ÜRETİM SÜREÇLERİ VE SÜREÇ SEÇİMİ

Transkript

1 ÜRETİM SÜREÇLERİ VE SÜREÇ SEÇİMİ

2 İÇİNDEKİLER Giriş Süreçleri Sınıflandırma Şekillendirme Süreçleri Montaj (Birleştirme) Yüzey işlemleri Sistematik Süreç Seçimi Süreç Maliyetlerinin Sıralanması

3 Giriş Süreç (işlem), bir malzeme için uygulanan şekillendirme, bağlama(montaj) ya da bitirme (yüzey) metotlarından biridir. Tasarımın başında doğru işlemi seçmek oldukça önemlidir. Aksi taktirde süreci daha sonra değiştirmek oldukça büyük masraflara neden olabilir. Tasarım gereksinimleri yani parçanın üretileceği malzeme, boyutu, şekli, hassaslığı ve kaç tane üretileceği seçimi etkiler. Her süreç bir kısım nitelikler ile karakterize edilir. Sürecin seçimi, süreç nitelikleri ile tasarım gereksinimlerinin en iyi şekilde uyuşmasıyla gerçekleşir.

4 Giriş Şekilde görüldüğü üzere Malzeme, Şekil ve Süreç etkileşim içerisindedir.

5 Üretim süreçlerinde özellik kontrolü Metaller haddeleme ve dövme ile güçlendirilir; Çeliklere sertlik ve tokluk kazandırmak için ısıl işlem uygulanır; E modülü ve mukavemeti arttırmak için polimerler çekilir; Dayanım artırmak için seramikler sıcak preslenir... Haddeleme ve dövme, metallerin sertliğini ve dokusunu (tekstür) değiştirir ve içerdikleri inklüzyonları hizalayarak mukavemet ve sünekliği arttırır. Isıl işlem, mukavemet, süneklik ve tokluğun manipüle edilmesine izin verir. Kompozitler, işlenene kadar mevcut değildir; İşlenmeden önce, sadece polimer çorbası ve bir elyaf yığınıdır.

6 Malzeme özelliği ve şeklinin etkisi Malzeme özellikleri ve şekli proses seçimini sınırlar: sünek malzemeler dövülebilir, haddelenebilir ve çekilebilir; kırılgan olanlar toz yöntemleriyle şekillendirilmelidir. Makul (düşük) sıcaklıklarda düşük viskoziteli sıvılara eriyen malzemeler dökümle şekillendirilebilir. Şekil de süreç seçimini etkileyebilir. İnce şekiller, haddeleme veya çekme ile kolaylıkla yapılabilir, ancak dökümle yapılamaz. İçi boş şekiller dövme ile oluşturulamaz, ancak dökümle veya kalıplama ile üretilebilirler.

7 Süreçlerin Sınıflandırılması Birincil şekillendirme: Döküm, kalıplama, deformasyon, toz yöntemleri, kompozitler oluşturma yöntemleri ve hızlı prototipleme gibi özel yöntemler. (Şekil oluşturulur) İkincil süreç: Şekilleri veya özellikleri değiştirir; Burada zaten şekillendirilmiş bir cisme özellikler ekleyen "işleme" ve yüzey/yığın özelliklerini arttıran "ısıl işlem" uygulanır. Son süreç: Birleştirme, yüzey işleme veya bitirme işlemleri gerçekleştirilir.

8 Süreçleri Sınıflandırma

9 Süreçleri Sınıflandırma İlk satır birincil şekillendirme süreçlerini, altındaki satır talaş kaldırma ve ısıl işlemler ikincil süreçleri ve devamında montaj ve yüzey işlemleri takip etmektedir.

10 Süreçleri Sınıflandırma Süreçleri daha ayrıntılı olarak düzenlemek için, hiyerarşik bir sınıflandırmaya ihtiyacımız var. Süreç evreninin üç ailesi vardır: şekillendirme, birleştirme ve bitirme. Bu şekildeki şekillendirme ailesi sınıfları göstermek üzere genişletilmiştir: döküm, deformasyon, kalıplama ve benzeri. Bu kalıplardan bir tanesi, üyelerini göstermek için tekrar genişletilir: ekstrüzyon, enjeksiyon kalıplama ve benzeri. Bunların her biri belirli özelliklere sahiptir: ele alabileceği malzemeler, yapabileceği şekiller, boyutları, hassasiyeti ve optimum parti boyutu (kalıplamanın ekonomik olarak yapabileceği birim sayısı).

