Emrah Çınar
Temmuz 2007, Kırklareli

Not: Bu çalışmanın, daha detaylı bilgi içeren PDF formatlı orijinalini aşağıdaki linkten indirebilirsiniz;
tasarimda-malzeme-secimi.pdf (password: emrahcinar)

1. GİRİŞ

Bu çalışmada tasarımda malzeme seçiminin önemi, kullanım şartlarına uygun malzeme seçiminin yapılabilmesi için malzeme davranışlarının, piyasada sık kullanılan malzemeler ve kullanım alanları üzerinde durulmuştur.

Malzeme seçimindeki temel amaç, verilen soruna ve duyulan ihtiyacı karşılamaya yönelik kurgulanan tasarımı elde edebilmek için belirlenen çalışma koşulları altında çalışabilecek en uygun ve olabildiğince en uzun ömürlü malzemeyi seçmektir. Tasarımcı kullanacağı malzemenin karakteristik özelliklerini, bulunabilirliğini (sağlanabilirliği), maliyetini ve ekonomisini de düşünmek zorundadır ve bu koşullarda karşılıklı bir dengenin kurulması şarttır.

 2. ÇELİK MALZEMELERE GENEL BİR BAKIŞ

İmalat ve kalıp sektöründe kullanılan belli başlı çelik türleri aşağıdaki gibidir:

1-) Takım Çeklikleri
2-) Islah Çelikleri
3-) Sementasyon Çelikleri
4-) Yapı Çelikleri

2.1 Takım Çelikleri

Metal ve metal dışı malzemelerin muhtelif yöntemlerle şekillendirilmesi veya doğrudan kullanım amacıyla şekil verilmesi işleminin ana malzemesi büyük oranda takım çelikleridir. Şekillendirmeye yada form verme maksadıyla kullanılan takım gruplarından, kullanım amacı ve koşullarına bağlı olarak birçok fiziksel ve mekanik özellikler beklenir. Söz konusu özellikler ana başlığı ile şöyledir. Yüksek aşınma direnci, yüksek çekme dayanımı, yüksek akma dayanımı, yeterli süneklik, yüksek darbe dayanımı, yüksek sertlik ve yüksek tokluk özelliği, takım çelikleri dört ana grupta sınıflandırılır [1].

1-) Soğuk - İş Takım Çelikleri
2-) Sıcak - İş Takım Çelikleri
3-) Yüksek Hız Takım Çelikleri
4-) Plastik Kalıp Çelikleri

2.1.1 Soğuk - İş Takım Çelikleri

Resim 2.2.2.1 Soğuk iş takım çeliklerinden yapılmış parçalar

Oda sıcaklığında çalışan kalıp ve takımlarda, yüksek sıcaklıklara dayanım gerekmediğinden, soğuk iş çelikleri çok iyi aşınma dayanımı ve tokluğu (darbelere karşı kalıbın formunu koruması ve kırılmalara karşı direnç)  sağlayacak şekilde alaşımlandırılır. Piyasadaki kesme, bükme kalıpları, bıçaklar baskı makaraları, zımbalar, pres takımları, soğuk ekstrüzyon takımları vb. soğuk iş takım çeliklerinden üretilir.

Resim 2.2.2.2 Çeşitli çeliklerin aşınma ve tokluk dayanım kıyaslamaları

Soğuk iş çeliklerinde kullanım alanlarına göre, aşınma dayanımı veya tokluk çok önemli özelliklerdir. Sürekli aşınmaya maruz kalan kalıp veya takımlarda, tokluk özelliğine bakmadan yüksek sertliğe erişebilen çelikler tercih edilebilir. Bu kalıplarda darbe olmadığından tokluğu düşük olabilir. Fakat hem aşınma hem de darbenin olduğu kalıplarda, tokluğu da yüksek olan çelikler tercih edilmelidir. Aksi takdirde kırılmalar, atmalar yaşanabilir. Yüksek darbe ile çalışan kalın sac kesen makas ağızları, zımbalar veya soğuk makaslarda ise tokluk özelliği en ön planda gelir. Bu nedenle tokluğu yüksek olan çelikler (1.2767 gibi)  tercih edilmelidir.

1- Kesme takımları
2- Delme zımbaları
3- Makine bıçakları
4- Cıvata perçin ve somunları
5- Kağıt ve plastik bıçakları
6- Kazıma bıçakları
7- Sıvama kalıpları vb.

Belli başlı kullanılan soğuk-iş malzemeler; DIN Normu Malzeme numarasına göre şunlardır. 1.2080, 1.2379, 1.2210, 1.2550, 1.2842, 1.2601, 1.2767, 1.1730.

