YEREKMNE TERS DKM YNTEMNN DKMPARALARIN BESLEME ZELLKLERNE ETKLER

ZET 
Bu almada, ya kum kalplar kullanlarak geleneksel yerekimi (gravity casting) ve yerekimine ters dkm (counter gravity casting) yntemleri ile retilen paralarn besleme zellikleri zerine dkm scakl ve basncn etkisi aratrlmtr. Deneysel almalarda Al-% 10 Si dkm alam kullanlmtr. Numuneler 600, 640 ve 690 C scaklklarda, 100, 200, 250, 300 ve 500 mmHg vakum seviyelerinde dklmtr. Sonular, yerekimine ters dkm yntemiyle gelimi besleme zelliklerinin elde edildiini gstermitir. 

1. GR(INTRODUCTION) fazla olmas da katlama srasnda dkm paralarda 
ekme miktarnn artmasna yol amaktadr [1-8]. retilen dkm paralar uzay ve otomotiv endstrisi bata olmak zere birok alanda yaygn olarak Dkm paralarn retimi srasnda zellikle kaln kullanlmaktadr. Metalik malzemeler svdan kesitli paralarda katlama ekmesinin karlanmaskatlamaya baladklarnda hacimce klrler. Bu ya da katlama srasnda bzlerek metalin boalttdurum dkm ilemlerinde katlama ekmesi olarak yerlerin doldurularak salam paralarn retilebilmesi ifade edilmektedir. Katlama ekmesi, sv metal amacyla genellikle besleyiciler kullanlmaktadr scakl, malzeme bileimi, katlama ve dkm [1,3]. Dkm para kesit kalnlndaki artilem artlarna bal olarak deiim gsterir. sonucunda souma hz azalmaktadr. Dkm Scaklkla birlikte malzemelerin hacimce byme ya scaklnn artmas da ayn etkiye sebep olmaktadr. da klme oranlaro malzemelerin genleme ve Bu sebeple besleyici ve besleme ihtiyacnn bzlme miktarlar ile ilikilidir. Ancak, scakln azaltlmas amacyla kesit kalnl, dkm artmas, metal atomlar arasndaki mesafenin de scaklnn azaltlmas ve basn yardmyla (pres artmasna yol atndan ayn ktledeki metalin dkm) dkm ilemleri yaygn olarak uygulanan kaplad hacminde art meydana gelmektedir. Bu tekniklerdendir [3,9-11]. durum yksek scaklklarda dklen metal ve alamlarn kalp iersinde katlama srecinde daha Al-Si alamlarnn ekme ve besleme karakteristikleri fazla bzlmesi anlamna gelmektedir. Bzlmenin konusunda yaplan almalar bulunmaktadr 
H. Hasrcve F. Gl Yerekimine Ters Dkm Ynteminin Dkm Paralarn Besleme zelliklerine Etkileri 
[2,3,12,13]. Bunlar genellikle basnl dkm ilemleri [1,10,11], alam elementlerinin etkileri, soutucu kullanm gibi etkilerin [1,2,14,15] incelenmesi eklindedir. Ancak zellikle kullanlan kalp malzemesi, souma artlar ve vakum uygulamasnn etkileri konusunda almalar bulunmamaktadr. Basn yardmyla (pres dkm) sv metalin kalba sktrlarak doldurulmasnn da besleme ihtiyacnn azaltlmasnda nem tad gz nne alndnda, bu yntemin nemli avantaj salayaca dnlmektedir. Dier yandan vakum ile sv metalin yerekiminin tersi ynde hazrlanan kalplara doldurulduu yerekimine ters dkm yntemi retilen paralarn yap ve zelliklerini olumlu ynde gelitirdii bilinmektedir. Yerekimine ters dkm yntemi ile ok dk dkm scaklklarnda retim yaplabilmektedir. ekme boluu bulunmayan para retimi, dkm ilemlerinin temel amalarnda birisidir. Bu nedenle hangi dkm yntemi kullanlrsa kullanlsn retilen paralarn her adan salam ya da dier bir ifade ile amaca uygun olmas istenir. Bu amalarla birok teknik (basnl dkm), metalrjik ilem (tane inceltme ve modifikasyon) ve malzemeler (alam elementi ilavesi) kullanlmaktadr [11,12,15]. Bunlardan birisi de; burada olduu gibi dkm ilemlerinde vakum uygulanmasdr. Yerekimine ters dkm konusundaki yaynlarda besleme konusunda almalarn olmamas nemli bir eksiklik oluturmaktadr. Ancak besleme ile ilgili olarak basnl(pres) dkm konularndaki almalar [3,911] incelendiinde; basncn avantaj saladgrlmektedir. Bu almalarn temel noktasn; ekme oluan blgelerin svmetal ile doldurulmassrasnda basncn etkilerinin tespit edilmesi oluturmaktadr. almalarn neticesinde, uygulanan basncn artrlmasyla dkmlerde ekmeye balgzeneklerin azald, hatta nlenebildii grlmektedir. 
Ya kum kalplarda Al-% 10 Si alamnn farkldkm scaklklar ve vakum seviyelerinde retilmesi srasnda meydana gelen boluk eklindeki ekme miktarlarnn tespit edilmesi ve elde edilen sonularn geleneksel dkm ile karlatrlmas amacyla bu alma yaplmtr. 

