İmal Usulleri 2. Fatih ALİBEYOĞLU -7-

Transkript

1 İmal Usulleri 2 Fatih ALİBEYOĞLU -7-

2 Giriş

3 Mekanik Enerjili Yöntemler Mekanik enerjinin alışılmamış imalat yöntemlerinde kullanılmasıdır. 1) Ultrasonik işleme, 2) Su jeti ile işlemeler, 3) Diğer aşındırıcılı işlemeler 1) Ultrasonik İşleme Ultrasonik(ses ötesi) işleme aşındırıcı parçacıklar içeren su birikintileri ile yüksek frekans ve boyutta takımın titreşimi ile iş parçasının şekillendirilmesi olayıdır. Takım iş parçasının üzerinde dikine olacak şekilde titreşim yapar. İş parçasına doğru ilerletilir. Aşındırıcılar iş parçası üzerinde kesme işi yapar. Takım malzemesi: yumuşak ve paslanmaz çelik Aşındırıcı malzemeler: boron nitrat, boron karbür, alüminyum oksit, silisyum karbür, elmas Titreşim büyüklüğü: partikül değerinin iki katı Yüzey kalitesi: parçacık büyüklüğüne göre ortaya çıkar. Aşındırıcı sıvı : su+abrazif partikülller (%20-60) Kırılgan malzemelerin işlenmesine olan ihtiyacı karşılar Titanyum, paslanmaz çelik vb.

4 Mekanik Enerjili Yöntemler

5 Ultrasonik İşleme uygulamaları

6 Ultrasonik İşleme uygulamaları 1)Basma kalıpları,ekstrüzyon tel çekme kalıpları,vb,sert malzemelerden yapılan kalıp ve aletler. 2) Sert malzeme ya da cermet uçlu kesici kalemlerin işlenmesinde. 3)Optik aletler ve süs eşyaları için cam ve kuartz işlemede. 4) Sert ve aşırı kırılgan germanyum ve silikon kolayca işlenebilir. 5) Radyo vb. elektronik aparat parçalarının imalatında. 6. Elmas kalıpları imalatında. 7. Elektrik mühendisliği ve elektronik sanayinde kullanılan seramik parçaların imalatında. 8. Teknik ve değerli taşların (yakut,akik,leucosapphire,vb.) işlenmesi. 9. Aşırı kırılgan olan malzemelerin işlenmesinde (bilgisayar ve elektronik sanayinde) 10. Bazı özel hallerde çelik işlemede (pafta imali gibi)

7 Ultrasonik İşleme parametreleri 1) İşleme hızının etkisi 2) Aşındırıcı büyüklüğü En büyük işleme hızları ortalama tane büyüklüğü ile titreşim genliğinin kabaca aynı olduğu değerlerde görülür. Tane büyüklüğü işleme hassasiyetini doğrudan etkiler. Genelde en iyi sonuçlar birden çok aşındırıcı toz ve takım kullanılarak elde edilir. 3) Statik Yük 4) Sıvının püskürtme basıncı ve aşındırıcı konsantrasyonu Aşırı konsantrasyon (%50 üstü) işleme ortamının tıkanmasına ve işlemenin durmasına sebep olur. 5) İş parçası malzemesi Sert iş parçalarında yüksek işlem hızı elde edilir. Bu yöntemde mekanik etkilerin (F) küçük olması deformasyonları, sirkülasyon basıncının uygun seçilmesi ise ısıl etkilemeleri engeller.

8 Ultrasonik İşleme Uygulamaları Seramik

9 Su jeti Kullanılan İşlemler İşleme yöntemleri su jeti ile kesme ve aşındırıcılı su jeti ile kesme olarak ikiye ayrılır. 1) Su jeti ile kesme: İnce, yüksek basınçlı yüksek hızlı su akışı ile kesmedir. Su akışının ince olması için(çapı mm) olan nozül kullanılır. 400 MPa ya yakın basınç, 900 m/s ye kadar hız Nozül: paslanmaz çelik, safir, yakut Talaşları sıvından ayırmak için filtreleme Uygun akışa özelliğine sahip polimer çözeltiler. İşleme Parametreleri Nozül- İş parçası uzaklığı: 3.2 mm tipik uzaklık değeridir. Bu değer akışın yayılmaması için mümkün olduğunca küçüktür Nozül uç çapı: kesme hassasiyetini etkiler. İnce malzemelerin kesiminde küçük çap kullanılır. Su basıncı: kalın malzemelerin kesiminde yüksek basınca ihtiyaç duyulur. Kesme hızı: iş parçası malzemesine ve kalınlığına göre nozülün ilerleme hızı değiştir.

