Tökmə prosesində qəlibləmə və yığma | Avanqard Sənaye və Ticarət Holdinqi

Avangard şirkətinin tökmə hissələrinin qəlibləmə və montaj komandası iki onillikdən artıq təcrübəyə əsaslanaraq tökmə istehsalı sahəsində maşınqayırma, avtomobil sənayesi, qəlib istehsalı, neft-qaz və neft-kimya, enerji sənayesi, sement sənayesi və mineral emalı sahələrinə aid on mindən çox hissənin istehsalı ilə hörmətli sənaye nümayəndələrinin xidmətində olmaqdan qürur duyur. Komandamız öz xidmətlərini sizə ən yüksək keyfiyyət və ən münasib qiymətlə təqdim edir.

Müvafiq tökmə üsulunun seçilməsi üçün aşağıdakı amillər sifariş və texniki tələblərlə uyğunlaşdırılmalıdır:

1- Səthin keyfiyyəti

2- Ölçü dəqiqliyi

3- Tökmə hissələrinin sayı

4- Model və nüvə (mahiçə) növü

5- Qəlibin hazırlanma dəyəri

6- Seçilmiş materialın növündən irəli gələn məhdudiyyətlər

Tökmə sənayesində geniş istifadə olunan qəlibləmə üsullarından biri qum qəliblərində tökmə üsuludur. Avangard şirkətində də bu üsuldan istifadə edilir və aşağıda bu proses daha ətraflı şəkildə nəzərdən keçiriləcəkdir.

Tökmə üsulunda əridilə bilən bərk material qızdırılaraq maye hala gətirilir və daha sonra içiboş boşluğa və ya qəlibə tökülür ki, bərkimədən sonra istənilən formanı alsın. Nəticədə, bir mərhələdə əridilə bilən istənilən metaldan müxtəlif və ya mürəkkəb formalı hissələrin hazırlanması mümkündür. Tökmə üsulu ilə istehsal edilə bilən hissələrin çəki və ölçü diapazonu çox genişdir; çəkisi bir qramdan az olan bir millimetrlik hissələrdən başlayaraq, bir neçə ton ağırlığında və bir neçə metr ölçüsündə iri hissələrə qədər uzanır.

Tökmə prosesi içiboş hissələrin, mürəkkəb formalı detalların, daxili boşluqlara malik hissələrin, çox böyük ölçülü komponentlərin, qeyri-müntəzəm əyri səthlərə malik detalların və emalı çətin olan metallardan hazırlanan hissələrin istehsalında mühüm üstünlüklərə malikdir.

Qum qəlibində tökmə Sand Casting

Bu üsulda odadavamlı materialın dənəcikləri (məsələn, silisium qumu) gil, yapışdırıcı və su kimi az miqdarda digər materiallarla qarışdırılır və istehsal olunacaq hissənin formasını daşıyan modelin ətrafında sıxlaşdırılır.

Bu gün layihələndirmə prosesi tökmə istehsalı və model hazırlama, avtomobil sənayesi, aerokosmik sənaye, elektronika və digər bir çox sahələrdə kompüter vasitəsilə həyata keçirilir. Bu layihələndirmə üsulu dizayn şirkətlərinə işin başlanğıc mərhələsində nəzərdə tutulan layihəni əvvəlcə hazırlamaq, sonra onun modelini qurmaq və qiymətləndirmək imkanı verir. Nümunə model təsdiqləndikdən sonra isə onun istehsalı və tətbiqi həyata keçirilir.

Qum qəlibində tökmənin xüsusiyyətləri

Forma, ölçü, çəki və mürəkkəblik baxımından demək olar ki, heç bir məhdudiyyət yoxdur və istənilən növ metal tökmə üsulu ilə istehsal edilə bilər.

Ölçü tolerantlığı və səth keyfiyyəti digər tökmə üsulları ilə müqayisədə o qədər də yüksək deyil və adətən müəyyən həcmdə mexaniki emal tələb olunur.

Qum tökməsində istifadə olunan qumun əsas xüsusiyyətləri

1- Quru vəziyyətdə möhkəmlik (Dry Strength)

2- Yaş vəziyyətdə möhkəmlik (Green Strength): künclərdə kəsilmə və sıxılma möhkəmliyi

3- İstilik vəziyyətində möhkəmlik (Hot Strength): qəlib qısa müddətdə yüksək temperatura çatır. Nəmliyini itirdikdə formasını itirməməlidir, əks halda çatlar, qırılmalar, çıxıntılar, çapıqlar və səthi izlər əmələ gələ bilər.

4- Qazkeçirmə qabiliyyəti (Permeability): örtük materialından, yapışdırıcıdan və qəlib daxilindəki havadan yaranan qazlar xaric olmalıdır. Bu xüsusiyyət qumun dənə ölçüsündən, formasından, rütubət səviyyəsindən, yapışdırıcı miqdarından və sıxlaşdırma dərəcəsindən asılıdır.

5- İstilik sabitliyi (Thermal Stability): aşağı istilik genişlənmə əmsalına malik olmalı və ölçülərini qorumalıdır.

6- Odadavamlılıq (Refractoriness): qəlib materialları yüksək temperatura davamlı olmalı, forma dəyişməməli, yanmamalı və əriməməlidir.

7- Formalaşma qabiliyyəti (Flowability): qumun dənə ölçüsündən və mesh dərəcəsindən asılıdır.

8- Səth keyfiyyəti (Produces Good Casting Finish): qum dənələrinin fiziki xüsusiyyətlərindən asılıdır.

