Yaş kum kalıplama ile kuru kum kalıplama arasında sınıflandırılabilecek modern bir yöntem de (CO2 - sodyum silikat yöntemi) CO2 ile kalıp­ların sertleştirilmesidir. Kalıp ve maçaların karbondioksit gazı yardımıyla sertleştirildiği CO2-yöntemi, ilk önce 1950 yıllarında uygulanmaya başlanmış ve bunu izleyen yıllarda giderek geliştirilerek kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu yöntemde kalıplar, kurutulmuş kalıbınkine eşit bir mukavemete, ısıtmaya gerek kalmadan erişebilmektedir. Furan reçineleri gibi kendi kendine sertleşen organik bağlayıcılı kumlar da ka­lıplamada benzer şekilde kullanılabilir.

 CO2 YÖNTEMİYLE HAZIRLANMIŞ KALIPLAR

Yaş kum kalıplama ile kuru kum kalıplama arasında sınıflandırılabilecek modern bir yöntem de (CO2 - sodyum silikat yöntemi) CO2 ile kalıp­ların sertleştirilmesidir. Kalıp ve maçaların karbondioksit gazı yardımıyla sertleştirildiği CO2-yöntemi, ilk önce 1950 yıllarında uygulanmaya başlanmış ve bunu izleyen yıllarda giderek geliştirilerek kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu yöntemde kalıplar, kurutulmuş kalıbınkine eşit bir mukavemete, ısıtmaya gerek kalmadan erişebilmektedir. Furan reçineleri gibi kendi kendine sertleşen organik bağlayıcılı kumlar da ka­lıplamada benzer şekilde kullanılabilir.


C02 yöntemi aşağıdaki şekilde özetlenebilir :

Kum +% 1.5 - 6 camsuyu (Na2O.SiO2) karışımı, model etrafına ko­nur ve içinden (15...60sn) CO2 gazı geçirilir.
CO2 gazı, sodyum silikatı silikajele dönüştürür ve kum
tanecikleri bağlanır. Bu işlemle kalıp sertleştirilir veya sertleştirilen kısımlar bir araya getirilerek kalıp teşkil edilir. Alt ve üst kalıpların bu şekilde sertleştirilip kalıbın kapatılmasından sonra dökümün 24 saat içinde yapılması gerekir. Bu yöntem için özel kalıplama ve maça üfleme makinaları geliştirilmiş olup, bu makinalarda kalıplama ve gaz verme işlemleri peşpeşe yapılabilmektedir.

CO2 yöntemi ile kalıplamada konvensiyonel kil bağlayıcılarının ye­rini sodyum silikat bağlayıcıları almaktadır. Cam suyu ve sodyum silika­tın meydana getirdiği alçak mukavemetli kalıplardan CO2 gazı geçirilerek 14 kg/cm2 'ye kadar yüksek bir kuru mukavemete erişilebilir. Bu yöntem pişirilmeden sertleşen kalıp ve bilhassa maça yapımında kullanılır.

Yöntem, bilinen bütün döküm alaşımları için uygundur ve özellikle çelik, gri dökme demir ve bakır esaslı alaşımlarının dökümünde kullanılır.

CO2 yönteminin avantajları özetle aşağıda verilmektedir :

· Sodyum silikat - kum karışımının mukavemeti nedeniyle, alt ve üst derecede kum içine destek koymak ihtiyacı kalmamaktadır.

· Pahalı teçhizat gerekmez. Kum ile sodyum silikat karışımı kon­vensiyonel teçhizatlarla kolayca yapılabilir. CO2 kolay temin edile­bilir. Gaz gönderme cihazları ise pahalı değildirler.

· Kalıp ve maça yapım tekniği, geleneksel kum kalıplamadaki gibi olduğundan bu teknik her dökümhanede kolaylıkla uygulanabilir.

Yöntem hem az sayıda parça için, hem de seri üretimde kullanılabilir.

· Karmaşık biçimlerin kalıptan çıkarılması yaş ve kuru kum kalıplardan daha kolaydır.

· Üretilen parçaların boyut hassasiyeti ve yüzey kalitesi yaş ve kuru kum kalıplardan daha iyidir.

· Kalıp kurutma işlemine gerek kalmadan, dayanımı yüksek kalıplar elde edilir. Fırınlar için yatırım yapılması gerekmez, yer ve zamandan tasarruf edildiğinden kuru kum kalıplamadan daha ekonomiktir.

· Yöntemde rahatsız edici gaz ve kokular çıkmaz.

· Maça üretiminde CO2 - gazı geçirilmeden önce maçaların içi boşaltılarak kabuk kalıplanıp yöntemindekine benzer şekilde maça üretimi yapılabilir.

Yöntemin dezavantajları ise şöyle sıralanabilir :

· Konvensiyonel yönteme nazaran daha pahalı bir yöntemdir.

· Hazırlanmış (sertleştirilmiş) kalıplar normal atmosfer basıncın­da depolandıklarında, 24 saatte veya daha uzun bir sürede bozul­maktadırlar.

· Hazırlanan kum karışımının ve sertleştirilen kalıpların bekletilebilecekleri süreler çok kısadır.

· Kalıp ve maçaların dökümünden sonra dağılabilme özellikleri çok kötüdür.

