T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ OVALAMA YÖNTEMĠ ĠLE ĠÇ VĠDA AÇMA. Ali ACIYAN YÜKSEK LĠSANS. Makine Eğitimi Anabilim Dalı

Transkript

1 T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ OVALAMA YÖNTEMĠ ĠLE ĠÇ VĠDA AÇMA Ali ACIYAN YÜKSEK LĠSANS Makine Eğitimi Anabilim Dalı Aralık 011 KONYA Her Hakkı Saklıdır

2

3 TEZ BĠLDĠRĠMĠ Bu tezdeki bütün bilgilerin etik davranıģ ve akademik kurallar çerçevesinde elde edildiğini ve tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalıģmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. DECLARATION PAGE I hereby declare that all information in this document has been obtained and presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all material and results that are not original to this work. Ali ACIYAN Tarih:

4 ÖZET YÜKSEK LĠSANS OVALAMA YÖNTEMĠ ĠLE ĠÇ VĠDA AÇMA Ali ACIYAN Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Eğitimi Anabilim Dalı DanıĢman: Doç. Dr. Hacı SAĞLAM 011, 75 Sayfa Jüri Prof. Dr. Ahmet AKDEMĠR Doç. Dr. Hacı SAĞLAM Yrd. Doç. Dr. Recai KuĢ Vida ovalama soğuk bir Ģekillendirme veya talaģsız bir iģleme operasyonudur. Vidanın ters formuna sahip bir matris veya bir ovalama kılavuzu, silindirik bir delikte iç vida veya bir profil üretmek için malzeme kaybı olmaksızın malzemeyi yer değiģtirir. Vida ovalama kurulu bir imalat teknolojisi olmakla beraber, vida ovalama için iģlem tasarımı ve optimizasyon temel itibariyle bilgi ve atölye tecrübesine dayanır. Ovalama yöntemi ile dıģ vida açma ya da dıģ profil oluģturma iģlemi piyasada cıvata üretiminde yaygın olarak kullanılmasına rağmen ülkemizde iç ovalama yöntemi ile vida açma iģlemi yaygın değildir. Bu çalıģmada önce farklı detaylara sahip iç vidaların Ģekillendirilmesi için kanalsız kılavuzların tasarımı (küçük çaplarda) ve ovalama baģlıklarının (büyük çaplarda) tasarımı ve imalatı gerçekleģtirildi. Sonra bu kılavuz/ovalama baģlığı yardımıyla ortalama çapta delinmiģ delik içerisine iç ovalama yöntemi ile vida açma iģlemleri yerine getirildi. Ayrıca mukayese maksadıyla kılavuz ve ovalama baģlığı ile açılan vidalara eģdeğer boyutta kesme usulü ile de iç vida açılmıģ numuneler hazırlandı. Keserek ve ovalama usulü ile üretilen vida diģleri tampon vida mastarları ile kontrol edilerek boyutsal olarak değerlendirilmiģtir. Numune olarak M1x1.75 ve M80x1.5 vida boyutları esas alınmıģtır. Mukavemet açısından değerlendirmek için ovalama ve talaģ kaldırmak suretiyle vida açılan numuneler aynı Ģartlarda çekme testlerine tabi tutulmuģtur. Test sonuçları değerlendirildiğinde ovalama metodu ile açılan vidalarda yüzey kalitesinin daha iyi olduğu, vidalama sırasında sürtünme kuvvetlerinin daha az olduğu gözlenmiģtir. Yapılan çekme testlerinde ovalanmıģ vidalı numuneler keserek açılanlara göre daha yüksek kuvvetlerde plastik deforme olarak sıyrılmıģtır. Anahtar Kelimeler: Ġç vida ovalama; Ġç vida ovalama baģlığı; Ovalama kılavuzu; Plastik deformasyon; TalaĢsız Ģekillendirme. iv

5 ABSTRACT MS THESIS MAKING INTERNAL THREADS BY ROLLING Ali ACIYAN THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE / DOCTOR OF PHILOSOPHY IN MECHANICAL TRANING DEPARTMENT Advisor: Assoc. Prof. Dr. Hacı SAĞLAM 011, 75 Pages Jury Prof. Dr. Ahmet AKDEMĠR Advisor: Assoc. Prof. Dr. Hacı SAĞLAM Assist. Prof. Dr. Recai KuĢ Thread rolling is a cold forming or chipless machining operation. A matrix or a rolling tap, having the reverse form of the thread, displace material to produce internal threads or a profile on holes without material loss. Although thread rolling is an established production technology, process design and optimization for thread rolling depends mainly on experiment and workshop experience. In spite of external thread forming by rolling or external forming process are used widely on screw producing in industrial market, internal thread forming by rolling is not widespread in Turkey. In this study firstly the design of fluteless taps (for small diameters) and design and manufacturing of internal thread rolling heads (for large diameters) for forming of internal threads at different details were carried out. Then the thread-rolling processes were performed into the pre-drilled hole in the blank by means of the fluteless tap and internal thread-rolling head. In addition that, for comparison the samples made internal thread by cutting method at equal dimensions with the internal threads produced by rolling tap and rolling head were prepared. The screw threads manufactured by cutting and internal thread rolling methods were checked with thread plug gauges and evaluated dimensionally. As sample M1x1.75 and M80x1.5 thread dimensions were based. In order to compare from the point of view of strength the thread samples manufactured by cutting and rolling have been subjected to tensile test at same conditions. When the test results were evaluated it was observed that the threads manufactured by internal rolling thread surface quality are better, friction forces during screwing is less. In tensile tests performed rolled thread samples have been deformed plastically at high tensile forces according to the thread samples produced by cutting. Keywords: Internal thread rolling, Internal thread rolling head, Rolling tap, Plastic deformation, Chipless forming. v

6 ÖNSÖZ Bu tez çalıģmam boyunca bana her türlü desteği esirgemeyen ve yol gösteren tez danıģmanım Sayın Doç. Dr. Hacı Sağlam a minnet ve Ģükranlarımı sunarım. Yüksek Lisans Tez çalıģmamın bir SANTEZ projesi olması hasebiyle bu projede görev alan Sayın hocam Prof. Dr. Ahmet AKDEMĠR ve Sayın hocam Yrd. Doç. Dr. Recai KUġ a gayret ve teģviklerinden dolayı teģekkürü bir borç bilirim. SANTEZ projesinin yürütülmesinde proje ortağı firma olarak GEÇGEL MAKĠNA SANAYĠĠ TĠC. LTD. ġġrketġ yetkililerine destek ve hizmetlerinden dolayı teģekkür ederim. Proje çerçevesinde bizlere inanıp gerekli mali desteği sağlayan ve her Ģeye rağmen projenin tamamlanmasında ayrıca teģviklerini gördüğümüz SANAYI VE TICARET BAKANLIĞI, Sanayi AraĢtırma ve GeliĢtirme Genel Müdürlüğü SANTEZ Projesi yetkililerine ve projemiz sorumluluğunu üstlenen Santez Komisyon Üyesi Sayın Ferkan ÇELĠK Hanımefendiye teģekkür ederim. Projemizin yürütülmesinde Ġzleyici olarak görev alan ve bizleri yönlendiren Sayın Prof. Dr. Mahmut ĠZCĠLER e teģekkür ederim. Deney numunelerinin hazırlanmasında iģletme imkânlarının kullanımına izin veren Eti Alüminyum A.ġ. nin değerli yöneticilerine teģekkürü bir borç bilirim. Deney numunelerinin hazırlanmasında atölye ve laboratuar imkânlarından faydalandığım S.Ü. Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu yöneticilerine ve Makine Programı Öğr. Gör. Gökhan YALÇIN a hasseten teģekkür ederim. Çekme deneylerinin numune incelemelerinin yapıldığı Konya KOSGEP yetkililerine Teknisyen Serdar FERLĠGÜL e yardımlarından ötürü teģekkür ederim. Ayrıca bu çalıģmalar boyunca bana hep destek olan aileme teģekkür ederim. Ali ACIYAN KONYA 011 vi

