli bir çıkıcı için (h) ve (d) değerinigösteren eğriler şekil de verilmektedir.

Şekil 2: Şekil faktörü ile VÇ/VD arası ilişki

Basit şekilli bir döküme NRL metodununuygulanması aşağıdaki gibidir.

a) Şekil Faktörü tesbit edilirb) Şekil yardımı ile VÇ/VD oranı bulunurc) VD bilindiğine göre VÇ için tercih edilen çap veyükseklik şekil yardımı ile bulunur.

Genel olarak pratikteüst çıkıcılar için h = 0.5 d,yandan çıkıcılar için ise h = d eşitlikleri tercihedilmektedir.

Yan çıkıcı

h = d

Üst Çıkıcı

h = 0.5 d

ÖRNEK 1

10x20x4 cm boyutlarında bir çelik parçadökülmektedir. Gerekli çıkıcı hesabını NRL yöntemine göre yapınız.

ÇÖZÜM 1

VD = 20x10x4 = 800 cm3 olduğuna göreVÇ = 800x0.5 = 400 cm3 hacme sahip bir çıkıcı gereklidir.

Şekil Faktörü =U + G

K=

+=

20 104

7 5.

VV

0Ç

D

= .5

• Çıkıcının, döküm parçasını yandan beslediği kabuledildiğinde h = d şekli tercih edilecektir. Bununiçin şekil yardımı ile h = 8 cm, d = 8 cm bulunur. Çıkıcı üstten olsaydı, bu takdirde yine şekil de alttaki eğri göz önüne alınıp h=5 cm, d = 10 cm boyutları tesbit edilebilirdi.

ÖRNEK 2

• 20 cm çapında, 5 cm kalınlığında bir disk içingerekli çıkıcı hesabı yapıldığında;

85

2020K

G+U=Faktörü Şekil =+

=

85

2020K

G+U=Faktörü Şekil =+

=

VV

0Ç

D

= .5

Vd4

x h =3.14x400

4x 5 = 1570 cmD

23=

π

VÇ = 1570 x 0.5 = 785 cm3 olacaktır.

üst çıkıcı için h = 6.25 cm d = 12.50 cmyan çıkıcı için h = 10 cm d = 10 cm

Yukarıdaki örneklerden de görülebileceği üzereCaine ve NRL metodları ile basit şekilli dökümlerinçıkıcı hesapları kolaylıkla yapılabilmektedir. Her ikiyolla tesbit edilen çıkıcı boyutları birbirine çokyakın olmaktadır. Ancak NRL metodu daha karışıkşekilli dökümlere de uygulanabilir.

Bir döküm parçasında, ana kısma ilave kısımlareklendiğinde, bu ilave kısımlar çıkıcıda belirli birsıvı metal artışını gerektirir. Böylece çıkıcı, dökümparçası ve parazitlerinden bir süre daha sonrakatılaşır.

Parazit kısımların büyük oluşu ile çıkıcıya yapılan ilavede büyük olacaktır. Çok ince parazitlerin soğuma hızınıarttırıcı etkileride vardır. Ancak bunun hesaplanmasızor olduğundan NRL metodunda bu etki dikkatealınmamıştır.

Bütün parazit kısımlar çubuk ve plaka olarak iki anaşekile benzetilerek hesaplamalarda kullanılırlar. Çubuk, plaka ayrımında kriter; parçanın genişliği (G) vekalınlığı (K) arasındaki bir bağıntıya dayanır.

G > 3K olduğunda parça “PLAKA”G ≤ 3K olduğunda parça “ÇUBUK” olarak kabul edilir.

• Parazit kısımların döküm hacmine ilavesi belirli bir orandahilinde olur. Bu oran ana parçanın çubuk veya plaka şekillioluşuna, parazitin çubuk veya plaka şekilli oluşuna venihayet her ikisinin kalınlıklarına bağlı olmaktadır.

Ana parça çubuk, parazit plaka olduğu durumda; parazit kalınlığı ana parça kalınlığının maksimum% 60’ı kadar olabilir. Ana parça plaka, parazitçubuk ise; aynı oran % 160’a kadar olabilmektedir.

Ana parça ve parazitin her ikisinin de çubuk veyaplaka olduğu durumda; parazit en fazla anaparçaya eşit kalınlıkta olabilir. Kısacası oran % 100 olabilir. Bu oranı geçen değerlerde ilave parçaparazit olarak alınmaz. Hesaplamalara başlıbaşına bir parça olarak dahil edilir.

ÖRNEK 3Aşağıda şekil ve boyutları verilen çelik dökümparçası için gerekli çıkıcı boyutlarını NRL metoduna göre hesaplayınız.

