TEL VE ÇUBUK ÇEKME YOLU İLE İMALAT

Transkript

1 TEL VE ÇUBUK ÇEKME YOLU İLE İMALAT TEL VE ÇUBUK ÇEKMENİN TANIMI Tanım: Tel çekme, kalın kesitli olan bir telin, bir matris (kalıbı) içinden geçirilerek kesitini küçültme işlemidir.tel kesitleri genellikle daireseldir. Ancak kare altıgen kesitlerde çekilebilmektedir. Dairesel kesitli çubuklar çekilerek cıvata, saplama gibi elemanların üretiminde kullanılırlar. Dolayısıyla daha büyük kesit çağrıştırırlar. Teller ise kablo, yayların üretiminde kullanılırlar. Daha küçük kesit çağrıştırırlar. Tel ve çubuk çekme ürünleri: Çelik tellerin hammaddesi filmasin olurken demir dışı tellerin hammaddesi ekstrüzyon ürünü çubuklardır.çekme işlemi yağlama bakımından kuru ve ıslak olmak üzere ikiye ayrılır. Kuru çekmede gres veya sabun tozu kullanılırken, ıslak çekmede sıvı yağ kullanılır.5 mm den küçük teller yalnızca çekme yolu ile elde edilirken 5mm den büyük teller sıcak haddeleme ile elde edilirler.

2 Sulu Tip Tel Çekme Makineleri Seri İnce Tel Çekme Tesisi 'nin Özellikleri: - Ana gövde, temel, çekme tamburu ve elmas aynası ince taneli demir döküm den imal edilmiştir - Çekme tamburu ve elmas aynası su soğutmalıdır. - Dişliler fosforik tunçtan, helezon dişliler yüksek karbonlu çeliktendir. - 8 mm veya 6 mm'lik çubuklardan 2 mm'ye kadar çivi teli çekilebilmektedir. - Dikenli tel ve tel örgü teli gibi tel cinslerini de çekilebilmektedir. Tel Çekme İşlemi Hazırlıkları.Adım: Önce filmaşinler kangal halinde hammadde olarak getirilir. Üzerleri paslı olduğu için, bu pasların giderilmesi gerekir. Paslı haldeyken çekme yapılırsa kalıp aşınması meydana gelir. Ayrıca çıkan ürünün yüzeyinde kusurlar oluşur. Pas ya mekanik yolla ya da kimyasal yolla giderilir. Mekanik yolla pas gidermede birbirine dik iki makara üzerinde kıvrılan telin 2

3 yüzeyindeki oksit çatlatılır. Daha sonra tel metal fırçalar arasından geçirilerek tel temizlenir. Diğer bir mekanik yöntem ise metal bilya püskürtmektir. Böylece pastan kurtulunmuş olunur. Mekanik Pas Giderici Kimyasal işlemle (dekapajla) oksit giderme ise sülfirik asit (H2SO4) ve hidroklorik asit (HCl) banyolarında yapılır. Filmaşin kangalları asit banyolarına daldırılır. Pas tabakasının kalınlığına ve banyonun asitlik derecesine göre belli bir süre banyoda tutulur. Banyoda fazla kalırsa asitteki hidrojen çeliğe nüfuz eder ve çeliği kırılgan yapar. Banyodan gereğinden az kalırsa pas çıkmaz. 2.Adım: Yıkama İşlemi : Banyodan çıkartılan kangallar sıcak veya soğuk suda iyice yıkanarak asit kalıntılarından temizlenir. 3.Adım: Kireç banyosuna Daldırma : Kireç banyosuna daldırılan kangallar böylece son asit kalıntılarını da kireçle nötralize etmiş olurlar. Bu yüzey paslanmalarına engel olur. Bazen fosfat banyosuna da daldırılırlar. Böylece korozyona karşı iyi bir koruyucu tabaka elde edilir. 4.Adım: Kireçli veya fosfatlı filmaşinler su ile tekrar yıkanırlar ve 00 C lik fırınlarda kurutulurlar.böylece filmaşinler çekime hazır hale getirilirler. 3

4 Tel Çekmede Yağlama : Soğuk tel çekme işleminde genellikle kuru çekme yapılıyorsa toz şeklinde sodyum sabunu içerisinden tel geçirilir ve böylece yağlanmış olur yada ıslak çekme yapılıyorsa tel sıvı yağın içerisinden geçirilir. Islak çekme sadece 0,5 mm den ince tellerde uygulanır. Bazı metallerin soğuk çekilmesinde yağlama aşağıdaki şekildedir. Örnek Alüminyum çekmede Bakır çekmede Nikel çekmede Karbonlu çelik çekmede Paslanmaz çelik çekmede Kullanılan Yağ Mineral Yağ Mineral Yağ Mineral Yağ + Klorine parafin Sabun Oksalat kaplama + Sabun +Klorine parafin + Mineral Yağ Tel Çekme Tezgahı Şekilde görülen tezgâhta bir çekme arabası ucu sivriltilen teli matris deliğinden geçirilip özel kıskacın çeneleri arasında sıkıştırdıktan sonra çekmeye başlar. Çekme arabası mekanik veya hidrolik olarak hareket eder. Böylece çekme işlemi gerçekleşir. 4

5 Isıl İşlem Çekme işlemi soğuk işlem yapıldıktan sonra tel işlenemeyecek kadar sertleşirse pekleşmenin giderilmesi için yeniden kristalleşme tavı yapılır. Genellikle : ) Sıcak haddelenmiş çekilecek tel kolay çekilsin diye ÖN TAV yapılarak tel çekme işlemine başlanır. 2) Çekme işlemi yapıldıktan sonra malzeme pekleşir ve çekilemez hale gelir. Tel çekmeye devam edebilmek için ARA TAV (Yeniden kristalleşme-rekristalizasyon) uygulanır. 3) Tel çekme işlemi bittikten sonra kullanılacağı yerde çalışırken içinde gerilme olmaması için SON TAV yapılmalıdır.ayrıca yay, halat ve müzik aletlerinde %0,40 dan fazla C içeren çelik tellere PATENTLEME adı verilen ısıl işlem uygulanır. Şöyle ki ; Filmasinler C de tavlanır. Pb veya tuz banyosunda ani olarak uygun hızda soğutulur. Telin iç yapısı İNCE LAMELLİ PERLİT hale dönüşür. Bu yapı tel çekme için en uygun sünek ve mukavemette olur. Kesit daralması en yüksek seviyede yapılır. TEL VE ÇUBUK ÇEKME KALIBI Böyle bir kalıp aşağıda görülmektedir. Kalıp 4 kısımdan oluşmaktadır..giriş 2.Konik Kısım 3.Silindirik Kısım 4.Çıkış Kısmı 5

