Dökme Demirler

Dökme demirler , %2’den fazla oranda karbon içeren demir-karbon alaşımlarıdır. Başlıca çeşitleri Kır , Temper , Beyaz , Alaca ve Küresel grafitli dökme demirlerdir. Bütün dökme demirlerin yapısında genel olarak şu bileşenler mevcuttur.

C - % 2 - 4 / S - % 0,4 - 3 / Mn - % 0,4 - 0,8 / P - % 0,1 - 0,8
Demir dökümlerin mekanik özelliklerini en fazla etkileyen bileşen karbondur. Yapıdaki karbon , ya bileşik halde (sementit) yada serbest halde (grafit) olarak bulunur. Grafitli dökme demirler ise , grafitin yapısına göre çeşitlilik arzeder. 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.

Küresel Grafitli Dökme Demirlerin Otomotiv Sanayiindeki Yeri :

1948 yılında dünyada kullanımı başlanan küresel grafitli dökme demirler , bundan yaklaşık 20 yıl sonra ülkemizde üretilmiştir. 1970’den itibaren üretimi artan küresel grafitli dökme demirler , mühendislik açısından çeliğin birçok avantajını ve dökme demirlerin ekonomik talaşlı işlenebilme özelliğini biraraya getirmektedir. Bu üstün özellikleri sayesinde , kır dökme demir , temper dökme demir ve çelik döküm yerine kullanılır. Yüksek mukavemet ve iyi aşınma direnci istenilen birçok yerde geniş kullanım alanına sahiptir.

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.

Küresel grafitli dökme demirlerin korozyon direnci , farklı korozif ortamlarda kır dökme demirin özelliklerine benzerdir. Yüksek sıcaklıklarda ise oksidasyon direnci bakımından , kır dökme demire göre üstünlük sağlar. Küresel grafitli dökme demirler , termal şok direnci gerektiren santrifüj pompa gövdelerinde ve valflerde de kullanılır. Çünkü 870°C ye kadar çatlamadan çalışabilirler.

Küresel grafitli dökme demirlerin kullanım alanını genişleten bir başka sebep ise , çeliğe uygulanan ısıl işlemlere benzer işlemlerle istenilen mekanik özelliklere sahip olabilmesidir. Ayrıca titreşim sönümleme açısından bakılırsa küresel grafitli dökme demirler , çelik döküme göre 2,5 kat daha iyidir. Lamel grafitli dökme demir ise küresel grafitli dökme demirlere göre 1,5 kat daha iyidir.

Küresel grafitli dökme demirlerin otomotiv sanayinde kullanımı geniş olmakla beraber , bunların bazı çeşitleri ve parça adları aşağıda belirtildiği gibidir.

KÜresel grafitli dökme demir çeşİtlerİ:

Amerikan TS ÖZELLiKLER PARÇA ADI
60-45-15 38 *Ferritik yapili , *minimum tokluk ,*iyi islenebilme ,*kaynak edilebilir valfler , silindir gomlegi , pompa govdesi ve darbe dayanikli parcalar
80-60-03 50 *Perlitik yapili , *tokluk ve islenebilme ozelligi iyi , *alevle veya induksiyonla sertlestirilebilir ,*metalik kaliplara dokulerek asinmaya karsi dayanikli parcalar elde edilir Disliler , kamlar , yatak govdeleri , pistonlar ve krank milleri
100-70-03 70 Perlitik yapida olan bu malzemeler normalizasyon ve temperleme veya alasimlandirma ile yapilir. Sertlestirilebilme , tokluk ve asinma direnci gosterirler. Disliler , krank milleri , akslar , kamalar , tekerlek gobekleri , bilezikler , volanlar , egzost manifoldlari , traktor ve diger ziraat aletleri
120-90-02 Su verilerek sertlestirilir ve temperlenir. Kalin parcalarda Ni ve Mo alasimlari ilave edilir. Pinyon dislileri , kamlar , disli takim ve kollari , pompa silindir gomlekleri , disli kutulari , poryalar , on tekerlek catallari , pedallar , traktor sevk ve iade mekanizmalari

Çekme mukavemeti :

Küresel grafitli dökme demirlerde çekme mukavemeti , bünyeye ve uygulanan ısıl işleme göre farklılık gösterir. Genel olarak bu dökme demirlerin çekme mukavemeti 40-80 kgf/mm² arasıdır. Küresel grafitli dökme demirlerin çekme mukavemeti ve akma noktası gibi özellikleri çeliklere yakın olup , diğer dökme demirlerden daha iyidir. Ferritik bünyeli küresel grafitli dökme demirlerde akma sınırı düşük , uzama oranı yüksektir ; zira bünye sünek yapılıdır.

Küresel grafitli dökme demirlerde çekme mukavemeti ve uzama , cidar kalınlığına da bağlıdır. Cidar kalınlığı arttıkça uzama oranı ve çekme mukavemeti düşer. Bu azalma miktarı ısıl işemle de değişmektedir. Yumuşak tavlanmış küresel grafitli dökme demirlerde , cidar kalınlığına bağlı olarak uzama miktarı , ısıl işlem görmemiş döküme göre daha çok azalma göstermektedir. Çekme mukavemetindeki azalma ise döküm halinde daha fazladır.

Darbe ve şok mukavemeti :

Küresel grafitli dökme demirler ani sıcaklık değişimlerine iyi mukavemet gösterse de çatlamalar olabilir. Bu çatlamalar küresel grafitler tarafından malzeme içine ulaşmadan önlenir. Bu açıdan ısıl değişimlere maruz kalan yerlerde başarılıdırlar. Küresel grafitli dökme demirlerde sıcaklık arttıkça darbe dayanımı da artar. Ancak bileşimdeki C ve Si oranı arttıkça , aynı sıcaklıklarda darbe enerjileri azalma gösterir.

Lamel grafitli dökme demir parçalar Küresel grafitli dökme demir parçalar
*Motor bloğu *Motor tasıyıcı
*Fren diski *Şanzıman taşıyıcı
*Kampana *Diferansiyel gövdesi ve çanı
*Yağ pompalama çubuğu *Porya
*Su pompası pervanesi *Kam mili
*Denge parçası *Yardımcı saft kayıcısı
*Krank kepi *Distributor dişlisi
*Manifold *Kompresor taşıyıcı
*Vantilator kasnağı *Egzost manifoldu
*Fren diski *Ön aks taşıyıcısı
*Su pompası gövdesi *Tekerlek poryası
*Volan *Diferansiyel taşıyıcı