İMAL USULLERİ KÜTLE ŞEKİLLENDİRME METAL İŞLEMEDE KÜTLE ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ. Plastik Şekil Verme Yöntemlerinin Temel Türleri

(1)

İMAL USULLERİ

Plastik Şekil Verme – 1

Plastik Şekil Verme Yöntemlerinin Temel Türleri

1. Kütle şekillendirme

 Haddeleme

 Dövme

 Ekstrüzyon

 Tel ve çubuk çekme 2. Saç metal şekillendirme

 Bükme

 Derin çekme

 Kesme

 Karışık yöntemler

PŞV yöntemlerinin temel türleri Metal

şekillendirme

Kütle şekillendirme

Saç metal şekillendirme

Haddeleme yöntemleri

Dövme yöntemleri Ekstrüzyon yöntemleri Tel ve çubuk

çekme Bükme işlemleri Derin veya kap çekme

Kesme yöntemleri

Karışık yöntemler

KÜTLE ŞEKİLLENDİRME

Metal şekillendirme

Kütle şekillendirme

Saç metal şekillendirme

Haddeleme yöntemleri

Dövme yöntemleri Ekstrüzyon yöntemleri Tel ve çubuk

çekme Bükme işlemleri Derin veya kap çekme

Kesme yöntemleri

Karışık

METAL İŞLEMEDE KÜTLE ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

1. Haddeleme

2. Haddelemeyle İlgili Diğer Şekil Verme Yöntemleri 3. Dövme

4. Dövmeyle İlgili Diğer Şekil Verme Yöntemleri 5. Ekstrüzyon

6. Tel ve Çubuk Çekme

(2)

Kütle Şekillendirme Yöntemleri

 Büyük deformasyonlarla ve masif şekil değişiklikleriyle karakterize edilir

 “Kütle” terimi, yüzey/hacim oranı düşük olan parçalar anlamındadır

 Başlangıç parça şekilleri, silindirik kütükler ve dikdörtgen çubukları içerir

Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (a) haddeleme

Haddeleme

Parça

Merdane

Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (b) dövme

Dövme

Kalıp Parça Kalıp

Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (c) ekstrüzyon

Ekstrüzyon

Piston

Parça

Kalıp

Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (d) çekme

Tel ve Çubuk Çekme

Parça

Kalıp

Kütle Şekillendirme

 Başlangıç formu saç olmayıp kütle olan metal parçaları şekillendirerek önemli şekil değişimine neden olan metal şekil verme işlemleri

 Başlangıç formları:

 Silindirik çubuk ve kütükler,

 Dikdörtgen kesitli kütükler ve slablar ve benzer şekiller

 Bu yöntemler metale, istenen şekle doğru plastik akmaya neden olmaya yeterli gerilme uygular

 Soğuk, ılık ve sıcak işlemler halinde uygulanırlar

(3)

Kütle Şekillendirmenin Önemi

 Sıcak işlemede, önemli şekil değişiklikleri gerçekleştirilir

 Soğuk işlemede, şekil değişimi sırasında dayanım artar

 Az veya hiç atık oluşumu – bazı işlemler net şekilveya net şekle yakınyöntemlerdir

Parçalar, sonradan hiç veya çok az talaşlı işlemeye ihtiyaç gösterirler

Dört Temel Kütle Şekillendirme Yöntemleri

1. Haddeleme– slab veya levha, karşılıklı merdaneler

arasında sıkıştırılır

2. Dövme– parça, karşılıklı kalıplar arasında sıkıştırılır ve şekillendirilir

3. Ekstrüzyon– parça, bir açık kalıp içinden geçecek şekilde sıkıştırılarak açık kalıbın şeklini alır

4. Tel ve çubuk çekme– tel veya çubuğun çapı, bir kalıp açıklığı içinden çekilerek azaltılır

HADDELEME

Parça kalınlığının, karşılıklı iki merdane tarafından

uygulanan basınç kuvvetleriyle düşürüldüğü şekillendirme yöntemi

Haddeleme yöntemi (burada, yassı haddeleme).

Haddeleme

Parça akış yönü

Parça

Merdane

Merdaneler

Dönen merdaneler, iki temel fonksiyonu yerine getirir:

 Parça ve merdaneler arasındaki sürtünme ile, parçayı aralığa çeker

 Aynı anda, kesitini azaltacak şekilde parçayı sıkıştırır

Merdane Türleri

 Parça geometrisine dayanan:

 Yassı haddeleme – bir dikdörtgen kesitin kalınlığını azaltmakta kullanılır

 Profil haddeleme– kare kesit, örneğin bir I-profil haline şekillendirilir

(4)

SICAK – SOĞUK HADDELEME

 Sıcak haddeleme

Büyük deformasyon miktarları gerektiğinden, en yaygın türdür.

(Akma gerilmesi düşük).

Biçimlendirmesi daha kolaydır.

 Soğuk haddeleme

Son şekle sahip saç veya levhalar üretir.

Yüzey kalitesi çok iyi.

Ürün boyut toleransları dar.

Pekleşme olur.

Özellikle demir dışı metallerde yaygın olarak kullanılır.

Bir haddeleme tesisinde üretilen çelik ürünlerden bazıları

Çelikten Mamul Hadde Ürünleri

Ara haddelenmiş form Son haddelenmiş form

İri kütük Yapısal şekiller

Raylar

Yassı kütük

Levhalar, saçlar Bantlar

Kütük Çubuk, filmaşin

Min.150 – 150 mm Max. 300-300 mm

H = 40 mm - W=250 mm-

Min.40 – 40 mm Max. 150-150 mm

Yassı haddelemenin yandan görünüşü. Burada önceki ve sonraki kalınlıklar, parça hızları, merdanelerle temas açıları ve diğer özellikler gösterilmiştir.