6 Giriş kısmında telin hasar görmemesi için keskin bir kenar bulunmamalıdır. Kalıbın bu kısmı genelde parlatılır fakat bunun pratikte bir faydası yoktur. Konik kısım tam bir doğru ve yüzeyi kusursuz olmalıdır. Çekme kuvvetinin minimum olduğu en uygun kalıp açısı α radyan olarak hesaplanabilir. Bu açı 6 ile 5 arasında alınır. α opt = 3μ ln 2 A0 + ln A0 A. A A ln A 2 Silindirik kısım; da Tel çekme gerilmesi hafifçe yükselir. Bunun azıcık sakıncası olmasına rağmen faydası çok daha fazla olduğundan önemsiz kabul edilir. Matris aşınmasının az olması, geri yaylanma etkisinin küçük olması bu tip faydalardandır. Silindirik kısmın uzunluğu kuru yağlayıcı kullanılıyorsa çıkış çapının yarısı kadar sıvı yağlayıcı kullanılıyorsa çıkış çapının dörtte biri kadar olmalıdır. Çıkış kısmı Çekilen malzemenin kalıptan rahatça çıkmasını sağlayacak şekilde açı geniş tutulabilinir. TEL ÇEKMEDE hız lara göre farklı çapta makaralar : 6

7 Kalıp malzemeleri olarak ; Alaşımlı takım çelikleri : Örnek olarak 45 V2, 40 Cr V, X30W5,45 Cr6,X20 CrW2 Çelikleri çubuklarla profillerin çekilmesinde Dökme çelikler : G-X270CrV5,G-X250cRWV26 Sıcak çekme işlemlerinde Sert Metaller (Wolfram karbür ve kobalt esaslı) : Tellerin çekilmesinde Elmas : Çapı 5 μm,5 mm arasındaki çok ince tellerin çekilmesinde BORU ÇEKME Üretilen borulara daha sonra çoğu zaman çekme işlemi uygulanarak daha küçük çaplı ve ince cidarlı - hassas ölçülü borular üretilebilinir. Boru çekme esas olarak tel çekmeye benzer. Bunun için boru kalıptan çekilirken içine mandrel yerleştirilir.buna göre; a) İçi boş boru çekme b) Silindirik mandrel ile boru çekme c) Konik-Yüzen mandrel ile boru çekme d) Hareketli çubukla boru çekme Mandrel ile çekilen boruların çapları 2,5 mm ile 250 mm arasında değişir. Kalın cidarlı borular ve çapı 2,5 mm den küçük olanlar içi boş çekilirler. Ticari amaçlı içi boş çekmeler yalnızca küçük borularda uygulanır. Boru çekmede ürünün uzunluğu arttıkça iç çapın hassas kontrolü güçleşir. Bu nedenle yüzen malafa kullanılır. İç çapı yüzen malafa sağlarken kalıbın çıkışı da borunun dış yüzeyini şekillendirir. 7

8 TEL VE ÇUBUK ÇEKMENİN MEKANİĞİ TEL ÇEKMEYİ ETKİLİYEN PARAMETRELER : )- Kalıp açısı ( α ) 2)- Kesit azalması 3)- Tel çekme hızı 4)- Sıcaklık 5)-Yağlama KALIP AÇISI (α ) : Çekme işleminde sürtünme şartların da azalma istiyorsak, çekilen telin kolay çekilmesini istiyorsak optimum kalıp açısı olmalıdır. Bu açı arasında değişir. α opt = 3μ ln 2 A0 + ln A0 A. A A ln A 2 KESİT AZALMASI : Paso başına max. kesit azalması %63 tür.fakat, % 45 den daha fazlası yağ bozulması yapabilir,sonuçta parça yüzeyi bozulabilir. TEL ÇEKME HIZI : Art arda yapılan tel çekme işleminde tel kesiti küçülür,tel boyu ve hızı orantılı şekilde artar.bu nedenle sarma makaralarının çevresel hızı da her kalıptan çıkış hızına göre arttırılmalıdır.bu da her makaranın ayrı motorla dönmesi ile olur.veya sarma makaraları farklı sarma çaplarında kademeli yapılır. 8

9 SICAKLIK ETKİSİ: Yüksek sıcaklıkta metal akması, ε ne bağlıdır. Ortalama gerçek şekil değiştirme hızı ifadesi ε = [(6V 0 /D 0 ). Ln (A 0 /A ) şeklinde literatürde verilmektedir. YAĞLAMA : Kalıbın ömrünü artırmak, Tel çekme kuvvetini azaltmak, Ürün yüzeyinin düzgün çıkmasını sağlamak için özel yağ kullanmak şarttır. Tüp lerin çekilmesinde iş parçası ile mandrel arasını yağlamak zordur. Tel çekme işleminde tel ardarda birkaç kalıptan geçer. Bir kalıptan geçen tel sonraki kalıba daha küçük kesitli olarak girmeden önce bir sarma makarasına birkaç tur sarılır. Her kalıptan geçişte telin çapı küçülür. Hızı artar, boyu artar dolasıyla sarma makaralarının çevresel hızı telin kalıptan çıkış hızına uygun olmalıdır. Çekme hızı malzemeye ve kesitin yüzeyine bağlıdır. Büyük kesitler 0 m/dak gibi küçük hızlarda çekilirken çok ince tellerde çekme hızı 3000 m/dak gibi yüksek hızlara ulaşabilir. Tel Çekme Gerilmesi : Çekilen malzeme; a) Rijit-tam plastik ise ideal çekmede (her türlü kayıp ihmal ise) σ tç = σ ak.ln A 0 A Olur. b) Pekleşen bir malzeme ise σ ak yerine σ m ortalama akma gerilmesi kullanılır. 9