11 Süreçleri Sınıflandırma Süreç krallığının, şekillendirme ailesinin genişletilerek sınıflandırılması. Her üye belirli niteliklere göre karakterize edilir. Süreç seçimi bu niteliklerin tasarım gereksinimleriyle örtüşmesiyle ilgilenir.

12 Süreçleri Sınıflandırma Süreç krallığının, birleştirme(montaj) ve yüzey işlemleri ailelerinin genişletilerek sınıflandırılması.

13 Süreçleri Sınıflandırma Daha önce olduğu gibi, her üyenin özellikleri vardır. Birincisi birleştirilen malzemeler. Bundan sonra öznitelik listesi şekillendirme için farklılık gösterir. Burada, bağlantının geometrisi ve yüklenme şekli önemlidir. Bağlantının sökülebileceği ya da sökülemeyeceği, su geçirmez olacağı, elektriksel olarak iletken olduğu ve benzeri şartlar bulunmaktadır.

14 Şekillendirme Süreçleri: Döküm Dökümde bir sıvı bir kalıbın içine dökülür ya da kuvvetle itilir ve orada soğuyarak katılaşır. Döküm, kalıplamadan farklı olarak sıvının düşük viskoziteye sahip olup kalıbın içine yerçekimi ile (kum kalıp döküm ya da hassas döküm) ya da düşük basınçlar ile dolmasını (basınçlı döküm) kapsar. Tek seferlik döküm kalıpları ucuzdur. Büyük parçaların dökümü için metal kalıpları pahalı olabilir. Bu uçlar arasında bir takım diğer döküm yöntemleri vardır: kabuklu kalıba döküm, hassas döküm, alçı kalıp ve benzeri. Bir dökümün toleransı ve yüzey kalitesi, kum dökümünde kötüyken hassas kalıp dökümleri için mükemmel seviyededir.

15 Şekillendirme Süreçleri: Döküm Kum Kalıp Döküm Basınçlı Döküm Hassas Döküm Düşük Basınç Döküm

16 Şekillendirme Süreçleri: Döküm Döküm şekli, sıvının kolayca akıp kalıbın tüm kısımlarını dolduracak şekilde tasarlanmalıdır. Katılaşma sırasında katı kabuk içinde sıvı paketleri kalmamalıdır, bunlar büzülme boşlukları yaratırlar. Mümkünse et kalınlığı üniform olmalıdır. Girintili-çıkıntılı şekillerden kaçınılmalı bunlar sıcak yırtılmalara neden olur. Metal kalıba dökülürken akış türbülanslıdır, yüzey oksitlerini ve kalıntıları içerisine alarak hapseder ve döküm kusurlarına neden olur. Bunlar vakum veya gaz basıncı ile yönlendirilen akışın laminer olacak şekilde sıvı metalin kalıbın altından doldurulmasıyla önlenir.

17 Şekillendirme Süreçleri: Kalıplama Kalıplamada, malzeme kalıplanırken oldukça yüksek viskoziteye sahiptir başlıca malzemeler termoplastikler ya da camlardır. Sıcak ve viskoz sıvı bir kalıp içine yüksek basınç ile itilir ya da enjekte edilir burada soğur ve katılaşır. Kalıp tekrarlanan basınç, sıcaklık ve kalıptan parçayı ayırırken oluşan aşınmalara dirençli olmalıdır dolayısıyla pahalıdır. Ayrıntılı şekiller kalıplanabilir fakat bu durumda kalıp şekli ve ayırma-sökme işlemleri karmaşık hale gelebilir.

18 Şekillendirme Süreçleri: Kalıplama Termo-şekillendirme kalıpları ucuzdur. İşlemde, ısıtılmış bir polimer tabakasını tek parçalı kalıp üzerine preslemek için gaz basıncı veya vakum kullanır. Üfleme kalıplama da, bir polimer veya cam boşluğunu bölünmüş bir dış kalıba genişletmek için gaz basıncı kullanır. Süt şişeleri gibi ucuz parçaların seri üretimi için hızlı, düşük maliyetli bir işlemdir. Metaller gibi polimerlerde ekstrüzyonla üretilebilir; Hemen hemen tüm çubuklar, tüpler ve diğer prizmatik bölümler bu şekilde yapılır.