9- Dağılma qabiliyyəti (Collapsibility): istifadə olunan yapışdırıcının növü və miqdarından asılıdır.

10- Təkrar istifadə oluna bilmə qabiliyyəti (Reusable)

11- Asan hazırlanma və nəzarət imkanı

12- Soyutma qabiliyyəti (Remove Heat)

Silisium qumu (Silica Sand)
Xromit qumu (Chromite Sand)
Olivin qumu (Olivine Sand)
Sirkon qumu (Zircon Sand)
Şamot qumu (Chamotte Sand)

Silisium qumunun kimyəvi tərkibi SiO₂-dir və sənaye tökmə sahəsində istifadə olunan qum növləri arasında ən geniş yayılmış və ən əlçatan növlərdən biridir. Adətən kiçik ölçülü hissələrin istehsalı üçün incə dənəli qumlardan istifadə olunur, qəlib ölçüsü böyüdükcə isə daha yüksək dartılma möhkəmliyi və yüksək təzyiqə davamlılıq üçün daha iri dənəli qum seçilir. Ümumiyyətlə, əksər qum qəlibli tökmə proseslərində silisium qumu istifadə edilir, çünki təbiətdə bol miqdarda mövcuddur və əldə edilməsi həm asan, həm də ucuzdur. Həssas qəliblərdə rütubətin aradan qaldırılması üçün bəzi tökmə ustaları qəlibləri tökmədən əvvəl bir neçə saat qurutma sobasında saxlayır və tam qurudur. Quru qəliblər yaş qəliblərə nisbətən daha möhkəm olur və daha yüksək ölçü dəqiqliyi təmin edir. Qeyd etmək lazımdır ki, silisium qumunun odadavamlılıq temperaturu maksimum 1730°C-dir.

Qum növü	Kimyəvi tərkib
Qum növü	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O
Yüksək keyfiyyətli silisium qumu	98	1.1	0.05	0.11	0.02	0.65	0.07
Adi silisium qumu	85	10	2	1	0.5	0.75	0.5
Aşağı keyfiyyətli qırmızı silisium qumu	78	10	–	2.4	1.8	3.1	0.2

Xromit (Chromite), kimyəvi tərkibi ümumi olaraq (Fe,Mg)Cr₂O₄ olan xrom və dəmir-maqnezium oksididir və təbiətdə xrom elementinin əldə edildiyi yeganə mineral xromit hesab olunur. Xromitin ən əsas istifadəsi polad sənayesində xüsusi ərintilərin istehsalı üçün xrom elementinin alınmasıdır. Bundan başqa, xromit tökmə sənayesində xromit qumu kimi istifadə olunur və xüsusilə polad tökmə hissələrinin istehsalında geniş tətbiq edilir. Xromit qumu qəlib və nüvə (mahiçə) hazırlanmasında istifadə oluna bilər. Yüksək istilikkeçirmə qabiliyyəti, sürətli soyuma, yüksək odadavamlılıq və aşağı istilik genişlənmə əmsalı sayəsində qəlib formasını sabit saxlayır. Kimyəvi reaksiyaya girməməsi və inert xüsusiyyəti müxtəlif növ bağlayıcı qatranlarla istifadəyə imkan yaradır. Bu üstünlüklərə görə xromit qumu tökmə və hissə istehsalında xüsusi yerə malikdir.

Xromit qumunun dənə ölçüsü

Sənaye istifadəsi üçün xromit qumunun dənə ölçüləri 0.2–0.7 mm (incə dənə), 0.7–3 mm (orta dənə) və 3 mm-dən yuxarı (iri dənə) kimi təsnif edilir. İstifadə sahəsinə və səth keyfiyyətinə görə seçilir. Xromit qumunun dənələri mümkün qədər kürəvi formada olmalıdır ki, qəlib daxilində qazların çıxışı təmin olunsun. Əgər dənələr iti və qeyri-kürəvi olarsa, qumun yapışma qabiliyyəti azalır və bu da tökmə hissəsində müxtəlif qüsurların yaranmasına səbəb olur.

Xromit qumunun dərəcələndirilməsi

Xromit qumu ümumilikdə A, B və C siniflərində mövcuddur:

A sinfi: yüksək xrom tərkibli, xrom/dəmir nisbəti 2.5 və xrom miqdarı 64%-dən yuxarıdır
B sinfi: xrom/dəmir nisbəti 1.8–2.5 aralığında, xrom miqdarı 56–64% arasındadır
C sinfi: yüksək dəmir tərkibli (High Fe), xrom/dəmir nisbəti 1.8 və xrom miqdarı 50–55% arasındadır

Xromit qumunun əsas xüsusiyyətləri:

Yüksək istilik sabitliyi
Çox yüksək odadavamlılıq
Ərinmiş metal tərəfindən islanmama xüsusiyyəti
Metal sızmasına qarşı yüksək müqavimət
Yaxşı kimyəvi sabitlik
Ərimə temperaturu: 2150°C

Olivin qumu yüksək ərimə və sinterlənmə temperaturuna, aşağı istilik itkisinə və istilik şoklarına qarşı yüksək müqavimətə malik olduğu üçün polad istehsalı və odadavamlı sənayelərdə geniş istifadə olunur. Bu qumun əsas tərkibi Mg₂SiO₄ (forsterit) və daha az miqdarda Fe₂SiO₄ (fayalit) minerallarından ibarətdir. Olivin EBT qumu elektrik qövs sobasının (EAF) axın kanallarında alt doldurucu qum kimi istifadə edilir. Olivin tökmə qumu müxtəlif polad növlərinin, o cümlədən boz çuqun və çevik çuqun istehsalı üçün uyğundur, həmçinin qeyri-metal qarışıqların tökməsində də üstünlüklərə malikdir. Xüsusilə çox hamar səth əldə edilməsi sayəsində manqan poladlarının tökməsində yüksək keyfiyyət təmin edir.