10 c) Malzeme rijit tam plastik ve sürtünme var ise ; B + B A σ ak.. burada B =.cot B A tç = σ μ α 0 μ = sürtünme katsayısı. d) Bütün kayıplar göz önüne alındığında kullanılacak olan tel çekme gerilmesi σ tç burada μ = sürtünme katsayıats α = = σ ak + μ A.. ln α A kalıa açıçı (radyan olarak) Bu denklem daha da kısaltılarak + μ A0 σtç = φσ. ak..ln α A burada φ faktörü = + 0,2Δ α 3 eldeedilir. Δ = h L Yağlama iyi yapılırsa μ=0,03-0, arasında alınır. Tel çekme kuvveti yaklaşık olarak ; F tç = σ çık. A olur Kalıba giriş ve çıkışlardaki tel çekme gerilme değeri ile kalıp basıncının ve şekil değiştirmenin eğrilerle gösterimi aşağıdaki gibidir. 0

11 Yüksek Sıcaklıkta Çekme Yüksek sıcaklıklarda metallerin akma sınırı şekil değiştirme hızına bağlı olduğundan tel çekmede gerçek şekil değiştirme hızı 6V D A Burada V o çekme hızı şeklinde yazılabilir. 0 0 ε = ln 0 A En büyük kesit daralması Hesabı Tel çekme gerilmesi A 0 /A oranı ile birlikte artar. Tel çekme gerilmesinin aşmaması gereken bir sınırı vardır dolasıyla A 0 /A oranında bir üst değeri olması gerekir. Rijit - tam plastik bir malzeme için tel çekme gerilmesi σ ak yı aşmamalıdır. Rijit - tam plastik bir malzeme sürtünmesiz çekilmesi halinde σ σ tç tç = σ = σ A.ln A bu denklemden A0 A0 = = e buradan A A A0 A = = = 0,37 = 0,63 = %63 A e 2,7 0 ak ak 0 yazılır Bir defada çekilebilecek en büyük tel kesiti %63 olabilir. Tel çekme gerilmesinin yükselmesine neden olacak her faktör bir defada çekilebilecek en büyük kesit daralmasının düşmesine sebep olur. (örneğin sürtünmenin olması) Ancak ; pekleşme olursa σ ak artacağından bir defada elde edilecek en büyük kesit daralması büyür. Örnek Problem : Mukavemet katsayısı K=300 MPa pekleşme üsteli n=0,30 olan 0 mm çapında bir çubuk soğuk çekilerek çapı 8 mm ye indirilmektedir. Malzemenin kalıptan çıkış hızı V =0,5 m/s ve randımanı %70 kabul ederek ;

12 a) Bu işlem için gerekli olan güç nedir? b) Kalıp basıncının çıkıştaki değeri nedir? Çözüm : a) Güç formülü Burada σ tç F tç. V = σ.ln m η A0 A şeklindedir. σ m ε n K. = n + dir. 2 0 ε = ln = 0, , (0,44 6) σ m = = 785 MPa 0, π A = = 50 mm = 5.0 m buradan 4 5 Ftç = 785.0, = 0,075 MN Güç ise ; Ftç. V 0,075.0,5 N = = = 0,025 MN. m / s η 0,70 = 0,025 MW = 2,5 kw bulunur. b) Kalıp basıncının çıkıştaki değerini bulmak için p = σ σ ak tç ifadesindeki değerler yerine konmalıdır. σ Malzemenin çıkış kesitindeki akma değeri ε n 0,30 ak = K. = 300.(0,446) = 020 M Tel çekme gerilmesi ise Ftç 0, 075 σ tç = = = 500 MPa olduğundan 5 η. A 0, buradan kalıp basıncı p = = 520MPa bulunur. Örnek Problem 2: Pa Gerçek gerilme gerçek şekil değiştirme eğrisi σ =K. ε şeklinde olan bir malzemenin soğuk çekilmesinde bir defada çekilebilecek en büyük kesit daralmasını analitik olarak çıkartın. (Her türlü kayıp ihmal edilecektir.) Çözüm : σ A 0 tç = σak.ln bu denkleme göre; A n 2

13 Pekleşen bir malzeme için çekme gerilmesi A σ σ σ σ σ 0 tç = m.ln = m. olduğundan m yerine A m ε ε ε + n n K. K. = değeri konduğunda σtç = n+ n+ bulunur. Çekme gerilmesi en fazla malzemenin akma gerilmesine eşit olacağından çıkışta n+ n n K. σ tçmax = K. ε K. ε = n + n n K. ε. ε K. ε = olur. Buradan ε= n+ bulunur. n + ε A A ln olduğundan ln 0 0 = = A A 0 n+ 0 ( n+ ) 0 n + yazılırsa A A A = e olur. Buradan ise = e A A ε bulunur. Bu ifadeden rijit-tam plastik bir malzeme için yerine 0 koyarsak bir defada elde edilebecek en büyük kesit daralması % 63 bulunur. TEL VE ÇUBUK ÇEKME İŞLEMİNDE GÖRÜLEN KUSURLAR. Ürünün merkezinde çavuş işareti (>>) çatlaklarının oluşması: Sebebi: (h/l) oranıdır. Bu oran büyüdükçe şekil değiştirme homojenliğini kaybeder. Ortada ikincil çeki gerilmeleri adı verilen hidrostatik çekme gerilmesi doğar. Bu ise çavuş işaretli (>>) çatlakların doğmasına neden olur Yağlamanın İyi Olmaması : Soğuk çekilmiş çubuk ve tellerin yüzeyleri çatlayabilir. Ayrıca hatalı yağlama çekme sırasında sert bir partikülün malzeme ile kalıp arasına sıkışması sebebiyle çıkan üründe boyuna doğrultuda çizikler oluşabilir. 3. Yüzey hazırlamanın iyi olmaması : Soğuk çekilmiş ürünlerde renk bozulması görülebilir. 3