7 ĠÇĠNDEKĠLER ÖZET... iv ABSTRACT... v ÖNSÖZ... vi 1. GĠRĠġ KAYNAK ARAġTIRMASI VĠDA Vidanın Tarihçesi Vida DiĢlerinin Tanımı Vida DiĢlerinin Sınıflandırılması Vidaların açıldığı yüzeylere göre sınıflandırılması Vidaların sistemlerine göre sınıflandırılması Vida profiline göre sınıflandırma Kullanma amacına göre sınıflandırma Ağız sayısına göre sınıflandırma Vida DiĢ Profil Elemanlarının Tanımı Üçgen Vidanın Özellikleri Vidaların Kullanım Alanları ve Standart Gösterimleri Vida Toleransları Cıvata ve Somun Malzemeleri VĠDA AÇMA METOTLARI Kılavuz Ġle Vida DiĢi Açma Paftayla DıĢ Vidanın Açılması Tornalama Ġle Vida DiĢi Açma Frezeleme Ġle Vida DiĢi Açma Vida DiĢi TaĢlama Vida DiĢi Ovalama Vida Lokması Ġle Vida Açma OVALAMA MEKANĠĞĠ VE PLASTĠK ġekġl VERME TEKNĠĞĠ Plastik ġekil DeğiĢtirmenin Esasları Metal Ģekillendirmede malzeme özellikleri Metal Ģekillendirmede gerilmeler Plastik Ģekil değiģtirme mekanizması Plastik Ģekil değiģimi vida dislokasyonu Plastik ġekil DeğiĢimi Türleri Soğuk Ģekil değiģtirme Soğuk ġekil Vermenin Üstünlükleri Plastik ġekil DeğiĢimine Etki Eden Faktörler Plastik Ģekil değiģtirmeye sıcaklığın etkisi Plastik Ģekil değiģtirmeye Ģekillendirme hızının etkisi Plastik Ģekil DeğiĢtirme Usulleri vii

8 6. OVALAMA ĠLE VĠDA AÇMA Ovalama Ovalamanın Avantajları Ovalama Yönteminin Kullanılma Gerekliliği Ovalama Tekniği Ġle Vida Açma Ġç vidaların ovalanması Ovalama metodunun sınırlamaları DiĢ yüzeylerinin durumu DiĢ açma yönteminin etkisi Ovalanacak Malzemelerde Aranan Özellikler Ovalanabilme kabiliyeti Pullanma Ovalama izi OVALAMA KILAVUZU VE OVALAMA BAġLIĞI TASARIMI Kanalsız Ovalama Kılavuzu Kanalsız ovalama kılavuzu hesaplamalar M1x1.75 ovalama kılavuzu tasarım ve boyutlandırması Ovalama BaĢlığı Tasarımı Ovalama baģlığı için hesaplamalar Ovalama baģlığı ölçüleri M80x1.5 ovalama baģlığı tasarımı boyutlandırılması ve imalatı Ovalama baģlığı NUMUNELERE ÇEKME TESTĠ UYGULAMASI Numunelerin Hazırlanması Çekme Deneyi Çekme Deneyin YapılıĢı Çekmeye çalıģan vida diģlerinde diģ sıyrılma/ezilme hesabı ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA SONUÇLAR VE ÖNERĠLER... 7 KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMĠġ viii

9 SĠMGELER P Z z F L 0 :Çok ağızlı vidanın adımı (mm) :Çok ağızlı vida da ağız sayısı (mm) :Kuvvet (dan) :Plastik Ģekil değiģtirilmemiģ malzeme boyu (mm) A 0 :Plastik Ģekil değiģtirilmiģ alan (mm ) l :Plastik Ģekil değiģtirilmiģ malzeme boyu c (mm) A :Plastik Ģekil değiģtirilmemiģ alan (mm ) :Çekme gerilmesi (kg/mm ) :Kesme gerilmesi (kg/cm ) Ak :Çekme gerilmesi (kg/mm ) ε :Yüzde Ģekil değiģimine (mm) T :Sıcaklık ( 0 C) HB HRC Pb S p :Brinell Sertlik :Rockwel sertlik :KurĢun :Kükürt :Vida adımı (mm) P :Somuna gelen basınç (N/m ) t t 1 D D D 1 TD TD Tdo :Teorik diģ yüksekliği (mm) :Gerçek diģ yüksekliği (mm) :Vida diģ üstü çapı (mm) : Vida bölüm çemberi (mm) :Vida diģ dibi çapı (mm) :Ovalanacak vidanın çalıģma toleransı (mm) :Ovalanacak vidanın diģ yarısı çalıģma toleransı (mm) : DiĢ üstü çalıģma toleransı (mm) Td o :Bölüm çemberi çalıģma toleransı (mm) d 1 o :Ovalama kılavuzu diģ dibi çapı (mm) d o :Ovalama kılavuzu bölüm çemberi çapı (mm) ix

10 do :Ovalama kılavuzu diģ üstü çapı (mm) Kr : Kılavuz pah açısı ( 0 ) dp : ĠĢ parçası delik çapı (mm) l 1 R V H m h m :Ovalama kılavuzu pah uzunluğu (mm) : Kılavuz pah yarıçapı (mm) : Ovalama hızı (m/dak) :Makara teorik diģ yüksekliği (mm) :Makara gerçek diģ yüksekliği (mm) h m1 :DiĢ üstü ile bölüm çemberi arasındaki fakın yarısı (mm) h m :Bölüm çemberi ile diģ dibi arasındaki fakın yarısı (mm) h m3 :Teorik diģ ile gerçek diģ yükseklik farkı yarısı (mm) d m, o :Makara diģ üstü çapı (mm) d m :Makara bölüm çemberi çapı (mm), d m,1 :Makara diģ dibi çapı (mm) L 0 L 1 Kr m r 1 r dp :Makara geniģliği (mm) :Makara pah uzunluğu (mm) :Makara pah açısı (mm) :Makara diģ tepesi diģ dibi yuvarlaklık (mm) :Makara diģ tepesi diģ dibi yuvarlaklık (mm) :ĠĢ parçası delik çapı (mm) :Vida kılavuz açısı ( 0 ) 0 :Vida kılavuz açısı( 0 ) R :Makara boyca eğri yarıçapı (mm) x