Olivin

Olivin adı onun zeytun yaşıl rəngindən götürülmüşdür. Peridot onun qədim adıdır. Olivinlərin ümumi kimyəvi tərkibi Mg₂SiO₄ şəklindədir. Maqneziumla zəngin olivinlər sarımtıl-yaşıl və zeytun yaşıl rəngdə olur, dəmir tərkibli olivinlər isə yaşılımtıl-qəhvəyi rəngə malikdir. Sərtliyi 6.5–7 arasında dəyişir.

Olivinlərin yaranma mühiti

Olivin nisbətən geniş yayılmış mineraldır və bazik və ultrabazik maqmatik süxurların (məsələn, qabbro, bazalt, peridotit və dunit) tərkibində rast gəlinir. Dunit süxuru 95% olivindən ibarətdir və olivin istehsalı üçün ən vacib iqtisadi mənbə hesab olunur. Olivin həmçinin Bushveld, Skaergaard və Zimbabve daykı kimi ultrabazik komplekslərdə və ofiolit komplekslərində də mövcuddur. Bəzən meteoritlərdə də şüşəvari dənələr şəklində tapılır. Dəyişməyə məruz qaldıqda serpantin qrup minerallarına (xrizotil, maqnezit və dəmir oksidləri) çevrilir.

Olivinin tətbiqləri

Olivin əsasən odadavamlı sənayedə geniş istifadə olunur. Yüksək ərimə temperaturu (1890°C), yaxşı istilikkeçirmə, yüksək istilik tutumu və aşağı istilik genişlənməsi sayəsində tökmə qumu kimi effektiv materialdır. Digər mühüm üstünlüyü onun silisium qumu kimi sağlamlığa zərərli olmamasıdır və silikoz xəstəliyi riski yaratmır.

Olivin həmçinin polad istehsalında şlak əmələ gətirici kimi əhəng və dolomit əvəzinə istifadə olunur. Bundan başqa odadavamlı kərpiclərin istehsalında da tətbiq edilir. Yüksək sıxlığı səbəbindən Şimal dənizində neft platformalarında ballast materialı kimi və sualtı boruların örtülməsində istifadə olunur. Həmçinin dəmir yolu ballastı kimi də tətbiq edilir.

Dünyada olivin istehsalçıları

İspaniya və Norveç olivinin əsas istehsalçılarıdır. İsveç, Rusiya, Avstraliya, Yaponiya, Yeni Zelandiya, Zimbabve, Cənubi Afrika, ABŞ, Yeni Kaledoniya, İtaliya, Yunanıstan, Hindistan, Braziliya və Kanada da əsas olivin yataqlarına malik ölkələrdir.

Sirkon qumu kimyəvi tərkibi (ZrO₂·SiO₂) ilə xarakterizə olunur və çox yüksək ərimə temperaturuna malik olduğu üçün bəzi qəliblərdə istifadə edilən xüsusi tökmə qumlarından biridir. Sirkon təbiətdə adətən silisium ilə birlikdə rast gəlinir və tərkibində 40–50% sirkon mineralları mövcuddur. Sirkon qumunun istilik genişlənmə əmsalı aşağıdır və silisium qumu ilə müqayisədə daha stabildir. Bu xüsusiyyətinə görə qəlib materialları, odadavamlı kərpiclər və soba örtüklərində geniş istifadə olunur. Yüksək istilik davamlılığı sayəsində yüksək ərimə temperaturuna malik metallarla işləmək üçün uyğundur (ərimə temperaturu 2400°C-dən yuxarı, sinterlənmə temperaturu isə təxminən 2000°C-dir). Sirkon qumu yüksək istilikkeçirmə qabiliyyətinə malikdir və bu göstərici silisium qumundan təxminən 4 dəfə yüksəkdir, nəticədə daha sürətli soyuma təmin edir. Sıxlığı təxminən 4.75 q/sm³ olub silisium qumundan təxminən 2 dəfə ağırdır ki, bu da qəlibin ümumi kütləsini artıraraq ərimiş metalın təsirini qismən azaldır. Digər mühüm xüsusiyyətləri arasında vahid və kürəvi dənə quruluşu, ərimiş metal tərəfindən islanmama (metal yapışmaması), aşağı kimyəvi reaktivlik və yüksək korroziyaya davamlılıq yer alır. Xüsusilə şlak və ya aqressiv tərkibli ərintilərin istifadə olunduğu proseslərdə yüksək dayanıqlıq göstərir.

Şamot qumu kimyəvi tərkibi (3Al₂O₃·SiO₂) ilə xarakterizə olunur və iri, qalın divarlı hissələrin istehsalı üçün olduqca uyğundur. Bu material gilın sinterləşdirilməsi (yüksək temperaturda bişirilməsi) nəticəsində əldə edilir.

Şamot qumunun silisium qumu ilə müqayisədə əsas üstünlüyü onun daha sabit olması və temperatur dəyişiklikləri zamanı həcminin daha az dəyişməsidir. Eyni zamanda kimyəvi reaksiyalara daha gec daxil olur və ərimiş metal ilə təmasda səthə çox az yapışma göstərir, bu səbəbdən polad tökmə proseslərində istifadə edilir.

