GGG 40.3 KÜRESEL GRAFİTLİ DÖKME DEMİR
GGG 40.3 DUCTILE IRON

Arif OKTAY ŞİMŞİR
Haytaş Döküm San. ve Tic. A.Ş.

ÖZET

Yüksek uzama özelliği sayesinde çelik malzemenin yerine aday gösterilen küresel grafitli dökme demirin (GGG 40.3) zamanla kullanımı artmıştır. K.G.D. demir içerisinde çeliğe en yakın uzamayı sağlayan GGG 40.3, üretim, ve maliyet açısından daha cazip olmaya başlamıştır.

ABSTRACT

The usage of the ductile iron has increased because of the high elongation characteristic in this way it is nominated instead of steel. According to easy production and production cast, GGG 40.3 of ductile iron, which has got the nearest elongation rate to steel, has began to be attractive for usage.

1- GİRİŞ

Bu malzemeyi yurtdışında başarıyla birçok dökümhane dökmüştür. Ülkemizde ise uygulamaya yönelik çalışmalar devam etmekte hatta birkaç firmada üretime başlamıştır. Kısa zamanda bu çalışmalar ticari üretim yapan dökümhanelerde mutlak suretiyle avantajlı üretimi ve maliyeti açısından tercih edilecektir. Bu sayede sfero dökümü içerisinde yerini almakla kalmayacak yüksek uzama ve yüksek çentik direnci (-40 °C'de) istenen parçalarda çeliğin alternatifi bile olacaktır.

2- GGG 40.3 K.G.D.D

400 N/ mm2 çekme dayanımında ve oldukça yüksek bir uzamaya (% 27-18) sahiptir. Döküm malzemeleri içerisinde çelik çentik yönünden en yüksek değeri veriyordu. Ancak GGG 40.3 deneme dökümlerde -40 °C'de 14 N/mm2 dayanımına ulaşınca dikkat çekti. Bundan sonra bu özellikleri oluşturacak üretim teknikleri araştırılmaya başlandı. Öncelikle direk dökümden bu değerlerin elde edilmesi hedeflendi. Isıl işleme gerek kalmadan as-cast şeklinde piyasaya sunumu düşünüldü. Bunda da kısmen başarılı olundu. Parçanın et kalınlığı 8 mm’nin altında olanlar “as-cast” şeklinde olması zorlaştı. Ancak mutlak olan birşey varki, 8 mm et kalınlığından fazla olan parçalarda ısıl işleme gerek olmadan direk dökümden kullanımı başarıyla sağlanmıştır. Ayrıca ısıl işlemin kötü özellikleri ortaya çıkmıştır.

3- GGG 40.3 ÜRETİM TEKNİĞİ

3-1 KOMPOZİSYON

K.G.D demirin mikro yapısında grafitler mevcuttur. Bu grafit kürelerini mutlaka bir mesafede tutmak gerekir. Geniş tutulursa mekanik değerler özellikle çentik değeri yüksek olacaktır. Bu mesafe karbon yüzdesini minimumda tutmakla sağlanabilir. Birinci hedef bu olmalıdır. Diğer sfero dökümlerde karbon yüzdesi % 3.6-3.7 iken GGG 40.3 karbon yüzdesi % 3-3.3 olarak aşağılara çekilir.

İkinci hedef ferritik yapıya ulaşmak gerekir. Bunun içinde yapıdaki % Si arttırmak ve bu yapıya ulaşırken ferritin kırılganlık özelliği dikkate alınarak silisyum yüzdesi % 1.90-2 olmalıdır. Dolayısıyla karbon ekovalantı 4.1-4.2 oranında oluşur.

3.2 DİĞER PARAMETRELER

Hücreler arası mesafe önemlidir. Bu aşamada segregasyona sebep olan elementler uzak olmalıdır. Örneğin fosfor % 0.030'u geçmemelidir.

Bu kompozisyonda ocaktan alınan malzeme bütün şartları yerine getirmiştir. Ancak reaksiyonda magnezyum prosesi de önemlidir. Fazla magnezyum karbür oluşturduğu için bu değerde minimumda tutularak % 0.025-0.030 olmalıdır.

Aşılamada özel malzeme kullanılmalıdır. Perlit teşekkülünü kolaylaştıracak prosesten kaçınılmalıdır. Yüksek sıcaklığa çıkılarak aşılama mümkün olduğunca geç yapılmalıdır.

Yollukta filtre kullanımı tercih edilmelidir. Mg,Si,Ca sınır değer üzerinde ise dökümün akıcılığı zorlaşacağı için filtre tıkanabilir. Mümkün olan en yüksek hızla dökülmelidir (Saniyede 3-4 kg). Yolluk sistemi homojen bir şekilde kalıbı aynı anda doldurmaya yönelik dizayn edilmelidir. Girişe uzak olan bölge dolana kadar sıcaklık düşeceği için giriş sayısı arttırılmalıdır.

3-3 ÜRETİM AŞAMASINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

1-) GGG 40.3 şarjında mutlaka düşük manganlı sfero piki kullanılmalıdır.

2-) Mutlaka kama nununesi dökülerek (Şekil1) sementit oluşumuna bakılmalıdır. 1350 °C'de alınan numunede 6 mm'yi geçmeyen bir sementit oluşmalıdır. Bu analizden daha önemlidir.

Ayrıca alternatif olarak silisyum karbür (SiC) katılımı bir ön çekirdeklenme sağlandığı için nozul yapıcı etkisi ortaya çıkar. Zor eridiği göz önüne alınarak ocağın 1/3'ü dolduktan sonra katılmalıdır. Analizde % 0,2 - 0,5'dır. SiC vermeden önce kamada sementit 10-15 mm iken, daha sonra 6 mm'ye iner.

3-) Bütün bunlar yerine getirilmiş ise 170 HB sertliği altında kalınmış demektir ve doğru döküm yapılmıştır.

GGG 40.3 üretiminde hedef ısıl işlemsiz (AS-CAST) üretimdir. Hem maliyet yüksekliği hem de ısıl işlem sırasında bazı sülfatlar (MgS.MgN) patlayıp yüzeye çıkabilir. Bu da çentik darbe direncini düşürebilir dolayısıyla sakat oranında %1-2 artış sağlar. Eğer gerekli ise ( 8 mm et kalınlığı altı) 920 °C'de 3 saat bekledikten sonra saatte 50 °C soğutularak 600 °C’nin altına inilir.

4- SONUÇ

KAMA
6 mm Sementit

DÖKÜM SICAKLIĞI
1480 °C (POTA)

5- TERCİH EDİLME SEBEPLERİ

- Düşük üretim maliyeti (Isıl işlemsiz)

- Mikro yapıda kırılganlığı sağlayan malzeme yok.

- Grafitin yapıda bulunması, çeliğe nazaran işleme kabiliyetinin yükselmesini sağlar.

- Düşük sıcaklıklardaki dayanımından dolayı özellikle vana üretiminde GGG 40.3 malzeme kullanımı gelecekte önemli bir yer alacaktır. Yüksek uzama istenen bütün konstriksiyonlarda tercih edilebilecektir.

6- KAYNAKÇA

1-) QIT ductile iron seminar lecture notes, 1987

2-) 55 th. International Foundry Congress, 1988

3-) Forrest RL Sorel Metal Technical Service for GGG 40.3 As Cast Prodüksiyon December, 1997

4-) GGG 40.3 Üretim Teknikleri Seminer Notları, İstanbul 1999  

[file:///D:/Belgelerim/Web_Joomla159/metaloda/border/alt.html]