Resim 2.2.2.3 Soğuk iç çeliğinden yapılmış parça

Soğuk İş Takım Çelikleri

1.2739 :Yüksek aşınma dayanımı ve yüksek tokluğa sahip olduğundan kesme ve ezme için çok uygundur. Orta kalınlıktaki malzemeler için zımba ve kesim parçalarında boru ve profil makaralarında kullanılır. sac kalınlığı 6 mm' ye kadar olan saclarda hassas kesme kalıplarında makas bıçaklarında derin çekme kalıplarında kullanılır

1.2080 :Yüksek aşınma dayanımı ve ısıl işlem sırasında boyutsal kararlılığı olan çeliktir. Sac kalınlığı 4 mm' ye kadar olan saclarda hassas kesme kalıplarında ağır iş kesme ve zımba parçalarında zımbalarda ve raybalarda kullanılır. çekme gerilmesine dayanıksızlığı ve gevrekliği nedeni ile gittikçe daha az tercih edilmektedir.

1.2550: Darbe çeliği olarak bilinir. Kesici, pens, zımba ve matriks malzemesi, ağaç işleme ve yontma bıçaklarında, basınçlı hava ile çalışan keskilerde, desen kalıplarında, darphane kalıplarında ve 12 mm' ye kadar olan sacların kesilmesinde kullanılır.

1.2767 : Sertleşebilirliği ve tokluğu yüksek çeliktir. Çatal kaşık kalıpları, kalın sacların kesilmesinde kullanılan bıçaklar ve makaslar, yüksek sertlikte yüksek tokluk özelliği gerektiren plastik ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplarında kullanılır.

1.2436 : % 12 kromlu ledeburitik yapılı soğuk iş çeliğidir. Çok yüksek aşınma dayanımı vardır. 1.2080' e göre sertleşme kabiliyeti daha iyidir. Ağır iş kesme ve zımba parçalarında, kağıt ve plastik bıçaklarında, derin çekme kalıplarında, zımba, rayba ve broşlarda kullanılır.

1.2842 : Yağda sertleşebilen işlenmesi kolay yüksek sertleşme kapasitesi olan çeliktir. Cıvata sanayi için çapak alma takımları, kağıt, mukavva gibi ince malzemeler için kesme bıçaklarında ve küçük boyutlu plastik kalıplarında kullanılır.

1.2210 : Cr-V alaşımlı cıva çeliği olarak çeşitli pim imalatı, kılavuz pimleri ve matkap gibi kesici takım imalatında kullanılır, tokluk ve işlenebilirliği iyidir.

2.2.3 SICAK-İŞ TAKIM ÇELİKLERİ

Resim2.2.3.1 Sıcak iş çelik üretimi

Resim 2.2.3.2 Sıcak iş çeliği kullanılarak yapılan kalıp

Oda sıcaklığında şekillendirilemeyen demir, çelik ve diğer metallerin ısıtılarak şekillendirilmesi sıcak iş çeliklerine olan ihtiyacı doğurmuştur.
Sıcak iş çeliklerinde aranan belli başlı özellikler;

• Yüksek sıcaklıkta mekanik özelliklerini koruyabilmesi(Sertlik, yeterli akma ve çekme dayanımı, yeterli temper direnci vb.),
• Yüksek sıcaklıkta aşınma dayanımlarının yüksekliği
• Isı iletkenliğinin yüksekliği

1- Enjeksiyon Döküm Kalıpları
2- Ekstrüzyon Kalıpları
3- Dövme Kalıpları
4- Kalıp ve Boru Presleri ve Aksamları
5- Delici Zımbalar ve Kalıpları vb.

Belli başlı kullanılan sıcak-iş çelikleri ise şunlardır. 1.2344 , 1.2343 , 1.2365 , 1.2367, 1.2714 , 1.2581 , 1.2606, 1.2713, 1.2885

Sıcak İş Takım Çelikleri

1.2344 : İyi bir süneklik ile birleşen yüksek sıcaklıkta aşınma dayanımını yitirmeyen bir çeliktir. Isıl şoklara karşı dayanımı, yüksek seviyedeki saflığı, homojenliği sebebi ile çok geniş bir kullanımı vardır. Yaygın olarak alüminyum gibi hafif metal alaşımları için ağır yükte çalışan sıcak iş kalıpları, metal ekstrüzyon preslerinde yağ ve hava soğutmalı presleme ve delme mandrellerinde ve dövme kalıplarında kullanılır.

1.2343 : Hafif metallerin enjeksiyon kalıplarında ekstrüzyon presleri kalıplarında kullanılır.  1.2344' e göre ısıl iletkenliği ve tokluğu daha iyidir.

1.2365 :Yüksek sıcaklıkta sertliğini yitirmeyen yüksek ısı iletkenliği olan çeliktir. Ağır metal alaşımları için pres döküm kalıpları ve karışık iç burçları, presleme diskleri ve delme mandrellerinde kullanılır.

1.2714 : Yağda ve havada sertleşebilen sıcak iş çelikler arasında en iyi süneklik gösteren çeliktir. Cam üretim proseslerinde ekstrüzyon presleme için pres sapma başlığı form parça presleme takımlarında kullanılır.

