Alçı:

  Kalsiyum sülfat hemihidrat bileşiği olan ve ıslatılıp kurutulduğunda sertleşerek  çabuk donan,  beyaz  renkli ince alçıtaşı tozudur. Kalsiyum sülfat dihidrat ya da alçıtaşının  120° -180°C’ ye kadar ısıtılmasıyla elde edilir. Bileşimin donmasını geciktirici bir katkı maddesi eklendiğinde kaba ya da ince sıva adını alır.

  Eski çağlardan beri kullanılmakta olan alçıya, alçıtaşının sıva ve çimento yapmak üzere ilk kez Paris yakınlarında kullanılmış olmasından ötürü “Paris sıvası” adı da verilir. 

  Alçı Kalıp:

  Alçı kalıp 18. yüzyılda pişmiş toprak kalıpların dökümüyle beraber  yaygın biçimde kullanılmaya başlandı, fakat alçı kalıpların 3000 -4000 yıl önceye kadar Çinliler tarafından kullanıldıkları bilinmektedir.

  Alçı kalıplar büyük oranla bakır ve alüminyum alaşımları gibi düşük sıcaklıkta eriyen demir dışı malzemelerin dökümünde kullanılır. Eğer kalıp modellemesi için mum gibi düşük dayanımlı malzemeler tercih edilirse, kum gibi dövülerek sıkıştırılan kalıp malzemeleri uygun olmadığından başlangıçta sulu harç halinde olan alçı tercih edilir.

  Alçı kalıplar, bir bölüm yüzeyine sahiptirler ve en az iki veya daha çok parçalı olarak dizayn edilirler. Kullanılacak kalıp malzemesi için 100 ölçü alçı ile 160 ölçü su krem kıvamına gelinceye kadar karıştırılır. Kalıp malzemesi içine, kalıbın çatlamaması için %20 oranında talk, katılaşma süresini uzatmak içinse kaolin ve magnezyum oksit gibi katkılar eklenir. Kalıbın dayanım ve genleşme gibi özelliklerini kontrol edebilmek için kireç, çimento, asbest elyaf, silis unu gibi maddelerde kullanılabilir. Eğer, kalıp hazırlanırken karıştırma hızı normalden fazla olursa harcın içine hava gireceğinden gözenekler oluşabilir; karıştırma hızı normalden yavaş olursa  harç katılaşabilir.

  Alçı başlangıçta yarı sulu haldedir ( CaSO4 . ½ H2O ). Harcın katılaşması esnasında alçı, su ile reaksiyona girerek CaSO4. 2H2O  haline dönüşür. Sulu harcın model üzerine dökülmesini izleyen birkaç dakika içinde gerçekleşen ilk sertleşmeden sonra model kalıptan çıkarılır ve kalıp 200° sıcaklıkta kurutulur. Bu şekilde tüm suyu giden kalıp, Susuz kalsiyum sülfat (CaSO4 ) haline dönüşür. Kurutulmuş kalıptan tekrardan nem alınması önemli önemlidir. Nem, alçının düşük olan gaz geçirgenliğini olumsuz bir şekilde etkiler. Alçı kalıplar çok kırılgan olduklarından ötürü taşıma sırasında özen gösterilmelidir.

   Alçı kalıba dökümün üstünlükleri:

- Üretilen parçaların döküm yüzeyleri çok temiz olup, 0,008 – 0,010 mm/mm’ ye ulaşan dar toleranslar elde edilebilir.

- Alçının ısı iletimi düşük olduğundan, soğuma yavaş ve üniform olur.

- Büyük kesit farklılıklarının bulunduğu karmaşık parçaların dökümü için uygundur.

- Hızlı soğumanın gerektiği bölgelerde soğutma plakaları yerleştirilebilir.

  Alçı kalıba dökümün sınırları:

- Alçı kalıpların en zayıf yönü gaz geçirgenliklerinin düşük oluşudur. (Geçirgenliği arttırmak  amacıyla değişik teknikler geliştirilmiştir.)

- Bu yöntemle 10 kg’ dan daha düşük parçalar üretilebilir.

- Kalıplar kırılgandır. 

  Geçirgenliği arttırma yöntemleri:

- Köpüklü alçı kalıplar: Bu yöntem sayesinde , karışıma bir köpükleştirici katılarak kalıp  gözenekli  ve daha geçirgen hale gelir.

- Antioch yöntemi: Bu yöntemde ise kalıp malzemesi; kum, alçı, asbest, talk, sodyum silikat  ve su karışımıdır. Hazırlanan kalıplara önce bir otoklavlama işlemi uygulanarak kalıbın suyu  giderilir.Daha sonra havada bekletilerek tekrar nem alması sağlanan kalıp,son olarak pişirilir.