2. DENEYSEL ALIMALAR (EXPERIMENTAL PROCEDURE) 
Yerekimine ters dkm yntemi ile numune retimi iin elektrik diren ergitme nitesi kullanlarak svmetal hazrlanmtr. Ergitme srasnda; ocak ve svmetalin scakl K-tipi sl-iftler yardmyla llmtr. Dkm ilemlerinde, kimyasal bileimi Tablo 1de verilen %10 Si ieren ticari Al-Si dkm alam(ETAL 171) kullanlmtr. almada vakum ile yerekimine ters dkm yaplabilmesi iin elik malzemeden zel olarak hazrlanm olan boru tipi dereceler kullanlmtr. Yerekimi dkm ilemlerinde ise dkmhanelerde kullanlan geleneksel ereve tipi dereceler kullanlmtr.  50 x 70 mm boyutlarnda hazrlanan model (ekil 1) kullanlarak ya kum kalp malzemesinde kalplar hazrlanmtr. 
Tablo 1. Dkm ilemlerinde kullanlan Al -% 10 Si alam kimyasal bileimi (Table 1. Chemical analysis of Al-10Si alloy used in casting process ) 
Element  Bileim oran (% arlk)  
% Si  9.42  
% Fe  0.38  
%Cu  0.05  
%Mn  0.431  
%Mg  0.36  
%Cr  0.015  
%Ni  0.04  
%Zn  0.06  
%Ti  0.10  
%Pb  0.011  
%Al  Kalan  


ekil 1. Besleyici modeli (Figure 1. Model of feeder) 
Yerekimi ile dkm ilemi bir pota yardmyla svmetalin hazrlanan kalba doldurulmas yoluyla gerekletirilmitir. Vakum ile yerekimine ters dkm ilemleri ise hazrlanan zel bir dzenek kullanlarak yaplmtr. Geleneksel yerekimi ynteminde model ekil 2de grld gibi alt dereceye dikey pozisyonda yerletirilmi, dikey yolluk ve buna bal olan tek meme yardmyla dkm ilemi gerekletirilmitir. Yerekimine ters dkm ilemlerinde ise; ekil 3te olduu gibi dikey pozisyondaki modelin alt ksmndan meme balantsyardmyla dkm ilemleri gerekletirilmitir. 
Dkm ilemleri hazrlanan ya kum kalplar 

ekil 2. Geleneksel dkm yntemi kalp tasarm(Figure 2. Mold desing of traditional casting process) 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 