Bu qumun odadavamlılıq temperaturu təxminən 1670–1750°C arasındadır və Al₂O₃ miqdarı nə qədər yüksək olarsa, keyfiyyəti də bir o qədər yaxşı olur. Şamot qumu həmçinin odadavamlı kərpiclərin və soba gövdələrinin istehsalında geniş tətbiq olunur.

Bəhs etdiyimiz qumlar arasında yüksək təmizlikli silisium qumu qum qəlibləmə prosesində ən geniş istifadə olunan materialdır. Almaniya, Belçika, Niderland və Fransa kimi bəzi ölkələrdə çox yüksək keyfiyyətli silisium qumu mövcuddur (SiO₂ = 99.8%). Lakin İtaliya və Yaponiya kimi digər ölkələrdə dəmir və polad tökmə sənayesi üçün yüksək keyfiyyətli qum idxal etmək məcburiyyətində qalırlar. Aydındır ki, tərkibində daha çox qələvi oksidlər (K₂O, CaO, Na₂O və MgO) olan qumlardan istifadə edildikdə, daha çox turşu əsaslı bağlayıcılara ehtiyac yaranır. Silisium qumunun bu sənayedə əsas üstünlükləri onun ucuz olması, müxtəlif dərəcələrdə əlçatanlığı, müxtəlif kimyəvi bağlayıcılarla uyğunluğu, ərimiş metallarla təmasda kifayət qədər istilik və kimyəvi davamlılığa malik olması və müxtəlif ölçü və formalarda qəlib və nüvə hazırlamaq imkanına sahib olmasıdır.

Tökmə sənayesində bütün fenol, fenol-uretan, furfuril (furani) və natrium silikat əsaslı qatranlar “çap materialı” (bağlayıcı) kimi istifadə olunur. Bu sənayedə qumu birləşdirən uyğun qatranlar aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik olmalıdır: – Qısa bərkimə (pishmə) müddəti – Münasib qiymət – Yüksək ölçü sabitliyi – Maşınə (nüvə) üçün uyğun sərtlik və mexaniki xüsusiyyətlər – Yüksək keyfiyyətli səth əldə olunması – Qəlib və ya nüvənin yaxşı dağılma (sökülmə) qabiliyyəti Fenol qatranı formaldehidin fenol ilə mol nisbətinə və bu reaksiyada istifadə olunan katalizatorun növünə (qələvi və ya turş mühitli ola bilər) görə iki formada hazırlanır: rezol və novolak. Rezol qatranı əlavə sərtləşdirici olmadan yalnız temperatur təsiri ilə bərkiyir (baxmayaraq ki, katalizatorun mövcudluğu bərkimə prosesini sürətləndirə bilər). Novolak isə termoplastik qatran olub şəbəkə strukturu yaratmaq üçün heksametilen tetramin (heksamın) kimi sərtləşdirici maddəyə ehtiyac duyur.

Fenolik uretan qatranlarının və natrium silikatın kimyəvi quruluşu qısaca aşağıdakı şəkildə verilmişdir.

İstifadə olunan yapışqan növləri təbiətinə görə:

1- Üzvi yapışqanlar

2- Mineral yapışqanlar

İstifadə olunan yapışqan növləri bərkimə və öz-özünə tutma qabiliyyətinə görə:

1- Suda həll olma qabiliyyəti (suda həll olan)

2- Suda həll olmama qabiliyyəti (suda həll olmayan)

Optimal və yaxşı bir yapışqan qum dənələrini bir-birinə birləşdirərək qəlib və özəyin son dayanıqlığını həm quru, həm də yaş halda artırmalı və aşağıdakı şərtləri təmin etməlidir:

1- Özəlik və ya qəlib qarışıqlarının hazırlanması zamanı əsas qumun səthində bərabər şəkildə yayılmalıdır.

2- Quru və yaş halda qum qarışığına lazımi möhkəmlik verməlidir.

3- Qarışığa optimal və kifayət qədər formalaşma qabiliyyəti verməlidir ki, qarışıq qəlibin bütün hissələrini doldura bilsin.

4- Model və özəklik qutusunun səthinə minimal lazımi yapışma göstərməlidir.

5- Qəlib və özəyin tez quruması imkanı təmin etməli, qarışıq tərəfindən nəmin udulmasının qarşısını almalıdır.

6- Tökmə zamanı mümkün olan ən az qaz əmələ gətirməlidir.

7- Qumun odadavamlılıq qabiliyyətini azaltmamalıdır.

8- Tökmədən sonra özəyin asanlıqla dağılmasına imkan verməlidir.

9- Qəlib və özəlik qarışıqlarını hazırlayan şəxslər üçün zərərli olmamalı və zəhərli qazlar yaratmamalıdır.

10- Ucuz və əlçatan olmalıdır.