10 Giriş

11 Su jeti Uygulamaları Su jeti; termik bir etki olmaması sayesinde, erimeyen veya yanmayanlar da dahil olmak üzere tüm malzemelerin kesilmesi mümkündür. -Titanyum, tungsten alaşımları, paslanmaz çelikler, karbonlu çelikler gibi sert metaller. - Alüminyum, bakır, pirinç, çinko, kurşun gibi yumuşak metaller. Karbon, kevlar, kompozitler, kağıt, karton, deri, tekstil ürünleri, conta malzemeleri, fleksiglas (pleksiglas ), polyester, polietilen levhalar, fiber, tüm plastik ve lastik türevleri su jeti ile kesilebilmektedir. Granit, mermer, seramik, cam, kurşun geçirmez, lamine camlar, ağaç, gibi inşaat ve dekorasyon sektörüne yönelik malzemeler. -

12 Su jetinin avantajları Su jeti soğuk bir proses olması sayesinde, termik nedenlerden kaynaklanabilecek, yanma, damlacık oluşması (erime), sertleşme şekil değiştirme gibi sorunlar olmayacaktır. - Lazer ile kesilemeyecek farklı yanma veya erime sıcaklıklarına sahip malzeme çiftleri, sandviç malzemeler su jeti ile kesilebilir. -Malzeme yanması veya erimesi olmadığından, işlem sırasında hiçbir kimyasal kirlilik oluşmaz. -Bu avantajı sayesinde, gaz emme, arıtma, filtrasyon gibi ek yatırıma gerek göstermez. -Kesim izi aralığının çok dar (max1,1mm) olması sayesinde malzeme kayıpları en aza indirilir. -Kesici unsur olan su jeti hüzme çapına bağlı olarak, çok dar ve keskin köşelerin işlenmesi (kesilmesi) mümkündür. -Diğer yöntemlerle kesilemeyecek petek dokulu tüm malzemeler, su jeti ile kesilebilir.

13 Su jetinin Avantajları - Su jeti ile kesilme kesitinde, alt veya üst tarafında çapak oluşmaz, böylelikle ek bir taşlama düzeltme işlemi gerekmez. -Erime veya yanma riski olmaması sayesinde çok ince malzemeler kesilebilir. - Ayni kesme donanımı ile hiçbir değişiklik yapmaksızın, yalnızca kesme hızlarını değiştirmek suretiyle bir malzemeden diğer malzemeye geçilebilir böylelikle, özellikle fason amaçlı kesimde makine ve donanım ayarlamalarını tamamen ortadan kaldırılmış olur. - Malzeme ile kesme ucu arasındaki toleransın nispeten büyük olması sayesinde özellikle üç boyutlu (hacimsel) kesimlerde, mesafe kontrol hatalarından oluşabilecek kesim düzgünsüzlükleri meydana gelmez. - -Su jeti kesme teknolojisi, bu çok geniş çalışma ( kesme) spekturumuna karşın henüz çok yaygın bir kesme yöntemi değildir, ancak dünyadaki ve Türkiye deki kullanımı hızla artmaktadır. - - Çapak oluşmaz - -Çok ince parçalar kesilebilir.

14 Su jetinin Dezavantajları Belirli sayıda malzeme için kesimi ekonomiktir. Kalın parçaların kesimi için ekonomik olmamasının yanında kesme doğruluğu(hassasiyeti) çok iyi değildir. Çok kalın malzemelerde akış malzeme içerisinde süreklilik arz edemediği için çok doğru kesimler ortaya çıkmaz.