11 1 1. GĠRĠġ Vida makineciliğin temel yapı taģlarından birisi olup, makine elemanları içerisinde çok geniģ kullanma alanına sahiptir. Vidalar çok fazla çeģitliliğe ve özelliğe sahip olmalarına rağmen standartlaģtırılmıģlardır. Hemen her makinede kullanılan vidalar çeģitli teknikler ile üretilmektedir. Vida açma tekniklerinin günümüzde hepsi sürekli kullanılmakta ve önemini artırmaktadır. Bu teknikler içerisinde, ovalama metoduyla vida diģi açma iģlemi, seri üretimde özellikle tercih edilen bir tekniktir. Vidalarda diģ profilinin, diģin yüzey kalitesinin, vidanın geometrik ölçülerinin istenilen ölçü toleranslarında ve istenilen estetik görüntüde olması çok önemlidir. Bütün ölçüleri ve özellikleri standart hale getirilen vidaların, çapları ve boyları da standarttır. Vidaların çok fazla miktarlarda ve her yerde kullanılmaları, değiģik çap ve uzunlukta olmaları, hem kaliteli olmalarını hem de üretimlerinin oldukça seri olarak gerçekleģtirilmesini gerekli kılmaktadır. Çok geniģ kullanma alanı olan vidalar standartlara uygun, kaliteli, ucuz ve seri üretim yapmaya yatkın olan çeģitli üretim yöntemleri ile yapılmaktadırlar. Günümüz endüstrisinde kullanılan cıvataların yaklaģık %90 ı ovalama usulü ile üretilmektedir. Bu haliyle ovalama metodu diğer vida açma teknikleri yanında önemli bir yere sahiptir. Ovalama suretiyle üretilen vidalar sahip oldukları teknik özellikler itibariyle endüstriyel maksatları büyük oranda karģılamaya yeterlidir. Özellikle bağlantı cıvataları konusunda ovalama metodunun yeri ve önemi tartıģılmaz. Ovalama ile vida üretme iģlemi soğuk Ģekillendirme yöntemi ile iģ parçasının sert kalıplar arasında yuvarlanarak kalıp üzerindeki vida diģ profilinin iģ parçası üzerine negatifinin aktarılmasıdır. Ovalama iģlemini yapabilmek için belli Ģartların sağlanması gerekmektedir. Öncelikle bir iģ parçası malzeme olarak ovalanabilme kabiliyetine sahip olmalıdır. Ovalama kalıplarının da belli hesaplamalar ile elde edilmiģ ovalama geometrisine sahip ve gerekli takım malzemesi özelliklerine sahip olması gerekir. Vida diģi ovalama soğuk Ģekillendirmenin sağladığı faydalar sebebiyle ekonomik bir iģlemdir. Bir diģ ovalandığı zaman malzemenin lifleri kesilerek açılan vida diģinde olduğu gibi kesilmez, buna bağlı olarak vida diģleri yüksek mukavemet kazanır ve vida yüzeyleri yüksek kaliteye sahip olur, diģ açılan malzemenin içyapısında deformasyon oluģmaz. Bu özellikler de bir tespit vidasından beklenen görevleri yeterince sağlayabilir. OvalanmıĢ vida diģlerinin avantajı sadece üstün bir yüzey kalitesi sağlamak değil fakat ayrıca iyi bir yüzey sertliği sağlamaktır (diģ mukavemetinde %40 ın üzerinde artıģ).

12 Artan bu sertlik vida diģlerinde vidaların maruz kaldığı gerilmelere karģı direnç sağlaması yanında sürtünme kuvvetlerine karģı da yüksek bir mukavemet sağlar ve diģ yanaklarında aģınmanın azalması özellikle hareket vidalarında uzun bir çalıģma ömrü sağlar. Diğer avantajları ise her delik için maliyette düģüģ, diģlerin yüzey sertliği, talaģ oluģumu olmaması (bundan dolayı kör deliklere kolayca vida açılabilir), iyi tane akıģ davranıģı olarak sıralanabilir. Cıvata üretiminde ovalama metodu yaygın olarak kullanılmasına rağmen iç vida üretiminde ovalama metodunun kullanımı henüz istenilen seviyeye ulaģmıģ değildir. Küçük çaplı vidalarda ovalama kılavuzlarının kullanımın yayılmaya baģlamıģ olmakla birlikte bunların kullanımı henüz özel alanlarla sınırlıdır. Bu muhtemelen tanıtım eksikliğine ve üretim ve kullanımının kısıtlı olması sebebiyle artan takım maliyetine atfedilebilir. Ancak büyük çaplı iç vidalar için ovalama metodu ile vida açma ülkemizde yok mesabesindedir. Bu çalıģmanın gayesi dıģ vidanın eģi olan iç vidanın da ovalama usulü ile üretilmesi ile her iki vidaya ovalama tekniğinin sağladığı avantajları kazandırmak, daha mukavim, uzun ömürlü ve güvenilir bir vidalı bağlantı ortaya koymak ve bu hedefleri kesme ve ovalama suretiyle açılan deney numunelerine uygulanacak mekanik testlerle ortaya koymaktır.

13 3. KAYNAK ARAġTIRMASI Gagg C.R., (1999), bu çalıģmada imalatçıların ovalama kalıplarının maruz kaldığı beklenmeyen imalat güçlüklerini ve erken takım bozumunu konu edinmiģtir. Burada malzeme seçimi için kriterler belirlenmiģ, diģ ovalama kalıplarının sertlik ısıl iģlem değerleri belirtilmiģtir. Joseph, P. ve ark. (001), büyük çaplı delinmiģ numunelerin diģ vida ovalanmasında vida profili malzeme akıģında seçilen iģlem parametrelerini analiz etmek için yapılan sayısal bir çalıģmanın sonuçlarını özetlemiģlerdir. Düzlem gerinme modeli vida diģi ovalamaya makul bir yaklaģım sağlar bulunmuģ, değiģen diģ formunu etkisi, sürtünme faktörü, akma gerilmesi, efektif gerinmede boģluk (delik çapı) ve diģ yüksekliği sonlu elemanlar metodu kullanılarak analiz edilmiģtir. Bu çalıģmanın sonuçları göstermiģtir ki çelik çapı ovalanmıģ diģ kadar küçük etkiye sahiptir. Oysa akma gerilmesi sürtünme faktörü ve diģ formu, efektif gezinme üzerinde önemli etkiye sahiptir. DiĢ dibi ve diģ üstü ve elde edilebilecek diģ yüksekliği araģtırılmıģtır. Pater, Z. ve ark. (004), bu araģtırmada geliģtirilen yeni ovalama teknik ve teknolojileri üzerinde çalıģmıģtır. Tanımlanan vida ovalama metodu, diģ formu için tasarlanan özel kamalar ile sağlanan iki düz kama yardımıyla Ģekillendirmeyi ihtiva eder. DiĢ ovalama iģlemi sayısal simülasyonlarından elde edilen sonuçlar bu çalıģmada sunulmuģtur. Hesaplamalarda sonlu elemanlar metodu kullanılmıģtır. Ivanov, V. ve ark (1996), bu makalede küçük çaplı iç vidaların ovalanmasında kullanılan kanalsız kılavuz Ģeklindeki ovalama takımlarının sayısal tasarımı üzerinde çalıģmıģlardır. Ivanov, V. ve ark (1996), bu araģtırmalarında büyük çaplı iç vidaların ovalanmasında kullanılan ovalama baģlıklarının tasarım, konstrüksiyon, hesap ve uygulamaları ve ovalamaya etki eden parametreler üzerinde çalıģmıģlar, farklı malzemeler üzerinde ovalama uygulamaları yapmıģlardır. Ivanov, V., (1997), bu çalıģmada uzun vidaların ovalanması için efektif iģlemlerin gerçekleģtirilmesi esnasında doğan temel teknolojik problemlere çözümler sunmuģlardır. Ovalama iģleminin tayini ve takım ekipman tasarım problemleri burada verilmiģtir. Kısa, M., (00), yaptığı çalıģmada makine elemanlarının içerisinde vidaların çok geniģ kullanma alanına sahip olduğunu belirtmiģtir. Bu nedenle vidaların çeģitleri çok