ekil 3.Yerekimine ters dkm yntemi kalp tasarm(Figure 3. Mold desing of counter gavity casting process) 
kullanlarak 600, 640 ve 690C scakllarda ve 100, 250 ve 500 mmHg vakum seviyelerinde gerekletirilmitir. Dkm ilemleri sonucunda elde edilen paralar kullanlarak nce parann dksmndan, daha sonra ise dikey ynde ortalarndan kesilen numuneler zerinde meydana gelen boluklarn ekline baklarak besleme konusundaki incelemeler gerekletirilmitir. Meydana gelen ekme boluklarnn miktarlar izgisel kesime metodu yardmyla ekil 4te verilen skala kullanlarak numune d ve i yzeylerinden llerek gerekletirilmitir. Sonular hacimsel anlamda ekmeyi ifade etmemektedir. Elde edilen sonular incelenen numunenin yzey alanna karlk gelen ekme blgesinin % cinsinden orann gstermektedir. Elde edilen ekme miktarlar geleneksel dkmde en yksek scaklkla dier scaklklar, yerekimine ters dkm de ise geleneksel dkmde ayn dkm scakl baz alnarak vakum miktarnn etkisi deerlendirilmi ve deiim oranlar belirlenmitir. 

ekil 4. izgisel kesime metodu skalas(Figure 4. Scale of lineer intercept method) 
3. SONULAR VE TARTIMA (RESULTS AND DISCUSSION) 
Al- 10 Si alamndan retilen paralarda besleme ihtiyacnn belirlenebilmesi amacyla yerekimine ters ve geleneksel yer ekimiyle dkmle retilen numuneler kesilmeden nce elde edilen grntler ekil 5te, merkezlerinden dikey ynde kesilmigrnmleri ise ekil 6da verilmektedir. Kaln kesitli paralarda ekme grntleri genellikle st ksmdan kme ve i ksmlarda para merkezi boyunca boluk ya da gzenekler eklinde olmaktadr. retilen numuneler incelendiinde; geleneksel yntemde dkm scaklndaki arta bal olarak ekme boluklarnn artt grlmektedir (ekil 5.a-c). Dkm scaklnn 600 Cden 690 Cye artrlmassonucunda ekme boluk miktarnda art olmaktadr. Geleneksel yntem ile retimde btn dkm scaklklarnda ekme boluklarnn olduu ve buna bal olarak nemli oranda besleyici ihtiyacnn bulunduu grlmektedir. Bu sonular, dkm scaklnn azalmasnn kaln kesitli salam dkm 