2.2.4 YÜKSEK HIZ TAKIM ÇELİKLERİ

Yüksek hız çelikleri iyi sertleşebilirliğe sahip oldukları için, bunlardan yapılan takımlar tuz banyosunda veya havada bile sertleşebilirler. Yüksek hız çeliklerinin en genel uygulama alanı talaş kaldırma takımlarıdır. Yüksek sıcaklıklarda göstermiş oldukları yüksek mukavemetlerinden ötürü, yüksek hız çelikleri, sıcak iş takım çelikleri olarak ( örneğin sıcak kesiciler ve somun imal eden sıcak zımbalama makinelerindeki zımba malzemesi ) kullanılırlar.

Yüksek hız takım çelikleri:

1.3343: Kesme, delme, bükme, delik açma işlemlerinde kullanılan kalıp ve aparatlarının yapımında, delme işleminde kullanılan matkap uçlarının yapımında, testere ağızlarının üretiminde, broş, zımba ve kılavuz yapımında kullanılmaktadır

1.3243: Yüksek kesme hızlarına sahip tüm kesme kalıplarında, özellikle matkap ucu ve broşlarda kullanılır. Yüksek kesme hızlarının ihtiyaç duyulduğu ve 1.3343' ün yetersiz kaldığı yerlerde tercih edilir.

1.3247: Genellikle freze, testere ağzı, matkap uçları, şerit testere ve kılavuz üretiminde kullanılmaktadır.

1.3207: Genellikle form verme takımlarında, kesici takım uçlarının üretiminde, kesme bıçaklarının ağızlarında ve zımba üretiminde kullanılmaktadır.

1.3208: Freze, yüksek hızlardaki form verme takımlarında, kesme işlemlerinde kullanılan takımların üretiminde kullanılmaktadır.

2.1.4 Plastik Kalıp Çelikleri

Resim 2.2.5.1 Plastik kalıp çeliklerinin endüstride kullanımı

İmalat ve kalıp sektörünün kayda değer kullanım sahasına sahip çelik grubudur. Her türlü plastik bazlı malzemelerin muhtelif yöntemlerle şekillendirmesi bu grup çeliklerle mükemmel olarak gerçekleştirmektedir. Plastik kalıp çelikleri, kullanılan plastik hammaddenin cinsine göre aşınmaya, basınca ve korozyona maruz kalırlar. Bu nedenle çok çeşitli plastik kalıp çelikleri geliştirilmiştir.

Plastik kalıplarından beklenen özellikler;

• Hızlı işlenebilirlik özelliği
• Isıl işlem sırasında boyut değişiminin az olması
• Parlaklık
• Basınç dayanımı
• Aşınma dayanımı

Bu özelliklere göre, plastik kalıplarında kullanılan çelikler aşağıdaki sınıflarda incelenebilir.

1-Yüzeysel Sertleşen Çelikler
2-Ön Sertleştirilmiş Çelikler
3-Çekirdeğine Kadar Sertleşen Çelikler
4-Korozyon Dayanımlı Çelikler
5-Nitrasyon Çelikler
6-Kalıp Hamili Çelikler

2.2.5.1 Yüzeysel Sertleşen Çelikler:

Bu çelikler sementasyon gibi yüzey sertliğini arttırıcı yöntemlerle sertleştirildiğinde, aşınmaya çok dayanıklı bir yüzey ve tok bir çekirdeğe sahip olurlar. Aşınma dayanımının yüksek olması gereken bazı plastik enjeksiyon kalıpları bu çeliklerden yapılabilir. Havada, yağda ve tuz banyosunda su veilebilir.

2.2.5.2 Ön Sertleştirilmiş Çelikler:

Bu çelikler kullanım kolaylığı nedeniyle giderek daha çok talep görmektedir. Çoğu plastik kalıplarında 1100 N/mm2 (350 HV) çekme kuvveti yeterlidir. Ön serleştirilmiş çelikler bu sertlikte teslim edilir. 1.2312, 1.2738 bu tür çeliklerdendir. 1.2738 çeliğinin daha üstün özellikleri sebebi ile 1.2311 çeliği yavaş yavaş talep görmez hale gelmiştir. Çok kalın ölçülerde bile çekirdek sertliğini kaybetmemesi, ayna gibi parlayabilmesi ve desenlenebilmesi en önde gelen özelliklerdir. Ancak nikel içeriği yüzünden büyük kalıplarda işleme kabiliyeti iyi değildir. Büyük kalıplarda bu yüzden 1.2312 tercih edilir. İçerisindeki S(kükürt) ilavesi işleme kolaylığı sağlar. Parlaklık ve desenleme kabiliyeti 1.2738 kadar iyi değildir.

2.2.5.3 Çekirdeğine Kadar Sertleşen Çelikler:

Yüksek basınçların söz konusu olduğu plastik kalıplarında, basma mukavemetlerinin yüksek olması nedeniyle tercih edilirler. Yüzeysel sertleşen çeliklere göre avantajları sertliğin sadece yüzeyde değil, çekirdeğe kadar sürmesidir. Bu yüzden, çok aşındırıcı plastiklerin kalıplarında özellikle tercih edilir. Örneğin, 1.2767 çeliği bakalit kalıplarında özellikle tercih edilirler. Çok iyi parlaklık desenleme özelliği vardır. 52 RC' ye serleştirilebilirler.