   Bu işlemler sonunda iğne biçimli alçı taneleri küreleşir ve kalıbın gaz geçirgenliği artar.

  Genel olarak alçı kalıba döküm yöntemi, kuyumcular tarafından tercih edilen bir yöntemdir. Kuyumcuların dışında, diş hekimleri de bu yöntemi kullanmaktadır. Bazı sanatçılar ise alçı kalıba döküm yöntemi ile değişik çalışmalar yapmaktadırlar.

  Ayrıca, seramiği şekillendirme tekniklerinin endüstriyel anlamda baktığımızda alçı kalıba (alçı kullanılmasının sebebi alçının çamur içindeki suyu emerek çamurun yüzeye yapışmasını ve böylece kuruyup et kalınlığını sağlamasıdır.) döküm gibi seri üretime dayanan bir yöntem uygulanmaktadır. Alçı kalıpla şekillendirilecek ürün çamurun küçülme oranına göre teknik resmi büyütülerek çizilir ve alçı tornasında modeli hazırlanır. Alçı parçalar arasında parçaların birbirini tutmasını sağlayan pimler yerleştirilir. Alçı kalıp yapılırken alçı hazırlama detayları da önemlidir. Kalıplar boş döküm ve dolu döküme göre şekillendirilir. Geniş (servis tabağı, tepsi vb.) formlar dolu dökümle içi boş (kupa, fincan, pano vb.) formlar ise boş döküm ile şekillendirilir. Alçı kalıplarda diğer bir yöntem ise alçı kalıplar içerisine otomatik şablon (iç-dış) torna ile çamurun kuru preslenmesidir.

 Alçı Kalıba Döküm Videosu için tıklayınız

 EK BİLGİ ;

  MUM BASIMI VE MUM AĞACININ HAZIRLANMASI

  ENJEKSİYON MUMLARI

• Sadece alçı döküm için özel olarak geliştirilen kaliteli kompakt mumlar kullanılmalıdır.
• Erime aralığı en dar olan mumlar tercih edilmelidir; bu mumlar sıvı halden katı hale geçiş süresi en kısa olan mumlardır.
• İyi bir mum, döküm kusurlarına yol açabilecek karbon ya da kül artık bırakmadan yanar.
• İyi bir mum, modelin kırılmadan çıkarılmasına izin verecek esneklikte olmalıdır.
• Yeni mumun kirlenmemesi için ,tekrar kullanılan mum filtre edilmelidir.
• Katılaşmanın hızlı ve yıpranmanın en düşük düzeyde tutulması için, mum, tam (±1°C) sıcaklık kontrolü altında enjekte edilmelidir. Optimum sıcaklık 65 °C olarak belirtilmektedir. 75 °C aşılmamalıdır.
• Büzülme kusurlarının yok edilmesi için mum model basınç altında soğumaya bırakılır.
• Mum modeller ağaçtan çıkarılır ve sıkıca kapatılmış plastik kaplarda saklanır.
• Fazla miktarda mum model, uzun süre saklanmamalıdır.

  MODELLERİN BİR ARAYA GETİRİLMESİ (DÜZENLENMESİ)

  Götürü usulü çalışan bir kuyumcunun, sözgelimi 30 ya da 60 gram ayar altını ya da bir yüzüğün ya da bir broşun parçalarını düz bir koni üzerinde kısa düz gövde ağızları kullanarak tek tabaka halinde dökmemesi için hiçbir neden yoktur. Bu düzenleme başlangıçta genellikle hafif konkav mum bir disktir ve mumlar bu yüzeye 3 mm. Kadar yakın yerleştirilir. Yolluk uzunluğundaki hafif değişiklikler, dolgunun sıkı olmasına yarar. Kısa yolluklar, erimiş metalin döner-döküm sırasındaki hareketini ve katılaştırma sırasında halen sıvı olan metalle besleme mesafesini en düşük düzeye indirir. Koni, yolluk metal rezervine kıyasla gerçek döküm boşluğuna göre daha çok bir döküm yoludur. Gerçek döküm kalıplarına olduğu kadar, kaideyi doldurmak, metal döküldüğünde basıncı artırmak için yeterli metale de gereksinim vardır. Gereğinden fazla metal kullanılırsa, bir kısmı dönme sırasında sıçrayabilir ve hurda oranını artırır. Tek bir fanus, genellikle 100 (10-20 baş kakma) ile 500 gram (10-20 yüzük sapı) arasında değişecek miktarda erimiş madde alır, ancak, bu miktar 700 grama kadar da yükselebilir. Bu fanuslar, ya tek bir tabakada kaideden doğrudan dallanır ya da split yolluklardan altı sağlam yolluktan desteklenirler. Ara bir düzenleme de, her biri ana aşağı yolluktan yatay çıkan bir ızgara üzerine yerleştirilmiş iki ya da üç katman oluşturulmasıdır. Bu düzenleme, çok sıyad ince parçanın sık sık yerleştirilmesine olanak sağlar, ancak, alaşımın akışkanlığı iyi olmalıdır. Bu nedenle  de yüksek ayarlı altın alaşımlarda yaygın uygulanan bir yöntem değildir.