19 Şekillendirme Süreçleri Enjeksiyon kalıplama Polimer Ekstrüzyon Üflemeli Kalıplama Isıl biçimlendirme

20 Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon Deformasyon yöntemleri sıcak, ılık ya da soğuk (Malzemenin erime noktasına (Tm) göre soğuk) uygulanabilir. Ekstrüzyon, sıcak dövme ve sıcak haddeleme (T>0,55Tm) kalıplamaya benzer fakat malzeme burada tamamen katıdır ve bir vizkos sıvı değildir. Yüksek sıcaklık akma dayanımını düşürür ve aynı zamanda yeniden kristallenmeye izin verir bu durumlar biçimlendirme basıncını düşürür. Ilık işlem (0,35 Tm<T<0,55 Tm) Toparlanmaya izin verir fakat yeniden kristallenme olmaz. Soğuk dövme, haddeleme ve çekme (T<0,35 Tm) pekleşmeyi sağlar ve nihai ürünün mukavemetini arttırır. Bunun bedeli yüksek biçimlendirme basınçları uygulanmasıdır.

21 Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon Dövülmüş parçaların kalınlığında hızlı değişim ve keskin radyal kıvrımlardan kaçınılmalıdır çünkü her ikisi de yüksek bölgesel gerilimlere neden olur. Bunlar da malzemenin yırtılmasına ya da kendi üzerine katlanmasına kıvrılmasına neden olur. Metallerin sıcak dövülmesi, şeklin daha büyük değişimlerine izin verir, ancak genellikle oksidasyon ve çarpıklık yüzünden kötü bir yüzey ve tolerans verir. Soğuk dövme daha hassas tolerans ve yüzey kalitesi verir, ancak dövme basınçları daha yüksektir ve deformasyonlar pekleşme ile sınırlandırılmıştır.

22 Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon Dövme Haddeleme Ekstrüzyon Savurma

23 Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi Toz Şekillendirme yöntemleriyle ince toz malzemeler presle şekillendirildikten sonra sinterlenirler. Toz, soğuk preslenip daha sonra sinterlenebilir (difüzyon birleşimi sağlamak için 0,8 Tm'ye kadar ısıtılır); ısıtılmış bir kalıpta preslenebilir veya bir ince preformda bulunan, bir hidrostatik basınç altında ("sıcak izostatik presleme" veya "HIP") ısıtılabilir. Ergime noktası çok yüksek olan ve deforme edilemeyecek kadar güçlü metaller toz haline getirilebilir ve daha sonra toz metalurjisi ile şekillendirilebilir. Hemen hemen her malzeme, toz olarak basınç ve ısıya maruz bırakılarak şekillendirilebilir. Bu metod küçük metal parçaları üretiminde ekonomiktir. Kesitler üniforma yakın olmalı, çünkü toz köşelerde kolayca akmaz. Şekil basit olmalı ve kalıptan kolayca çıkarılmalıdır.

24 Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi Seramiklerin dökülmeleri zordur ve deforme edilmeleri imkansızdır dolayısıyla rutin olarak bu yöntemler kullanılır. Slip döküm, toz süspansiyonu alçı kalıp içerisine dökülür. Alçı kalıp suyu emer ve yarı ıslak çamur kurutulur ve fırınlanır. Toz enjeksiyon kalıplamada bir seramik toz polimer bağlayıcı karışımında klasik olarak kalıplanır. Kalıplanan kısım pişirilir.

25 Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi Kalıp presleme ve sinterleme Toz Enjeksiyon Kalıplama Sıcak İzostatik Presleme Slip (Çamur) Döküm

26 Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler Kompozit üretim yöntemleri genel olarak polimer esaslı sürekli ya da kesilmiş fiber takviyeli kompozit üretimlerini kapsar. Büyük parçalar filament sargısıyla ya da karbon, cam ya da Kevlar fiber emdirilmiş hasırların istiflenerek gerekli kalınlığına preslenmesi ve kürlenmesi ile üretilir. Parçaların üretimi otomatiktir fakat üretim hızı yavaştır. Eğer parça kritik ise ultrasonik test, bütünlüğü sağlamak için gerekebilir.

27 Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler Yüksek bütünsellik vakum ya da basınç torbalı kalıplama ile sağlanır bu yöntemlerde hava kabarcıkları sıkıştırılarak polimerleşme öncesi uzaklaştırılır. İstifileme metodları az sayıda yüksek performanslı, özel hazırlanmış parçalar için uygundur. Daha genel parçalar (tenis raketi gibi) kesilmiş fiber kompozitlerin preslenerek ve ısıtılarak fiber içeren bir hamur reçine şeklinde üretilir. Bu metodlar bulk molding compound (BMC) ya da sheet molding compound (SMC) olarak bilinirler.