Haddelemede Kuvvetler ve Geometrik Bağlantılar

Merdane hızı

Merdane yarıçapı Merdane basıncı

Temas boyu

Yassı Haddelemede Kullanılan Deyimler

Hadde Miktarı= kalınlıkta azalma miktarı

s

o

t

h  

Burada:

h = hadde miktarı (draft);

to = başlangıç kalınlığı; ve t_s= son kalınlık

Hadde Miktarı (Draft)

Yassı Haddelemede Kullanılan Deyimler

Hadde oranı= başlangıç levha kalınlığının oranı cinsinden

belirtilen hadde miktarı

t

o

r  h

Burada r = hadde oranı Hadde oranı (Redüksiyon/İndirgeme)

Kapma Koşulu

Merdane hızı

Merdane yarıçapı Merdane basıncı

Temas boyu



  tan

µ = Sürtünme Katsayısı

(5)

Haddeleme Kuvvetinin Basit Hesabı

2 / h R w

P   _A   

P = Haddeleme Kuvveti w = Genişlik R = Merdane yarıçapı

h = hadde miktarı (Kalınlığın azalması)

Profil Haddeleme

Parça, düz (dikdörtgen) yerine profil haline şekillendirilir

 Parçayı, istenen şeklin tersine sahip haddelerin arasından geçirerek gerçekleştirilir

 Ürünlerden bazıları:

 I-kiriş, L-kiriş ve U-kanal gibi konstrüksiyon profilleri

 Demiryolu vagonları için raylar

 Yuvarlak ve kare kesitli çubuklar

EÜT 231 Üretim Yöntemleri –Doç.Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi)

Profil Haddeleme

27

Sıcak yassı haddeleme için bir haddehane.

Hadde Tezgahları

 Ekipman büyük kütleli ve pahalıdır

 Hadde tezgahları düzenlemeleri:

İkili – karşılıklı iki merdane

Üçlü – parça her iki yönde de merdaneler arasından geçer

Dörtlü – altlık merdaneleri, daha küçük parça merdanelerini destekler

Demet haddetezgahı – küçük merdaneler üzerinde çoklu altlık merdaneleri

Tandem hadde tezgahı – ikili hadde düzeni serisi

Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (a) ikili hadde tezgahı.

İkili Hadde Tezgahı

(6)

Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (b) üçlü hadde tezgahı

Üçlü Hadde Tezgahı

Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (c) dörtlü hadde tezgahı.

Dörtlü Hadde Tezgahı

Küçük çaplı merdanelerin dayanımları ve rijitlikleri daha düşük olduğundan onları destekler

Çoklu altlık merdaneleri, daha küçük merdane çaplarına izin verir

Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (d) demet tezgah

Demet Hadde Tezgahı

Sırayla çalışan bir seri merdane bulunur

Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (e) tandem hadde tezgahı.

Tandem Hadde Tezgahı

Ovalama (Haddeleme ile Diş Açma)

 Diş oluşturmak üzere, silindirik parçaların iki kalıp arasında haddelendiği kütle şekillendirme yöntemi

 Cıvata ve ve vidaların seri üretimi için önemli ticari yöntem

 Diş haddeleme makinalarında soğuk işleme ile uygulanır

 Talaş kaldırma ile diş açma işlemine göre üstünlükleri:

 Daha yüksek üretim hızları

 Daha iyi malzeme kullanımı

 Soğuk sertleştirme (pekleşme) nedeniyle daha güçlü dişler ve daha yüksek yorulma direnci

Tarak denilen yassı kalıplarla diş haddeleme:

(1) çevrim başlangıcı ve (2) çevrim sonu.

Ovalama

Başlangıç parçası

Sabit kalıp

Hareketli kalıp

Bitmiş parça

(7)

Bir halkanın cidar kalınlığını azaltmak ve çapını büyütmek için kullanılan halka haddeleme: (1) işlemin başlangıcı ve (2) tamamlanması.

Halka Haddeleme

Tespit merdanesi

Kenar merdaneleri

Ana merdane

İlerleme

Halka Haddeleme

 Küçük çaplı ve kalın cidarlı bir halkanın daha ince cidarlı ve daha büyük çaplı bir halka formuna haddelendiği

şekillendirme yöntemi

 Kalın cidarlı halka sıkıştırıldıkça deforme olan metal, halkanın çapının büyümesini sağlayacak şekilde uzar

 Büyük çaplı halkalar için sıcak işleme yöntemi ve daha küçük halkalar için ise soğuk işleme yöntemi

Halka Haddeleme

 Uygulamaları: Rulman ve merdane yatak kılavuzları, demiryolu vagonları için çelik tekerlekler ve borular, basınçlı kaplar ve dönen makinalar için halkalar

 Üstünlükleri: malzeme tasarrufu, ideal tane yönlenmesi, soğuk sertleştirme yoluyla dayanım artışı

Mannesman Yöntemi (Haddeleme ile dikişsiz boru imalatı)

 Aralarında 5-12⁰’lik açı bulunan konik hadde merdanelerin arasında basma kuvveti etkisiyle enine genişleyen içi dolu silindirik çubuk şeklindeki iş parçasının merkezinde çekme gerilmeleri meydana gelir.

 Çekme gerilmeleri altındaki bu bölgenin ucu sivri mandrel ile zorlanması sonucunda, bu bölgede oluşan çatlağın mandrel ile genişletilmesi sonucu içi boş silindirik bir boru formu elde edilmiş olur.

ŞEKİL 17.8 Haddeyle delme: (a) silindirik

parçaya uygulanan basma kuvveti ile çekme iç gerilmelerinin ve (b) boşluğun

oluşturulması;

Haddeleme Sorunları ve Kusurları

 Çoğunlukla hatalar Plastik şekil değiştiren iş parçası ile elastik şekil değiştiren merdaneler ve hadde tezgah gövdesi arasındaki uyumsuzluktan dolayı kaynaklanır.

Yüksek haddeleme kuvvetleri etkisi altında hadde gövdesi elastik şekil değiştirir, merdaneler yassılır ve eğilir.

Yatak boşlukları sonucu oluşan HADDE SIÇRAMASInedeniyle yük altındaki merdane aralığı, başlangıç değerinden büyük olur.