2.2.5.4 Korozyona Dayanımlı Çelikler:

PVC gibi kimyasal yollarla çelik üzerinde asit etkisi yapan plastiklerde kalıp çeliğinde "korozyon dayanımı" aranır. Cl (klor) gazının H (hidrojen) ile birleşmesi sonucunda meydana gelen HCL (hidroklorik asit) zamanla kalıpta oyuklaşmalara sebep olur. Bunun yanı sıra, değişik sıcaklıklarda çalışan işyerlerinde sık sık görülen yoğuşma (kondensasyon) ve nemli ortamlarda de nemden kaynaklanan korozif etki, paslanmaz çelik kullanımını arttırır. Bu nedenle çelik imalatçıları plastik kalıplarından beklenen diğer özellikle ilave olarak "korozyon dayanımı" olan çelikleri geliştirmişlerdir. Böylelikle kalıpları krom kalıpları krom kaplamaya gerek kalmaz. Soğutma kanallarında paslanma olmadığından maksimum soğutma verimi elde edilebilir.

2.2.5.5 Nitrasyon Çelikleri:

Plastik enjeksiyon ve ekstrüzyon makinelerinin vida ve silindirlerinde kullanılan çeliklerdir. 30 - 35 RC arasında bir sertlik değerinde ve doğrultulmuş olarak kullanıcıya teslim edilir. Özellikle 1.2891 ve 1.2307 çelikleri en çok kullanılanlardır.

2.2.5.6 Kalıp Hamili Çelikler:

Kalıp hamillerinde St' si (çekme dayanımı) garantili olmayan St 37, St 42 veya St 52 kullanmak zamanla problemlere yol açmaktadır. Bu nedenle kalıp hamillerinde çekme dayanımı maksimum 65 kg/mm2 olan 1.1730 çeliği daha çok tercih edilmektedir.

Çizelge 2.2.5.6.1 Kalıbın parçaları için tavsiye edilen çelikler

Resim 2.2.5.6.1 Plastik kalıp çeliğinden yapılmış bir kalıp örneği

Çeşitli plastik kalıp çeliklerinin genel kullanım alanları

1.1730: Kalıp hamili olarak veya tabla olarak kullanılır. Platina veya demir gibi mekanik özelliklerin düşük olduğu malzemelerde genellikle yaşanılan çekirdeğin oynaması, çapak oluşumu, hamilde ezilme gibi sorunlar bu çelik ile aşılabilir. Bu sorunları görerek kalıbı tek parça yapmak isteyenler için daha ekonomik bir çözümdür.

1.2311: Plastik ve basınçlı döküm sanayinde kalıp hamili ve bağlantı parçaları olarak kullanılır. 1.2312' e göre parlama özelliği daha iyidir. Yüzeyden merkeze inildikçe sertlikte düşüş olduğundan yerine 1.2738 çeliği geliştirilmiştir.

1.2312: Ayna parlaklığı gibi bir parlaklık derecesinin şart olmadığı kalıplarda 1.2738 yerine rahatlıkla kullanılabilir. Daha yüksek sertliklerin işlenmesi çok rahattır. 30-33 RC sertlikte teslim edilir. Daha yüksek sertliklerin gerektirdiği durumlarda alevle sertleştirme veya nitrasyon yapılabilir. Desenlemeye uygun değildir.

1.2738: Ayna parkalığı elde edilebildiği 30-33 RC' ye sertleştirilmiş çeliktir. 1.2311 plastik kalıp çeliğinin yerini almıştır. Daha yüksek sertliğin gerekli olduğu durumlarda alevle sertleştirilebilir veya nitrasyon yapılabilir. Desenlemeye çok uygundur.

1.2316: Korozif etkisi olan PVC gibi plastiklerin kalıplarında, sertleştirmeye gerek kalmadan kullanılabilen bir çeliktir. Tamamıyla paslanmaz olması gereken kalıplarda çekirdek olarak 1.2083,hamil olarak 1.2316 iyi bir ikili oluşturur.

1.2767: Aşındırıcı etkiye sahip bakalit gibi plastiklerin kalıplarında kullanılabilir. % 4 nikel içeriği sebebi ile serleştirilebilirliği çok yüksektir. Parlaklık kabiliyeti iyidir.

1.8550: Yine 30-33 RC' ye sertleştirilmiş, fevkalade nitrasyon sonuçlarının alınabildiği nitrasyon çeliğidir. Vida, kovan yapımında ve plastik kalıplarında çok iyi sonuç verir. 0,1 mm' ye varan nitrasyon derinliği ile bilinir.