Özəkləşdirmədə istifadə olunan yapışqanlar çox geniş və müxtəlifdir və çoxlu növləri vardır. Bu yapışqanların hər biri xüsusi məqsəd və özək qumuna xüsusi xassələr vermək üçün əlavə edilir. Özək yapışqanlarının əksəriyyəti (həmçinin qəlib hazırlanmasında da bir çox hallarda istifadə olunur) ilk istifadədən sonra struktur dəyişiklikləri səbəbindən təkrar istifadə qabiliyyətinə malik deyildir. Özək istehsalında istifadə olunan yapışqanları dörd qrupa bölmək olar: 1- Donduqda bərkiyən və möhkəmlənən yapışqanlar: Su yalnız bir yapışqan maddədir ki, yuxarıdakı kateqoriyada tökmə əməliyyatlarında istifadə olunur. Rusiyada bu tip yapışqan vasitəsilə hazırlanmış hissələrdə iddia edilir ki, hissələrin qabıqlarındakı daxili boşluqlar donmuş özəklərin köməyi ilə aradan qaldırılır. 2- Otaq temperaturunda bərkiyən və möhkəmlənən yapışqanlar: Bu tipə natrium silikat, kalsium və alüminiumun ikili silikatları və ya sement misal göstərilə bilər. Natrium silikat yapışqanı haqqında ətraflı məlumat ayrıca aşağıda veriləcəkdir. Sement yapışqanlarına rezin sement, portland sement və kimyəvi sement daxildir. Bu sement növləri arasında ən yaxşı və ən əhəmiyyətlisi (yapışqan kimi) portland sementidir. Bu sement yapışqanlarından istehsal olunan özəklərin qüsuru ondadır ki, hazırlanmış qəlibin dağılma qabiliyyəti azdır. 3- Bişirildikdən sonra bərkiyən və möhkəmlənən yapışqanlar: Bu yapışqanlar aşağıdakı üç alt qrupa bölünür: 1-3- Temperatur və istilik təsiri ilə quruyan yapışqanlar (özək yağları): Yağlarda bərkimə polimerləşmə və havadan oksigenin cəlb edilməsi hesabına 200-240°C temperaturda daha iri molekulların əmələ gəlməsi yolu ilə baş verir. Bu yapışqanlar üç növ yağ yapışqanından ibarətdir: dəniz heyvanları yağları, bitki yağları və mineral yağlar. 2-3- Qızdırıldıqdan sonra soyuma zamanı bərkiyən yapışqanlar: Bu kateqoriyada müxtəlif növ qatranlar (yaxud saqqızlar) mövcuddur. Saqqızlar süni və təbii olmaqla iki növə bölünür. Təbii saqqızlara ağac şirəsi misal göstərilə bilər. Karbamid-formaldehid qatranları incə və kiçik özəklərin, eləcə də ərimiş metal töküldükdən sonra yüksək dağılma qabiliyyəti tələb olunan özəklərin hazırlanmasında ən geniş tətbiqə və ən yaxşı xüsusiyyətlərə malikdir. Fenol-formaldehid daha az dağılma qabiliyyətinə malikdir və böyük polad hissələrin istehsalında istifadə olunur. Bu saqqızlar bazarda maye və bərk formada mövcuddur və uzun müddət anbarda saxlanılmamalıdır. 3-3- Yapışma xüsusiyyətini istilikdə əldə edən yapışqanlar: Bu qrup yapışqanlara nişasta yapışqanları (dekstrin), sulfid yapışqanları, protein yapışqanları, şəkər çuğunduru melası daxildir. Dekstrinlər və ya nişasta yapışqanları özək yapışqanları sırasındadır və adətən özək qum qarışığında yaş möhkəmliyi artırmaq üçün istifadə olunur. Onların 0.5-2% çəki miqdarı qumun yaş sıxılma möhkəmliyini 1-2.5 funt/kv. düym artırır. Şəkər çuğunduru melası şəkər zavodlarının əlavə məhsuludur və əsasən digər yapışqanlarla (yağ yapışqanları istisna olmaqla) birlikdə özəyə əlavə edilir. Protein yapışqanlarına isə təmiz kommersiya növləri olan kazein, jelatin və ağac yapışqanı daxildir. 4- Gil yapışqanları: Bu qrup yapışqanlar əsasən özək qumunun yaş möhkəmliyini artırmaq üçün özək qum qarışığına əlavə edilir. Onların ən vacibləri odadavamlı gil (kaolin) və bentonitdir ki, qəlibləmə yapışqanlarında da bunlara istinad edilmişdir.

Qəlibləmə qumunun üç əsas komponentinə (qum, su və yapışqan) əlavə olaraq, keyfiyyəti artırmaq və bəzi xüsusi qüsurları aradan qaldırmaq üçün qarışığa başqa materiallar da əlavə edilir. Bu cür materiallar çox olduğundan, burada yalnız daha çox istifadə olunan bəzilərinə işarə edilir: 1-Kömür tozu: Dəmir ərintilərinin (çuqun və polad və s.) əriməsi zamanı əmələ gələn Fe2O3, çox vaxt silisiumdan (qum növü) ibarət olan qəlib divarları ilə təmasda reaksiyaya girərək fayalit birləşməsi əmələ gətirir ki, bu da hissənin səthində qumun yanmasına (qum yanığına) səbəb olur. Kömür tozunun əlavə edilməsi ilə kömürün yanması və CO2, hidrogen və yüngül karbohidrogenlərin ayrılması nəticəsində reduksiyaedici mühit yaranır. Bunun nəticəsində ərimiş metalın səthinin oksidləşməsi və aşağı ərimə temperaturlu fayalit qazının əmələ gəlməsinin qarşısı alınır. Nəticədə qumun hissəyə yapışmasının qarşısı alınır və tökmə hissələrin səthinin hamarlığı artır.

Həmçinin bu materialın əlavə edilməsi ilə istilik genişlənməsi kimi qüsurların qarşısını almaq mümkündür. Çünki kömür tozunun istilik təsiri altında büzülməsi ilə qumun temperatur artımı nəticəsində genişlənməsini kompensasiya etmək olar. Eyni zamanda qumun dağılma qabiliyyətini yaxşılaşdırır, çünki qum daha az kələ-kötür olur və silkələmə zamanı daha tez dağılır.