 Kullanıcılar açısından bilinmesi gereken en önemli kusurlar

Biçim bozuklukları

İç gerilmelerdir

(8)

Haddeleme Sorunları ve Kusurları

 Çözüm:

 Merdanelere ters doğrultuda kuvvet uygulayan hidrolik tertibat

 Bombeli merdane

Haddeleme Sorunları ve Kusurları

 Timsah ağız oluşumu

 Malzemenin enlemesine yayılması ve bu kısımlarda boyuna uzamanın ortaya göre daha az olmasıdır.

DÖVME

Dövme

 Parçanın iki kalıp arasında sıkıştırıldığı deformasyon yöntemi

 Metal şekillendirme işlemleri arasında en eskisi; geçmişi yaklaşık M.Ö. 5000

Dövme

 Bileşenler: motor krank milleri, biyel kolları, dişliler, moment kolları, uçak yapısal parçaları, jet motoru parçaları

 Ayrıca, çelik ve diğer temel metal endüstrilerinde ara mamul elde edilmesinde kullanılır. Daha sonra imalatçı firmalarda uygulanan talaş kaldırma ya da başka metal şekillendirme işlemleri ile bu ara mamullerden nihai ürünler elde edilir.

 Daha çok basit karbonlu çelikler, düşük alaşımlı çelikler, alüminyum, bakır ve titanyum alaşımlarına uygulanır.

Dövme İşlemlerinin Sınıflandırılması

 Soğuk veya sıcak dövme:

 Sıcak veya ılık dövme

 Önemli oranda deformasyon gerektiğinden ve parça malzemesinin dayanımını düşürüp sünekliğini arttırmak ihtiyacından dolayı en yaygın yöntem

 Soğuk dövme

 Üstünlüğü: şekil değiştirme sertleşmesinden kaynaklanan artan dayanım

 Çok büyük kuvvetlerden gerektirdiğinden küçük parçalara uygulanır (max. 3 kg)

 Daha çok cıvata, somun üretiminde

(9)

Dövme İşlemlerinin Sınıflandırılması

 Darbe veya preste dövme:

 Dövme şahmerdanı – bir darbe yükü uygular

 Dövme presi – giderek artan bir basınç uygular

Dövme Kalıplarının Türleri

 Açık kalıpta dövme –parça, malzemenin en az sınırlama oluşacak şekilde akmasını sağlamak üzere, iki düz kalıp arasında sıkıştırılır

 Kapalı kalıpta dövme –kalıp, parçayı içine alacak boşluk veya bölüm içerir

Metalin akışı, çapak oluşacak şekilde gerçekleştirilir

 Çapaksız dövme –parça tamamen kalıp içinde şekillendirilir

Fazladan çapak oluşmaz

(a) açık kalıpta dövme.

Açık Kalıpla Dövme

Üst kalıp Parça Alt kalıp (sabit)

Açık Kalıpla Dövme

 En basit dövme işlemidir.

 Parça basit biçimli iki kalıp arasında uygulanan basma kuvveti ile şekillendirilmektedir.

 Bu yöntem genellikle kaba şekillendirme ve kapalı kalıpta dövme öncesi ÖNŞEKİLLENDİRME işlemlerinde kullanılır.

Açık Kalıpla Dövme

Parçanın iki düz kalıp arasında sıkıştırılması

 Parçanın silindirik kesite sahip olduğu ve ekseni boyunca sıkıştırıldığı basınç testine benzer

Deformasyon işlemi, parçanın boyunu kısaltırken çapını büyütür

Yaygın adı, yığmaveya yığma dövmesi’dir

Sürtünmesiz Açık Kalıpla Dövme

 Parça iIe kalıp yüzeyleri arasında sürtünme oluşmaz ve homojen deformasyon oluşursa, bu durumda parça boyunca radyal akma üniformdur ve gerçek birim şekil değiştirme ifadesi:

Burada ho= başlangıç boyu; ve h = sıkıştırma sırasında herhangi bir noktadaki boy

 h = son değer h_folduğunda, gerçek birim şekil değiştirme maksimum değerinde olur

h h

_o

 ln



_olur.

(10)

Bir açık kalıpta dövme işleminde ideal koşullar altında, silindirik bir parçanın homojen deformasyonu: (1) parça orijinal boy ve çapındayken işlemin başlangıcı, (2) kısmi sıkıştırma ve (3) son şekil.

Sürtünmesiz Açık Kalıpla Dövme Sürtünmeli Açık Kalıpla Dövme

 Parça ve kalıp yüzeyleri arasındaki sürtünme, fıçılaşma etkisine neden olarak, parçanın yanal akmasını sınırlar

 Açık kalıpta sıcak dövmede bu etki, kalıp yüzeylerindeki ve kenarlarındaki ısı transferinin metali soğutarak

deformasyona direncini arttırması nedeniyle daha da baskın hale gelir

Fıçılaşmaolarak adlandırılan durumu gösteren, açık kalıpta dövmede silindirik bir parçanın gerçek deformasyonu:

(1)işlemin başlangıcı, (2)kısmi şekil değiştirme ve (3)son şekil.

Sürtünmeli Açık Kalıpla Dövme Açık Kalıpta Dövme Uygulamaları

Açık kalıpta dövme uygulamaları: (a) dışbükey düzleme, (b) içbükey düzleme ve (c) kademeli dövme

Üst kalıp

Alt kalıp Parça

Alt kalıp Üst kalıp

Parça

Üst kalıp

Alt kalıp

Başlangıç kalınlığı Son kalınlık

Kesikli çizgiler bir sonraki basıncı gösteriyor

Aralıklı parça besleme

kapalı kalıpta çapaklı dövme.

Kapalı Kalıpla Dövme

Üst kalıp Çapak

Parça

Alt kalıp (sabit)

Kapalı Kalıpla Dövme

 Karmaşık parçaların dar toleranslar içinde elde edilebilmesi için kapandığında elde edilecek parça biçimine sahip bir boşluk içeren kapalı kalıplar kullanılır.