ekil 5. a) 600, b) 640 ve c) 690 Cde geleneksel dkm; 600 Cde; d) geleneksel, e) 100, f) 250 ve g) 500 mmHg vakum, 640 Cde; h) geleneksel, k) 100, l) 250 ve m) 500 mmHg vakum, 690 Cde; n) geleneksel, p) 100, r) 250 ve s) 500 mmHg vakum ile dkm numuneleri (Figure 5. Specimens of traditional 
casting at a) 600, b) 640 and c) 690 C, at 600 C; d) traditional casting, e) 100, f) 250 and g) 500 mmHg with vacum, at 640 C; h) traditional casting, k) 100, l) 250 and m) 500 mmHg with vacum, at 690 C; n) traditional casting, p) 100, r) 250 and s) 500 mmHg with vacum) 
H. Hasrcve F. Gl Yerekimine Ters Dkm Ynteminin Dkm Paralarn Besleme zelliklerine Etkileri 
para retiminde nemli oranda avantaj saladngstermektedir. 
Malzemeler genellikle dkm iin s verilerek ergitilirler ve ergime scaklndan bir miktar daha yksek scaklkta dklrler. Bu scakla ise dkm scakl denilmektedir [1,2]. Dkm scaklnn artmas sonucunda atomlar aras mesafe de artmaktadr. Scakln artmas ile birlikte atomlar birbirlerinde uzaklamakta ve atomlar aras balar zayflayarak ergime ilemi salanmaktadr. Bylece malzemeler kat halden svya dnmektedirler. Scaklk ne kadar fazla olursa bu atomlar aras mesafe de o kadar artmaktadr. Bu durum ayn ktleye sahip bir malzemenin daha yksek bir scaklk ortamnda daha fazla hacim kaplamas anlamna gelmektedir. Dkm ilemlerinde bu ve benzeri nedenlerden dolaymmkn olan en dk scaklkta dkm yaplmastercih edilmektedir [1-8]. Sv metal kalba doldurulup katlamaya brakldnda atomlar kendi denge noktalarna gelecek ve katy meydana getirecektir. Scakla bal olarak artan atomlar aras mesafe nedeniyle sabit hacimli kalp ierisine doldurulabilen metal miktar azalacaktr. Bu durumda katlama sonucunda meydana gelecek boluk miktar da artacaktr. Bunun sonucunda yksek oranda besleme ihtiyac ortaya kacaktr. ekme boluunun azaltlmas iin yaplabilecek en basit ilem ise scakln azaltlmasdr. 
Dier yandan basncn atomlar aras mesafeye etkisi de bilinen bir gerektir. Basncn etkisiyle sktrma sonucunda atomlar aras mesafe azalmaktadr [3,911]. Bu durumda svdan katya geen malzeme ierisindeki atomlar aras mesafelerin azalmas ile daha yksek younlukta malzeme retilebilmektedir. Bu almada dkm ilemlerinde vakum ile emme eklinde negatif bir basn uygulanmaktadr. Bu vakum nedeniyle daha yksek younlua sahip paralar retilmekte ve bunun sonucunda ise yksek mekanik zellikler elde edilebilmektedir [1,16-21]. Vakum uygulamasnn katlamay hzlandrmas ve atomlar aras mesafeyi azaltarak younluu artrmasnedeniyle ekme boluunun azaltlabilecei dnlerek bu alma gerekletirilmitir. 
Dier yandan yerekimine ters dkm yntemi ile retilen numunelere bakldnda, geleneksel yntemde olduu gibi dkm scaklndaki azalma ile birlikte ekme miktarnn azald ve buna balolarak besleme gereksinimin de azald tespit edilmitir. 600 C dkm scaklnda btn vakumda seviyelerinde retilen numunelerde ise ekme boluklarnn neredeyse bulunmad grlmtr. Bu yntemde scaklktaki dn yannda, uygulanan vakuma bal olarak besleme ihtiyacnn azalddnlmektedir. nk ayn scaklkta, ancak farklvakum miktarlarnda retilen numuneler incelendiinde artan vakuma bal olarak ekme boluklarnn miktar azalmaktadr (ekil 5). Bu sonular; yerekimine ters dkm yntemi ile ok dk scaklklarda ve uygulanan vakum yardmyla ekme boluklarnn giderilerek salam dkm para retiminin salanabileceini ortaya koymaktadr. Dkm scaklna bal olarak geleneksel yntemde en dk ekme miktarnn 600 C scaklkta dkm sonucunda elde edilebildii grlmektedir (ekil 5.a). Dk scaklkta st ksmda kk miktarda ekme boluu (kme eklinde) grlrken, scakln artmasna bal olarak boluk miktar artmakta ve hatta 690 C scaklkta (ekil 5.c) orta yan ksmda da boluun meydana geldii grlmektedir. Bu sonular dkm scaklndaki artn salam dkm para retiminde olumsuzluklara sebep olduunu gstermektedir. 
Vakum uygulamas sonucunda; geleneksel ynteme kyasla ekme boluu oluumu ve miktar da azalmaktadr. 600 C scaklkta dkm sonularincelendiinde; geleneksel yntem ile retim sonucu yzeyde ekme grlrken, uygulanan vakum seviyelerinin tmnde ekme oluumu grlmemektedir (ekil 5.d-g). 640 Cde ise 100 mmHg vakumda ekme bulunmasna ramen, geleneksel yntem sonucunda oluan ekme miktarna kyasla daha azdr. Ancak dier vakum seviyelerinde paralarn yzeylerinde kesinlikle ekme grlmemektedir (ekil 5.h-m). 690 C scaklkta dkm sonucunda ise hem geleneksel, hem de tm vakum seviyelerinde yzeyde ekme meydana gelmitir. Ancak uygulanan vakum sonucunda meydana gelen boluklarn geleneksel yntemdeki boluklara kyasla daha kk ya da az olduu grlmektedir (ekil 5.ns). Sonular, genel olarak dk dkm scakl ve vakum uygulamalar sonucunda ekme miktarnn azaltlabildiini gstermektedir. 
Dier yandan, ekme oluumunun sadece para yzeylerinde olmayp, i ksmda merkez blgelerde de meydana geldii bilinmektedir [1,2]. Bu amala retilen numuneler dikey orta ksmlarndan kesilerek i ksmlarda meydana gelebilecek ekme boluklarincelenmitir. Elde edilen grntler ekil 6da verilmitir. 600 C scaklkta dkm sonucunda retilen numunelere bakldnda (ekil 5.a-d) geleneksel yntemde st ksmda boluk ve kme eklinde ekme grlrken, vakum uygulamassonucunda ekme miktarnn ok az miktarda ve gzenekler eklinde olutuu grlmektedir. Yksek vakum seviyelerinde (500 mmHg) gzenek miktarnn yok denilecek kadar azaltlabildii grlmtr. 640 C scaklkta dkm sonucunda meydana gelen ekme grntleri ve miktarlarekil 6.e-hde grlmektedir. Geleneksel dkm sonucunda st ksmda kme ve orta ksmda geni bir alanda gzenek eklinde ekme olutuu grlmektedir. Vakum uygulamas ile ekme ekli ve miktardeimektedir. Dk vakum seviyelerinde (100 mmHg) kenar ksmda boluk ve i ksmda gzenek eklinde ekme meydana gelirken, vakum miktarnn 
Gazi niv. Mh. Mim. Fak. Der. Cilt 21, No 3, 2006 