Optimal kömür tozunun xüsusiyyətləri aşağıdakılardır: a) Tərkibindəki uçucu maddələr yüksək olsun (təxminən 26-30%). b) Kömürdə qalan kül miqdarı 10%-dən çox olmamalıdır. c) Digər vacib parametr kömürdəki kükürddür, çünki kükürd boz çuqunlarda sərtləşməyə (chilled) meyl yaradır və kükürd miqdarı 1%-dən çox olmamalıdır. 1000 kq-a qədər olan hissələr üçün kömür tozunun istifadə miqdarı 2-4%, daha ağır hissələr üçün (burada tökmə və bərkimə nəticəsində yaranan istilik daha yüksəkdir və qum yanığının dərinliyi daha çoxdur) kömür sərfiyyatı 8%-ə qədər çata bilər.

2-Dənli bitkilər, taxıllar (Cereals) Tökmədə istifadə olunan taxıl yapışqanı jelatinləşdirilmiş nişasta və ya taxıllardan alınan incə hissəcik tozudur. Nişasta qəlibləmə qumlarında yaş və ya quru möhkəmliyi artırmaq və ya dağılma qabiliyyətini (Collapsibility) yüksəltmək üçün 2%-ə qədər istifadə edilə bilər. Nişasta uçucu olduğundan, onun düzgün istifadə edilməməsi hissələrdə qaz qüsurlarına (Gas Defect) səbəb ola bilər.

3-Ağac unu (Wood Flour): Ağac unu və ya digər selüloz materialları (qarğıdalı unu və ya taxıl, paxlalı bitkilərin qabıqları və selüloz) qəlibləmə qumlarına 0.5-2% miqdarında əlavə edilə bilər. Bu, qumun genişlənməsini nəzarət etmək qabiliyyətinə malikdir. Selüloz materialları temperatur yüksəldikdən sonra alışır və yandıqdan sonra boşluq yaradır və bu üsulla qəlib qum qarışığının genişlənməsi nəzarət altına alınır. Selüloz materialları və ağac unu səpilmə qabiliyyətini və axıcılıq (Flowability) üstünlüyünü də yaxşılaşdırır və bu səbəbdən hissənin qəlibdən çıxarılması daha asan həyata keçirilir.

4-Silis tozu: Üyüdülmüş və yumşaq silis, mesh sayı 200-dən az olan Silis tozu (Silica Flour) adlanır. Silis tozu istilik möhkəmliyini artırmaq üçün quma 35%-ə qədər əlavə edilə bilər. Silis tozu qumun yığılma sıxlığını (bulk-density) artırır və bu səbəbdən qəlib qumu yüksək sıxılma sayəsində ərimiş metalın nüfuz etməsinə qarşı daha yüksək müqavimət göstərir.

5-Dəmər oksidi: Dəmir oksidi bəzi qəlibləmə qumlarında istilik möhkəmliyini artırmaq üçün az miqdarda istifadə olunur.

6-Melas (Molasses), Dekstrin (Dextrin): Təmizlənməmiş və 60-70% şəkər ehtiva edən çuğundur melası və ya şəkər qamışı melası qumun quru möhkəmliyini artırmaq və qəlib kənarlarının sərtliyini yüksəltmək üçün istifadə edilə bilər. Dekstrin və ya nişasta saqqızı eyni məqsədlər üçün istifadə edilə bilər. 7-Perlit: Perlit genişlənmiş mineral alüminium silikatdır. Bu material qumun daha yaxşı istilik dayanıqlığı (thermal stability) üçün az miqdarda, 0.5-1.5% nisbətində istifadə olunur. Bu material qidalandırıcı qolların izolyasiyası üçün də istifadə edilə bilər.

8-Asfalt (Asphalt) Xam neftin parçalanması nəticəsində əldə edilən əlavə məhsuldur. Asfalt da bitum kimi istilik möhkəmliyini artırmaq, dəmir tökmə hissələrinin səth keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur.

9-Yer bitumu Bitum kokslaşdırma məhsuludur. Kokslaşdırma prosesi zamanı bitum 3.5°C temperaturda kömürdən ayrılır. Bitum dəmir hissələrinin tökülməsi üçün qum qarışıqlarında istilik möhkəmliyini yaxşılaşdırmaq və son səth keyfiyyətini artırmaq məqsədilə 3%-ə qədər istifadə olunur.

10-Qilsonit Qilsonit bərk asfalt materialıdır ki, dünyanın bəzi mədənlərində çıxarılır. Bu material uçucudur və təsiri kömürün hissələrin bitmə keyfiyyətini optimallaşdırmadakı təsirinə bənzəyir.

11-Mazut Mazut bəzən çox az miqdarda, 0.01-0.1% nisbətində qəlibləmə qarışığında istifadə olunur və bu material qumun qəliblənmə qabiliyyətini yaxşılaşdırır.

12-Qırmızı dəmir oksidi Qırmızı dəmir oksidi illik 1500 ton istehsal gücü ilə boya, metal astar, şir, kafel və keramika sənayesində 2500 mesh ilə istifadə üçün istehsal olunur və idxal olunan nümunə ilə tamamilə rəqabət edə bilir, onun xüsusiyyətləri aşağıdakı kimidir:

Tökmə özəyi üçün xüsusi dəmir oksidi: Tökmə özəyi üçün xüsusi dəmir oksidi qara rəngdə olub, müştərilərin tələbinə uyğun xüsusi dənəcik ölçüsü qabiliyyətinə malikdir və FeO, Fe2O3, Fe3O4 tərkibinin qarışığı şəklində tökmə özəyinə əlavə olunmaq və tökmə özəyində arzu olunan xassəni yaratmaq üçün istehsal edilir. Mütəxəssislərin fikrincə, qara və qırmızı dəmir oksidinin müxtəlif növlərinin istifadəsi mühəndis qum əlavəsi (Engineered Sand Additive – ESA) kimi aktiv və uyğun bir əlavə maddə kimi tövsiyə edilmişdir və praktikada da sex şəraitində sınaqdan keçirilmiş və təsirləri əyani şəkildə görülmüşdür. Əlavə edilmiş dəmir oksidi qum qarışığının müxtəlif növlərində onun qumun xassələrinə təsiri və tökmə hissələrin səthində yaranan cızıq və ya qırışlara qarşı müqavimətin artırılması baxımından sınaqdan keçirilmişdir. Qırmızı dəmir oksidi tökmə hissələrin səthində qırış və ya cızıqların yaranmasının qarşısının alınmasında təsirlidir, lakin toz halında olması, dənəcik ölçüsünün olmaması və oksigen miqdarı səbəbindən tökmə hissənin bitmiş səthinə yan təsirlər və ya əks təsirlər göstərir. Qara dəmir oksidi isti qutu (hot box) sistemində 3%, soyuq qutu (cold box) sistemində 2% nisbətində əlavə edilməklə cızıq və ya qırışları aradan qaldırmaqda səmərəlidir və səth keyfiyyətinə daha az zərərli təsir göstərir. Dəmir oksidinin istifadəsinin digər səbəbləri karbonun hissəyə yapışmasının azaldılması, həmçinin səthi mikro boşluqların (mikro sancıların) və iş parçasında yarımkürə şəkilli çökəklik və ya qabarıqlığın yaranmasının qarşısının alınması, həmçinin dəmirin qəlibə nüfuz etməsinə qarşı müqavimət yaradılmasıdır.

Ümumiyyətlə, dəmir oksidinin özəkləşdirmədə təsiri və istehlak məqsədi aşağıdakı kimidir: a) İstehlak məqsədi: İstilik plastikliyini artırır, cızıqlanma qüsurunu azaldır və ya aradan qaldırır, ərimiş metalın nüfuzunu və qaz qüsurlarını azaldır.

b) Özəkləşdirmədə dəmir oksidi istehlakının təsirləri: 1- İstehsal olunan özəklərin quru möhkəmliyini artırır. 2- Səthi azotlu və hidrogenli mikro sancı təsirlərini azaldır. 3- Özəyin istilik genişlənməsinin mükəmməl nəzarətini təmin edir. 4- Özəyin istilik möhkəmliyini yüksəldir. 5- Ərimiş metalın özəyə nüfuz etməsinin qarşısını alır və özəyin səthində müvafiq və sərt fayalit əmələ gətirir ki, bu da Hot box qatranının tərkibindəki azot qazının ərimiş metalın içinə nüfuz etməsinin qarşısını alır. 6- Oksigenin sərbəst buraxılması ilə qəlib atmosferinə nəzarət edir ki, bu da qəlib atmosferini həddindən artıq reduksiyaedici vəziyyətdən qoruyur – səth keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasında mühüm rol oynayır.

13-Qalay tozu və qalay – antimon tozu Qatranlı özəklərlə təmasda olan çuqunların səth quruluşuna təsir etdiyinə görə onların qəlib örtük materiallarında istifadə olunur. Qalay və qalay-antimon intermetal birləşməsi perlit fazasını sabitləşdirir və ferrit səth təbəqələrini aradan qaldırır.

14-Dekstrin Dekstrin saqqızvari karbohidrogen növlərindən biridir və nişastanın turşular, istilik və ya maya vasitəsilə parçalanması nəticəsində alınır. Qəlib və ya özək qumunun möhkəmliyini artırmaq və örtük boyaları üçün istifadə olunur.

Əlaqəli məqalə: Tökmədə kəsmə və təmizləmə işləri

Tökmə sənayesində qəlibləmə üçün qum istehsalının ən çox istifadə olunan üsullarından biri qum qarışığında silikat yapışqanından və karbon qazından və ya karbon dioksiddən (CO₂) istifadə etməkdir. Bu üsulda qum hissəciklərinin bərkiməsi üçün natrium silikat yapışqanı və CO₂ qazından istifadə olunur ki, bu da tökmə sənayesində CO₂ qumu kimi tanınır. Bu üsul İran tökmə sənayesində tökmə qəlibi və özək hazırlanması üçün ən çox istifadə olunan üsullardan biridir. İş üsulu belədir: qəlibləmə üçün qum qarışığının hazırlanması mərhələsində müəyyən miqdarda natrium silikat yapışqanı quma əlavə edilir və qarışdırıcı ilə tamamilə qarışdırılır. Nəhayət, yapışqanla qarışdırılmış qum qəlibin içinə ötürülür və qumun sıxılma (kobma) prosesi həyata keçirilir.

Natrium silikat yapışqanının tökmə sənayesində yapışqan kimi istifadəsi təxminən 1930-cu ilə təsadüf edir. 1960-cı ildə CO₂ qazının istifadəsi geniş yayıldı. Bu metodun ixtirası tökmə sənayesində inqilab yaratdı. Bu üsuldan çuqun, polad hissələrin, eləcə də əlvan metallardan hissələrin tökməsi üçün istifadə etmək olar. Natrium silikat yapışqanı qarışığa silisium qumunun çəkisinin 3-5%-i qədər əlavə edilir. Natrium silikat yapışqanının əlavə olunma miqdarı qumun ölçüsü, növü, forması, tökülən ərintinin növü, möhkəmlik, tökmə temperaturu, qəlibin və ya nüvənin dağılma qabiliyyəti, qəlibin sürtünməyə və qırılmağa qarşı tələb olunan müqaviməti kimi amillərdən asılıdır. Qum dənəcikləri nə qədər incə olarsa, yapışqan sərfiyyatı bir o qədər artar. Yapışqan quma əlavə edildikdən sonra, yapışqan qumun içərisində tamamilə bərabər paylanana və topa halında qalmayana qədər qarışdırılır. Həddindən artıq yapışqan istifadəsi karbon qazı sərfiyyatının artmasına və qəlibin möhkəmliyinin azalmasına, xüsusən də zaman keçdikcə qum qarışığının məsaməli və toz halına gəlməsinə səbəb olar.