 Kapalı kalıpta dövmede malzemeyi bir defada son biçimine getirmek genellikle mümkün değildir.

 Bu amaçla Ön şekillendirme ve Ara Dövmeler gibi birbirini takip eden işlemlere tabi tutulur.

 Kapalı kalıpta kalıp maliyeti yüksek olduğu için ancak seri üretimler için ekonomiktir.

(11)

Kapalı Kalıpta Dövme Uygulaması

 Her adımda kalıp boşluklarının ayrıldığı, genellikle çok sayıda dövme adımı gerekir

 Başlangıç adımları, daha üniform deformasyon ve sonraki adımlarda istenen metalurjik yapı için metali yeniden dağıtır

 Son adımlar, parçayı son geometriye getirir

 Kapalı kalıpta dövme, genellikle elverişsiz koşullar altında, becerikli operatör tarafından manuel olarak gerçekleştirilir

Kapalı Kalıpla Dövmede ÇAPAK

 Metalin kalıp boşluğunun dışında, kalıp plakaları arasındaki küçük boşlukların içine doğru akmasıyla ÇAPAKoluşur.

 Çapağın sonradan budanması gerekir; ancak sıkıştırma sırasında önemli bir fonksiyon üstlenir:

 Çapak öncelikle fazla malzemenin çıktığı bir EMNİYET VALFİgörevi görür.

 Çapak boyutlarının uygun seçilmesiyle malzemenin kalıptan çıkışı ayarlanır ve kısıtlanır.

 Bu şekilde kalıp içindeki malzemeye uygulanan basınç ayarlanarak en ince kalıp boşluklarının dahi doldurulması sağlanmış olur.

Kapalı Kalıpla Dövmede ÇAPAK

 Çapak eşiğindeki metal akışının, kalıp boşluğundaki en ince ayrıntının dolmasından biraz daha güç seçilmesi gerekmektedir.

 Ancak çapak gereğinden dar tutulursa çok yüksek ezme kuvvetleri ortaya çıkar, bu ise kalıpların erken aşınması hatta kırılmasına neden olur.

Kapalı kalıpta dövmede işlem sırası: (1) Ham parça ile ilk temasın hemen öncesi, (2) kısmi sıkıştırma, ve (3) kalıp plakaları arasındaki boşlukta çapak oluşmasına neden olan son kalıp kapanışı.

Kapalı Kalıpta Dövme

Başlangıç parçası Üst kalıp

Çapak Alt kalıp

Üstünlükleri ve Sınırlamaları

 Kapalı kalıpta dövmenin dolu bloktan talaşlı işlemeye göre üstünlükleri:

Daha yüksek üretim hızları

Daha az atık metal

Daha yüksek dayanım

Metalde olumlu tane yönlenmesi

 Sınırlamaları:

Dar toleranslara sahip değildir

Doğruluğa ve istenen özelliklere ulaşmak için genellikle talaş kaldırma gerekir

Parçadaki metal tane akışının karşılaştırılması: (a) yüzey talaş kaldırmalı sıcak dövme ve (b) tamamen talaş kaldırarak oluşturulmuş.

(a) geleneksel ve (b) hassas dövmeyle elde edilen kesitler. (a)’daki

Çapak uzantıları

Ayırma yüzeyleri

(12)

Çapaksız dövme

Çapaksız Dövme

Zımba (Şahmerdan kafası) Parça

Kalıp (sabit)

Çapaksız Dövme

 Parçanın, kalıp boşluğunun çapak oluşmasına izin vermediği, koç ile kalıp arasında sıkıştırılması

 Başlangıç parça hacmi, çok dar toleranslarla, kalıp boşluğuna eşit olmalıdır

 Kapalı kalıpta dövmeye göre hassas işlem kontrolü daha çok gerekir

 En çok, basit ve simetrik parça geometrilerine uygundur

 Çoğunlukla hassas dövmeişlemi olarak sınıflandırılır

Çapaksız dövme: (1) parçayla ilk temastan hemen öncesi, (2) kısmi sıkıştırma, ve (3) son darbe ve kalıbın kapanışı.

Çapaksız Dövme

Koç (Şahmerdan zımbası)

Bitmiş parça Kalıp

Çift kalıpla çapaksız dövme: (1) parçayla ilk temastan hemen öncesi, (2) sıkıştırma, ve (3) alt kalıp hareketi ile parçayı kalıptan çıkarması.

Koç (zımba)

Kalıp Durdurucu

Bitmiş parça

Damgalama

ÜT 231 Üretim Yöntemleri –Doç.Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi)

Kapalı Kalıp Tasarımı

 Kademelendirme

 Parça tek bir işlemde dövülemiyorsa ara kademelendirmeye gidilir.

 Bunun için ara kademelerin sayısı ve biçimleri saptanır.

Kapalı Kalıp Tasarımı

Üst kalıp

Ayırma yüzeyi (Bölüm Yüzeyi) Alt kalıp İç taraf eğim açısı Dış taraf eğim açısı

İç köşe

Dış köşe Çapak

deposu

Web

Çapak

Eşik Kaburga

Dövmede, geleneksel kapalı kalıp için terminoloji

Bölüm Yüzeyi (Çapak hattı)

(13)

Kapalı Kalıp Tasarımı

 Çapak Hattı

 Bölüm yüzeyinin iş parçasının mümkün olduğu kadar eşit yükseklikte iki parçaya ayırması istenir.

 Bölüm yüzeyinin düzlemsel olmasına ve düzlemin genellikle parçanın en büyük kesiti olarak seçilmeli.

 Bölüm yüzeyinin malzemenin akışına azami kolaylık gösterecek şekilde seçilmelidir.

 Sonraki talaşlı imalat yöntemlerine uygun olarak seçilmelidir.

 Malzemedeki akış çizgilerinin parçanın kritik kesitlerindeki yüzeye dik gelmeyecek şekilde seçilmelidir.

Kapalı Kalıp Tasarımı

 Çapak Boyutları

Fazla malzeme kalıbı bu eşikten terk edecektir.