14 4 fazla ve ölçüleri de çok değiģiktir. Her yerde ve çok miktarlarda kullanılan bütün vidalar, çeģitli tekniklerle üretilmektedir. Vida diģi açma tekniklerinin hepsi de, büyük bir öneme sahiptir. Bu teknikler içerisinde, ovalama tekniğiyle vida diģi açma iģlemi, günümüzde özellikle tercih edilen bir tekniktir. Kumru, N. ve ark. (006); cıvata ve vida diģi imalinde kullanılan metotlardan birisi, iģ parçasının sert kalıplar arasından soğuk olarak geçirilip, basınçla vida diģ izlerinin iģ parçasına nakģedilmesi iģlemidir. Bu iģlemin bazı kısıtlamaları vardır. Mesela sertliği 3 Rc den fazla olan, uzaması % 1 den az olan malzemelerin ovalanmasında zorlanma görülmesi gibi. Ovalanacak malzemelerde bazı özelliklerin bulunması gerekir. Ovalanma kabiliyetleri yüksek olmalı, pullanma göstermemeli ve ovalama izi oluģmamalıdır. Kumru, N. ve ark. (006); çalıģmalarında silindirik kesitli cıvata ve vida çaplarına, düz ve silindirik kalıplar arasında soğuk olarak basınç uygulayarak, kalıp diģ formunun iģ parçasına nakģetmiģlerdir. Kesme yöntemi ile açılan cıvata ve vida diģi imalatına göre bazı üstünlükleri mevcuttur. Genel olarak düz kalıplar ve silindirik kalıplarla ovalama yapılır. Ayrıntılı incelendiğinde bu metotlardan türemiģ içten beslemeli silindirik, planet tipi ovalama sürekli ovalama ve içten diģili ovalama gibi imalat türleri de mevcuttur.

15 5 3. VĠDA 3.1. Vidanın Tarihçesi Vidalar, vida diģi ilkesini geliģtirmiģ olan Archimet'ten (Ġ.Ö. 87-1) bu yana bilinmektedir. Fakat günümüzün vidalarına benzeyen metal vidaların, saat ve silah gibi üretim mallarında bol miktarda kullanılmaya baģlanması, ancak Rönesans'ta döneminde yapılabilmiģtir. Bunun sebebi, metallerin üzerlerine diģ açma konusunda çekilen büyük zorluklardı. Ġlk vidalar, ya bir çubuğun çevresine tel sarılıp lehimlenerek veya eğeyle kanalar açılarak yapılırdı. Bu yöntemlerle birbirinin eģdeğeri olan standart vidalar üretmek mümkün değildi. Leonardo da VĠNCĠ ( ) vida diģi açmak için makine projeleri tasarladı. Fransız Jacques Besson 1586'da a ilk diģ açma makinesini geliģtirdi. 1760'ta Ġngiltere de Job ve William Wyatt kardeģler, dakikada yaklaģık on cıvataya diģ açan bir yöntem geliģtirdiler. Ve seri üretimle cıvata yapan bir fabrika yaptılar. Bu vidanın ilk seri üretimi idi. Fakat günümüz imalatçılarının hâlâ kullandığı duyarlı ve bilimsel tekniği icat eden ilk diģ açma Tornasını, yılları arasında Ġngiliz Henry Maudslay gerçekleģtirdi. Aynı tarihlerde, Amerika da David Wilkinson da bir cıvata tornası geliģtirdi. 1845'te ise Stepnen Fitch, ilk revolver tornayı, Christopher Walker cıvata üreten tam otomatik tornayı gerçekleģtirdi. Vida diģlerinin talaģ kaldırarak tezgâhlarda açılması, hala günümüzde kullanılan bir metottur. Fakat seri üretimde bu metodun yerini, cıvata gibi vidalı parçaların ve profillerin üretiminde kullanılan ovalama metodu almaya baģlamıģtır. Vidaların talaģ kaldırılarak üretilmesi metodu, yalnız diğer tekniklerle üretilmesi çok güç olan değiģik tipteki vidalar ile çok büyük ve çok küçük vidalarlar için uygulanmaktadır. Bu amaçla, belirli uzunluklarda kesilmiģ altıgen ya da yuvarlak malzeme iģleyen standart otomatik tornalar ya da özel otomatik cıvata makineleri kullanılmaktadır. Vidaların talaģ kaldırılarak iģlenmesi, malzeme israfına ve iģin yavaģ yürümesine neden olur. Bu sebeple, söz konusu metotta nitelikli vidalar elde edilmesine karģılık, üretim maliyeti yüksektir. Cıvatalar çok değiģik baģ yapılarına, malzeme ve diģ profiline sahiptirler ya kadar vida diģlerine çeģitli biçimler ve ölçüler veriliyordu. Fakat değiģik diģ biçimlerinin standartlaģtırmada ve üretimde problemler ortaya çıkarması nedeniyle, 1966 yılında Uluslararası StandartlaĢtırma Örgütü (ISO), vida diģlerin en çok

16 6 kullanılanın ISO ölçüleriyle sınırlandırılmasını, ayrıca, yalnızca kalın ve ince adımlı (hatveli) olarak yapılmasını teklif etti. Bu teklif birçok ülke tarafından kabul edildi ve seri üretimde önemli faydalar sağladı. Adım veya hatve (h) tabiriyle metrik vidalarda bir diģ dolusu ile bir diģ boģluğu toplamı veya iki diģ tepesi arasındaki mesafe, parmak (inch) sisteminde ise 1 uzunluğunun parmaktaki diģ sayısına oranı (h=1/n) anlaģılmalıdır. 3.. Vida DiĢlerinin Tanımı Makine parçalarını meydana getiren en önemli kısımlardan biri de vida diģleridir. Vida diģleri makine parçalarının sökülebilir birleģtirilmesinde ve hareket iletiminde çok kullanılmaktadır. Vidalar, düģük ve orta karbonlu çelik çubuktan, paslanmaz çelik, nikel alaģımları, pirinç ve alüminyum alaģımlarına kadar değiģen, çeģitli malzemelerden yapılırlar. Bu malzemeler, uygulama alanlarına göre seçilir. Bazılarının iģlenmesi, diğerlerine oranla daha zordur. Ama temel üretim yöntemleri birbirine benzer. Vidalı kısımların resimlerinin çiziminde standart kurallar uygulanır. Ġç ve dıģ, silindirik veya konik yüzeylere açılan helisel konumdaki değiģik kesit profillerine sahip girinti ve çıkıntı Ģeklindeki helisel oluklara vida denir. Helisel olukların meydana getirdiği çıkıntılara ise vida diģi denir. Vidayı oluģturan helis ise; bir silindirin ekseni etrafında düzgün dairesel hareketle dönmesiyle, silindirin yanal yüzeyinde ekseni doğrultusunda hareket eden bir noktanın çizdiği yörüngedir. Silindirin çevresine, taban kenarı silindirin çevre uzunluğuna eģit bir dik üçgen saracak olursak, oluģan dik üçgenin hipotenüsünün silindir üzerindeki izi vida helisini oluģturur. Üçgenin taban kenarı sardığımız silindirin çevre uzunluğuna eģittir. Dik üçgenin diğer kenarı helis adımına karģılık gelir. Üçgenin çevre kenarı ile vida hipotenüsü arasındaki açı vidanın helis adım açısıdır (ġekil 3.1).

