Ergimiş metalin, köpük modeli buharlaştırması esasına dayanan dolu kalıba döküm yöntemi ve bu yöntemin kusurlarını gidermek amacıyla geliştirilmiş olan Replicast CS tarzındaki yöntemler özellikle otomotiv, gemi ve makine imalat sanayilerine yönelik parçaların üretiminde kullanılmaktadır. Dolu kalıba döküm yönteminde yaygın olarak, köpük modeller, bağlayıcı içermeyen kum içerisine yerleştirilerek döküm yapılmaktadır. Köpük modellerin yapımında, Polistiren (PS), Polimetilmetakrilat (PMMA) veya ikisinin belirli oranlarda karıştırılması ile elde edilen ortaklaşım polimerleri kullanılır. Bu yöntemde, yolluklar, çıkıcılar ve diğer tüm kalıp elemanları köpükten yapılır ve kumda kalıplanır. Modelin kalıptan çıkarılması söz konusu olmadığından, kalıbın iki parçalı yapılmasına, modele eğimler verilmesine ve maça kullanılmasına gerek kalmaz. Kalıplama esnasında, köpüğün şeklinin değişmemesi için dövülerek sıkıştırılan kum kalıplar yerine, CO yöntemi veya havada kendiliğinden sertleşen kalıp malzemeleri kullanılması daha uygundur. Kalıplama tamamlandıktan sonra modelin dıştan ulaşılabilen kısımları bir gaz alevi ile yakılır. Modelin kalan kısımları sıcak metal ile temas sırasında artık kalmayacak şekilde yanar. Sıvı metal, hidrokarbonlar içeren yanma gazlarının herhangi bir patlamaya neden olmaması için, başlangıçta yavaş yavaş dökülmelidir.  Dolu kalıba döküm tekniği, özellikle sadece bir adet üretilecek büyük parçaların dökümünde kullanılmaktadır. Örneğin, otomotiv endüstrisinde kullanılan pres kalıpları bu yöntemle üretilmektedir. Teknik ve ekonomik olarak önemli avantajları bulunan bu yöntemin, küçük parçaların seri üretiminde de kullanılmasını sağlayacak araştırmalar sürdürülmektedir.

Köpük Modellerin Üretimi

   Köpük modellerin üretimi, iki ana kademede gerçekleşmektedir; ilk olarak önşişirme ile polimer taneleri istenilen yoğunluğa ulaştırılmaktadır, ikinci aşamada ise önşişirilmiş polimer taneleri, kalıp içerisinde arzu edilen model şekline getirilmektedir. Önşişirme ve kalıplama aşamalarının arasında ise “olgunlaşma” ara kademesi mevcut olup taneler, kalıplamaya gitmeden önce, uygun koşullar altında 2 saat süresince bekletilmektedir. Bu işlemin amacı, önşişirmeden gelen polimer tanelerinin soğuması sırasında, tane içindeki şişirici etken olan pentanın yoğunlaşması nedeniyle meydana gelen tane iç kesitlerindeki negatif basıncın dengelenmesidir. Eğer taneler olgunlaştırma evresinden geçirilmez ise yassılaşmakta ve köpük modelin yüzey kalitesini bozabilmektedir. Olgunlaşmanın devamında ise önşişirilmiş polimer taneleri kalıp içerisine hava yardımıyla doldurulur. Kalıp ise genellikle Al esaslı bir alaşımdan yapılmış, üzerinde su buharının geçişine imkan veren hava deliklerinin bulunduğu bir düzenektir. Kalıbın içi yeterli miktarda polimer tanesi ile doldurulduktan sonra kalıbın yüzeyine su buharı yollanır. Su buharının kalıp içinden geçişiyle beraber, önşişirilmiş polimer taneleri yumuşar ve taneler arası boşlukları dolduracak biçimde şişerler. En son kademede ise polimer taneleri birbirlerine kaynayarak köpük modeli oluştururlar. Kalıplama aşamasını devamında köpük modelde oluşabilecek artık şişme sorununu ortadan kaldırabilmek için köpük modelin süratle soğutulması gerekmektedir, bu ise genellikle kalıbın arka yüzeyine su püskürtme veya vakum uygulama ile yapılabilmektedir. Hedeflenen sıcaklığa inildiğinde kalıp açılır. Köpük model pnömatik veya mekanik bir itici vasıtasıyla dışarı çıkartılır.