28 Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler Filament Sargı Püskürtmeli yerleştirme(istifleme) Vakum ve Basınç torbalı Kalıplama Çekmeli-sıkma (Pultrusion)

29 Şekillendirme Süreçleri: Prototipleme CAD katı modelleme yazılımları tarafından sayısal olarak üretilen kompleks şekillerin örneklemelerine olanak sağlar. Buradaki motivasyon bir nesnenin estetik yönünden görünümünü sağlamaktır. Prototip, döküm gibi geleneksel işlemler için kalıpların yapılabildiği örnek halinde kullanılabilir. Veya karmaşık montajlarda-karmaşık geometrinin geçerliliğini, parçaların uygunluğunu, montajı ve erişilebilirliği doğrulamak için kullanılır.

30 Şekillendirme Süreçleri: Prototipleme Tüm hızlı prototipleme yöntemleri, iç oyukları, çıkıntıları olan büyük karmaşık şekilleri oluşturabilir; ancak şu andaki hassaslık, en iyi ihtimalle ± 0,3 mm ile sınırlıdır. Bu yöntemde, üç boyutlu baskı yerine katmanlar halinde tabakalar oluşturulur ve yöntem yavaştır (tipik olarak birim başına 4-40 saat). En az altı geniş sınıf vardır.

31 Şekillendirme Süreçleri 1.Şekil, tarama başlığı tarafından ince diş macunu katmanı gibi beslenerek oluşturulabilir (3Dyazıcı). 2. Fotoğrafa duyarlı bir monomerin taranan lazere bağlı polimerizasyonu (stereo litografi veya SLA). Her taramadan sonra, çalışma parçası kademeli olarak indirilir ve taze monomer yüzeyini örtmeye başlar.

32 Şekillendirme Süreçleri 3. Yapışkan kağıt elemanlarının taranmış lazerle kesilmesi. Her kağıt tabakası bir lazer ışını ile kesilir ve bir diğerine ısı ile yapıştırılır. 4. Mikro devre üretmek için kullanılan ekran tabanlı teknoloji (katı zemin kürleme veya SGC). Bir dizi ardışık ekran, UV ışığına duyarlı bir monomeri polimerleştirir ve katman katman şekli oluşturur. 5. Lazerle sinterleme (SLS), bileşenlerin doğrudan termoplastik, metal veya seramikten imal edilmesini sağlar. SLA'da olduğu gibi bir lazer, bir yatak parçasını tarar ve kirişin çarptığı ince bir yüzey tabakasını sinterler. Yüzey boyunca yeni bir parçacık katmanı süpürülür ve lazer sinterleme adımı, üç boyutlu bir gövde oluşturarak tekrarlanır.

33 Şekillendirme Süreçleri Model bırakma Üç boyutlu basım Kalıp modeli üretimi Lamine edilmiş obje üretimi

34 Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat Metal, polimer veya seramikten yapılmış olan hemen hemen tüm mühendislik bileşenleri imalat sırasında bazı işlemlere tabi tutulur. Bunu mümkün kolaylaştırmak için tasarımda simetriyi yüksek tutmak önemlidir. Simetrik şekiller daha az işlem gerektirir. Metallerin işlenebilirlikleri, talaş oluşum kolaylığı, pürüzsüz yüzey verme yeteneği ve ekonomik bir takım ömrü verme becerisi açısından büyük farklılıklar gösterir. Zayıf işlenebilirlik daha yüksek maliyet anlamına gelir.

35 Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat Çoğu polimer, nihai bir şekle dönüştürülür. Gerektiğinde işlenebilir ancak düşük modülleri, talaşlı imalat işlemi esnasında elastikiyetle sapmalar göstererek toleransı sınırlar. Seramik ve camlar yüksek toleransta zımparalanabilir (teleskopların aynalarını düşünün). Ultrasonik kesme, kimyasal öğütme ve su, kum püskürtme, lazer ışınları ile kesim gibi uygulamalar içeren birçok "özel" işleme tekniği vardır.

36 Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat Sac metal şekillendirme, delme, bükme ve germeyi içerir. Delikler, tabaka kalınlığından daha küçük çapta delinemez. Bir tabakanın bükülebileceği minimum yarıçap, biçimlenebilirliği, bazen tabaka kalınlığının katları cinsinden ifade edilir. Yarıçap mümkün olduğunca büyük olmalı ve t'den daha az yapılmamalıdır. Şekillendirilebilirlik aynı zamanda sacın boyun vermeden ve hasara uğramadan gerildiği veya çekildiği miktarı belirler.