Ampirik olarak çapak kalınlığı kalıplardaki en büyük dövme kalınlığının yaklaşık % 3 dür.

Eşik genişliği ise kalınlığın 3-4 katı kadardır.

Kapalı Kalıp Tasarımı

 Koniklik

 İş parçasının kalıptan kolay çıkmasını sağlamak için kalıpların dövme doğrultusundaki kenarlarına eğim verilmelidir.

Kapalı Kalıp Tasarımı

 Kemer ve Kaburgalar

Kapalı kalıpta dövmede üretilecek parçadaki dövme düzlemi boyunca uzanan düz ve ince kısımlar KEMER, bunlara dik olarak çıkıntı şeklinde uzanan kısımlar ise KABURGAolarak adlandırılır.

Dövülecek parçada kaburgalar ne kadar ince ve yüksek ise dövme işlemi o kadar güçleşir.

Yöntemleri –Doç.Dr. Murat VURAL (İTÜ Makina Fakültesi)

Yuvarlatmalar

 Bir dövme parçada İÇ KÖŞEkaburganın kemerle yaptığı birleşmenin karakteristiklerini, KÖŞEise parçanın çıkıntılarının (genelde kaburgaların) geometrik özelliklerini belirler.

 Malzeme ve iş parçasına bağlı olarak köşe ve iç köşe yarıçapları önerilen değerlerden küçük olmamalıdır.

 Bu hem dövme kusurunun oluşumuna hem de kalıplarda erken aşınmaya neden olur.

Köşe Köşe

İç Köşe

DÖVME MAKİNALARI

 Çalışma prensibi kriter olarak alındığında:

Enerji Sınırlı Makinalar

Strok Sınırlı Makinalar

Kuvvet Sınırlı Makinalar

(14)

Enerji Sınırlı Makinalar

 Çekiçler (Şahmerdanlar)

 Vidalı Presler

Çekiçler (Şahmerdanlar)



Bu tip makinalarda üst kalıbı içeren bir ağırlık (Koç) belirli bir yüksekliğe çıkarılıp,

hareketsiz ağırlığa (Örs) bağlanan alt kalıp üstüne yerleştirilmiş iş parçası üzerine serbest veya basınçlı olarak düşürülmektedir.



En Ekonomik olanıdır.



Hassas Parça üretimi mümkün değildir.



Titreşim ve gürültü problemleri var.

Çekiçler (Şahmerdanlar)



Zemin iyi hazırlanmalıdır (Titreşim sönümlemek için kum havuzu içeren zeminler).



Koçun kinetik enerjisinden yararlanılır.



Serbest Düşmeli Çekiçler



Güç Düşmeli Çekiçler



Karşı Vuruşlu Çekiçler

Çekiçler (Şahmerdanlar)

 Serbest Düşmeli Çekiçler

Max. 4,5 ton

Dakikada 60-150 vuruş ve 0,8-2 m strok.

 Güç Düşmeli Çekiçler

Düşme enerjisine ek olarak koç buhar, veya hava basıncı ile hızlandırılmaktadır.

Çekiç ağırlığı max. 25 ton. Ve max. 800,000Nm enerji ile

Dakikada 70-190 vuruş

 Karşı Vuruşlu Çekiçler

Alt ve üst kalıplar karşılıklı olarak hareket ederek tüm enerjilerini iş parçasına verir.

1,250,000 Nm enerji verir.

Temas süresi az olduğundan soğuma miktarı azdır.

Kapalı kalıpta dövme için bir Serbest Düşüm şahmerdanının detayları

Düşme Çekiç (Şahmerdan)

Kafa (silindirleri içerir)

Piston çubuğu Gövde (çerçeve) Koç

Örs

Üst kalıp

Alt kalıp Koç

Başlangıç malzemesi

(15)

Vidalı Presler

 Sürtünme (friksiyon) Pres

 Koç her iki yöne dönebilen bir vidaya bağlanmıştır.

 Vida ya doğrudan ya da bir volan yardımıyla sürtünmeden yararlanılarak tahrik edilmektedir.

 50-8000 ton kapasiteli

Strok Sınırlı Makinalar

 Gerek koç hızı, gerek yük strok boyunca değişmektedir.

 Strokları kısa olduğu için daha ziyade küçük stroklu dövme işlemlerinde veya çapak kesme işlemlerinde kullanılır.

 Darbeden ziyade ezme etkisi yarattıkları için küçük kapasiteli temel ve kalıpla yeterli olabilir.

Kuvvet Sınırlı Makinalar



Hidrolik presler bu sınıfa girerler.



Hidrolik preslerde bir silindir içindeki piston hareketinden yararlanılır.



Kuvvet strok boyunca sabit kalır ve istenilen seviyeye çıkarılabilir.



Koç hızı kontrol edilebilir.

Kuvvet Sınırlı Makinalar



Kalıpların malzemeyle dövme sırasında teması yüksek olduğundan ısınma problemine dikkat edilmeli. Bu yüzden kalıplar daha çabuk aşınır.



Daha çok hassas boyuta sahip parçalar ile büyük dövme kesitine sahip parçaların üretiminde kullanılmaktadır.



Kapasiteleri 250 – 50000 ton arasındadır.

Hidrolik Presler

300 Tonluk Hidrolik Pres

(16)

Yığma ve Kafa Şişirme

 Çivi, cıvata ve benzer hırdavat ürünlerinin başlarının oluşturulmasında kullanılan dövme yöntemi

 Diğer dövme işlemlerine göre daha çok sayıda parça üretilir

 Kafa şişiriciveya kafa şekillendiricidenilen makinalarda soğuk, ılık veya sıcak olarak gerçekleştirilir

 Tel veya çubuk kütlesi makinanın içine beslenir; ucu şişirilir ve daha sonra parça belirli uzunlukta kesilir

 Cıvata ve vidalarda sonradan dişleri oluşturmak için diş haddeleme yapılır

Bir cıvata veya benzer hırdavat parçasında baş oluşturmak için yığma dövme işlemi. Çevrimi oluşturan adımlar: (1) tel kütlesi durdurucuya kadar beslenir, (2) sıkıştırma kalıpları kütle üzerine kapanır ve durdurucu ile durdurulur, (3) zımba ileri hareket eder, (4) başı oluşturmak üzere itilir.