(A) ana parça(B) parazit

(A) G > 3K = 7 > 6 plaka (ana parça)(B) G ≤ 3K = 2 < 3 çubuk

daha öncede belirtildiği gibi parçanın şekilfaktörü hesaplanırken parazit dahil edilmez.

5.82

710K

G+U=Faktörü Şekil =+

=

VV

0Ç

D

= .45

VD = Vana parça + parazit hacmi

ana parçaya ilave edilecek parazit yüzdesi = parazit kalınlığı

ana parça kalınlığı=

12

= 0.5

VD = 10x27 + 0.30(1X2X4) = 140 +2.4 = 142.4 cm3

VÇ = 142.4 x 0.45 = 64 cm3 olacaktır.

ana parçaya ilave edilecek parazit yüzdesi = parazit kalınlığı

ana parça kalınlığı=

12

= 0.5

olduğuna göre; şekil den plakanın çubuğubeslemesi için, parazithacminin % 30’unun ilaveedileceği görülür. O halde

VÇ = 142.4 x 0.45 = 64 cm3 olacaktır.

• üstten çıkıcı düşünüldüğünde; şekil den

• dç = 5.5 cm hç = 2.75 olarak bulunur

ÖRNEK 4

Aşağıda şekli ve boyutları verilen çelik döküm için gerekliçıkıcı boyutlarını NRL yöntemine göre hesaplayınız.

(A) ana parça(B1) ve (B2) parazitler

(A) G > 3K = 10 > 9 plaka (ana parça)(B) G ≤ 3K = 4 < 6 çubuk (parazitler)

Şekil Faktörü =U + G

K=

+=

10 203

10

VV

0Ç

D

= .40

VD = VA+%VB1+%VB2

0.66=32=

kalıalınl parça anakalıalınlparazit = yüzdesiparazit edilecek ilave parçaya ana

ilave edilecek parazit hacmi yüzdesişekil den % 40 bulunur.

Plaka Çubuk

VD = 10x20x3 + 0.40x2(10x2x4) = 664 cm3VÇ = 664x0.40 = 266 cm3

şekil yardımıyla üstten besleme için çıkıcı boyutları

hÇ = 4.5 cm dÇ = 9 cm olacaktır.

Döküm şekli olarak içi boş silindirik şekiller(boru) alındığında, bunlara NRL metodununuygulanmasında ayrı bir işlem gerekmektedir. Borular teorik olarak açılır ve elde edilenplakaya göre NRL metodu uygulanır.

• Ancak burada bir düzeltme faktörüne ihtiyaçduyulur. Zira ortasında maça bulunan boruşekilli döküm teorik olarak elde edilen plakayagöre daha yavaş soğuyacaktır. Dolayısı ileborunun gerçek et kalınlığı (K) ise, bu birdüzeltme faktörü ile (k) çarpılarak efektifkalınlık (Ke) hesaplanır. Böylece dökümparçasının soğuma hızındaki farklılığı ortadankaldırmak için hesaplamalarda et kalınlığıgerçek kalınlıktan daha yüksek alınmış olur.

Kefektif = Kgerçek x k

k düzeltme faktörünün seçimi tablo yardımı ile yapılır.

Tablo :Göbek çapı ve et kalınlığına bağlı olarak k düzeltme faktörü değerleri

* K = et kalınlığı

Göbek çapı 1/2 K* 1 K* 2 K* 4 K* plaka

düzeltme faktörü, k 1.17 1.14 1.02 1.0 1.0

Tablodan görülebileceği üzere göbek çapı, et kalınlığının 4 misli veya dahafazla olduğu takdirde düzeltme faktörüne ihtiyaç duyulmamaktadır. Yaniboru şekilli parça ile teorik olarak tekabül ettiği plakanın soğuma hızlarıherhangi bir düzeltmeyi gerektirecek derecede farklı olmamaktadır.

ÖRNEK Aşağıda şekli ve boyutları verilen çelik dökümiçin gerekli çıkıcı boyutlarının NRL metodunagöre tesbit ediniz.

verilen boyutlara göre et kalınlığı K = 5 cm dir.Göbek çapı = 10 cm = 2K dır.

Tablo ya göre :k=1.02 olacaktırborunun açılmış şekli bir plaka olacağından

Ş.F olacaktır. ( 3)=+

= ≅15 255 102

14π

πx .

VV

0Ç

D

= .30

VD = 25π(102-52) = 5625 cm3 olacaktır.VÇ = 5625 x 0.3 = 1688 cm3 olacaktır.

üstten besleme düşünüldüğünde çıkıcı içinhÇ = 0.5 dÇ olacaktır. O halde

Vpd4

xd2

pd8

= 1688Ç

2 3

= =

d3 = 4501 dÇ = 16.6 cm hÇ = 8.3 cm dir