37 Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat Şekillendirme sınır diyagramı daha kesin bilgiler verir: Başarısızlığa neden olacak olan tabaka düzlemindeki ana gerilmelerin kombinasyonunu gösterir. Parça, bu sınırı aşmayacak şekilde tasarlanmıştır. Parlatma çoğunlukla, finiş ve toleransı artırmak için döküm, kalıp veya toz ürünlerine uygulanan ikincil bir işlemdir.

38 Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat Talaşlı işleme Tornalama ve Frezeleme Derin çekme, Delme, bükme, Germe Elektrik boşaltımlı işleme Su püskürtmeli kesme

39 Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme Hemen hemen her malzeme yapışkanlarla birleştirilebilir, ancak sağlam, dayanıklı bir bağ sağlanması zordur. Cıvata, perçin, zımbalama ve sıkma rakorları polimerleri ve metalleri birleştirmek için sıklıkla kullanılır ve gerekirse sökülebilecek özelliklere sahiptir. Birleştirme proseslerinin en büyük sınıfı olan kaynak, metalleri ve polimerleri birleştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Sürtünme kaynağı ve sürtünme karıştırma kaynağı, farklı metaller arasında bir bağ oluşturmak için sürtünmeden kaynaklanan ısı ve deformasyona dayanır. Seramikler kendilerine, camlara ve metallere difüzyonla bağlanabilirler.

40 Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme Bileşenler kaynak yapılacaksa, üretildikleri malzeme yüksek bir kaynaklanabilirlik ile karakterize edilmelidir. Düşük bir termal iletkenlik, düşük bir ısı girdisi ile kaynak yapılmasını sağlar, ancak soğutma üzerinde daha büyük çarpılmalara neden olabilir. Düşük termal genleşme, daha az çarpılma riski oluşturur. Katı çözelti, yaşlandırılmış bir alaşımdan daha iyidir, çünkü kaynağın her iki tarafındaki ısıdan etkilenen bölgede aşırı yaşlanma ve yumuşama meydana gelebilir.

41 Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme Kaynak her zaman iç gerilmelere neden olur. Isıl işlemle giderilebilir, ancak bu ilave maliyet demektir, bu nedenle, etkisini iyi bir tasarımla en aza indirgemek gerekir. Bunu başarmak için, kaynak yapılacak parçalar mümkün olduğunca eşit kalınlıktan yapılır, kaynaklar gerilme veya sapmanın en az kritik olduğu yerde bulunur ve toplam kaynak sayısı en aza indirilir.

42 Montaj (Birleştirme) Yapıştırma Bağlama tutturma metal ark kaynaklama Sıcak bar (çubuk) polimer kaynaklama

43 Mekanik özellikleri artırmak için uygulanan son işlemler Taşlama, cilalama ve parlatma, hassas yüzeyleri ve pürüzsüzlüğü artırır, özellikle rulman yüzeyleri için önemlidir. Elektroliz, korozyona ve aşınmaya direnç sağlamak için bir bileşenin yüzeyine ince bir metal katman bırakır. Kaplama ve boyama, büyük ölçüde dışbükey yüzeylere sahip basit şekilli parçalar için kolaydır: Kanallar, aralıklar ve yuvalara ulaşmak zordur. Eloksal, fosfatlama ve kromatlama, yüzey üzerinde oksit, fosfat veya kromat tabakası oluşturarak aşınma direnci kazandırır.

44 Yüzey işlemleri Mekanik Parlatma Elektrikli kaplama Isıl işlem Karbürleme Anotlama

45 Mekanik özellikleri artırmak için uygulanan son işlemler Isıl işlem birçok malzeme için gerekli bir uygulamadır. Çökelme sertleşmesi yapılan alüminyum, titanyum ve nikel alaşımları, kontrollü bir ısıl işlemle üretilen çökeltiler ile dayanım kazanırlar: yüksek sıcaklıktan su verme ve daha düşük bir sıcaklıkta yaşlandırma. Çeliklerin sertliği ve tokluğu benzer şekilde kontrol edilir: "östenitleme" sıcaklığından su verilerek tavlama ve temperleme. Su verme; bununla bağlantılı ani termal daralma, bileşeni çarpıtmak veya parçalamak için yeterince büyük gerilmeler üretebilir. Gerilmeler düzgün olmayan bir sıcaklık dağılımından kaynaklanır ve bu da bileşenin geometrisiyle ilgilidir.