17 P (Vidanın adımı) 7 Helis Helis boyu Helis açısı Silindir D* ġekil 3.1. Helis eğrisi Vida diģi profilleri 3.3. Vida DiĢlerinin Sınıflandırılması Vidalar, biçim ve boyutlar bakımından TS 61'de standartlaģtırılmıģtır. Vidalar, açıldığı yüzeylere, vida sistemine, vida profiline, kabalık incelik durumuna, kullanım amacına, dönme yönüne, ağız sayısına ve kullanma yerlerine göre sınıflandırılabilir. Vida diģi profilleri ġekil 3. te görülmektedir. 60 P P 30 P Metrik ISO vida Kare vida Yuvarlak vida 3 30 P 55 P 55 P Testere vida Silindirik boru vidası Konik boru vidası ġekil 3.. Vida diģi profilleri

18 Vidaların açıldığı yüzeylere göre sınıflandırılması Açıldığı yüzeylere göre vidalar silindirik vida (düz vida) ve konik vidadır. Silindirik vida, silindirin iç ve dıģ yüzeyinde, helis Ģeklindeki yüzeylerin meydana getirdiği geometrik Ģekillerdir. Konik vida, koninin iç veya dıģ yan yüzeyinde helis Ģeklindeki profillerin meydana getirdiği geometrik Ģekillerdir Vidaların sistemlerine göre sınıflandırılması Metrik diģli vida, metrik normal vida, metrik ince vida, whithworth normal ve ince diģ vida, Amerikan standardı olan normal vida (UNC) ve ince vida (UNF) ve ISO whithworth vida olarak sınıflandırılır Vida profiline göre sınıflandırma Bağlantı vidalarında genellikle üçgen profilli vidalar, hareket vidalarında ise kare, trapez, testere ve yuvarlak profilli vidalar kullanılır. Bunun yanında sızdırmazlık ve basınç maksadının ön plana çıktığı yerlerde boru vidaları kullanılır Kullanma amacına göre sınıflandırma Bağlama Vidaları: Makine parçalarının sökülebilir Ģekilde bağlanmasında kullanılan vidalardır. Örneğin üçgen profilli vidalar, bağlama vidalarıdır. Hareket Vidaları: Hareket ve kuvvet iletiminde kullanılan vidalardır. Örneğin; trapez, yuvarlak, testere ve kare vidalar hareket vidalarıdır. Hareket vidalarıyla dönme hareketleri, doğrusal hareketlere dönüģtürülür. Boru Vidası: Boru ve bağlantı parçalarında, hidrolik sistemlerde ve benzeri yerlerde kullanılan silindirik ve konik vidalardır. Silindirik ve konik boru vidası olarak iki çeģittir. Silindirik Boru Vidası: Boru ve bağlantı elemanlarındaki mekanik bağlantılarda, musluk supaplarında, valflerde vb. yerlerde kullanılır. DiĢ açısı 55 vidadır. Konik Boru Vidası: Sızdırmazlığın vida diģi açılmıģ kısımda arandığı genel olarak tekstil makineleri ve tapalarda vb yerlerde kullanılan vidadır.

19 Ağız sayısına göre sınıflandırma Ağız, vida ekseni boyunca süreklilik gösteren vida diģi helisidir. Vidaya alından bakıldığında ağız sayısı görülebilir. Ağız sayısına göre bir ağızlı, iki ağızlı veya çok ağızlı vida diģi olarak sınıflandırılır. Az dönme yaparak çok ilerleme yapması istenen yerlerde vida adımı büyük olmalıdır. Kuvvetli sıkma yapılması istenilen yerlerde ise vida adımı küçük olmalıdır. Az dönme yaparak çok ilerlemeyle birlikte kuvvetli sıkma yapılması istenilen yerlerde iki veya çok ağızlı vidalar kullanılır Vida DiĢ Profil Elemanlarının Tanımı Vidaların görevlerini yapabilmeleri için bir çift olmaları gerekir. Bunlar dıģ vida ve iç vidadır. DıĢ vida, bir silindirin dıģında oluģan vida, iç vida ise bir silindirin iç yüzeyinde (delikte) oluģan vidadır. Örneğin cıvatadaki vida dıģ vida, somundaki vida iç vidadır. ġekil 3.3'te dıģ ve iç vida görülmektedir. Dış vida İç vida ġekil 3.3. DıĢ ve iç vida Vida profili, vida ekseninden geçen bir düzlemle vida diģinin kesiģmesinden meydana gelen profildir. Ġç ve dıģ vida profilleri çeģitli elemanlardan meydana gelir. ġekil 3.4'te vida diģi elemanlarından vida diģi, diģ yüksekliği, vida boģluğu, diģ üstü, diģ dibi, diģ yan yüzeyleri, diģ açısı ve diģ yan yüzey açısı görülmektedir.

20 Diş üstü çapı Böğür çapı Diş dibi çapı Gerçek diş yük. Teorik diş yüksekliği 10 Diş yan yüzeyleri Vida dişi Adım Diş açısı Diş boşluğu ġekil 3.4. Vida diģi elemanları 3.5. Üçgen Vidanın Özellikleri Vidalar makine parçalarının sökülebilir tarzda bağlanmalarında, hareket ve kuvvet iletimlerinde kullanılır. Vidalar profil, helis yönü ve ağız sayısına göre sınıflandırılır. Vidalar diģ profillerine göre üçgen (metrik ve whithworth), kare, trapez, testere ve yuvarlak profilli vidalar olarak sınıflandırılabilir. Üçgen profilli vidalar genellikle bağlantı vidalarında kullanılır. Üçgen profilli ISO metrik dıģ vidanın resmi ve özellikleri ġekil 3.5 de görülmektedir. Vida diģ tepeleri düz olurken, ani yüklemeye karģı koymak ve yorulma mukavemetini artırmak için diģ dipleri kavisli yapılmıģtır. Bu özellik kesici takımlar ile ilgili bir durumdur (vida açan kesici takımın uzun süre keskin kalması mümkün olmadığından). Pafta ile veya ovalama usulü ile vida çekmede diģ tepeleri yuvarlatılmıģ olarak üretilir, fakat tek-ağızlı vida kalemi ile diģ tepelerinin kavisli imal edilmesi nispeten sıkıntılıdır. DiĢ dibi kavisi p, diģ tepesi kavisi 0.108p dir. Normal takım aģınmasına müsaade etmek için, diģ dibinde makul bir tolerans gereklidir.

21 H Teorik diş yüksekliği (5/8)H Gerçek diş yük. (3/8)H (17/4)H H/8 11 Diş yan yüzeyleri Vida dişi Diş açısı P/ P (Adım) P/8 Böğür çapı P/ P 90 Vida ekseni ġekil 3.5. ISO metrik dıģ vida ve özellikleri Vidalar, ağız sayısı bakımından, tek veya çok-ağızlı, helis yönü bakımından sağ veya sol helis olabilirler. Bazı istisnai haller dıģında genellikle sağ helis vidalar kullanılır. Pratikte vidanın helis açısı olarak ortalama (böğür-d) çapına karģılık gelen helis açısı () kullanılır. zp tan (3.1) d Vidayı tayin eden esas çap nominal (veya dıģ) çaptır (D). Bu çapa göre hatve/adım (P) ve hatveye bağlı olarak ta diğer boyutlar tayin edilir. Vidalarda en önemli çap ise böğür çapı olup, alıģtırmaların tayin edilmesinde ve vida özelliklerinin ölçülmesinde bu çap esas alınır. Adım, vida eksenine paralel ve vidanın yan/böğür yüzeylerini kesen herhangi bir çizgi boyunca ölçülür. ISO üçgen ve Metrik vida için ortalama çap, teorik (H) ve gerçek diģ yükseklikleri ( H 1 ) aģağıda verilmiģtir. d D p H p (3.) (3.3) H p (3.4) Çok ağızlı vidalarda ağız sayısı z ile ifade edilirse, vidanın adımı ve helis açısı Ģöyle yazılır. P z zp; zp tan (3.5) d

