Köpük kalıp yöntemi, genellikle metal döküm işlemlerinde kullanılan bir tekniktir. Bu yöntemde, köpük malzeme (genellikle polistiren köpük) kullanılarak bir kalıp oluşturulur ve bu kalıp içine erimiş metal dökülerek istenen parça şekillendirilir.
Köpük Kalıp Yönteminin Temel Adımları Nelerdir?
- Köpük Kalıp Tasarımı: İlk adım, istenilen metal parçanın tasarımına uygun olarak bir köpük kalıp oluşturmaktır. Polistiren köpük, kalıp içine kesilerek veya CNC makineleri kullanılarak istenilen formda şekillendirilir.
- Köpük Kalıp Kaplama: Köpük kalıp, genellikle refrakter (ateşe dayanıklı) bir malzeme ile kaplanır. Bu kaplama, dökülen metalin kalıp içinde şekillenmesini sağlamak ve köpüğün erimesini önlemek amacıyla kullanılır.
- Kalıp Montajı: Hazırlanan köpük kalıp, genellikle çelik bir çerçeve içine monte edilir. Bu çerçeve, kalıbın döküm esnasında dayanıklılığını artırır.
- Metal Dökme İşlemi: Hazırlanan köpük kalıp, erimiş metalin dökülmesi için kullanılır. Metal, köpük kalıbın içine döküldüğünde, köpük yanar ve yerine metalin girmesine izin verir.
- Soğuma ve Parçanın Çıkartılması: Dökme işlemi tamamlandıktan sonra, metal parça kalıpta soğumaya bırakılır. Soğuma süreci tamamlandığında, kalıp çıkarılır ve istenen metal parça elde edilir.
Bu yöntem, özellikle karmaşık şekillere sahip parçaların üretiminde ve hafif metal alaşımlarının dökümünde tercih edilebilir. Yöntem, diğer geleneksel döküm yöntemlerine kıyasla daha az malzeme kullanımı ve karmaşık tasarımların daha kolay elde edilebilmesi gibi avantajlar sağlayabilir.
Yöntem özellikle otomotiv endüstrisinde rağbet görmektedir.
Köpük Kalıbın Uygulama Adımları Nelerdir?:
- POLİSTREN ön genleştirme:
- Polistiren köpük, genellikle geniş bir kullanım alanına sahip olan hafif, sert ve sıkıştırılabilir bir plastik malzemedir. Polistiren adı, bu malzemenin kimyasal yapısına atıfta bulunur. Genellikle genişletilmiş polistiren (EPS) ve sıkıştırılmış polistiren (XPS) olmak üzere iki temel türü vardır.
- Genişletilmiş Polistiren (EPS): Bu tür polistiren, hafif bir köpük malzeme olarak bilinir. İlk olarak granül veya boncuk formunda bulunan polistiren, buharlaştırıcılar yardımıyla genişletilir. Genişleme işlemi sırasında malzeme hacminde artış ve küçük kapalı hücrelerin oluşumu meydana gelir. EPS, hafif olması, düşük ısı iletkenliği, ses yalıtımı ve darbelere karşı direnci gibi özellikleri nedeniyle ambalaj endüstrisinden inşaat sektörüne kadar birçok alanda kullanılır.
- Sıkıştırılmış Polistiren (XPS): Bu tür polistiren, sıkıştırılmış formda üretilir. Yüksek sıcaklık ve basınç altında şekillendirilen sıkıştırılmış polistiren, daha yoğun bir yapıya sahiptir. Isı iletkenliği düşüktür ve suya karşı dirençlidir. Bu nedenle, sıkıştırılmış polistiren özellikle izolasyon malzemesi olarak inşaat sektöründe kullanılır.
Polistiren köpük, genellikle ambalaj malzemelerinden yapı elemanlarının izolasyonuna kadar birçok farklı uygulama alanında kullanılır. Hafif olması, düşük maliyeti ve izolasyon özellikleri nedeniyle tercih edilen bir malzemedir.
- Polimer tanelerinin 20 gram/litre civarındaki yoğunluğunu kontrol etmek için, genleştirme buharla yapılır.
- Polistiren köpük, genellikle geniş bir kullanım alanına sahip olan hafif, sert ve sıkıştırılabilir bir plastik malzemedir. Polistiren adı, bu malzemenin kimyasal yapısına atıfta bulunur. Genellikle genişletilmiş polistiren (EPS) ve sıkıştırılmış polistiren (XPS) olmak üzere iki temel türü vardır.
- Köpük model yapımı:Polimer taneleri bir alüminyum takım içerisine enjekte edilir ve buharla eritilerek, esas parçanın hassas kopyası içine doldurulur.
- Yapıştırma:Çok karmaşık parçaların modeli tekparça (yekpare)olarak yapılamaz. Bu nedenle birkaç parça olarak yapılan köpük modeller yapıştırılarak son şeklini alır.