46 Estetik özellikleri artırmak için uygulanan son işlemler Elektrokaplama ve eloksallama. Organik solvent bazlı boyalar yüksek yüzey kalitesinde dayanıklı kaplamalar verir ancak solvent çevreye zarar verir. Su bazlı boyalar bunları aşar, ancak daha yavaş kurur ve elde edilen boya filmi daha az mükemmel olur. Polimer toz boya ve polimer tozu püskürtme işleminde, termoplastik-naylon, polipropilen veya polietilen filmi, parlak renkli olabilecek koruyucu bir katman bırakarak yüzeye bırakılır.

47 Estetik özellikleri artırmak için uygulanan son işlemler

48 Malzeme Özellikleri Açısından Süreçler Özellik çizelgelerindeki malzeme kabarcıklarının derecesi, özelliklerin işlemeye tabi tutulma derecesine ilişkin fikir verir. Alttaki çizelge, metaller için alaşımlama, ısıl işlem ve soğuk şekil verme ile kontrol edilme derecesini göstermektedir.

49 Malzeme Özellikleri Açısından Süreçler Kompozitlerin ve köpüklerin kabarcıklarının oldukça farklı şekilleri, ilk özelliklerinin lif içeriğine ve yönüne bağlı olma biçimini yansıtmaktadır. Polimerlerin ve elastomerlerin modül ve mukavemeti zincir uzunluğuna ve çapraz bağlanmanın derecesine bağlıdır, yapıların direkt olarak işleme tabi tutulması yönleri. Özellikle seramiğin gücü, işlemden doğrudan etkilenen mikroyapının bir başka yönü olan poroziteye bağlıdır.

50 Sistematik Süreç Seçimi Strateji: Tasarımın diğer yönleri gibi süreç seçimi tekrarlı bir prosedürdür. 1. İlk tekrar, bir veya daha fazla olası işlem yolu verir. 2. Ardından, imalatı kolaylaştırmak için tasarım mümkün olduğunca en umut verici rotaya uyarlanacak şekilde yeniden düşünülmelidir. 3. Son seçim, maliyet modellerinin kullanılmasını gerektiren süreç maliyetinin karşılaştırılmasına ve dokümantasyona dayanmaktadır: kılavuzlar, vaka incelemeleri ve ilgili ürünler için kullanılan proses rotalarının örnekleri. Dokümantasyon ayrıca, proses ve malzeme özellikleri arasındaki bağlantının ele alınmasında yardımcı olur.

51 Çeviri Bileşenin işlevi, malzeme ve şeklin ilk tercihini belirler. Bu tercih, süreç seçimine de kısıtlamalar getirir: Teknik açıdan: seçilen süreç işe yarayabilir mi? MALZEME VE SÜRECİN UYUMLULUĞU!!! Kalite açısından: seçilen süreç işi yeterince iyi yapabilir mi? KUSURLARI ÖNLERKEN İSTENEN HASSASİYETE, YÜZEY ÖZELLİKLERİNE VE NİTELİK PROFİLLERİNE ERİŞMEK!!! Süreçlerin genel amacı maliyeti en aza indirmektir. Serbest değişkenler büyük ölçüde süreci ve işlem parametrelerini (sıcaklık, akış hızı vb.) seçmekle sınırlıdır.

52 Sistematik Süreç Seçimi Süreç gereksinimlerinin çevrimi Fonksiyon Kısıtlamalar Amaç Serbestlik değişkenleri Süreç ne yapmalı (Şekillendirme?, Montaj?, Yüzey işlemleri?) Hangi malzeme, şekil, boyut, hassaslık vb. Sağlamalı Ne maksimum ya da minimum olmalı (Maliyet?, Zaman? Kalite?) Süreç seçimi Süreç devam opsiyonları

53 Ayırma (Ayıklama) Ayırma aşaması, kısıtlamaları uygular; bunlara uymayan işlemleri ortadan kaldırır. Bazı işlem nitelikleri basit sayısal aralıklardır; işlemin uygulayabileceği bileşen boyutu veya kütlesi, elde edilebilen hassaslık veya yüzey pürüzlülüğü gibi. Sıralama Sıralamada, daha önce olduğu gibi bir veya daha fazla hedef belirlenir; en belirgin olan bu maliyeti en aza indirgemektir. Bazı uygulamalarda maliyet ne olursa olsun kaliteyi en üst düzeye çıkarmak amacıyla hedef değiştirilebilir.