22 Üçgen profilli vidalar 1 Parmak sistemine göre yapılan vidalarda adım '' ( p 1 / n 5.4/ n) olarak verilir. '' 1 boydaki diģ sayısı 3.6. Vidaların Kullanım Alanları ve Standart Gösterimleri Normal adımlı vidalar normal statik yük altındaki bağlantılarda kullanılırken, küçük adımlı (ince diģ) vidalar genellikle değiģken yük altında çalıģan ve titreģime maruz parça bağlantılarında, sızdırmazlık gereken yerlerde (boru vidası), ince ayar gerektiren hareket millerinde, çapı büyük millerde ve et kalınlığı ince olan borularda kullanılır. Diğer vida profillerinden kare vida basit hareket ve kuvvet iletiminde, trapez vida iki yönlü zorlama tesiri altındaki hareket millerinde (mesela ana millerinde), testere vidası tek-yönlü zorlamaya maruz hareket ve kuvvet iletiminde (mesela pres millerinde) ve yuvarlak vida çentik etkisine dirençli olması istenen kırılgan parçalarda (ampul duyları gibi) ve yüksek toleransa ihtiyaç duyulan kirli su tesisatlarında kullanılır. Vida diģleri Vida iģareti Ölçünün Verilmesi Örnek ölçü Normal Metrik diģ M M vida iģareti ile olarak diģ üstü çapı mm verilir. M 30 Metrik ince diģ M M vida iģareti, diģ üstü çapı ve adım mm verilir. M80x '' Normal DiĢ üstü çapı parmak cinsinden verilir ve parmak 3 1 Whitwort diģ iģareti konur. 4 '' Whithworth W vida iģareti, diģ üstü çapı mm olarak, adım 1 W W84x Ġnce diģ parmaktaki diģ sayısı olarak verilir. 6 Silindirik boru diģi Konik boru diģi G Rp R DıĢ boru vidası Ġç boru vidası R vida iģareti ve diģ üstü çapı parmak cinsinden verilir ve parmak iģareti konur. " G1 1/ 4 " Rp1/ 8 Trapez diģ Tr DiĢ üstü çapı ve adım mm olarak verilir. Tr 100x1 Testere diģ Ts DiĢ üstü çapı ve adım mm olarak verilir. Ts 60x6 Yuvarlak diģ Metrik, sol diģ Ġki-ağızlı, sol, trapez diģ Yv Sol Sol (-ğızlı) Yv vida iģareti, çap mm, ve adım bir parmaktaki diģ sayısı olarak verilir, parmak iģareti konur. Yukarıda olduğu gibi metrik vida ölçüsü verilir. Yer varsa ölçünün sağına, yoksa altına <Sol>yazılır. Yukarıdaki gibi Trapez vida ölçüsü verilir.<sol> yazılır ve parantez içinde ağız sayısı belirtilir. '' R " Yv 40x1/ 6 M30 sol Tr 48x8 sol ( ağızlı) '' 3 Ġki-ağızlı, sol Sol Vida ölçüsü verilir.<sol> yazılır ve ağız sayısı 1 sol 4 Whitwort vida (-ağızlı) parantez içinde belirtilir. ( ağızlı) Ġki-ağızlı metrik vida (-ağızlı) Vida ölçüsü ve parantez içinde ağız sayısı belirtilir. 1 Sıkı Sıkı vida (gaz ve patlamalı motorlarda Sıkı Vidanın ölçüsü verilir. Sağ tarafına veya altına <Sıkı> yazılır. R Sıkı Tablo 3.1. Vidaların standart gösterimleri

23 Temel efektif çap 1.6T T 0.63T 1.06T 1.3T 1.7T Vida Toleransları Vida toleransları imalat bakımından önemli bir konudur. Cıvata ile somun esaslı bir geçme oluģturur. Genellikle normal delik sistemi kullanılan bu alıģtırma ara (geçiģlitransient), boģluklu ve sıkı alıģtırma (nadiren) olabilir. ISO tolerans sistemine göre cıvata için e, g, h ve somun için G, H tolerans bölgeleri kullanılır. Bunlar cıvata için 4h, 6g, 8e; somun için 5H, 6H, vb. Ģeklinde gösterilir. Cıvata-somun vidalarının toleransları ince, orta ve kaba olarak üç geçme sınıfı teģkil ederler. Sıkı (close) alıģtırma sınıfı 4H/4h, 5H/4h, 4H/4g, 5H/4g, 4G/4e; orta (medium) alıģtırma sınıfı 6H/6g, 6G/6e ve boģluklu (free) alıģtırma sınıfı 7H/8g, 7G/8e alıģtırmalarını kapsar (ġekil 3.6). 7h 5h 6h F.D. 4h 6g "SIKI" "ORTA" 8g "BOŞLUKLU" ġekil 3.6. Vidalarda üç alıģtırma sınıfı Sıkı alıģtırma sınıfı, üretimi çok pahalı olduğu için, sadece en yüksek kalitenin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Orta alıģtırma sınıfı birçok iģ için uygundur. BoĢluklu alıģtırma sınıfı çabuk ve kolay montajın gerekli olduğu ve Ģartları karģılar, burada vida diģleri kirli veya hasarlı olabilir. ISO Ģartnamesi 965/1-1973(E) (BS3643) esas alınarak türetilen vida tolerans ve sapmaları Tablo 3. de sunulmuģtur. Tolerans formülünde çapın (d) değeri; d p d ġeklinde hesaplanır. (3.6)

24 SOMUNLAR CIVATALAR 14 Tolerans derecesi DiĢ üstü çapı (m) x kalite p 3.15/ p x kalite /3 1/ i) Alt limit=temel ölçü ii) TanımlanmamıĢ üst limit (pafta tarafından kontrol edilir) Böğür çapı (m) DiĢ dibi çapı (birim gösterildiği gibi) 0.63 x kalite 6 i) Üst limit nominal-(1.68pxfd) mm ii) Tolerans p d 1.6 x kalite x kalite 6 cıvata 1.3 x kalite 6 cıvata 1.7 x kalite 6 cıvata Fd (sapma), g (cıvatalar için), FD=11p p (adım) Kalite için 0.07 p mm böğür çapı toleransı 0.8 x kalite 6-m i) mm adımlar p190 p1 m ii) 1 mm ve üzeri adımlar p m 1.5 x kalite 6 Not: Yukarıda uygulanan nominal kavrama uzunluğu LN aģağıdaki limitlere sahiptir: Minimum 0. L pd mm N.4 0. L pd mm Maksimum Burada d, yaygın olarak kullanılan takımlar için en küçük (diģ dibi) çaptır. N 6.7 Tablo 3.. Vida diģi toleransları( AkbaĢ, A., Bağcı, M., YeĢilmen, N., Ahmet, S., 1998) Cıvata ve Somun Malzemeleri Cıvata ve somun malzemeleri imalat metodu ve kullanma amacına göre değiģir. Bağlama cıvata ve somunları için çeģitli mukavemet ve uzama özelliklerinden sünek çelikler kullanılır. Ayrıca çeģitli maksatlara göre cıvata ve somun malzemesi olarak alüminyum alaģımları, pirinç ve son zamanlarda özellikle elektrik izolasyonu gayesiyle polyamid, teflon gibi plastiklerde kullanılmaktadır. Cıvatalar mukavemet bakımından kalite gruplarına ayrılmıģtır. Her grup örnek olarak 6.8 gibi iki sayıdan oluģan sembollerle belirtilir. Birinci sayının 10 ile çarpımı, malzemenin dan/mm cinsinden minimum kopma mukavemetini, ikinci sayının birinci sayı ile çarpımı ise malzemenin yine dan/mm cinsinden akma sınırını gösterir. Mesela, 6.8 kalitesindeki cıvatanın minimum kopma mukavemeti akma mukavemeti ise AK K 6*10 60 dan / mm ; 6*8 48 dan / mm dir. Aynı semboller, ikinci sayı yani akma sınırı hariç olmak üzere somunlar içinde geçerlidir. Tablo 3.3 de cıvata ve