Yapıştırma    

   Köpük modeller genellikle birçok parçadan meydana gelmektedir. Bu sebepten dolayı köpük model ve yolluk sisteminin birleştirilmesinde yapıştırıcılardan yararlanılır. Yöntemin bu kademesine “köpük modelin toplanması adı verilir. En yaygın köpük model yapıştırıcısı, sıcak ergimiş yapıştırıcıdır. Köpük model yapıştırıcılarının klasik sıcak ergimiş yapıştırıcılara göre daha düşük sıcaklıklarda kullanılabilir olması gereklidir. Köpük modellerin yapıştırılması aşamasında, boyutsal kararlılığın devamlılığı ve ekleme kalitesinin istenen seviyede tutulabilmesi için  otomatik makinelerden yararlanılır. Yapıştırma ile köpük döküm salkım hazırlanmış olur.

Refrakter kaplama

    Köpük döküm salkım hazırlandıktan sonra genellikle refrakter bir kaplamaya tabi tutulur. Yapılan refrakter kaplama sıvı metalin kuma girişini engellemekte ve polimerin pirolizi esnasında açığa çıkan sıvı ve gaz atıkların denetimli olarak uzaklaştırılmasını sağlamaktadır. Buna ilave olarak, refrakter kaplama kullanımı döküm sırasında sıvı metalin kalıba kesintili doldurulması halinde, bağlayıcı içermeyen serbest kumun çökerek yolluğu tıkamasını engeller. Kaplamalar, genellikle su bazlı olarak, refrakter tozların kullanımı ile üretilmektedir. Uygulanması ise, döküm salkımının üzerine boşaltma, daldırma veya püskürtme tekniklerinin birinin kullanımı ile yapılabilmektedir. Burada dikkat edilecek husus refrakterin taşıyıcı veya bağlayıcısının köpük malzeme ile uyumlu olmasıdır. Bu nedenle hidrokarbon ve klorlu çözücü içeren refrakter kaplama malzemesinin, PS esaslı köpük modellerde kullanımı uygun değildir. Kaplamadan sonra döküm salkım hemen kurutulmalıdır, aksi taktirde döküm ürününde gözeneklilik veya yüzey hatalarının oluşma riski çok yüksektir. Döküm salkım üzerindeki kaplamanın kalınlığı, ağırlık tayini tekniği veya optik mikroskop altında inceleme yapılarak belirlenebilir.

Döküm İşlemi

     Köpük döküm salkım, refrakter kaplamadan sonra tek parçalı bir döküm derecesi içerisine yerleştirilir ve bağlayıcı içermeyen kumla genellikle yağmurlama sistemi kullanılarak desteklenir. Kum dolum aşamasında döküm derecesine yüksek frekanslı titreşim verilerek, kumun sıkışması sağlanır. Bu işleme, “köpük modelin kumla desteklenmesi” denir. Döküm salkım, kum ile desteklendikten sonra döküm işlemi yapılabilir. Döküm esnasında oluşabilecek olan kesinti, serbest haldeki kumun döküm boşluğunu tıkaması riskini de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle, döküm sırasında sabit ve devamlı döküm hızını sağlayacak olan otomatik döküm potalarının kullanımı gereklidir. Dökümden sonra parça, temizleme ve bitirme işlemlerine yollanır. Döküm kumu ise soğutularak sisteme geri verilir.

   Dolu kalıba döküm yöntemiyle üretilmiş bazı parçalar  

Dolu Kalıba Döküm Yönteminin videosu  için tıklayınız.