Bir operatöre kullandığı kalıp fırının sıcaklığı sorulduğunda, vereceği cevap kalıp fırınının sıcaklığıdır. Kalıp fırını sıcaklığı, kalıp fırını içindeki havanın termokupl ile ölçülen sıcaklığıdır. Fakat esas bilinmesi gereken değer, kalıbın sıcaklığıdır. Kalıplar biyete mümkün olan en yakın ve homojen sıcaklıkta prese yerleştirilmelidir. İlk biyetin kalıp içindeki plastik şekil değiştirmesi sırasında oluşan ısı ile birlikte, kalıbın yüzey sıcaklığı bir miktar daha artar. Kalıp sıcaklığı ile biyet sıcaklığı ne kadar birbirine yakın ise, kalıp içindeki alüminyum o kadar çabuk ısıl dengeye ulaşır. Böylece ilk hurda miktarı azaltılmış olur.

Indüksiyon ile ısıtmayı bir kenara bırakırsak, kalıp fırını içindeki kalıpların yüzeyi  ısı taşınımı ve ışınım yoluyla ısınır. Kalıbın iç bölgesi ise ısı iletimi yoluyla ısınır. Kalıbın çelik kalınlığı ne kadar fazla ise, ısının iletim yoluyla iç bölgeye ulaşması o kadar uzun sürecektir. Bilindiği üzere köprülü kalıplar, solid kalıplara göre daha fazla metal içerdiğinden, kalıp fırını içinde ekstrüzyon sıcaklığına ulaşması daha fazla vakit alır. Bu sebeple köprülü kalıplar kalıp fırınında daha fazla kalırlar. Kalıp fırını sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, kalıp yüzeyi o kadar çabuk ısınır. Kalıp yüzeyi ile kalıbın iç kısmı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar fazla ise, kalıbın iç bölgesine doğru olan ısı iletimi o kadar fazla olur. Bu da, kalıbın iç bölgesinin de hızla ısınması anlamına gelir. Fakat kalıp fırını sıcaklığı yükseldikçe, kalıp  fırını içerisindeki oksijen gazı, çelik yüzeyindeki azot atomları ile yer değiştirme eğilimine girer. Bu durum, kalıp yüzeyinde nitrasyon tabakasının bozulmasına sebep olur. Ayrıca kalıp kalıp fırınında gereğinden fazla süre kaldıkça kalıp yüzeyindeki azot atomları, yayınma yoluyla çeliğin iç bölgesine doğru hareket eder. Yine bu da nitrasyon tabakasının bozulmasına, yüzeyin yumuşamasına sebep olur. Yüksek sıcaklıkta çalışan kalıp fırınlarında bulunan kalıpların yüzeyleri, iç bölgesine göre daha çabuk ekstrüzyon sıcaklığının üzerine çıkacağından, hem azot atomlarının iç bölgeye yayılması hızlanacak hem de kalıp yüzeyi ile iç bölgeleri arasındaki sıcaklık farkından artık gerilmeler meydana gelecektir. 

Kalıp fırını içerisindeki farklı sıcaklıktaki kalıplardan sıcak olanlar, ışıma ile ısı kaybederler. Kalıp fırını içindeki kalıpların sayısı arttıkça, havanın kalıp fırını içindeki dolaşım kabiliyeti düşeceğinden kalıp fırını içindeki havanın homojen dağılım kabiliyeti azalır. Kalıp fırınına yerleştirilen her yeni kalıpta, kalıp fırını dışına ısı kaçışı olur. Bu durumlar da ideal kalıp ısınması işlemini olumsuz etkileyen faktörlerdir.

Kalıpların kalıp fırını içerisindeki ısınma davranışını öğrenmek için yapılan deneylerde, H13 çeliğinden 280 mm çapında ve 480 mm paket boyunda köprülü kalıpların belirli bölgelerine 3 adet termokupl yerleştirilmiştir.  

1. termokuplı ayağın üst merkezinden 60 mm derinliğe, 

2. termokuplı zıvananın üst merkezinden 54 mm derinliğe, 

3. termokuplı kalıp çeperinden 20 mm merkeze doğru ve 20 mm derinliğe sabitlenmiştir. 

Deneyler için iki adet özdeş ve bir adet farklı kalıp fırınları kullanılmıştır.

1 numaralı kalıp fırını tek hücreli; 2 ve 3 numaralı kalıp fırınları ise klasik tipteki çok hücreli kalıp fırınlarıdır. Bütün kalıp fırınları dijital göstergeler ile kontrol edilmektedir. Bütün kalıp fırınları 460 ⁰C sıcaklık değeri girilerek çalıştırılmıştır.

1 Numaralı Kalıp Fırını

Tek hücreli bu kalıp fırınında sirkülasyon fanı bulunmamaktadır. Kalıp fırınına yerleştirilen kalıbın boyutları ve kütlesi operatör tarafından dijital ekrana girilmiştir. Kalıbın kalıp fırını içinde kalma süresi, kalıp fırını donanımında bulunan yazılım tarafından hesaplanıp dijital göstergede 155 dk olarak gösterilmiştir. Kalıp fırını içerisinde karşılıklı olarak iki rezistans ısıtıcı bulunmaktadır. Kalıp fırını içindeki havanın sıcaklığı işlem boyunca 565 ⁰C olarak sabittir. Kalıp fırını çalıştırıldıktan 2 saat sonra, Termokupl 3’te okunan değer ile diğer Termokupllar için okunan değerler arasındaki sıcaklık farkı 25 ⁰C olarak not edilmiştir. Kalıp fırını 35 dk daha çalıştıktan sonra, Termokupl 3’te okunan değer 500 ⁰C olurken, diğer iki Termokupl’da okunan değerler 490 ⁰C olmuştur. Kalıp fırının çalışması sona erdikten sonra, kalıp 10 dk daha kalıp fırını içinde bekletilerek ısıl dengeye gelmesi sağlanmıştır. Bu süre zarfında kalıp fırını iç hava sıcaklığı 565 ⁰C’den 497 ⁰C’ye düşmüştür. Termokupl 3’te okunan değer 500 C olarak sabit kalmıştır. Kalıp kalıp fırını dışına çıkarılıp, oda sıcaklığında 10 dk bekletildiğinde, Termokupl 3’te okunan değer 436 ⁰C olurken, diğer Termokupllarda okunan değer 463 ⁰C olmuştur. Termokupllardan okunan değerler Şekil-1’de grafik halinde gösterilmiştir. 