ekil 6. Dkm numunelerinin merkezden kesilmi fotoraflar; 600 Cde a)geleneksel, b) 100 mmHg, c) 250 mmHg ve d) 500 mmHg vakum, 640 Cde e)geleneksel, f) 100 mmHg, g) 250 mmHg ve h) 500 mmHg vakum, 690 Cde k)geleneksel, l) 100 mmHg, m) 250 mmHg ve n) 500 mmHg vakum (Figure 6. 
Photograps of cutting ceterline of casting  specimens; at 600 C; a) traditional casting, b) 100, c) 250 ve d) 500 mmHg with vacum, at 640 C; e) traditional casting, f) 100, g) 250 ve h) 500 mmHg with vacum, at 690C; k) traditional casting, l) 100, m) 250 ve n) 500 mmHg with vacum) 
artmasyla boluk yerine daha ok i ksmda gzenek biiminde ekme olutuu grlmektedir. Ancak, vakum miktarndaki arta (250 ve 500 mmHg) balolarak ekme miktarnn geleneksel ynteme gre azald grlmektedir. 690 C scaklkta retilen numunelere bakldnda (ekil 6.k-n) ekme miktarnn dk dkm scaklklarna kyasla daha yksek olduu grlmtr. 690 Cde i ksmlarda meydana gelen ekme grntleri incelendiinde st ve yan ksmda kme, i ksmda ise gzenek biiminde olduu grlmektedir. Bu scaklkta da dier scaklk artlarnda olduu gibi vakum uygulamas sonucunda ekme miktarnn azaldtespit edilmitir. 690 C scaklkta dier dkm scaklklarndan farkl olarak vakum miktarnn artrlmasna ramen numunenin st ve yan ksmlarnda bulunan kme eklindeki (ekil 5.n-s) ekme grntleri giderilememitir. Ancak, bu kmenin vakum miktarndaki artla birlikte meme balantsnn bulunduu numunenin alt ksmna doru kayd grlmektedir. Daha yksek vakum seviyelerinde dkm yaplmas durumunda ekmenin daha da azaltlabilecei elde edilen sonulardan grlebilmektedir. Yerekimine ters dkm yntemiyle kaln kesite sahip paralarn baarl bir ekilde retilebilecei elde edilen bu sonulardan grlmektedir. 
retilen numunelerde meydana gelen ekme boluklarnn saysal olarak ifade edilmesinin daha doru olaca dnlerek yaplan lmler sonucunda elde edilen veriler Tablo 2 ve ekil 7-8de verilmitir. 
Tablo 2. Dkm scakl ve uygulanan vakum miktarna bal olarak ekme miktarnn deiimi (Table 2. Variable of shrinkage cavity depending on pouring temperature and applied vacuum) 
600 C  640 C  690 C  
Geleneksel  % ekme miktar  13,01  17,2  23,8  
% ekmenin azalmas  45,33  27,73  
100 mmHg  % ekme miktar  7,98  10,03  17,1  
vakum  % ekmenin azalmas  36,66  41,68  28,15  
250 mmHg  % ekme miktar  7,1  9,2  12,9  
vakum  % ekmenin azalmas  45,42  46,51  45,79  
500 mmHg  % ekme miktar  1,7  6,4  10,1  
vakum  % ekmenin azalmas  86,93  67,79  57,56  