14 4. Şekil değişiminin homojen olmaması : Soğuk çekilen tel ve çubuklarda veya borularda artık gerilmeler in doğmasına neden olurlar. Bu gerilmeler zamanla gerilmeli korozyon çatlamasına ve yüzeyden biraz talaş kaldırılması halinde çarpılmalara yol açarlar. Tek olumlu etkisi yorulma ömrünü artıran basma artık gerilmelerin doğmasıdır. 5. Çubuklarda ve filmaşinlerde hammaddeden ileri gelen kusurlar : Hammaddenin içindeki katmer, lunker gibi kusurlar bulunması halinde bunların ürüne yansıyacağı aşikardır. SAÇ ŞEKİLLENDİRME SAÇ ŞEKİLLENDİRMEDE GENEL TEST METODLARI ÇEKME TESTİ Saç şekillendirme genel olarak karmaşık bir işlemdir.bükme,germe derinçekme işlemleri parçaya birlikte uygulanır.bu nedenle,sacın mekanik özelliklerini belirlemek için en iyi yol çekme deneyidir. HİDROLİK ESNEME TESTİ Bu testte saç, hidrolik yolla tümsekleştirilir.bunun için kalıp kullanılır. Şekil değiştirmeler ε 0,7 kadar çıkartılır.pek çok durumda bu yolla elde edilen akma eğrileri,çekme yolu ile elde edilen eğrilerden epeyce farklı çıkar.bu sapma,sacın dik yöndeki anizotropisi ile açıklanabilir. 4

15 FORMİNG LİMİT DİYAGRAM FLD- (I) Sacın yüzeyine yuvarlak daireler çizip sacı çeki ve bası yüklerine maruz bıra kalım.bu işlem sonucu yuvarlak daireler ile doğan gerilme ler arasında ilişki vardır.bir seri deney sonucu, max.strain ler (elipsin büyük eksenine karşılık gelen) min.strain ler(elipsin küçük ekesenine karşılık gelen) değerler kaydedilsin.birleşme noktalarından FLD diyagramı çizilir. FLD diyagramı sacın şekillenebileceği bölge ile şekillene miyeceği bölgeyi ayırır.çizilen strain ler kritik noktalardır.bu noktalardaki çatlaklar,şekil verme için UYGUN sayılır. iyi ve hasarlı bölgeler arasında -kritik def. bölgesi- vardır. 5

16 FORMİNG LİMİT DİYAGRAM -FLD -(II) FLD diyagramı sacın farklı bölgelerinden, yarı-küresel bir zımba ile şeritlere derin çekme işlemi uygulama sonucu çizdirilir.şeritlere çatlak oluşuncaya kadar derin çekme yaptırılır.her özel saç için bu test tekrarlanmalıdır. ERİCHSEN TESTİ Sacın tek başına şekillendirilmesinde tümsek yüksekliğini belirlemek için Erichen veya Olsen testi yapılır.çatlak oluşuncaya kadar saç zorlanır. Derin çekme zımbasının derinliği ( mm olarak ) ölçülür.detaylı bilgi DIN 500 de mevcuttur. SWİFT CUP TESTİ-(I)- Sacın şekillenmesi derin çekmeye benzediği için Derin çekme oranı sınırı tayini için swift cup testi yapılır.çapları gittikçe artan yuvar lak dairesel parçalar derin çekme işlemine tabi tutuluyor.çatlama durumuna gelen max.çap tayin edilir.bu değer zımba çapına bölünür Böylece derin çekme oran sınırı β o = D o max / d o bulunur. 6

17 SWİFT CUP TESTİ-(II)-Bu test yardımıyla,plastik anizot ropiden dolayı kenar boyunca cidar kalınlığı değişimi olan KULAK TİPİ ÇIKINTI özelliği ölçülür.bu tür bir olaya meyil Z ile değerlendirilir.aşağıda bir şerit in zayıf olanı ile,güçlü olanının kulak tipi çıkıntı etkisi görülmektedir. Z= [(h max - h min ) / 0,5 ( h max + h min )].% 00 Z=[ (h max - h min ) / h min ].%00 SWİFT CUP TESTİ-(III)- Aşağıda, EN AW-3004 şerit malzemenin sıcaklık ve soğuk def.oranının kulak tipi çıkıntı üzerine etkisi gösterilmiştir. 7

18 (THİXOFORMİNG ) YARI KATI-SIVI HALDE SICAK ŞEKİLVERME PROSESİ YARI KATI-SIVI SICAK ŞEKİL VERME Aşağıdaki diyagramda iki farklı alaşımın yarı katı-yarı sıvı halde önce döküm,sonra hangi sıcaklık aralığında dövülerek şekil verildiği gösterilmektedir. YARI KATI-SIVI SICAK ŞEKİL VERMEDE MALZEME YAPISI- Normal aluminyum un iç yapısı dentrit şeklinde iken,yarı katı-yarı sıvı halde şekil vermede globullar (küresel)i nce taneli yapı oluşmaktadır. 8

19 TRİBOLOJİ VE SÜRTÜNME DERİN ÇEKMEDE TRİBOLOJİ Saçların şekillenmesinde takım ile sacın temas noktalarında sürtünme vardır. Sürtünme katsayısı μ = F R / F N şeklinde veya μ = τ R / σ N gibi ifade edilir.bu ifadeler, yavaş hız,yağsız ve düşük basınçlar için geçerlidir. Oysa pek çok şekil vermede özel yağ, yüksek hız ve basınçlar kullanılır. Sürtünme katsayısı μ ; yağlamadan, saç malzemesi ve kaplamasından, takım malzemesi ve kaplamasından, takım-saç malzeme ikilisinden, normal basma ve derin çekme hızından etkilenir. DERİN ÇEKMEDE SÜRTÜNME BÖLGELERİ Derin çekme işleminde çeşitli noktalarda sürtünme alanları vardır. * Saç tutucu - yağ sac * Sac yağ çekme kalıbı * Sac yağ kalıp radyüsü Birbirine temas eden bu yüzeylerde sürtünmenin min. olması arzu edilir.yüksek sürtünmenin olduğu kısımlar ise ; * Zımba kenar radyüsü yağ sac * Zımba kenarı yağ sac Çekme kuvvetleri zımba üzerinden şekil verilen alan üzerine doğru transfer edilir.yani zımba alt kısmında,zımba radyüsünde,zımba yan yüzeylerindeki kuvvetler,simetrik bir parça derin çekilirken iş parçasına aktarılır.bu yüzden takım-iş parçası arasındaki sürtünme,olabildiğince yüksek olur. 9