  MUM AĞACININ HAZIRLANMASI

   Eritme ve döküm parçası kapasitesi 300 gram ya da daha fazla olduğunda en yaygın parça üretim yönteminde mumlar bir ağaç şeklinde yerleştirilir. Ancak yine aynı “kısa mesafe” yolluklar uygulanır. Bir ağaç, 300 gram döküm ve kısa yollukları çıkarılmış 300 gramlık bir merkezi gövdeden (ya da besleyiciden) oluşabilir. Mum düzenlemede ve yolluk tasarımı evresinde dikkatli ve özenli olunmasıyla, işlem hurdası ve hurda döküm oranı en düşük düzeye indirilir.

• Döküm büzülmesi olması için, yolluğun en son donması gerektiğinden, minimum yolluk kesiti, doğrudan yolluk bulunan dökümün en büyük kesitinden daha küçük olmamalıdır.
• Alt yolluk randımanın artırılması için biraz inceltilip sivriltilebilir.
• Türbülans metal akışının engellenmesi için, yollukların bir araya geldiğin yerde düz dolgu gerekir.
• Şunlardan kaçınılmalıdır: Tasarım, bu aşırı uçlardan uzak olmalıdır. Kalıp üzerine yerleştirmeden önce, her bir şekil dikkatle kontrol edilmeli, gerekirse, flaşların giderilmesi ve yüzey kusurlarının düzeltilmesi için ısıtılmış lehimleme demiriyle rötuş yapılmalıdır. Dökümün iyi olması için mumların kusursuz olması şarttır, ayrıca, hurda haline getirmekten ya da daha sonra dökümlerin yeniden fazlasıyla işlenmesindense kötü şekillerin eritilmesi (yeniden-eritme) daha iyidir. Modelin yolluğu, en fazla 10 mm ya da tercihen 5-6 mm olmalıdır. Yolluğun kısa olması, yerleştirmeyi daha da zorlaştırır ve ortadaki ana alt-gövde ağzında kalabalığa yol açarken yolluğun uzun olması döküm ve besleme işleminin eksik kalması tehlikesi yaratır. Mum modeller, alanın maksimum düzeyde kullanılacağı şekilde tek tek dikkatle kalıba kaynaklanır, ancak aynı zamanda kalıbın ısı çıkarma kapasitesi ve bunun bir bütün olarak kalıbın katılama şekli üzerindeki etkisi de göz önünde bulundurulur. Merkezi aşağı yolluklar, normal olarak dairesel kısımlardır, tercihen inceltilip sivriltilmiş, ancak, altı ya da sekiz köşeli kısımlar da bulunmaktadır.

  Bu kısımlar, modellerin düzenli bir şekilde yerleştirilmesini biraz kolaylaştırmaktadır. Çapı geniş, içi boş dairesel (tübüler) bir kısım, hem sık yerleştirme kolaylığı hem de alt-gövde ağzı metalden tasarruf sağlar. Özellikle verimin yüksek olması gerektiğinde en uygun düzenlemenin hangisi olduğuna dair görüşlerde farklılıklar bulunmaktadır. Az sayıda (tercihen tek sayılar) orta büyüklükte döküm optimum katılaştırmaya göre düzenlenebilir, ancak, seri üretim için modelin tutarlı bir şekilde sık yerleştirilmesi gerekmektedir. İyi (sadece yeterli değil) bir sonuç ortaya çıktığında, kalite/üretim el kitabında düzenlemeyle ilgili ayrıntılar unutulmamalı ve değiştirmek için iyi bir neden olmadığı sürece tekrarlanmalıdır. Aşağıdaki genel ilkeler bu konuda yardımcı olacaktır:

• Bir tür için lokal tercihten kaçınılarak şekil, ağırlık ve döküm yolu farklı modeller merkezi yolluk üzerine müsavi bir biçimde dağıtılır. Ayrıntılı modeller uca yakın, orta büyüklükteki modeller ortaya ve daha hacimli ürünler kalıbın (ağacın) alt kısmına yerleştirilir.
• Mumlar üzerinde yağ ya da gresten (parmak izi dahil) eser kalmamalıdır. Diğer taraftan, vazelin ya da benzeri maddeler alçının kaideye saplanmasını engeller.
• Düzenleme aşırı kalabalık olmamalıdır. Bu, sadece yerleştirmeyi zorlaştırmakla kalmaz, ayrıca, mum-giderme sonrasında bir boşluk ile diğeri arasındaki duvarlar inceyse bu yerleştirme büyük olasılıkla çöker.
• Modellerin önce küçük dallara eklenip daha sonra asimetrik olarak merkezi yolluğa yerleştirildiği küme düzenleme tercih edilmelidir. Küme düzenleme, bileşen ve yuva gibi farklı küçük modellerin çok sayıda kopyalanması için en iyi yoldur.
• Aynı şekildeki parçalar için merkezi yolluk etrafına vidayla diş açar gibi spiral yerleştirme (bkz. Şekil 3.8) uygulanır. Döküm sırasında, esasen yolluktan, hava hızla çekilir, spiral etkisi zarar verici hava akışının azalmasına yardımcı olur.
• Merkezi yolluğa modelin eklenmesinde kullanılan kaynak parçası tam-yuvarlak olmalı ve gövde ağzı yüzeyi üzerinde yeterince alan kaplamalıdır. Her kaynak, döküm yolu sisteminin bir parçasıdır, ayrıca, keskin köşeler, hem mumdan arındırma işlemini, hem de sonraki metal girişi zorlaştırır.
• Düşey ağaçlar, ağırlığı bilinen standart bir lastik kaide içerisinde yerleştirilmiş merkezi alt-gövde ağzının köküyle birlikte düzenlenir.
• Özellikle sık kümeler ve spiraller olmak üzere, yerleştiren kişinin, şekilleri daha iyi konumlandırabilmesi için yolluğun yatay bir mandrel üzerine yerleştirilmesi işlemi kolaylaştırabilir. Lastik kaide daha sonra eklenir.
• Yerleştirme tamamlandıktan sonra, yağ ve yapışkan partiküllerin giderilmesi için ağaç lastik kaidesiyle birlikte deterjanlı bir emülsiyona batırılır. Daha sonra, alçıya hazır olması için minerali giderilmiş suda durulanır ve korumaya bırakılır. Başka hiçbir kusuru bulunmayan iyi bir dökümde bir deterjan lekesi bile kopyalanabilir.
• Kalıbın (ağacın) dökümü için gereken metal ağırlığının bulunması; ağaç ve kaidesi birlikte tartılır, mum ağacın ağırlığını saptamak için kaidenin ağırlığı çıkarılır. Mumun 1.0 değerinde özgül ağırlığı olduğu varsayılırsa, döküm ağırlığının elde edilmesi için alaşımın yoğunluğuyla çarpılır. Aslında dökme butonu ve büzülme için biraz pay bırakılmıştır. Temizliğin sağlanması ve alçıya toz toplanmasının önlenmesi için, mum enjeksiyonu ve ağaç düzenleme, alçı yapılan alandan ayrı bir odada yapılmalıdır. Lastik kaidesiyle desteklenen mum ağaç, alçı için uygun büyüklükte bir fanusa (ya da kutuya) yerleştirilir. En yaygın kullanılan büyüklük, olasılıkla çapı 100 mm (4 in) olan kalıptır.

  DERECELER

  Dereceler, daima katı metal silindirlerden oluşur ve bu fanuslar özellikle santrifüjlü döküm için elverişlidir. Ayrıca, bugün artık, statik vakum destekli döküm için delikli ve oluklu silindir dereceler daha uygundur. Dereceler, en fazla yaklaşık 800 °C yanma sıcaklığında pek çok kullanıma dayanacak metalden yapılmış olmalıdır. Paslanmaz çelik kullanılabilir. Ama, Inconel alaşımından yapılmış dereceler daha ekonomiktir. Uzun ömürlü oluşu, başlangıçtaki maliyetini karşılar. Derece büyüklüğü, döküm makinesindeki en büyük aralıkla sınırlıdır, yine de, döküm sırasını rahatça içerebilecek kadar büyük olmalı, derecenin iç yüzü ile mum arasında sözgelimi en az 7 mm pay kalmalıdır. Uygun dereceler, genellikle, küçük makineler için yaklaşık 65 mm çapa 50-100 mm yükseklikte ve büyük makineler için 100 mm çapa 125 ya da 150 mm büyüklüklerde tedarik edilir; bu kalıplar 1.0-1.5 mm duvar tüpten ya da kaynaklanmış silindir levhadan kesilir. Küçük döküm serileri için gereken toplam alçı miktarının değerlendirilebilmesi için şekiller bulunmaksızın her büyüklükteki derecenin kapasitesi belirtilmelidir. Derece büyüklüğü, en yüksek mumun üzerinde en az 12 mm ve dış kısmın etrafında 12 mm pay kalacak şekilde seçilir.