15 Su jetinin Uygulama Alanları Gıda sektörü Kağıt sanayii Tekstil ve giyim sektörü Kauçuk ve plastik sanayii Temizlik sektörü Ayakkabı ve deri sanayii İzolasyon uygulamaları Cam, mermer, granit ve seramik sektörü Metal işleme Elektrik- elektronik Otomotiv sanayii Uzay ve havacılık sektörü

16 Su jetinin Uygulamaları Kek Balık Baskı devre Kartı

17 Aşındırıcı su Jeti ile Kesme Su jeti metal parçalarda kullanıldığında aşındırıcı parçalar jet akışına eklenir. Malzeme kaldırma oranını artırmak için aşındırıcı parçacıklar katılır. Bu yöntem aşındırıcı su jeti ile kesme olarak adlandırılır. Tane büyüklüğü Aşındırıcı: Alüminyum oksit, silisyum oksit, silikat minerali (garnet) Aşındırıcı akısı: 0.25 kg/dk Parametreler Nozül çapı: Su basıncı Nozül-iş parçası uzaklığı Su jeti ile kesmeye kıyasla daha yüksek akış, daha yüksek enerji gereksinimi

18 Aşındırıcı Su jetinin Uygulama Alanları

19 Aşındırıcı Su jetinin Uygulamaları 75 mm kalınlıkta çelik kramayer dişlisi Kurşun geçirmez cam Seramik

20 Su jetinin Uygulama Alanları Uygulamaları Cam, seramik, kompozit gibi kesilmesi zor olan malzemeler Yüksek sıcaklıklara dayanıklı olmayan kaliteli malzemeler Sınırlamalar Pahalı Yüksek işletim maliyetleri nedeniyle seri imalata uygun değildir. Malzeme kaldırma hızı mm/dak Tolerans ±2 - ±5 μm Yüzey kalitesi Ra μm değerleri arasında değişmektedir.

21 Aşındırıcı Jet ile İşleme Aşındırıcı su jeti ile kesme işlemi ile karıştırılmamalıdır. İçeresinde küçük aşındırıcı parçacıklar içeren yüksek hızlı gaz jetinin hareketi ile işlenir. Gaz basıncı: MPa hız: m/s Gaz: Kuru hava, azot, karbondioksit, helyum Normalde üretim yöntemi değildir. Yüzey bitirme işlemi olarak kullanılır. Çapak alma, traşlama, temizle vb.

22 Aşındırıcı akış ile işleme İş parçalarında ulaşılması zor kısımlara ulaşmayı sağlamak amacıyla ; Viskoelastik polimer ile karıştırılmış aşındırıcı parçacıklar yardımıyla, Çapak alma ve parlatma işlemi olarak geliştirilmiştir. Aşındırıcı- polimer karışımı basıncı: Mpa Çapak alma, parlatma, keskin köşelerin yuvarlatılması, dökümde kaba yüzeylerin işlenmesi İşlenmesi zor olan iç kanallar için uygundur.

23 Elektrokimyasal İşleme Anot, katot ve elektrolit ile malzemeye şekil verme işlemidir. İlk olarak 19. yüzyılda Faraday tarafından anodik işleme olarak keşfedildi lerden sonra Rus bilim adamı Gussef tarafından geliştirildi lardan sonra gaz türbini endüstrisinde kullanılmaya başlanıldıktan sonra yaygınlaştı. Elektrokimyasal frezeleme Elektro kimyasal taşlama Elektro kimyasal çapak alma Elektro kimyasal honlama

24 Elektrokimyasal İşleme Malzemelerin işlenmesinde elektrik enerjisi kullanılır. Elektrik enerjisi malzemenin işlenmesinin kimyasal reaksiyonlarla birleştirilerek gerçekleşmesi için kullanılır. İş parçasından kopan metal iyonları katot takıma doğru ilerler (eletroliz). Ancak bu teknikte işleme aralığına elektrolitik sıvı püskürtülerek kopan metal iyonlarının katotda birikmesi önlenir. Takımın ön yüzey geometrisine uygun olarak aynı form iş parçasında oyulur.

25 Elektrokimyasal İşleme

26 Elektrokimyasal İşleme Sistem Parametreleri A)Elektrolit Elektrolit Görevleri İletkenlik sağlar. Elektroliz reaksiyonlarının oluşumunu sağlar. Ortamı soğutur. İşleme artıklarını ortamdan soğutur. İyi bir elektrolit: 1.İyi iletken 2.Düşük viskosite 3.Yüksek ısınma ısısı 4.Ucuz 5.Zehirli olmaması 6.Korozif olmaması gerekir.