1.2083: Korozyon dayanımı yüksek paslanmaz plastik kalıp çeliğidir. Harika sertliği ve parlatılabilirliği vardır. Korozyon etkisi olan PVC gibi plastiklerin kalıplarında kullanılır. Krom kaplamaya gerek yoktur. Çok iyi parlatılabilir. Tıbbi ve optik cihaz kalıplarında kullanılır.

2.1.5 Islah Çelikleri

Genel olarak ıslah çeliklerinden, yüksek dayanım ve süneklik birlikte istenir ve sertleştirildikten sonra yüksek sıcaklıkta menevişlenirler. . Islah çelikleri, ıslah işlemi sonunda kazandıkları üstün mekanik özelliklerinden dolayı çeşitli makine ve motor parçaları, dövme parçaları, çeşitli miller, muhtelif yaylar ve yay özelliği beklenen aksamlar, dişli miller ve akslar, kumanda ve tahrik parçalarında kullanılırlar. Kullanılan belli başlı ıslah grubu çelik malzeme numaraları; Ç 4140, Ç 4135, Ç 5140, Ç 4130

2.1.6 Sementasyon Çelikleri

Sementasyon çelikleri, yüzeyde sert ve aşınmaya dayanıklı, çekirdekte ise daha yumuşak ve tok özellik istendiği, değişken ve darbeli zorlamalara dayanıklı parçaların imalinde kullanılan, düşük karbonlu, alaşımsız ve alaşımlı olarak çeşitlendirilen çeliklerdir Sementasyon çelikleri; dişliler,miller,dişli miller, zincir dişliler, kılavuz yatakları, merdaneler vb. parçaların imalinde etkin olarak kullanılırlar. Belli başlı türleri; Ç 8620, Ç 4120, Ç 5120 vb.

2.2 Çelik Standartları Ve Simgeleri

Çelikleri belli soy, tür ve bölümlere ayırarak tanıyabilmek için; sayı, harf gibi işaretler kullanımına simgeleme denir. Başlıca simgeleme standartları;

1. SAE / AISI Standartları
2. DIN Standartları
3. ISO ve EN( EURONORM) Standartları
4. AFNOR Standartları
5. TSE Standartları

3. BAKIR VE BAKIR ALAŞIMLARI

Bakır ve alaşımlarının günümüze kadar en önemli mühendislik malzemeleri olarak kalmalarının sebebi, korozyon dayanımlarının, mükemmel elektrik ve ısıl iletkenliğinin, cazip görünüşünün, sünekliğinin ve şekillendirme kolaylığı sayesindedir. Gümüşten sonra en iyi elektrik iletkenliğine ve gümüş ile altın arasına çok yüksek ısı iletkenliğine sahiptir[3].

3.1 Pirinçler

Bakırın (Cu) çinko (Zn) ile değişik oranlarda birleşerek yapmış olduğu alaşımlara pirinç adı verilir. Pirinç malzemelere, rengi sarı olduğu için ülkemizde "sarı" da denir. Pirinçlerin en önemli özellikleri atmosferik korozyona dirençli olması, sıcak ve soğuk şekillendirilmesi, derin çekilmeye, sıcak dövülmeye ve preslenmeye uygunluğu ve kolay lehimleme özelliğine sahip olmalıdır[3].

3.2 Bronzlar

Bronzlar esas olarak kalay içeren bakır esaslı alaşımlardır. Bakırın çinko içermeyen diğer alaşımlarına genel olarak bronz denilmekte ve çeşitleri ana alaşım elementleriyle belirtilmektedir. Geleneksel bronzlar bakır-kalay alaşımlarıdır ve kalay bronzu ya da çoğu zaman fosforla deokside edildiklerinden, fosfor bronzu olarak adlandırılırlar.

Endüstride kullanılan önemli bronzlar kimyasal bileşimi, mekanik ve fiziksel özelliklerine göre kullanım alanlarını şöyle sıralayabiliriz; yataklar, aşınma plakaları, cıvatalar, pinyonlar, mafsallar, sürtünmeye dayanıklı dişliler, salyangoz dişlisi, sonsuz döner tabla ve muylu yatakları, takım tezgah yatakları, soğuk hadde yataklarında piston bilezikleri.

3.3 Sert Bakır Alaşımları

Sert bakır alaşımları çok geniş kullanım alanı bulan alaşımlardır. Otomotiv, beyaz eşya, inşaat, kalıpçılık sektörlerinde sıklıkla kullanılmaktadır.

4.  Alüminyum ve Alaşımları

Alüminyum malzemeler alaşımlarına ve sertlik değerlerine göre sınıflandırılır. Piyasada 5000 - 6000 ve 7000 serisi alüminyum malzemeler sıklıkla kullanılıyor. Kullanım alanları mutfak eşyaları, ev eşyaları, bina kaplamaları, elektrik iletkenleri, kimya ve gıda sanayiindeki kaplar, havacılıkta, motor parça ve gövde dökümünde, kapı pencere yapımında vb. yerlerde kullanılır.