25 15 somunlar için standartlarda ön görülen mukavemet grupları ve çeliklerin mukavemet özellikleri verilmiģtir. (Akkurt, M., 006) Sembol Kopma Mukavemeti Minimum Akma sınırı Yeni Eski 4A 4D 4S 5D 5S 6D 6S 6G 8G 10K 1K Tablo 3.3. Cıvata ve Somun Malzemelerinin Sembolleri (Akkurt, M., 006)

26 16 4. VĠDA AÇMA METOTLARI Vida diģleri için imalat metotları kesme ve Ģekillendirme prensiplerini esas alır. Vida açmada temel metotlar Ģunlardır: 4.1. Kılavuz Ġle Vida DiĢi Açma Kılavuz, silindirik bir parça üzerine dıģ vida çekilerek, sertleģtirilmiģ, üzerine kanallar açılmıģ ve kesme boģluğu sağlamak için kesici sırtları taģlanmıģ bir vidadır. Kılavuz, genellikle diģ dibi çapından büyük-düzlem delinmiģ bir deliğe diģ açar. Kesme kısmını takip eden kılavuz diģleri kesme boģluğuna sahip değillerdir ve adımı kontrol etmek için bir kılavuz gibi hareket ederler. Dairesel bir cıvata esas alınarak yapılan kılavuzlar üç kademeli olarak üretilirler. Birinci kılavuzun diģ üstü çapı ikinci ve üçüncü kılavuzlardan daha küçüktür. Ġlk vida izleme iģini yapar. Ġkinci ise birincini izlerini belirli oranda büyültür. Üçüncü son kılavuz ise esas diģ ütü çapını oluģturur ve vida açma iģlemini tamamlar. (ġekil 4.1). 1 Kesme görüntüsü 3 ġekil 4.1. Kılavuz sıralanıģı DıĢ vida ve iç vida çeģitli aparatlar yardımıyla açılabildiği gibi, torna tezgâhlarında vida diģinin aynı biçimindeki bir profile sahip torna kalemiyle de

27 17 açılabilir. ġekil 4.'de iç vidanın torna tezgâhında kılavuz ile açılmasındaki iģlem Ģekli görülmektedir. ġekil 4.. Kılavuz ile vida açma Bir kılavuz çözmek için gerekli ölü/atıl zamanı azaltmak için kesici kısımlar (genellikle dört), uygun bir tutucuya bağlanır ve takımın hızlı çekilmesinden önce diģ çekilen parçadan otomatik olarak geri çekilir. 4.. Paftayla DıĢ Vidanın Açılması DıĢ vida diģlerinin açılması için önce diģ üstü ölçüsünde vida silindiri tornada hazırlanır. Paftanın iyi bir Ģekilde ağızlayıp kesmesi için 45 kırma açısı kırılır. DıĢ vidayı elde etmek için pafta bir sağa bir sola döndürülerek dıģ vida profili açılır (ġekil 4.3). DıĢ vida diģlerinin açılması için önce diģ üstü ölçüsünde vida silindiri tornada hazırlanır ve torna tezgâhında ilgili diģ adım bilgilerine göre ayarlama yapılarak, bu iģlem sırası izlenir. Dairesel bir somun esas alınarak yapılan paftalar, aynı prensibi kullanarak silindirik parçalar üzerine dıģ vidalar açar. Bir paftayı çekilen vidadan çıkarmak için gerekli atıl zamanı azaltmak için kesici takım bıçak veya makaraları strok sonuna eriģtiği zaman açılarak (çapını büyüterek) paftanın dönmeksizin otomatik olarak çıkarılması gerçekleģtirilir.

28 18 ġekil 4.3. Pafta ile vida açma 4.3. Tornalama Ġle Vida DiĢi Açma Tornada vida açma ilk takım tezgâhlarında önemli bir geliģmedir. Bu metot vidanın iki elemanını, yani tornanın kinematiği ile vida adımını diģli kutusu ve ana mili yardımı ile açılır. Vida kaleminin düzlem görünüģü ile vida formunu, bağımsız olarak kontrol eder. Ancak bu metotla atık malzeme, uzun-ince bir kenardan nispeten düģük kesme hızları ile kaldırılır ve bunun için birçok ölü dönüģ hareketi gereklidir. Ayrıca V formundaki takım vidanın bütün formunu oluģturmak için radyal olarak ilerleyemez, çünkü iki yan (böğür) yüzeyden çıkan malzeme takım talaģ yüzeyinde toplanarak, iģ malzemesinin yırtılmasına ve takımın kırılmasına sebep olur. Bu sebepten yüzünden gecikmeleri önlemek için birçok imalat tornası, kesme sonunda takımın otomatik hızlı geri-çekilme ve bir sonraki kesim için ilerleme (ilerleme değiģmemek kaydıyla) sağlayan vida çevrim mekanizması ihtiva etmektedir. Klasik üniversal torna tezgâhında dıģ vida ve iç vida çeģitli aparatlar yardımıyla açılabildiği gibi, torna tezgâhlarında vida diģinin aynı biçimindeki bir profile sahip torna kalemiyle de açılabilir. Çekilecek vidanın adımına göre torna tezgâhının üzerinde bulunan tablolardan yararlanılır. DeğiĢik hız oranları elde etmek için gerekli diģli çark takımı hız kutusu içine yerleģtirilmiģtir. Ġstenen adımdaki vidayı çekebilmek için, hız kutusu üzerindeki tablolardan faydalanılarak ayar kolları uygun yerlere getirilerek vida açılır. Kare vidalar özel çaplı özel adımlı vidalar torna tezgâhında açılırlar Küçük adımlı vidalar doğrudan doğruya kare vida kelemi ile açılır (Ģekil 4.4). Günümüzde klasik tornaların yerini alan

29 19 CNC tornaları vida açmada iģçilik, üretme süresi ürün eģdeğerliliği ve kalitesi daha yüksektir. Ayna Punta Vida kalemi Kater - ġekil 4.4. Tornada vida açma 4.4. Frezeleme Ġle Vida DiĢi Açma Tek-ağızlı vida kalemi yerine bir form freze çakısı kullanarak bir pasoda tam diģ derinliği kesilebilir. Özellikle büyük çaplar üzerindeki kısa diģ vida boyları için, iģ parçası durduğu yerde vida adımı ile bağıntılı olarak döndürülürken, sırtı boģaltılmıģ çok sayıda kesici diģe sahip form freze tam diģ derinliği için ilerletilir. Genellikle form freze ile açılmıģ hareket vidaları (genellikle trapez vida) bir vida-açma tornasında tekağızlı bir vida kalemi ile düzeltilir, böylece form frezenin diģ yanaklarında bıraktığı dalgalar giderilir. GiriĢim etkilerini minimize etmek için kesici dönüģ ekseni, vida ekseni ile vidanın ortalama helis açısı kadar eğimlendirilir. Ne zaman helisel kanallar döner bir disk formuna sahip takım ile kesilirse, giriģim etkileri doğar, çünkü karģılıklı temas vidanın aksiyal düzleminde uzanmaz (ġekil 4.5a).