54 Sistematik Süreç Seçimi Seçim Tabloları Daha öncede bahsedildiği üzere her süreç bir dizi nitelikler ile karakterize edilir. Bunlar basit matris ve çubuk grafikleri ile gösterilir. Ayıklama yapabilmemiz için seçim araçları sağlar. Basılı kopyalar şeklinde olanlar sadece belirli sayıda süreç ve niteliklerini gösterirler. Bilgisayar yazılımlarında çok fazlası mevcuttur.

55 Süreç-Malzeme Matrisi: Sistematik Süreç Seçimi Şekillendirme işlemleri en üstte, malzeme ailesini tanımlayan renkli noktalarla işaretlenmiş uyumlu kombinasyonlar bulunmaktadır. Ayırma için kullanımı basittir: Malzemeyi belirleyin ve süreci okuyun veya tam tersi: süreci belirtin ve malzemeleri okuyun.

56 Süreç-Malzeme Matrisi: Matristeki noktaların diyagonal yayılımı, her bir materyal sınıfının-metaller, polimerler ve benzerlerinin-kendi proses güzergah takımlarına sahip olduklarını ortaya koymaktadır. Bazı örtüşmeler vardır - toz metodları hem metaller hem de seramiklerle uyumludur, hem polimerler hem de camlar kalıplanır. İşleme (şekillendirme için kullanıldığında) neredeyse tüm ailelerle uyumludur. Yapıştırıcılar ve tutturucular kullanan birleştirme işlemleri çok yönlüdür ve çoğu malzemede kullanılabilirken, kaynak yöntemleri malzemeye özeldir. Bitirme işlemleri öncelikli olarak daha sert malzemeler, özellikle metaller için kullanılır; Polimerler şekillendirilmek üzere kalıplanır ve dekoratif amaçlar dışında nadiren işlenir.

57 Sistematik Süreç Seçimi Süreç-Şekil Matrisi: Şekillendirme en zor karakterize edilen niteliktir. Birçok işlem, aletin veya malzemenin dönmesini içerir. Bu da düşüncelerimizi eksenel simetriye, yönlendirir. Tornalama, eksenel simetrik (dairesel) şekiller oluşturur; ekstrüzyon, çekme ve haddeleme hem prizmatik şekiller hem de dairesel ve dairesel olmayan şekiller üretir. Bazı işlemler üç boyutlu şekilleri oluşturabilir ve bunların bazıları içi boş şekiller de yapabilirken bazıları yapamazlar. Saç şekillendirme süreçleri düz şekiller ya da çanaksı şekiller yapar.

58 Süreç-Şekil Matrisi:

59 Şekillendirme süreçleri: kütle ve kesit kalınlığı Bir işlemin yapabileceği bileşenin boyutunun sınırları vardır. Boyut hacim ya da kütle ile ölçülebilir. Her bir çubuk, prosesin yetenekli olduğu boyut aralığını aşırı teknik zorlanma olmaksızın kapsar. Her şey daha küçük veya daha geniş uçlara esnetilebilir ancak ekipman artık standart değildir ve ekstra maliyet getirir. Bu nedenle, dar aralıklarla başarısız olan, ancak gerekirse yeniden değerlendirilip kullanılabilecek süreçlere ayırma basamağında dikkat edilmelidir.

60 Sistematik Süreç Seçimi Kütle çubuk grafiği:

61 Sistematik Süreç Seçimi Kesit kalınlığı çubuk grafiği: Şekil, her şekillendirme prosesinin kabiliyetine sahip olan kesit kalınlığı aralıkları için ikinci bir çubuk grafiğini göstermektedir. Aralıkların alt sınırı- minimum kesit kalınlığı sürecin dayattığı fiziksel sınırlardır.

62 Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü çubuk grafikleri Bir bileşenin hassaslığı ve yüzey finişi, kalitesinin durumudur. Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü R ile ölçülürler. Bir bileşen boyutları belirtildiğinde yüzey kalitesi de belirtilir, ancak mutlaka yüzeyin tamamında olmayabilir. Yüzey kalitesi, bir conta oluşturmak için çiftleşmesi gereken flanşların yüzleri veya yivlerde ilerleyen sürgü gibi temas yüzeylerinde kritik öneme sahiptir. Ayrıca, yorulma çatlaması başlatma direnci ve estetik nedenlerden ötürü önemlidir. Y boyutundaki tolerans T, Yüzey pürüzlülüğü üst sınır olarak, örneğin R <100 μm olarak belirtilir.