2 Numaralı Kalıp Fırını

Elektrik enerjisiyle ısıtılan sirkülasyon fanı bulunan yan yana 3 sepetli kalıp fırınının dijital göstergesi mevcuttur. Deney yapılacak kalıp, önceden ekstrüzyon sıcaklığına kadar ısıtılmış olan iki kalıbın arasına yerleştirilmiştir. Dijital gösterge 460 ⁰C’ye ayarlanmış ve kalıp fırını çalıştırılmıştır. 7 saat çalıştırılan kalıp fırınında Termokupl 3 400 ⁰C’yi gösterirken, diğer Termokupllar 385 ⁰C’yi göstermiştir. Alüminyum ekstrüzyon sanayisinde köprülü kalıpların kalıp fırınında bekleme süresi ortalama 4 saat olarak gerçekleştirilir. 

Bu deneyde, 4 saat sonunda kalıbımız sadece 360 ⁰C’ye ulaşmıştır. Bu sıcaklık, 460 ⁰C olan biyet sıcaklığının çok altındadır. Termokupllardan okunan değerler Şekil-2’de grafik halinde gösterilmiştir. 

3 Numaralı Kalıp Fırını

Yine 2 numaralı kalıp fırınının başka bir bölmesi kullanılmıştır; fakat bu deneyde deney kalıbımız orta sepete tek olarak yerleştirilmiştir. Yine dijital gösterge 460 ⁰C sıcaklığa ayarlanmış ve kalıp fırını çalıştırılmıştır. 4 saat sonunda bütün termokupllar 450 ⁰C sıcaklığı göstermiştir. Kalıp fırınının çalışması süresince Termokupl 3 ile diğer termokupllar arasında yaklaşık 20 ⁰C sıcaklık farkı gözlemlenmiştir. Kalıp fırından çıkartılıp oda koşullarında 5 dk bekletildikten sonra, Termokupl 3’te 27 ⁰C, diğer termokupllarda 12 ⁰C sıcaklık kaybı ölçülmüştür. Termokupllardan okunan değerler Şekil-3’te grafik halinde gösterilmiştir.

Sonuç

1 Numaralı Kalıp Fırınıyla Yapılan Deney

Elektrik enerjisiyle ısıtılan tek gözlü sirkülasyon fanı bulunmayan kalıp fırınında, hava sıcaklığı ekstrüzyon sıcaklığının yaklaşık 100 ⁰C derece üzerinde sabit tutularak kalıp 2 saat 35 dk sürede ekstrüzyon sıcaklığına getirilmiştir. 

Her ne kadar kalıbın kaba kısımları için sıcaklık kısa sürede ekstrüzyon sıcaklığına ulaşmış olsa da, geçiş yüzeyleri gibi ince kısımlar çok daha kısa sürede fırın içi hava sıcaklığı olan 565 ⁰C’ye yakın bir değere ulaşmış olacaktır. 

Bu sıcaklık H13 çeliğinin temperleme sıcaklığının alt sınırında bulunduğundan, geçiş yüzeylerinde ekstrüzyonu etkileyecek mukavemet düşüşü kuvvetle muhtemel olacaktır. 

Aynı zamanda oksijen ortamında bu sıcaklığa ulaştığından, özellikle geçiş yüzeyindeki azot atomları ile oksijen atomları daha aktif yer değiştirecektir. 

Kalıp, gelenekselleşmiş süre olan 4 saatten çok daha kısa süre kalıp fırınında kalmış olsa da, temperleme sıcaklığına yakın sıcaklıklara çıkarılmış kalıp fırınları kalıbın dayanımını düşürücü ve geçiş yüzeylerini bozucu etkiye sahiptir. 

2 Numaralı Kalıp Fırınıyla Yapılan Deney

Elektrik enerjisiyle ısıtılan 3 sepetli sirkülasyon fanı bulunan kalıp fırınında, diğer kalıplar arasında yerleşmiş kalıbın üzerinden alınan sıcaklık ölçümüyle, kalıp fırını içindeki hava sıcaklığının ilişkisi araştırılmıştır.

Deney göstermiştir ki, kalıp fırınındaki kalıp sayısı arttıkça, ölçülen kalıp fırını iç hava sıcaklığı kalıbın gerçek sıcaklığını göstermekten uzak kalmaktadır. 

3 Numaralı Kalıp Fırınıyla Yapılan Deney

Elektrik enerjisiyle ısıtılan 3 sepetli sirkülasyon fanı bulunan kalıp fırınında, deney kalıbı tek olarak yerleştirilmiştir. 4 saat sonunda ideal bir şekilde ekstrüzyon sıcaklığına ulaştığı gözlemlenmiştir. İdeal bir kalıp ısıtma işlemi için, kalıp fırını içinde, kalıbın boyutuna göre belirli bir büyüklükte hava sirkülasyon hacmi bulunmalıdır.