Kullanılan  bazı  alüminyum malzemeler; 5724, 5083, 6060, 7074,

5.1 DÖKÜM MALZMELER

Metal dökümü, arzu edilen katı şekilleri elde etmek amacıyla metalleri ergitme ve kalıp adı verilen boşluklara dökerek katılaştırma işlemidir. Parçanın şekli, kalıbın şekli ile tayin edilir. Döküm metallerin kullanılabilir hale dönüştürülmesinin çeşitli kademelerinde yer alabilir.

Döküm yoluyla imâlatın tercih edilmesini gerektiren hususlar ve dökümün avantajları aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

a) İçten ve dıştan çok karışık şekilli parçalar dökülebilir. Böylece, bazı imal usulleri azaltılabilir veya tamamen kaldırılabilir.
b) Bazı metaller metalurjik tabiatlarından dolayı sıcak işleme tabi tutulamayıp, yalnızca dökülebilir.
c) Yapı basitleştirilebilir. Parçalar tek bir dökümle imal edilebildiği halde, diğer usullerde bazı parçaların birleştirilmesi gerekir.
d) Çok sayıda ve hızlı üretim yapılabilir.
e) Diğer usullerle yapımı zor ve ekonomik bakımdan uygun olmayan büyük ve ağır parçalar dökülebilir.
f) Dökme metallerde bazı mühendislik özellikler daha iyi elde edilebilir. Bazıları şunlardır:
g) Döküm ekonomik avantaj sağlar.

Bazı şartlar altında da diğer imâl usulleri döküme tercih edilir. Mesela; talaşlı imâlatta elde edilen çok düzgün yüzey ve ölçüye uygunluk, döküm dahil diğer hiçbir usulde sağlanamaz. Dövme ile yüksek mukavemet ve sertlik elde edilir; kaynakla komple parçalar yapılabilir; perçinle hafif ince malzemeler birleştirilebilir.

Döküm, kalıp için kullanılan malzeme ve ergimiş metalin kalıp içerisinde sevkedilme şekline göre sınıflandırılabilir. Buna göre döküm usulleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

• Kum kalıba döküm
• Kokil (Kalıcı veya metal) kalıba döküm
• Basınçlı (Püskürtme) döküm
• Hassas (Kuyumcu) döküm
• Santrifüj (Savurma, Merkezkaç) döküm
• Alçı kalıba döküm
• Seramik kalıba döküm
• Dolu kalıba döküm
• Diğer kalıplama usulleri

5.2 DÖKME DEMİRLER

Dökme demirler genellikle % 2,4' ün üzerinde karbon içeren demir alaşımları olup, pratikte dökme demirlerin çoğunluğu % 3,0 - % 4,5 arasında karbon ile birlikte diğer alaşım elementlerini içerir. Genel olarak dökme demirler:

Demir dökümlerin mekanik özelliklerini en fazla etkileyen bileşen karbondur. Yapıdaki karbon, ya bileşik halde (sementit) ya da serbest halde (grafit) olarak bulunur. Grafitli dökme demirler ise, grafitin yapısına göre çeşitlilik arz eder. Başlıcaları;

• Lamel Grafitli (Gri) dökme demir
• Rozet Grafitli (Temper) dökme demir
• Küresel Grafitli dökme demir               

 olarak adlandırılır.

Grafitlerin yapıdaki şekli, sayısı ve büyüklüğü malzemenin mukavemetini önemli ölçüde etkiler. Grafitlerin ince tabakalı ve keskin köşeli olması, iç gerilmelere sebep olur; bu bölgelerde kırılma ve çatlamalar meydana gelir. Grafitlerin lamel şekilli olması sebebiyle, mevcut yapının çekme mukavemeti değeri 60 - 100 kgf/mm²'den 10 - 30 kgf/mm²'ye düşmektedir. Ayrıca lamel grafitli dökme demirler gevrek olduğundan uzama oranı da %0-3 civarındadır. Temper dökme demirlerde ise, yumuşatma tavlaması ile çekme mukavemeti 32-42 kgf/mm² değerlerine ulaşabilir.

Endüstride ihtiyaç duyduğumuz, iyi özelliklere sahip olan küresel grafitli dökme demirler, çelik dökümden daha ekonomik ve diğer dökme demirlere göre daha yüksek mukavemetlidir. Küresel grafitli dökme demirler, lamel grafitlerinin küreleştirilmesiyle elde edilir. Bu işlem için sıvı metale belli oranlarda ve yöntemlerle Mg ve Ce ilave edilir. Geliştirilen bazı Mg esaslı alaşımlar da ihtiyacı karşılamaktadır. Ancak küreleştirmenin başarılı olması için, ham malzemenin kükürt miktarı %0,02 civarına düşürülmesi gerekir. Küresel grafitli dökme demirler, bu önemli özellikleri nedeniyle otomotiv sanayinde en çok kullanılan dökme demir çeşididir. Örneğin otomobil krank milleri, küresel grafitli dökme demirden üretildiğinde daha iyi sonuç vermektedir. Burada küresel grafitli dökme demir ile üretilmesinin sebebi üstün işlenebilirlik özelliği ve elastisite modülünün yüksek olmasıdır. Ayrıca çeliğe göre kıyaslandığında daha yüksek aşınma direnci görülmüştür. Kama gibi makine elemanlarının esnek ve iyi işlenebilir olması gerektiğinden, küresel grafitli dökme demirden yapılmaktadır.