Yığma Dövme

Durdurucu Zımba

Sıkıştırma kalıbı

Besleme Tel kütlesi

Baş şişirme (yığma dövme) işleminin aşamaları: (a) açık kalıpları kullanarak bir çivi başı oluşturma, (b) zımba tarafından oluşturulan yuvarlak baş, (c) ve (d) kalıp tarafından oluşturulan vidalar için iki yaygın baş türü, (e) zımba ve kalıp tarafından oluşturulan taşıyıcı cıvata başı.

Kafa Şişirme (Yığma Dövme)

Kalıp Zımba

Parça (tel kütlesi)

Radyal Dövme

 Parça kalıp içine itildikçe, radyal olarak döverek eğim oluşturan döner kalıplarla gerçekleştirilir

 Boru veya dolu çubuk kütlelerin çaplarını küçültmekte kullanılır

 Bazen borusal parçanın şeklini ve iç çapının ölçüsünü kontrol için mandrel gerekir

 Dolu çubuk kütlelerin çapını düşürmek için döner kalıpla çekme yöntemi; kalıplar dönerken parçayı ezer. Radyal dövmede, parça dönerken kalıplar parçayı ezecek şekilde sabit bir yönde kalır.

 Top Namluluları.

Radyal Dövme

Başlangıç çapı Parça

Besleme

Kalıp

Son çap

Merdaneyle (Haddeleyerek) Dövme

Merdaneyle dövme

Bazı parçaların üretiminde önşekillendirme işlemi olarak uygulanır.

(17)

Orbital Dövme

Bu yöntemde deformasyon, aynı anda hem döndürülen hem de parçaya bastırılan konik şekilli bir üst kalıp aracılığıyla gerçekleştirilir.

Orbital dövme.

Deformasyon çevriminin sonunda, alt kalıp parçayı çıkarmak için yükselir

Budama

 Kapalı kalıpta dövmede, çapakların parçadan uzaklaştırılması için kesilme işlemi

 Genellikle parça sıcakken yapılır; bu nedenle dövme istasyonuna ayrı bir budama presi dahil edilir

 Budama, taşlama ve testere ile kesme gibi farklı yöntemlerle de yapılabilir

Kapalı kalıpta dövmeden sonra çapağı uzaklaştırmak için budama işlemi (kesme yöntemi)

Kapalı Kalıpta Dövmeden Sonraki Budama

Kalıp Çapak Zımba

Kesme kenarları

EKSTRÜZYON

Ekstrüzyon

 İstenen kesit şeklini elde etmek için parçanın bir kalıp boşluğundan akmaya zorlandığı basınçlı şekillendirme yöntemi

 Yöntem, bir diş macununun tüpten dışarıya çıkması için sıkıştırılmasına benzer

 Genel olarak ekstrüzyon, aynı kesite sahip uzun parçaların üretiminde kullanılır

 Özellikle demir dışı metal ve alaşımlarından çubuk, boru, profil gibi yarı mamuller üretilir.

Ekstrüzyon

 Avantajı:

 Çok karmaşık kesitlerin, hatta içi boş profillerin üretimine imkan tanımasıdır.

 Şekil verme işleminin basma gerilmeleri altında gerçekleştiği için malzemelerin şekil verme sınırı diğer yöntemlere göre daha yüksek ve hasar oluşma ihtimali daha azdır.

 Bu nedenle ektrüzyon yöntemi plastik deformasyonu zor metallerin biçimlendirilmesi için uygundur.

 Genelde sıcak tercih edilir. (Az kuvvet çok şekil değişimi için).

(18)

Ekstrüzyon

 İki temel türü:

 Direkt ekstrüzyon

 Endirekt ekstrüzyon

Direkt ekstrüzyon.

Direkt Ekstrüzyon

Piston

Silindir

Kalıp

Son parça şekli

Parça kütüğü

Direkt Ekstrüzyon Üzerine Yorumlar

 İleri ekstrüzyonolarak da adlandırılır

 Piston kalıp açıklığına yaklaştığında, kalıp açıklığından geçemeyen küçük bir kütük parçası kalır

 Kütükçük olarak adlandırılan bu fazla kısmın, ekstrüzyondan çıkan mamulün sonu kesilerek ayrılmalıdır

 Başlangıç kütük kesiti genellikle yuvarlaktır

 Ekstüzyon ürününün son şekli, kalıp açıklığı tarafından belirlenir

(a) dolu kesit ve (b) içi boş kesit üretmek için indirekt ekstrüzyon

Endirekt (Ters) Ekstrüzyon

Parça kütüğü Kalıp Parçanın

son şekli İçi boş piston

Silindir Silindir

Parça kütüğü Kalıp Parçanın

son şekli Piston

Endirekt Ekstrüzyon

 Geriye ekstrüzyonve ters ekstrüzyonolarak da adlandırılır

 İleri ekstrüzyondan farkı, takozla kovan arasında bağıl bir hareketin ve dolayısıyla sürtünmenin olmamasıdır.

 Endirekt ekstrüzyonun sınırlamaları:

 İçi boş pistonun düşük rijitliği

 Ekstrüzyon ürünlerini parçadan çıkarken desteklemekteki zorluk

Sürtünme Kuvvetleri

 Sürtünmeler:

Direkt ekstrüzyonda kütük (takoz) ile kovan arasında

Kalıp ile metal arasında

 Yağlama yapmanın nedenleri, sürtünmeleri azaltmak (böylece sıcaklık artışını engellemek ve sıcak yırtılmaları önlemek) ve malzemelerin soğumasını geciktirmektir.

 Endirekt (Geri) ekstrüzyon sürtünme bakımından avantajlıdır.