- Salkım montajı:Bağımsız köpük baskıları bir yolluk sistemine bağlanarak bir ağaç ya da salkım şekli alır.
- Boyama:Salkımlar SU BAZLI REFRAKTER boya ile boyanır. Bu boya köpüğü daha katı hale getirir ve ergimiş metal ile kum arasında bariyer görevi üstlenir. Boya EGZOST gazını da kontrol ederek salkımın dışarı atılmasını sağlar.
- Kurutma:Boya içindeki su dışarıya atılarak kuru, sert ve geçirgen bir boya sağlanır.
- Salkım yerleştirme:Boyanmış ve kurutulmuş salkım, titreşim özelliğine uygun olarak tasarlanmış kalıp içerisine yerleştirilir. Bu işlem elle veya otomatik olarak yapılabilir.
- Kum doldurma:Kuru ve hiçbir bağlayıcı katılmamış kum, kontrollü bir hızla kalıp içine püskürtülürken, belli bir SEKANSDA titreşim uygulanır. Kum kalıp içine akarak salkımın içindeki ve dışındaki boşlukları doldurur.
- Sıkıştırma:Kum titreşim sayesinde salkım etrafında sıkışır ve maksimum yoğunluğuna yaklaşır. Bu yoğunluk diğer kum kalıplama süreçlerinde olduğundan daha fazladır.
- Metal dökme:Ergimiş metal köpük yolluk sisteminden verilir. Salkım kademeli olarak sıvılaşır ve buharlaşır. Döküm parçası tüm detaylarıyla, ölçü ve yüzey özellikleriyle oluşur.
- Boşaltma:Soğutulduktan sonra, döküm parçası çevrilerek kumun kolayca boşalması sağlanabilir. Kuru kum iç kısımlardan kolayca boşalacağı için sarsağa gerek yoktur. Kum hiçbir işleme tabi tutulmadan tekrar kullanılabilir.
Hassas Köpük Modellerin Yararları Nelerdir?
Köpük kalıp sürecine aşağıdaki nedenlerden ihtiyaç duyulur:
- Dizayn baskıları
- Döküm parçaları esas şekline yakın dökülebildiği için işleme gerektirmez.
- Karmaşık parçalar, mükemmel yüzey özellikleri, homojen et kalınlığı çok düşük ya da sıfır eğrilik ile
üretilebilir.
- Metal miktarından tasarruf sağlar.
- Çevre baskıları
- Sarsak gerektirmediği için dökümhanede gürültü, toz ve döküm zararlarını ortadan kaldırır.
- Kullanılan kuru kum yeniden kullanılabilir. Ne kalıp ne de maça için bağlayıcı gerekmediğinden atıklar dikkate değer şekilde azalır.
- Demir dökümde kullanılan köpük kalıp %0,3 organik madde içerir. Organik madde miktarı havada sertleşen sistemlerde %3, BENTONİT li kalıplarda %12’dir.Bu miktarın %10’u döküm sırasında yansa bile köpük kalıp sistemi çok daha az EMİSYON değerine sahiptir. Bunun yanı sıra; bu EMİSYON miktarı döküm ve boşaltma sürelerinin sadece birkaç saniyesinde oluştuğu için kolaylıkla kontrol edilip tutulabilir.
- Maça, yolluk gibi parçalar gerektirmediği için kesme, temizleme gibi işlemler ortadan kalkar ve daha temiz dökümhane ortamı sağlar.
- Dizayn baskıları
- Maliyet baskıları
- Bu süreçle sağlanan tasarım serbestliği; işleme ve hurda miktarında düşüşün getirdiği avantajlarla birlikte mükemmel parça ENTEGRASYONU sağlar.
- Sayısı ve şekline göre her oyuk, 200.000 ile 1.000.000 devir arasında işleme gerektirir. Köpük kalıp süreci, bu işleme süresini geleneksel dökümhane süreçlerine oranla çok daha azaltır.
- Eğriliğin azaltılması nedeniyle döküm ağırlığı %1 – %30 arasında azalır. (1° nominal, 0°elde edilebilirdeğerlerdir.)Kalıbı beslemek ve maça tabakası için ilave metale veya işleme payına gerek olmaksızın gerçek ve eş et kalınlığı sağlar.
- Maliyet baskıları
Kimi durumlarda, bu yöntem içinde kalıp maliyeti, yaş kum veya diğer bilinen döküm yöntemlerinin maliyeti ile kıyaslandığında daha yüksek bulunacaktır. Bununla birlikte; çoğu durumda, işlemede azalmalar, yüksek performans ve verimlilik toplam maliyette dikkate değer azalma getirmektedir.
Bu nedenledir ki; döküm parçalarının bu yöntem ile tasarımı, üretici ile kullanıcılar arasında işbirliği gerektirir. Bu şekilde her iki tarafında hedefleri birbirine yaklaştırmış olur.