Natrium silikat yapışqanının analizi

Marka	Nisbət	Na₂O%	SiO₂%	Bərk maddə,%	Sıxlıq,25⁰C-də	Xüsusi	Özlülük (Cps)	Dərəcə	Görünüş	Əlavə
A.I.T.H 25	2.5	13.52	32.85	46.37	52	1.551	886	keramik	bulanıq	2% melas

Natrium silikat yapışqanı ilə qumun qarışdırılması və hazırlanması fasiləsiz və ya partiyalı (fasiləli) qarışdırıcılarda aparılır. Partiyalı tipdə müəyyən miqdarda yapışqan və qum qarışdırıcıya tökülür, qarışdırma prosesi aparılır və qum istifadəyə hazır olur. Fasiləsiz qarışdırıcıda cihaz davamlı olaraq işləyir. Yapışqan və qum ayrı çənlərdən bir tərəfdən qarışdırma kamerasına daxil olur və qarışdırıldıqdan sonra digər tərəfdən çıxarılır.

Qum hazır olduqdan sonra, bu qum və yapışqan qarışığı ilə tökmə qəlibinin hazırlanması və ya nüvə düzəldilməsi aparılır, daha sonra qum ən qısa müddətdə istifadə edilməlidir və adətən CO₂ qazı təxminən 1-3 bar təzyiqlə 5-60 saniyə ərzində qumun içinə vurulur. Qazın qəlibin bütün hissələrinə nüfuz etməsi üçün qəlib şiş batırılaraq deşilir və qaz şlanqının ucluğu həmin dəliyə salınaraq tam qaz verilməsi təmin edilir. CO2 qazının qəlibə üfürülməsi ilə dərhal karbon qazı ilə natrium silikat arasında reaksiya baş verir. Bu reaksiya nəticəsində silisium, silisium gel (jelatinli silisium) şəklində qum dənəciklərini bir-birinə bağlayır.

5 saniyə müddətində qaz verilmiş nüvə və qəliblərin ilkin möhkəmliyi 310-255 kilopaskal təşkil edir. Lakin zaman keçdikcə və 24 saatdan sonra möhkəmlik 1380-670 kilopaskala çatır. Zaman keçdikcə möhkəmliyin artmasının səbəbi reaksiyaya girməmiş silikatın dehidratasiyası və silisiumun gelləşmə prosesinin davam etməsidir. Karbon qazı qumun içində üfürmə dəliyinin ətrafında 70 mm radiuslu sahəni bərkidə bilər. Bu səbəbdən qum qəlibində iki qaz vermə dəliyi arasındakı məsafənin maksimum 140 mm götürülməsi məqsədəuyğundur.

Əvvəlcə modelin yarısı alt dərəcəyə yerləşdirilir, sonra modelin üstü qumla doldurulur və modelin formasını alması üçün xüsusi alətlərlə sıxılır.

Qaz üfürüldükdən sonra qəlibin möhkəmlənməsi üçün alt dərəcə çevrilir və üst dərəcə onun üzərinə qoyulur. Modelin digər yarısı onun üzərinə quraşdırılır, qidalandırıcı və qəlibləmə sistemi yerləşdirildikdən sonra üst dərəcə də qumla doldurulub sıxılır və qaz üfürmə təkrarlanır. Nəhayət, iki dərəcə bir-birindən ayrılır və taxta və ya metal modellər, qəlibləmə və qidalandırıcı modelləri qumdan çıxarılır. Əritmə qəlibləmə kanalları xüsusi alətlərlə işlənir, sonra səthləri hamarlanır.

Əlaqəli məhsul: Tökmə məhsulları

Sonra qəlibin səthi odadavamlı örtüklərdən istifadə edilərək aşağıdakı səbəblərə görə uyğun qalınlıqda örtülür: Yüksək temperaturlu ərimiş metal qum qəlibin içinə töküldüyü zaman ərimiş metal ilə qum və ya yapışqan arasında zərərli reaksiyalar baş verir ki, bu da hissənin səthində qum yanığı, səthi kələ-kötürlük və qeyri-hamar kimi qüsurlar yaradır, bir çox hallarda hissəni istifadəyə yararsız edir. Qum yanığı, eroziya, qumun yuyulması və ərimiş metal ilə qum arasında kimyəvi qarşılıqlı təsirlər kimi qüsurlar bu qəbildəndir. Əgər ərimiş metal ilə təmasda olan qum səthini örtmək üçün uyğun bir örtük istifadə etsək, belə qüsurları böyük ölçüdə aradan qaldıra bilərik. Odadavamlı örtük, qum tökmə sənayesində istifadə üçün xüsusi bir boya növüdür. Onların adi boyalardan fərqi ondadır ki, ərimiş metalın yüksək temperaturuna davam gətirəcək şəkildə hazırlanmışdır və ərimiş metal ilə qum qəlibi və ya nüvə səthi arasında bir maneə rolunu oynayır. Örtüyün qəlibə səpilməsinin geniş yayılmış üsulları püskürtmə tabancası və ya fırça ilədir.