(19)

Sürtünme Kuvvetleri

 Kalıp açısı büyüdükçe ve silindirik kısmın uzunluğu arttıkça sürtünmeler artar.

 Yağlayıcı olarak;

Alüminyum – bakır alaşımlarında Grafit,

Çeliklerde cam yağlayıcı olarak kullanılır.

 Soğuk ekstrüzyonda ise yağlayıcı olarak sabun, organik ve madeni yağlar kullanılır.

Kalıp Açısı Üzerine Yorumlar

Kalıp açısı

Kalıp

 Küçük kalıp açısı– kalıp iş parçası (takoz) ara yüzey alanını büyütür ve bu da sürtünmeye harcanan kuvvetin artmasına yol açar

Yüksek sürtünme, daha büyük piston kuvvetlerine yol açar

 Büyük kalıp açısı– indirgeme sırasında kalıp geometrisi nedeniyle meydana gelen kayma deformasyonunun artmasına yol açar.

Malzeme akışının kalıp girişinde ve çıkışında yön değiştirmesi nedeniyle meydana gelen gereksiz deformasyon piston kuvvetini arttırır

 Optimum açı, parça malzemesine, iş parçası sıcaklığına ve yağlamaya bağlıdır

(a)Direkt ekstrüzyonda kalıp açısının tanımı;

(b)Kalıp açısının piston kuvvetine etkisi.

Ekstrüzyon Kalıplarının Özellikleri

Silindir

Kalıp açısı

Kalıp

Piston kuvveti (ve parça)

Küçük α’da yüksek sürtünme

Büyük α’da daha yüksek gereksiz iş

Optimum

Kalıp açısı (α)

Karmaşık Kesit

Çeşitli Ekstrüzyon Profilleri

(20)

Çeşitli Ekstrüzyon Profilleri

115

Sıcak ve Soğuk Ekstrüzyon

 Sıcak ekstrüzyon– kütüğün yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtılması

Daha fazla redüksiyona ve daha karmaşık şekillere izin verecek tarzda, metalin dayanımı düşer ve sünekliği artar

 Soğuk ekstrüzyon– genellikle ayrık parçalar üretmekte kullanılır

Darbeli ekstrüzyon terimi, yüksek hızlı soğuk ekstrüzyonu nitelemede kullanılır

Ekstrüzyonun Üstünlükleri

 Özellikle sıcak ekstrüzyonda, değişik şekillerin oluşturulması mümkün

Sınırları: parça kesiti tüm uzunluk boyunca üniform olmalıdır

 Soğuk ve sıcak ekstrüzyonda tane yapısı ve dayanım iyileştirilir

 Özellikle soğuk ekstrüzyonda dar toleranslar mümkün

 Bazı uygulamalarda, hiç veya çok az atık malzeme

Sıcak ve Soğuk Ekstrüzyon

 Sıcak ekstrüzyon– kütüğün yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtılması

Daha fazla redüksiyona ve daha karmaşık şekillere izin verecek tarzda, metalin dayanımı düşer ve sünekliği artar

 Soğuk ekstrüzyon– genellikle ayrık parçalar üretmekte kullanılır

Darbeli ekstrüzyon terimi, yüksek hızlı soğuk ekstrüzyonu nitelemede kullanılır

(a) İçi boş veya yarı boş kesit elde etmede direkt ekstrüzyon; (b) içi boş ve (c) yarı boş kesitler

Ekstrüzyon ile Dikişsiz Boru İmalatı

Kalıp

Son parça şekli

Mandrel Parça kütüğü

Piston

Çerçeve

HİDROSTATİK EKSTRÜZYON

(21)

HİDROSTATİK EKSTRÜZYON

 İleri ekstrüzyon yöntemine benzer. Ancak ekstrüzyon basıncı takozu çevreleyen bir akışkan yardımıyla uygulanır ve bu sayede kovan ile takoz arasında sürtünme kuvvetleri ortadan kaldırılan bir sıvı tabakası vardır.

Darbeli Ekstrüzyon Yöntemi

Ekstrüzyon Kuvvetini Etkileyen Faktörler

 Ekstrüzyon Türü (Direkt, Endirekt)

 Ekstrüzyon Oranı

 Kalıp açısı

 Deformasyon Sıcaklığı

 Deformasyon Hızı

 Sürtünme

Ekstrüzyon Oranı

Kesit daralması :

r1= 0,95; r₂= 0,98

R1= 20; R2= 50

Kurşun ve Alüminyum gibi kolay işlenebilen metallerde R = 400 Ç

Ç Ç

A R A

R A A A

A A A r A

0

0 0

0

1 1 1









 

 



Deformasyon Sıcaklığı

 Artan sıcaklıkla beraber deformasyon kabiliyeti artar, gerekli kuvvet değeri azalır.

 Ancak çok yüksek sıcaklıklarda kalıp ve kovan malzemesi yumuşar, oksidasyon oluşumu artar, sıcak yırtılmalar olabilir.

 Çeliklerde 1100 – 1200 ⁰C,

 Alüminyum’da 400 - 500⁰C

(22)

Deformasyon Hızı

 Deformasyon hızının artmasıyla ekstrüzyon basıncı da artar.

 Deformasyon hızındaki 10 katlık artış, ekstrüzyon basıncını % 50 arttırır.

 Düşük hızlarda blok soğur, deformasyon kuvvetleri artar.

 Yüksek hızlarda iç sürtünmelerden

kaynaklanan iç ısınma artar, sıcak yırtılmalar olabilir.

Deformasyon Hızı

 Direkt ekstrüzyon metodunda ürün sıcaklığı, bilet ile kovan arasındaki sürtünme dolayısıyla işlemin başından sonuna doğru sürekli yükselir.

 Endirekt ekstrüzyonda ise, ürünün çıkış sıcaklığı dierkt yöntemden dha düşük olup, tüm işlem boyunca sabittir.

 Dolayısıyla indirekt metotda uygulanabilen maksimum deformasyon hızı, direkt yöntemdekine oranla daha yüksektir.