20 SÜRTÜNME MEKANİZMALARI-I- SÜRTÜNME MEKANİZMALARI-II- Saç metalin derin çekilmesinde aynı anda sıvı, katı ve sınır sürtünmeler oluşabilir. * Sıvı sürtünme de ; hidrodinamik basınç, yağın hidrostatik basıncı ile örtüşebilir.yağ, normal basıncın saç yüzeyine geçmesine izin verir. * Sınır sürtünme de ; yağ filmi, çok sıkı şekilde basılır, öyle ki yüzeyler temas etmez.bazen akma gerilmesine ulaşıldığında iş parçası yüzeyi düzgün şekilde çıkar.sıvı ve sınır sürtünmenin aynı zamanda oluşumu, karışık sürtünme olarak adlandırılır. * Eğer saç ve takım arasındaki yağ filmi kırılırsa, adhesive aşınma doğar. Ara yüzey basınçları yüksek iken,kayma hızları nispeten düşük olduğundan metal şekillenmesi esnasında sürtünmenin hidrodinamik haline ulaşılamaz.bu karışık sürtünmenin en genel halidir. YÜZEY YAPILARI Saç yüzeylerin yağlanmasını iyileştirmek için, sac üzerine özel mikroyapılar oluşturulur.bu işlem haddede son paso verilirken yapılır.aşağıda bitiş haddesinde oluşturulan yüzey yapıları görülmektedir. 20

21 HADDE - BİTİŞ YÜZEYİ EDT YÜZEYİ Standart saç hadde bitiş yüzeyinde yöne bağlı pürüzlülük doğar,o takdirde hadde yönünde ve ona dik yönde sürtünme davranışları farklı olur. Eğer, saç son bitiş yüzeyi EDT (electro discharge texture) prosesi ile yüzey yapısı oluşturulursa ; * İyi bir derin çekme özelliği kazandırılmış olunur(yağlar hapsolduğu ve tutulduğu için), ayrıca boyama sonrası cezbedici bir görünüş elde edilir. Şekil verme takımlarının yüzeylerinin kaplanması Şekil verecek takımların yüzeylerini kaplatmadaki amacımız, kaplamanın aşınmaya karşı koruma sağlaması, esas metalin ise mekanik gerilmeleri kaplama tahrip olmadan karşılamasıdır. Aşağıda takım yüzey kaplama şeması görülmektedir. Triboloji de viskozite-basınç-sıcaklık ilişkisi Yağlamanın viskozitesi, sıcaklıkla düşer basınçla hafifçe artar.sadece atmosfer basıncında 20 0 C, veya 40 0 C gibi özel bir sıcaklıkta yağlama viskozitesinin değeri verilir.yandaki grafikte alaşımsız M00 mineral bir yağın çeşitli sıcaklık ve basınçlardaki viskozite ölçümleri görülmektedir. 2

22 Viskozite nin etkisi : Yatay eksende pot çember basınçları artarken,pot çemberi altındaki malzeme akışının kontrolü ancak μ ye sahip bir yağlama ile mümkün olur.al2f yağı ile arayüzey basıncı 8 N/mm 2 ye kadar olan işlemler yapılır.normal basınçlarda AL2N yağı kullanılır.μ sü oldukça düşük durumlarda AL2D yağı tercih edilir. Diyagramdan,sürtünme kuvvetlerinin artan viskozite ile azaldığı görülmektedir.ara yüzey basınçları artarken μ azaldığından AL2D yağları daha faydalı olur. Kuru yağlama 22

23 SAÇ ŞEKİLLENDİRME İLE İMALAAT * Tüm saç lar kesme işlemi dışında şekillendirilirken bir yandan UZATILIR, öte yandan sıkıştırılarak BÜZÜLME ile son şeklini alır. * Saç şekillendirme ya mekanik ya da hidrolik pres lerde yapılır. * Saç şekillendirme zımba (punch=ıstampa=erkek kalıp) ile kalıp (matris=dişi kalıp) arasında yapılır. * Sacın kırışmasını önlemek için POT ÇEMBERİ kullanılır. * Saç şekillendirme yöntemleri : - Derin çekme - Gererek şekillendirme - Eğme ve kenetleme - Sıvama diye sınıflanır. DERİN ÇEKMENİN TEMEL ESASLARI DERİN ÇEKME NEDİR? * Yuvarlak saç tan üç boyutlu derin bir kap elde etme işlemidir. * Bu işlemde zımba ve kalıp kullanılır. * Yırtılma olmasın diye zımba ve kalıp köşeleri radyüslüdür. * Derin çekme işleminde saç kalınlığında büyük değişiklik olmaz. * Elde edilen ürünün tabanı düzdür. DERİN ÇEKME ORANI SINIRI Çekme oranı : Başlangıçtaki D 0 parça çapının, d 0 zımba çapına oranıdır. Çekme Oranı Sınırı (limit) : Maksimum çekilebilecek D 0 parça çapının, d 0 zımba çapına oranıdır.bu değer, malzemelerin derin çekilebilirliğinin bir ifadesidir.malzemelerin çatlak başlangıcından az önce maksimum hangi çapa kadar çekilebildiğini açıklar 23

24 KENAR PROFİLLERİ Sacın anizotropisi (kristallografik yapısı), dairesel parçaların derin çekilmesi esnasında eşit olmayan düzensiz kab kenarlarının oluşmasına neden olur. DERİN ÇEKME ORAN SINIRINI ETKİLİYEN PARAMATRELER β 0 max sınır çekme oranı,flanş ile pot çemberi arasındaki (μ) ye bağlıdır.bu etki,büyük çaplı zımbalar için daha da fazladır. β 0 max aynı zamanda malzemenin de fonksiyonudur. 24