27 Elektrokimyasal İşleme Sistem Parametreleri B. Takım İyi iletken ve izlenebilirliği iyi olmalıdır. Tipik örnekler: 1. Bakır 2.Pirinç 3.Bronz 4.Paslanmaz çelik 5.Grafit 6.Monel 7.Titanyum (maksimum saflıkta olmalı) C. İş parçası İş parçasının atom ağırlığı, değerliliği ve yoğunluğu doğrudan işleme hızını etkiler. D. Güç Devresi Kısa devre ve ark oluşumlarını engelleyici devreler ile teçhiz edilir. Gerilim ve akım değişimleri denetlenir (reaktör, saturatör, transformer gibi)

28 Elektrokimyasal İşleme Sistem Parametreleri E. İşleme Aralığı Tipik işleme aralığı mm arasındadır. İşleme aralığı gerilim ve takım ilerlemesi ile denetlenir. F. İşleme Hassasiyeti Elektrolit sıcaklığı arttıkça açıklık artar Gerilim arttıkça açıklık artar İlerleme miktarı arttıkça açıklık düşer.

29 Elektrokimyasal İşleme Teknolojik rakamlar Ekonomik değerlendirme Boyut toleransı ± mm Silindirik toleransı mm Yüzey pürüzlülüğü çeliklerde μm Ra Koniklik mm/mm Tezgah maliyeti çok yüksek Güç kullanımı maksimum seviyede Tuz maliyeti düşük Mühendislik maliyeti yüksek Operatör maliyeti orta

30 Elektrokimyasal İşleme Avantajları 1.Takım aşınması yok 2.Aynı takımla çok sayıda parçanın işlenmesi mümkün 3.İş parçası sertliğinin, tokluğunun işleme etkisi yok 4.Üç boyutlu geometrilerin işlenmesi mümkün 5.İşlemde mekanik ve ısıl etki olmadığından metalürjik özellikler değişmez 6.Çapaksız işleme 7.Alışılmış yöntemlere göre yüksek işleme hızı Kısıtlamalar 1. Korozyon etkisi 2.Hidrojen kırılganlığı 3.Keskim kenar ve köşeler işlenemez (r=0.2mm) 4.İş parçası elektrik olarak iletken olmalı 5.Tezgahın alan gereksinimi büyük

31 Elektrokimyasal İşleme Uygulamalar 1.Alın ve boy tornalama 2.Dar ve kör kanalların işlenmesi 3.Çok sayıda delik açılması 4.3 boyutlu geometri işleme 5.Taşlama 6.Honlama

32 Elektrokimyasal Çapak Alma Elektrokimyasal çapak alma işlemi metal iş parçasındaki keskin kenarların işlenmesi veya çapaklarının alınması anodik çözümleme ile yapılması şeklinde bir uygulamadır. İş parçasındaki delik geleneksel delme işlemi sonucundaki oluşan keskin çapaklara sahiptir. Elektrot takım çapaktaki metalin işlenmesine odaklanacak şekilde tasarlanmıştır. Elektrokimyasal Çapak Alma

33 Elektrokimyasal Taşlama Taşlama taşı metalik iş parçasının anodik çözülmesi için kullanılır. Aşındırıcı: alüminyum oksit ve elmastır. Klasik taşlamaya göre üstünlükleri 1.Çapaksız taşlama 2.Usul etki olmadığından metalürjik bozunma olmaz. 3.Mekanik taşlama olmadığından deformasyon oluşmaz. 4.Taşlama hızı daha yüksek. 5.Elde edilen yüzey pürüzlülüğü daha iyi Kullanım alanları 1.Karbür uçların açılarının verilmesi 2.Çok sert ve aşırı tok parçaların taşlanması 3.Büyük dişlilerin aşınma izlerinin yok edilmesi

34 Elektrokimyasal Honlama Avantajları 1.Hon taşı aşınması en düşük seviyede 2.Hız daha yüksek 3.İnce et kalınlıklı boruların honlanmasında üstün netice 4.Mekanik ve ısıl etkilenme yok Uygulama Seri üretimde, ince duvarlı boruların doğru boyuta getirilmesi

35 KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ Kaynaklar Prof. Dr. Akgün Alsaran- Alışılmamış İmalat Yöntemleri Principles of Modern Manufacturing- Mikell P. Groover. ME 338: Manufacturing Processes II Instructor: Ramesh Singh; Notes: Profs. Singh/Melkote/Colton