Ekstrüzyon Presleri

 Ya yatay ya da dikey

 Yatay olanlar daha yaygın

 Ekstrüzyon presleri – çoğu kez, özellikle uzun kesitlerin yarı sürekli direkt ekstrüzyonuna uygun olan hidrolik tahriklidir

 Mekanik tahrikler– daha çok tek tek parçaların soğuk ekstrüzyonu için kullanılır

Ekstrüzyon Hataları Ekstrüze Ürünlerdeki Hatalar

Hataların büyük çoğunluğu malzeme akışının homojen ve uygun olmamasından kaynaklanır.

(23)

TEL ve ÇUBUK ÇEKME

Tel ve Çubuk Çekme

 Bir çubuk veya telin kesiti, bir matris (kalıp) açıklığı içinden çekilerek küçültülür

 Ekstrüzyona benzer; ancak çekmede parça matris boyunca çekilir (ekstrüzyon’da itilir)

 Çekmede çekme gerilmeleri uygulanmasına rağmen, basma da önemli rol oynar; çünkü metal, matris açıklığında geçerken sıkıştırılır

Çukuk veya tel çekme.

Tel ve Çubuk Çekme

Başlangıç stoğu

Çekme matrisi

Son parça boyutu

Çekmede Alan Redüksiyonu

Parçanın boyutundaki değişim genellikle alan redüksiyonuyla tanımlanır:

Burada r = çekmede alan redüksiyonu; A_o= parçanın orijinal alanı; ve A_f= son parça

o f o

A A rA 

Tel Çekme ve Çubuk Çekme

 Çubuk çekme ile tel çekme arasındaki fark, stok boyutundadır

 Çubuk çekme – daha büyük çaplı çubuk stoğu

 Tel çekme – küçük çaplı stok – tel boyutunda 0.03 mm’ye kadar ölçüler mümkündür

 Mekanizması aynı olmasına rağmen, yöntem, ekipman ve terminoloji dahi farklıdır

Çekme Uygulamaları ve Ürünler

 Çekme uygulaması:

 Genellikle soğuk işleme olarak gerçekleştirilir

 Çoğu kez yuvarlak kesitler kullanılır

 Ürünler:

 Tel: elektrik teli; çitler için tel bloğu, elbise askıları ve alışveriş arabaları

 Çiviler, vidalar, perçinler ve yaylar için çubuk kütlesi

 Daha kalın çubuk bloğu: talaş kaldırma, dövme ve diğer işlemler için metal çubuklar

(24)

Kalın Çubuk Çekme

 Tek kademede kesit küçültme olarak uygulanır - stok bir matris açıklığından çekilir

 Başlangıç stoğu büyük çaplıdır ve düz bir silindirdir

 Parti tipi işlem gerekir

Metal çubukların çekilmesinde kullanılan, hidrolik tahrikli çekme tezgahı.

Kalın Çubuk Çekme Tezgahı

Hidrolik silindir

Araba Çekilen çubuklar

Matris tutucu

Başlangıç parçası Giriş tablası

Çıkış kızağı

Tel Çekme

 Toplayıcı tamburlarla ayrılmış, çoklu (genellikle 4-12) çekme matrislerini içeren sürekli çekme makinaları

 Her bir tambur (kapstan) sonraki matrise doğru tel stoğunu çekmek için uygun kuvvet sağlar

 Her bir matris, küçük bir redüksiyon oluşturur;

böylece seri sonunda istenen toplam redüksiyona ulaşılır

 İnce tellerde kademe başına %20-50, ince tellerde

% 15-25 kesit daralması yapılır.

 Soğuk sertleşmeyi azaltmak için bazen matrisler arasında tavlama gerekir

Sürekli tel çekme.

Sürekli Tel Çekme

Başlangıç tel stoğu (bobin formunda)

Yağlama kutusu Çekme matrisi

Kapstan tamburu (çoklu tel sarımlarını tutar)

İşlem hızı 1000 m/dak olabilir.

Çelik Tellerin Çekme İşlemi

 Çelik tel üretimine, sıcak hadde ürünü olan FİLMAŞİNLE (yaklaşık 10 mm çapında kangal halinde sarılmış sıcak hadde ürünü) ile başlanır.

 Yüzey mekanik veya kimyasal yolla temizlenir, yıkanır.

 Gerekli süneklik sağlamak için az ve orta karbonlu çeliklerde yeniden kristalleşme veya normalizasyon işlemi uygulanır.

FİLMAŞİNLER

Bir Çekme Kalıbının Özellikleri

 Giriş bölgesi – parça ve kalıbın aşınmasını önlemek için kalıp içine yağı besler

 Deformasyon– çekmenin oluştuğu konik şekilli bölge

 Silindirik kılavuzlama – son stok boyutunu belirler

 Çıkış bölgesi – yaklaşık 30’lik (yarım açı) bir çıkış açısına sahiptir

 Matris malzemeleri: takım çelikleri veya semente karbürler

(25)

Yuvarlak çubuk veya telin çekilmesinde kullanılan çekme matrisi

Çekme Kalıbının Detayları

Giriş Deformasyon

Deformasyon açısı

Çıkış Silindirik kılavuzlama

α / 2 = konik bölgenin tepe yarım açısı

Çekme Kalıbının Detayları

 α tespit edilmesi çok önemlidir.

 Zor şekil değiştiren metallerde α küçük seçilir.

 Çeliklerde α = 6⁰, Alüminyumda ise α = 24⁰dir.

Boru Çekme

 Ekstrüzyon veya özel haddeleme yöntemlerinden herhangi biri ile sıcak işlemle üretilen borulara çoğu zaman çekme işlemi yapılır.

 Soğuk olarak gerçekleştirilen bu yöntemle daha hassas boyut toleransları, daha düzgün yüzey ve daha iyi mekanik özellikleri sağlanır.

İMAL USULLERİ KÜTLE ŞEKİLLENDİRME METAL İŞLEMEDE KÜTLE ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ. Plastik Şekil Verme Yöntemlerinin Temel Türleri