25 ŞEKİLVERME BÖLGESİNDE OLUŞAN GERİLMELER Silindirik kapların derin çekilmesinde pot çemberi altındaki parça, radyal çeki gerilme sine ve teğetsel bası gerilme sine maruz kalır.aynı zamanda flanş taki buruşma( wrinkling) yı önlemek için pot çemberi kuvveti, min.değerde ve dik şekilde bası gerilmesi uygulanmalıdır. Aşağıdaki ve bundan sonraki sayfadaki diyagramlar,pot çemberli derin çekme esnasında şekil değiştiren bölgede hareket eden gerilmeleri göstermektedir.zımba (eğme bölgesinde) dan verilen bir mesafedeki gerilmelerin relatif büyüklükleri görmek için kayıcı yı hareket ettirerek izleyiniz. DERİN ÇEKMEDE OLUŞAN GERİLME BÖLGELERİ Derin çekme esnasında birbirinden farklı 4 bölge oluşur. )- Şekil verme bölgesi: Burası pot çemberinin parçaya bastığı kısımdır. Pot çemberi kuvveti ilk oluşacak buruşma yı önler. 2)- Eğme bölgesi : Parça, çekme ring radyüsü üzerinden eğmeye zorlanır. 25

26 3)- Kuvvet taşıma bölgesi :Bu bölgede parçanın cidarları şekil alır. 4)-Kuvvet uygulama bölgesi :Şekil vermeye basma kuvveti ile bu bölgede başlanır. STABİL ŞART : Triboloji sistemlerinde sürtünme ; * saç / yağ / pot çemberi * saç / yağ / çekme ringi * saç /yağ / çekme ring radyüsü aralarında mümkün olduğunca az olmalıdır. Zımba ve sacın cidar kalınlığı arasındaki sürtünme çok yüksek zımba kuvvetleri oluşsun diye mümkün olduğunca yüksek olmalıdır. Aşağıdaki STABİL ŞARTI olmalıdır. F P F T = (a).r m.u. T Burada ; (a) : Yırtılma faktörü Rm : sacın çekme mukavemeti U t : Zımba çevresi : Saç kalınlığı F T : Yırtma kuvveti a) parça kalınlığı / yağ / zımba arasındaki sürtünmeden etkilenir. Yırtılma faktörü (μ) büyük olursa, daha büyük yırtılma kuvveti oluşur.o zaman da parça cidarında yırtılma meydana gelir. DERİN ÇEKME ESNASINDA OLUŞAN KUVVETLER Derin çekme kuvveti (F P ), işlem esnasında artar, kritik bir max.değere ulaşır.ilk önce parçanın alt kısmı şekil alır.sonra derin çekmenin diğer kısımları cidarlar ve derinlik şekillenir. 26

27 Stabil şart, zımba kuvveti (F P ) yi mümkün olduğunca düşük olacak şekilde tutmaktan etkilenebilir. Bu durumda aşağıdaki denklem göz önüne alınmalıdır. F P = F İDE + F EĞM + F SAC/YAĞ/POT + F SAC/YAĞ/RİNG + F SAC/YAĞ/RİNG RAD. Derin çekme esnasında F İDE ve F EĞM kuvvetleri saç malzemesi ve saç kalınlığı verilmişse etkilenmezler. Fakat, yağlanmaya rağmen saç/kalıp yüzeylerindeki yukarıdaki üç sürtünme kuvvetini min. indirmek mümkündür. KIRŞIKLIK-BURUŞULUKLAR I- Flanş ta tg basma gerilmesi altında parça bukle şeklinde oluşmaya meyleder.sonuçta oluşan kıvrımlara ilk oluşan kırışıklıklar adı verilir.bu durum YETERLİ POT ÇEMBERİ KUVVETİ (F P ) uygu lamakla önlenebilir. Kabın çekilmesi esnasında parça kalınlığı, flanş ın dış kenarına doğru ARTAR. Kalıp radyüsüne yakın orta kısım ise daha İNCE olur. Kalıp ile pot çemberi arasındaki mesafe, en büyük flanş kalınlı ğı olarak belirlenir.böylece da ha küçük alanlar için pot çemberi ve saç arasında küçük bir aralık olacaktır.bu da ikinci kez oluşan kırışıklıkların başlamasına izin verecektir 27

28 KIRIŞIKLIK-BURUŞUKLUK-II- Konik,parabolik veya küresel parçaların derin çekilmesi silindirik parçaların derin çekilmesinden oldukça daha zordur. * Çekme kuvveti,yalnızca sacın küçük kesitlerinden taşınması na izin verildiğinden,küçük çekme oranlarında bile lokal çatlama tehlikesi yüksektir. * Deformasyon yalnızca flanş ta meydana gelmez, aynı zaman da zımba ve kalıp arasındaki bölgede de meydana gelir.burada iş parçası dayanamaz, ilk kırışıklığın meydana gelmesine sebep olan tg bası gerilmelerine maruz kalır. Böyle durumlarda hidromekanik derin çekme uygun bir alternatiftir. k = ( d 0max d 0min ) / 2 tg α w DERİN ÇEKİLEN SAÇ TA YIRTILMA Derin çekme işleminde büyük çekme oranı seçersek ; β 0 = D 0 / d 0 Daha büyük max. çekme yükü,çekilen parçanın cidarından taşınmasına müsaade edilir.çekme oranı max. Değeri aştığı zaman kabın alt tarafında çatlamalar olur. Bu çatlaklar ; * Kabın alt tarafının def. esnasında, alt radyus bölgesinde zamanından önce çatlak doğabilir. * Kabın alt tarafının oluşmasından sonra, kabın alt tarafındaki radyüste ve kabın cidar kısmına geçişte doğal çatlak oluşabilir. POT ÇEMBERİ KUVVETİNİN ETKİSİ İşlem ; a)- Saç malzeme özelliklerine, b)- Yağlama durumuna, c)- Takım geometrisine, d)- Şekil verme parametrelerine bağlı olarak sınırlama getirebilir. * ÜST SINIR : Çatlak oluşumu ve kırılma * ALT SINIR : Kırışıklık-buruşukluğa meyil Bu iki hata kriteri prosesi sınırlar. Hatasız parçalar için çalışma alanı, bu limitler arasında uzanır. 28