63 Sistematik Süreç Seçimi Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü çubuk grafikleri

64 Sistematik Süreç Seçimi Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü çubuk grafikleri

65 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Üretilecek parça maliyetinin bir kısmı hangi malzemeden yapılacağıdır. Geri kalan kısım ise üretim sürecidir (şekillendirme, montaj ya da yüzey işlemleri). Detaylara inmeden önce 4 temel kural maliyetleri düşürmek için akılda tutulmalıdır. Standart tutmak: Sizin istediğiniz parça başkaları tarafından üretilmiş ise satın almak üretmekten daha ucuzdur. Kimse üretmemiş ise tasarımınızı standart stoklardan( plaka, çubuk, tüp) yapmak daha standart olmayan şekiller ya da özel döküm ya da dövmeden üretmekten daha ucuz olur. Mümkün olduğunca standart malzemelerle çalışmak geri dönüşüm noktasında da yardımcı olur.

66 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Basit tutmak; eğer parça talaşlı imalat ile işlenecekse, kelepçelenmeli. Defalarca sıkıştırılıp, yönlendirilmesi maliyeti arttırır. Şayet parça kaynatılacak ya da lehimlenecek ise torçun yetişebileceği ve ne yapıldığının görülebileceği bir yerler olmalı. Kısımları kolay toplanabilmeli: Parçaları toplamak zaman alır ve zaman maliyet demektir. 1. Parça sayısını en aza indirin. 2. Montaj sırasında kendi kendine hizalanacak parçaları tasarlayın. 3. Hızlı olan birleştirme yöntemlerini kullanın; punta kaynakları, genellikle yapışkanlardan daha hızlıdır. Gerektiğinden daha fazla performans tanımlamamalı; Yüksek dayanımlı metaller yüksek miktarda alaşımlanır. pahalı katkılarla, yüksek performanslı polimerler kimyasal olarak daha kompleks yapılardır, yüksek performanslı seramikler yüksek üretim kalitesi gerektirir. Bütün bunlar maliyet getirir.

67 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Seçim için ekonomik kriter; Bir kalem açmak istiyorsan, bir bıçak ile halledebilirsin. Eğer bin tane açmak istersen elektrikli kalem açıcı alman yeterli. Eğer milyon tane açmak istersen, otomatik besleyen, tutan ve açan bir sistem gerekir. Farklı boy ve kalınlıklarda kalemler ile ilgileniyorsan kalem boyutlarını ölçen sensörlü mikro-işlem kontrollü akıllı sistemler gerekir. Süreç seçimi kaç tane kalem açacağına bağlı olarak değişmektedir ve buna yığın büyüklüğü (miktarı) denir.

68 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Seçim için ekonomik kriter; Kalem açma miktarına bağlı göreceli maliyet Bıçak çok pahalı değil ama yavaş, dolayısıyla işçilik maliyeti yüksek. Diğer süreçler aşamalı olarak sermaye yatırımı gerektirir ancak işi daha hızlı yapar, böylece işçilik maliyetlerini düşürür. Sermaye maliyeti ve hız arasındaki denge eğrilerin şeklini verir. Bu şekildeki en iyi seçim en düşük eğridir kalem için bıçak; 10 2 ila 10 4 arası bir elektrikli kalemtıraş, 10 4 ila 10 6 arası otomatik bir sistem ve benzeri. Her işlem ekonomik bir parti boyuna sahiptir.

69 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Ekonomik yığın miktarı; Üretim Süreçleri ve Üretim Miktarları

70 Ekonomik Yığın Miktarı ve Maliyet Modeli Süreç maliyeti, modelleyicinin kontrolünde değil, çok sayıda bağımsız değişkene bağlıdır. Ekonomiyi seçime dahil etmenin kolay yolu, aday süreçleri ekonomik parti büyüklüğüne göre sıralamak ve istediğiniz aralıkta ekonomik olanı korumaktır. Bunun için bir maliyet modeli oluşturmak daha uygundur.

71 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Maliyet Modeli: Bir Maliyet modeli için girdiler

72 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Maliyet Modeli: Tanımlar Sembolleri ve Birimleri

73 Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Maliyet Modeli: Alüminyum Krank kolu için 3 alternatif süreç