Çizelge 5.1 Çeşitli dökme demirlerin otomotiv endüstrisindeki kullanım yerleri

Çizelge 5.2 Döküm malzemeler

Çizelge 5.3 Lamel grafitli dökme demir gereçleri

Çizelge 5.4 Temper döküm gereçleri

Çizelge 5.5 Küresel grafitli dökme demirlerin kullanım alanları

6. Plastikler

Monomer denilen küçük parçacıkların kimyasal reaksiyonla birleşmesiyle oluşan uzun zincirli yapılara polimer denir. Yüksek molekül ağırlığına sahip zincir biçiminde moleküller olan polimerlerin oluşturduğu organik yapılı sentetik malzemelere de plastik denir.

Plastiklerin Özellikleri

• Fiziksel özellikler
• Mekanik özellikler
• Elektriksel özellikler
• Kimyasal özellikler
• Isısal özellikler
• Çözünürlük

6.1 Plastiklerin Fiziksel Yöntemlerle Modifikasyonu Ve Katkı Maddeleri

• Plastikleştiriciler
• Pekiştirici Ve Dayanım Artırıcılar
• Renklendiriciler
• Yağlayıcılar
• Antistatikler
• Uv Stabilizatörleri
• Antioksidantlar
• Köpürtücüler
• Isı Stabilizatörleri
• Yanma Dayanımını Artırıcılar
• Floresant Ve Beyazlatıcılar
• Biyo Stabilleştiriciler
• Kristalliği Düzenleyiciler

6.2 Önemli ve Yaygın Kullanılan Plastikler

ABS (1Akrilonitril Butadien Stiren), akrilik polimerler, fluorokarbon plastikleri, polietilen (PE Polikarbonat (PC), polistiren (PS), epoksi reçineleri (EP), poliüretanlar (PUR)

7. Kompozit Malzemeler

Son yıllarda kompozit malzeme kullanım alanlarının geliştirilmesi için yoğun çaba sarf edilmektedir. Özellikle otomotiv endüstri hafiflikleri nedeniyle çelik parçaların kompozit parçalarla değiştirilmesi konusuna ilgi göstermektedir. Kompozit malzemeler yüksek elastik enerji depo edebilme kapasitesi, yüksek mukavemet-ağırlık oranı, çok iyi yorulma ve korozyon dayanım özelliklerini bir arada bulundurur.

Kompozitlerin üretim amaçları; mukavemeti arttırmak, yorulma dayanımını arttırmak, aşınma dayanımını arttırmak, korozyon dayanımını artırmak, kırılma tokluğunu arttırmak, yüksek sıcaklıklardaki özellikleri iyileştirmek, ısıl iletkenliği artırmak, elektrik iletkenliğini arttırmak, akustik özelliği iyileştirmek, rijitliği arttırmak, ağırlığı azaltmak, estetik-çekicilik kazandırmak şeklinde sıralanabilir. Hiç kuşkusuz bu özelliklerin tümünün aynı anda elde edilmesi olanaklı değildir. Kullanım yerine göre tasarımın gerektirdiği istekler sağlanmalıdır.

Resim 1 Uçaklarda kompozit malzeme kullanılan bölgeleri

8. Makine Elemanları Ve Bağlantı Elemanlarının Malzeme Seçimi

Bu bölümde makinecilikte kullanılan makine elemanları, bağlantı elemanlarının ve sızdırmazlık elemanlarının malzeme seçiminde yardımcı olacak açıklamalar ve tablolar bulunmaktadır. Alt konu başlıklarını şöyle sıralayabiliriz.

• Vidalı Bağlama Elemanları
• Kamalar ve Genel Özellikleri
• Pimler
• Pernolar
• Perçinler
• Yaylar
• Kayış Ve Kasnaklar
• Kamlar
• Dişli Çarklar
• Sızdırmazlık Elemanları

9. Sanayiide Kullanılan Malzeme Adları

Bu bölümde piyasa dilinde malzemelere verilen değişik isimlere, isimlerin anlamlarına, özelliklerine ve kullanıldığı yerler kısaca belirtilmiştir.

9.1.2 Transmisyon

St37, 1008, 1010 ve 1020 kalitelerinde genelde yuvarlak ve altıköşe halde bulunabilen, işlerken kaleme yapışan çekme mukavemeti ve ısıl işlem yeteneği düşük bir malzemedir. Transmisyon çelikleri çoğunlukla hidrolik ve pnömatik elemanlar, yüksek dayanım istenmeyen bağlantı elemanları ve darbe, zorlama, yüksek ısı vs. maruz kalmayan makine parçaları üretiminde kullanılır. Kaynak işlemi için gazaltı (MIG/MAG) kaynak yöntemi en verimlisidir, ancak malzemenin mekanik yapısı gereği kaynaklı bağlantılarda da yüksek mukavemet beklemek yanlış olur. Zaten genellikle bu malzemeden üretilen malzemeler kaynaklı bağlantılarda kullanılmaz.