29 DERİN ÇEKME PROSESLERİ DERİN ÇEKME İŞLEMİNE GENEL BAKIŞ Kuvvetin uygulanış biçimine göre 3 kategoride derin çekme işlemini irdeleyebiliriz. * Derin çekme takımları ile ; - Silindirik kapların d.ç. - Direkt tekrar d.ç - Tersine tekrar d.ç - Komplex parçaların d.ç * Aktif ortamda d.ç - Hidromekanik d.ç * Aktif enerji ile d.ç En çok ilk iki metot kullanılır. SİLİNDİRİK KABLARIN DERİN ÇEKİLMESİ Derin çekme işlemi esnasında dairesel zımba kuvvetleri, önce zımba/ parça ikilisinin alt kısmına sonra kabın cidarını oluşturacak kısma aktarılır.pot çemberi kuvveti, şekillendirme bölgesinde tg bası strain inden dolayı oluşacak kırışma-buruşma problemini önler. 29

30 Zımba aşağı doğru giderken saç,pot çemberi altında,çekme ring radyüsü boyunca akar ve boşluğa doğru çekilir.proses esnasında saç kalınlığı hemen hemen sabit kalır. DİREKT TEKRAR DERİN ÇEKME PROSESİ-I- Daha büyük çekme oranları elde etmek için, direkt tekrar çekme işlemi uygulanır.birinci çekmenin tersine,çekme ringinin konik şekli,saca dik olarak etkir,çekme ringine karşı basmaya ve daha ileri şekil vermeye zorlar. TERSİNE TEKRAR DERİN ÇEKME-II- Tersine derin çekmede saç başlangıçta bir kab gibi şekillendirilir. Bunu zıt yönde çalışan bir zımba üzerine malzemeyi sürme izler.tersine çekme,büyük flanşlı silindirik olmayan parçaların derin çekme işlemine katkıda bulunmak için yapılır, belli bölgelerde malzeme yığılması da yapabilir. İlk işlem ve sonraki tersine çekme işlemi sığ bir zımba kullanarak tek bir işlemde yapılır. KOMPLEX PARÇALARIN DERİN ÇEKİLMESİ-I- Otomobil gövde paneli gibi,dönel olmayan simetrik parçaların derin çekme işlemi ; derin çekme ile mekanik uzatma işlemlerinin karışımından oluşur. Nisbeten büyük saç metal parçaları ; azıcık derin çekme, önemli miktarda uzatarak şekil vermenin karışımı ile yapılmaktadır.bunun tersine otomobil iç kapı panelleri gibi derin çekilerek şekillendirilen 30

31 parçalar, önemli ölçüde derin çekme, azıcık ta uzatarak şekil verme ile şekillendirilir. KOMPLEX PARÇALARIN DERİN ÇEKİLMESİ-II- Eksenel simetrik parçaların derin çekilmesinde pot çember kuvvetle ri buruşukluk meydana getirmesin diye kontrol edilebilmelidir.simet rik olmayan parçalar için de malzeme akışı kontrol edilebilinmelidir. Malzeme akışı BEAD lerde eğme-sürtünme kuvvetlerince, PARÇA ŞEKLİ nde çekme ve sürtünme kuvvetlerince SÜRTÜNME parça ve şeritler arasındaki sürtünme, kullanılan yağ lar ve pot çemberi kuvvetlerince engellenmektedir. KOMPLEX PARÇALARIN DERİN ÇEKİLMESİ-III- Aşağıda bir araba kapı panelinde malzeme akışının nasıl önlendiği,engellendiği görülmektedir. * PARÇA ŞEKLİ : Büyük parçalar malzeme akışını engeller,zira şekle bakılırsa,saç ile alt kuşak arasındaki sürtünmenin üstesinden gelmek için daha fazla kuvvet gerekecektir. * DRAW BEADS : Sürtünme ve eğme kuvvetleri sebebiyle, * LOCK BEADS : İki şerit arasındaki metal akışını lock beads ler kendileri, SÜRTÜNME KUVVETLERİ Yağlama ve pot çemberi kuvvetleri etkilidir.özellikle ; Saç / üst kuşak ile Saç / alt kuşak arasındaki yağlama ve pot çemberi kuvvetleri malzeme akışını önleyecektir. DERİN ÇEKME PARÇALARDA CİDAR KALINLIĞI (Cidar kalınlığının ütülenmesi) Aşağıda maksimum kalınlığı 0,3 mm olan Al saç tan kesilmiş dairesel bir parçanın derin çekilmesi ile üretilen Al kabının üç üretim aşaması görülmektedir. Derin çekme esnasında önemli bir kulak çıkıntısı hatasından sakınmak için Al saç metal min. Anizotropi de olmalıdır. Çünkü derin çekme, sonra 3

32 gelen tekrar çekme ve saç ütüleme aşamalarında clip-off hatasına sebep olabilir. GEREREK ŞEKİLLENDİRME UZATARAK-GEREREK ÇEKME İŞLEMİ Bu proses çok rijit bir zımba ile sacın şekillenmesi olayıdır. Zımba sacın kenarlarından kuvvetlice tutar.nispeten düz fakat boyutça büyük olan parçalar istenilen şekilde kıvrılıp, şekillendirilirler. Proses 4 aşamalıdır.. Yükleme 2. Ön germe 3. Uzatma 4. Gevşetme Saç, σ ak nın %2-4 üzerinde plastik şekil değişimine uğrar. Gererek şekillendirmede BOYUN VERME olayı sınırlandırıcı faktördür. * Tek eksenli çekmede boyun verme kriteri max.çekmeye karşılık ge len (ε çek ) olurken, * İki eksenli çekme de şekil değiştirme sınırı BİÇİMLENDİRME SINIR DİYAGRAMLAR ile belirlenir. - Bu yöntemde GERİ YAYLANMA olayı gerilmelerin homojen dağılması sebebiyle önlenmiş durumdadır. - Malzeme bu yöntemle şekil vermede yeterince SÜNEK olmalıdır. - GEREREK ŞEKİL VERME ORANI (GŞVO) = h / l ile belirlenir. * Kalınlık artarsa, GŞVO artar. 32