CO2 yöntemi ile kalıp ve maça hazırlamada, kullanılan sodyum sili­kat (Cam suyu) viskoz bir sıvı olup kum taneleri arasına düzgün şekilde dağılması iyi bir karıştırma ile sağlanır. Sodyum silikat ile kaplanan kum tanecikleri akışkan olmadıklarından kalıp, yaş kum yönteminde olduğu gibi, dövülerek hazırlanır. Bu safhadaki kalıp veya maçanın mukavemeti ol­dukça düşüktür. Ancak bu kompakt kum - sodyum silikat karışımından CO2 gazı geçirilerek bir kaç dakikada taneler arasında kuvvetli bir bağ meydana getirilir.

Sodyum silikatın jel teşkili aşağıdaki reaksiyona göre oluşur :

Na2O . (x)SiO2 + (x) H2O + CO2 à Na2CO3 + SiO2 . (x)H2O

Burada x=3,4 veya 5'dir.

Reaksiyon ürünü sodyum karbonat ve hidrate silistir. Aynı tip bağ karı­şımın havada bekletilmesi ile (havadaki CO2 ile reaksiyonun oluşu) de teşkil olur, ancak bunun için çok uzun süre gereklidir.

CO2 yönteminde, kullanılan kum genellikle silika (silis) kumu olup AFS 55 ilâ 85 tane inceliğinde olmalıdır. Diğer kumlar da, (zirkon, olivin vb.) kullanılabilir. Kum, kuru olmalı ve içerdiği nem miktarı maksimum % 0.25 civarında bulunmalıdır. Ayrıca kumun temiz olması ve mümkün olduğu kadar CaCO3 içermemesi gerekir. Karışım için gerekli sodyum si­likat miktarı, kumun tane inceliği arttıkça (tane boyutu küçüldükçe) ar­tar. Örneğin AFS 55 inceliğindeki bir kum için % 3 (ağırlıkça) sodyum si­likat gerekirken AFS 85 inceliğindeki bir kum için yaklaşık % 4,5 sodyum silikat gerekir.

Bağlayıcı olarak kullanılan sodyum silikat ise % 7-28 (Na2O) % 26-64 silis (SiO2) ve % 17-67 su (H2O) dan müteşekkildir. Genel olarak, sodyum silikat SiO2 / Na2O oranına (ağırlıkça) göre seçilir. En uy­gun silikatlarda özellikle maça yapımında bu oran (1 - 2) ilâ (1.2-2) ara­sındadır. Kalıplama amacı ile kullanılan sodyum silikatın özgül ağırlığı 40°Be civarındadır.

Ayrıca karışıma, özellikleri iyileştirmek amacı ile, diğer bazı ilâveler­de yapılabilir. Bunlar kısaca kaolen kili, alüminyum oksit (Al2O3) ve şe­kerdir. Kil, kalıp stabilitesini artırır. Alüminyum oksit sıcak mukavemeti yükseltir. Şeker ise dökümden sonra kalıptaki kalıcı mukavemeti azaltır ve dağılabilme özelliğini arttırır. (Bir başka deyimle kalıp bozma kolaylaşır.)

Tipik Karışım :

Sodyum silikat, 40°Be ........................... % 3.3

Kaolen kili ............................................ % 1.7

A12O3 (325-600 meş) ............................. % 1.7

Şeker, 40°Be ............................................. % 2.0

Kum, AFS 70 ................................................ geri kalan

CO2 yönteminde, karışımın hazırlanmasında özel dikkat gerektiği da­ha önce de belirtilmişti. Karıştırma süresi toplam 3 ilâ 5 dakikadır. Ge­nellikle uygulanan karıştırma şekli, diğer ilâveler ile kumu önce karıştır­mak, sonra sodyum silikat ilâve ederek 1 - 2 dakika karıştırmaktır.

Tipik bir karıştırma çevrimi aşağıdaki gibi olmalıdır:

Kuma, şeker ilâvesi
1 dak. karıştırılır.

Kaolen kili ve A12O3 ilâvesi
2 dak. karıştırılır.

Sodyum silikat ilâvesi
3 dak. karıştırılır.


Sodyum silikat - kum karışımı maça kutusuna veya model etrafına sıkıca yerleştirildikten sonra, içinden hemen CO2 gazı geçirilmelidir.

Ancak küçük miktarlar veya iri boyutlar için çok daha değişik gaz verme sistemleri mevcuttur. Gaz basıncı, kalıp veya maça'nın boyutuna göre (1.4—2.8 kg/cm2) arasında değişir. Ancak önemli olan, gazın kalıp veya maça'dan geçirildiği süredir. Fazla gaz vermenin mukavemet üze­rinde olumsuz etkileri vardır.

Ayrıca gaz verildikten sonra da kalıp sertleşmeye devam edeceği için fazla gaz (CO2) vermekten hemen her zaman kaçınılmalıdır.

Yaklaşık bir değer olarak 1/2 kg. CO2 gazı 20 ilâ 45 kg. kumu sert­leştirmek için yeterli olmaktadır.
 

Bu Yöntemle İlgili Video İçin Tıklayınız (Video Quicktime Formatındadır.)