Elde edilen sonular incelendiinde scakln artmasna bal olarak ekme miktar nemli oranda artmaktadr. Oluan ekme boluklarnn miktarlarndaki deiimler dkm scaklnn etkilerinin belirlenebilmesi amacyla geleneksel dkmlerde scaklklar arasndaki farklar ve yerekimine ters dkm sonular ise geleneksel yntemle aralarnda meydana gelen farklar kullanlarak bulunmutur. Geleneksel yntemde en dk ve en yksek scakla bal olarak deiim miktar yaklak % 34,29 orannda gereklemitir. Vakum uygulamasna bal olarak ekme miktar

H. Hasrcve F. Gl Yerekimine Ters Dkm Ynteminin Dkm Paralarn Besleme zelliklerine Etkileri azaltlmtr. Bu scaklkta 500 mmHg vakum 
28 
miktarnda ise hemen hemen ekme yok denecek 
24 
20 
16 
dzeydedir. Daha yksek scaklklarda dkmde 
ise vakum miktarndaki arta bal olarak ekme 
12 8 


4)ekme oluumunun azaltlabilmesi ya da 
4 
nlenebilmesi asndan dk scaklk ve yksek 
0 
seviyede vakum ile dkm yaplmasnn yarar 
ekme Miktar, %
miktarnda azalma grlmtr. 
salayaca grlmtr. 

20 100 250 500 
Vakum Miktar, mmHg 
ekil 8. retilen numunelerde vakum uygulamasna bal olarak meydana gelen ekme miktarlarnn azalmas(Figure 8. % Decrease in shrinkage cavity of specimen 
depending on vacuum level) 
byk oranda azalmtr. Her bir dkm scaklkendi ierisinde deerlendirildiinde deiim oranlar600 Cde % 86,93, 640 Cde % 67,79 ve 690 Cde ise % 54,04 eklindedir. Bu sonular dkm scaklnn azalmas ve ayn zamanda vakum miktarnn artmas ile ekme miktarnn byk oranda azaltlabildiini gstermektedir azaltlabildiini gstermektedir. 



4. SONULAR (CONCLUSIONS) 
1)Ayn scaklk artlarnda geleneksel ynteme kyasla vakum uygulamas sonucunda ekme miktarnda nemli oranda azalma meydana gelmitir. 
2)Geleneksel yntemle retilen numunelerde st ksmda ve yzeyde da ak ekilde ekme boluu, dikey ve yatay dorultuda numunelerin merkez ksmda gzenekler meydana gelmitir. Dier yandan vakum uygulamasna bal olarak ekme miktarnn azald ve biiminin de birok numunede boluk yerine ounlukla gzenek eklinde olutuu grlmtr. 
3)600 C scaklkta vakum uygulanmas sonucunda ekme oluumu ve miktar byk oranda 