33 * İnce taneli mlz,tek fazlı mlz olursa, GŞVO artar. - (n) pekleşme oranı artarsa, boyun verme güçleşir. - (n) pekleşme oranı düşerse, boyun verme kolaylaşır. -(m) şekil verme hız hassasiyet katsayısı artarsa, boyun verme etrafa yayılır,homojen kalınlık azalması görülür,çatlak oluşumu gecikir. EĞME-KATLAMA İLE ŞEKİLVERME EĞME-KENET YAPMA : Kenet ; hazır saç ların kenarları birbiri üzerine uzatılıp,araları sokulup, eğilmesi ile yapılan bir birleştirme prosesi dir. Nokta temaslı ve çizgide maslı kenet işlemleri vardır. Yanğıda üç aşamalı bir eğme prosesi ile kenet yapımı görülmektedir. * Kenarın 90 0 eğilmesi, * Ön kenet için 35 0 ye erişilmesi, * Son kapama keneti 80 0 ye tamamlama Down-flanging Aşağı bükme : Standart eğme, r i eğme radyüsü üzerine sacın bükülmesi,zımbanın aşağı doğru hareket ettirilmesiyle olur. Daha ileri yöntem ise, dış basınçlı karşı tutucu ile yapılan eğme dir.buna down-flanging yöntemi denir.bu yöntemde kıvrımlardan kurtulunur, mekanik geri yaylanma azalır,yırtılma ihtimali azalır. 33

34 GERİ YAYLANMA : Bu terim, saca şekil verme operasyonun elastik bir parçasıdır.(α 2 ) açısını yapmak için kullanılan eğme momenti bırakılınca,saç (Δα) açısı kadar geri-yaylanır.geri yaylanma sacın (σ ak ) pekleşme üsteli (n) ve ön uzatma (E) nın bir fonksiyonu dur.teknoloji ve malzemenin özel kullanımı sayesinde geri-yaylanma azaltılabilinir veya dengelenebilir. Etkili Parametreler : E, σ ak (n) geometrik oran = (r i / s) (s) saç kalınlığı- iç radyüs (r i ) KENET YAPIM AŞAMALARI : * Yan yatırma aşaması * Geri yaylanma -I- * Son kenet prosesi * Kenet geometrisinde değişim 34

35 * Geri yaylanma-ii- * Son kenet geometrisi SON KENET GEOMETRİSİ TANIMLARI DİĞER SAÇ ŞEKİLLENDİRME PROSESLERİ TÜP HİDROFORMİNG PROSESİ TÜP HİDROFORMİNG : Aktif ortamlarda avantajlı olan bir şekil verme prosesidir.dairesel tüpler,extrüzyon parçaları gibi sığ ve yarı-mamul ürünler,tam bitmiş ürün haline bu yöntemle getirilirler. 35

36 Komplex yüzey geometrisine sahip parçalar basınçlı sıvılar vasıtasıyla aynı anda eksenel kuvvetlerin de yardımıyla şekillenirler.su baz lı sıvılar genel olarak kullanılmasına karşılık yağ ve elastomer bazlı maddeler de basınç ortamı için uygun maddelerdir. Etkili kuvvetler : F s =Fx =Fx 2 = (π. D 2 p / 4). P i Fx,2 Eksenel kuvvetler TÜP HYDROFORMİNG DE HATA TİPLERİ I- Bu tip şekil verme işleminde çeşitli hatalar oluşabilir. Bunlar ; * Eğilme-belverme (buckling) * Kırışma-buruşma (wrinkling) * Arkaya katlanma (folding back) * Patlama (bursting) * Boğum yapma (necking) Şekillendirme kabiliyeti, malzemeye,onun sıcaklığı na,deformasyon hızına(ε ) ve gerilme (σ) durumuna bağlıdır. 36

37 TÜP HYDROFORMİNG DE HATA TİPLERİ-II- Kırışma-buruşma genellikle şekil verilen radyüs ün iç kısmında ve dış yüzeylerdeki patlayan kısımlarda görülür. TÜP HYDROFORMİNG E ÖRNEK Aşağıda araba amortisörü üzerine konan Al dan yapılmış köprü vazifesi gören tüp hydroforming e örnek bir parça görülmektedir. HİDROMEKANİK DERİN ÇEKME-I- Bu yöntemde,simetrik yuvarlak saç metal parçasının derin çekilmesi esnasında zıt taraftan hidrolik basınç uygulanması söz konusudur.ters basınç saç metal cidarı ile zımba arasındaki sürtünmeyi artırır,böylece YIRTILMA FAKTÖRÜ katsayı olarak büyür,bunun anlamı ise daha derin saç çekilebilme kabiliyetini artırmaktır. Ayrıca, tek bir operasyonla kırışma olmadan daha da ince cidarlı olmasını istediğimiz parçaları üretmek olasıdır. 37

38 HİDROMEKANİK DERİN ÇEKME-II- Hidromekanik derin çekme, sadece mekanik derin çekme işlemine göre * Daha yüksek yırtılma faktörü sağlar bu ise daha fazla derinlikte saç şekillendirme yapmamıza olanak verir. * Gittikçe incelmesini istediğimiz ince cidarlı parçayı kolayca elde ederiz. SÜPERPLASTİK ŞEKİLVERME PROSESLERİ Üç tip süperplastik şekil verme yöntemi uygulanır. * Boşluk tipi şekil verme * Kabartılı şekil verme * Diyaframlı şekil verme Boşluk tipi ş.v Başlangıçta parça ısıtılarak gaz basıncı ile kalıpla temas edecek şekle getirilir.birden fazla çıkıntılı olabilir.dış hatları düzgün parçalar daha iyi üretilirler.bu proses düz ve konvex yüzeylerin üretimine daha uygundur. Kabartılı şekil verme : Boşluk tipi şekil vermeye benzer.parça iki taraftan sıkıca tutulur.gaz basıncı ile çıkıntı oluşturulur.çıkıntı istenen yüksekliğe erişince kalıp hareket ettirilir. Prosesin ikinci kısmı,önceki şekil verme yönüne ters bir basınç uygulanarak kalıp şekillenir.daha iyi malzeme kullanarak daha küçük cidar kalınlığa sahip malzemeler şekillendirilir.bu teknoloji özellikle yüksek derinliğe sahip parçalar için çok uygundur. 38

39 Diyaframlı şekil verme: Super plastik olan ve olmayan parçalar için kullanılır.kompozit malzemeler de uygundur. 39