9.1.3 Otomat

9SMnPb36 ve 9SMnPb28 malzeme kodlu, işlenmesi çok kolay, güzel yüzey çıkaran, çoğunlukla yuvarlak ve altıköşe olarak bulunabilen seri üretim hammaddesi.

Otomat çelikleri isimlerini minyatür parçaların çok seri üretimini yapabilen çok istasyonlu otomat tezgahlarından alır. Yumuşak ve çok kolay işlenebilir olmaları sayesinde transmisyondan üretilmesi problemli olan dişli ve formlu parçaların üretiminde kullanılırlar. Mekanik mukavemetleri transmisyondan düşük, fakat uzama katsayıları yüksek olduğu için zımba perçini, somunlu perçin, hidrolik yüksük vs. elemanlar bu malzemeden üretilir.

9.1.4 İmalat

Ç 1040, 1050 ve 1060 malzemeler.
İmalat çelikleri adından da anlaşılacağı üzere üretimin çok geniş bir alanında kullanılır. Mekanik dayanımları ortalama değerde olduğu için çoğu makine elemanı ve kalıp plakaları bu malzemeden yapılır. Dişliler, caka bıçakları, ve plastik kesme zımbaları gibi yerlerde de ısıl işlem gördükten sonra kullanılabilir. Kaynak konusunda platina ile aynı karekteristiğe sahiptir. İmalat çeliklerinde normal platina ya da transmisyon çeliklerinde kullanılan elektrotlar biraz farklıdır. Gaz altı kaynağı kullanılabilir. Fakat elektrot konusunda biraz sakıncaları vardır, aşırı sertleşme ve dolayısı ile kırılmalar görülür. Bu yüzden çelik malzemelerin kaynatılmasında kullanılan özel elektrodların kullanılması daha iyi sonuç verir. Elektrod kodu olarak ASP312 yada E106 kullanılabilir, kaynak yeri sertleşmesine karşın sağlam bir kaynak olmaktadır. Ama kaynak yeri fazla ise ve süreklilik varsa gazlatı tercih edilebilir.Kalıpçı gözü ile bunları ek olarak söylemek isterim

9.1.5 Platina

St 37 - 42 kalitesinde, genellikle kalınlığı 20 ve yukarıdaki sac malzemelere verilen ad. Platina malzemeler genellikle darbe ve yüksek mukavemete maruz kalmayan makina yapı elemanlarının imalatında kullanılır. St kalitesi ortalama bir inşaat demirinden çok da üstün olmadığı için mekanik dayanım isteyen yerlerde kullanımı pek uygun değildir. Karbon oranı düşük olduğu için çok rahat kaynaklanabilir. Gazaltı kaynağı yine en iyi sonucu verecektir, fakat elektrod (ark) kaynağı da kullanılabilir. Örneğin gemilerin dış cephe sacları bu malzemeden yapılır. Platina sac St 37, normal sac St 42 oluyor. St 37 de kaynak yapılabilirlik fazla, ama ısıl işlem düşük sertlikte oluyor. St 42 de işleme sert olduğu için daha iyi.

9.1.6 İnox

Paslanmaz çelik. AISI normlarında 303, 304, 310, 316, 420 ve 430 kalitelerinde malzemelerin piyasadaki genel adıdır. Kaliteler paslanmaz malzemenin kimyasal ve mekanik direncini ifade eder. Değer yükseldikçe malzemenin agresif ortama dayanımı ve yapısal direnci artar. Thyssen Krupp Eurinox, Acer inox s.a., Arcelor Mittal dünyadaki belli başlı paslanmaz çelik üreticileridir.

10. Sonuç

Bu çalışmada endüstrinin temel taşlarından biri olan malzeme seçiminde üzerinde durulmuştur. Malzeme seçiminin önemi, piyasada kullanılan malzemeler, özellikleri ve kullanım alanları kavratılmaya çalışılmıştır. Bu konuda bundan sonraki yapılacak çalışmalarda malzeme seçimine ait kriterler, malzeme tür ve özellikleri daha fazla detaya inilerek ve çok kapsamlı bir şekilde ele alınmasını tavsiye ederim.

Kaynaklar

• [1] Çelik Metal San. ve Tic. Ltd. Şti., Çelik Malzemelere Genel Bakış, Makine & Metal Teknolojileri: 100 - 101 (2006)
• [2] KOÇAK Hakan, 2006, Takım Çelikleri El Kitabı, Sağlam Metal, İstanbul
• [3] KOÇAK Hakan, 2006, Bakır Alaşımları El Kitabı, Sağlam Metal, İstanbul
• [4] http://forum.cadokulu.com