30 0 (a) ġekil 4.5. Vida diģi frezeleme a) Form freze ile frezeleme, b) Azdırma ile frezeleme (b) Azdırma ile vida açma iģleminde kavisli diģ dibi ve tepeli tam diģ formuna sahip çok ağızlı bir takım kullanır. Azdırmadaki diģler helisel değil, fakat bir seri farklı, dairesel ve paralel diģler olup, kesme kenarı teģkili için eksene paralel kanallar açılır. Kesilen diģlerle bazı giriģimler oluģur, fakat bu büyük-çaplı, küçük-adımlı vidalarda minimumdur. Azdırma uzunluğu iģ vida boyundan fazla olması gerektiğinden, bu açılacak vida boyunu kısıtlar. ĠĢ parçası ve azdırma ekseni birbirine paraleldir. ĠĢ malzemesi için azdırma optimum kesme hızında döndürülür ve iģ parçası doğru ilerleme miktarı vermesi için hesaplanan bir hızda döndürülür. Doğru diģ derinliği elde edilene kadar, dönen azdırma duran iģ parçasına doğru ilerletilir. Sonra ilerleme kavratılır ve iģ parçası doğru ilerleme hızında döndürülür, aynı anda azdırma eksenel olarak iģ parçasının bir devrinde bir adım ilerletilir. Azdırmanın eksenel ilerlemesi tersine çevrilirse sol-helis vida açılır Vida DiĢi TaĢlama Bu iģlem, sertleģtirilmiģ vida diģi böğür yüzeylerinde vida boģluğunu minimize etmek ve sürtünme kuvvetini düģürmek için, diģ profilinde bilenmiģ dalma zımpara taģları veya yaprak taģlarla yapılır. Bir mikrometre vidası, kılavuzlar, paftalar ve vida mastarları, gibi takımlar ve sonsuz vida parçalar taģlama iģlemine tabi tutulur. Vida taģlama sertleģtirilmiģ vidalar üzerinde çok yüksek adım tamlığı kazandırabilir (mikrometre vidası) ve vida diģi üretimi için elzem ekipmanların üretiminin tamamlanmasında temel bir metottur (ġekil 4.6).

31 1 ġekil 4.6. Vida taģlama 4.6. Vida DiĢi Ovalama Düzlem bir silindirik parçanın plastik aralıkta deforme edilmesiyle, malzemeden talaģ kaldırmaksızın vida diģleri üretilebilir. Düzlem plaka metodunda silindirik parça, vida diģine uygun profil oluģturulmuģ iki düzlem plaka arasında, basınç altında ovalanır. Bu metot nispeten düģük kalite cıvataların üretiminde hızlı bir metottur. Eğer düzlem plakalar silindirik merdaneler ile yer değiģtirilirse (istihdam edilen sisteme göre iki veya üç), ovalama zamanı uzatılabilir ve daha sıkı toleranslarda ve daha iyi yüzey kalitesinde daha dayanıklı vida elde edilir (ġekil 4.7). a) b) ġekil 4.7. Vida diģi ovalama a) Düz kalıplar, b) Dairesel kalplar

32 4.7. Vida Lokması Ġle Vida Açma Tek ağızlı bir kesici takım diģ dibi kavisini Ģekillendirebilir, fakat diģ tepeleri düz kalır. DiĢ tepe kavisleri vida lokması adlı, çok-ağızlı bir takım kullanarak Ģekillendirilebilir. Vida lokmaları/ tarakları torna tezgâhında takım taģıyıcıya bağlanarak özellikle büyük çaplı ve kısa boylu dıģ ve iç vidaların açılmasında kullanılır (ġekil 4.8). ġekil 4.8. Vida tarağı ile diģ açma

33 b 3 5. OVALAMA MEKANĠĞĠ VE PLASTĠK ġekġl VERME TEKNĠĞĠ 5.1. Plastik ġekil DeğiĢtirmenin Esasları Metal parçaların Ģeklinin değiģtirilmesi için plastik deformasyonun kullanıldığı büyük imalat yöntemleri grubu genellikle kalıp (die) olarak adlandırılan takım, metalin akma dayanımını aģan gerilmeler uygular. Metal, kalıbın geometrisi tarafından belirlenen bir Ģekil alır. ġekil değiģimi, bir malzemenin kuvvet etkisi altında baģlangıçtaki biçimini değiģtirmesi demektir. ġekil değiģimi elastik veya plastik Ģekilde olabilir. Elastik Ģekil değiģimi, kalıcı olmayan Ģekil değiģimi; plastik Ģekil değiģimi, kalıcı Ģekil değiģimi demektir. Bir malzemeye kuvvet etki ettiği zaman; bu kuvvetin etkisi ile malzeme yapısına bağlı olarak ya kalıcı bir Ģekil değiģiminden sonra kırılır veya önemli bir kalıcı Ģekil değiģimi olmadan kırılır. Birinci davranıģı gösteren malzeme sünek, ikinci davranıģı gösteren malzeme gevrek olarak adlandırılır. Malzemelere etki eden kuvvetler, Ģekil 5.1 de görüldüğü gibi malzeme üzerinde basma, çekme ve kayma biçiminde Ģekil değiģimine sebep olurlar. BaĢlangıçtaki boyu lo, kesiti Ao olan bir çubuk (plastik Ģekil değiģtirebilen), bir F kuvveti ile çekmeye maruz kalırsa; boyu l ve kesiti A olur. Bunun sonucu olarak elastik alanda malzeme aģağıda tarif edilecek σ çekme gerilmesi altında ε yüzde Ģekil değiģimine uğrar. c a Basma Çekme Kayma ġekil 5.1. ġekil değiģiminde temel haller

34 4 F A O (5.1) l l l o O (5.) Bu bağıntılar elastik Ģekil değiģimi alanında geçerlidir. Malzeme kopacak ġekilde kuvvetin artırılmasına devam edilirse, plastik Ģekil değiģimi baģlar ve nihayet parça kopar. Bu kademeler yumuģak bir çelik için Ģekil 5.. de görülmektedir. Burada σa, ile gösterilen noktadan sonra malzemede plastik Ģekil değiģimi baģlamaktadır. ġekil 5.. YumuĢak çeliğin çekme diyagramı Yukarıda verilen bilgilerin ıģığı altında, malzemelere plastik Ģekil değiģimi olacak biçimde kuvvet uygulayarak Ģekil vermeye, plastik Ģekil verme adı verilmektedir. Malzemelerin bu özelliklerinden faydalanılarak, onları arzu edilen faydalı Ģekil haline getirme mümkündür Metal Ģekillendirmede malzeme özellikleri Metal Ģekillendirmede düģük akma dayanımı yüksek süneklik istenen malzeme özelliklerindendir. Bu özellikler sıcaklıktan etkilenir. Parça sıcaklığı arttıkça süneklik artar ve akma dayanımı düģer. ġekil değiģtirme hızı ve sürtünme fak törel etki yapar.

35 Metal Ģekillendirmede gerilmeler Metal Ģekillendirme de plastik Ģekil veren gerilmeler genellikle basınç türündedir. Örnek olarak haddeleme, dövme, ekstrüzyondur. Ancak bazı Ģekillendirme yöntemleri metali gererken (çekme gerilmeleri), diğerleri metali büker (çekme ve basma), bazıları ise kayma gerilmeleri uygular Plastik Ģekil değiģtirme mekanizması Metaller esas olarak, atomların belirli düzende bir araya gelmesiyle oluģan kristal kafeslerini meydana getirir. Atomların kafes içerisindeki diziliģ biçimlerine göre hacim merkezli, yüzey merkezli, sıkı düzen hekzagonal gibi kafes tipleri mevcuttur (ġekil 5.3). Hacim merkezli kübik Sıkı düzenli hegzagonal Yüzey merkezli kübik ġekil 5.3. Temel kafes türleri Kristal kafesleri bir araya gelerek taneleri, taneler de bir araya gelerek malzemeyi meydana getirirler. ġekil değiģimi, bu kristal kafeslerinin birbirine göre hareket etmesi ile oluģmaktadır. Fakat aralarındaki açı değiģir. Makro seviyede bu hareketler ġekil 5.5 te görüldüğü gibidir. ġekil 5.4. ġekil değiģiminde kafes hareketleri Kafeslerin hareketleri kayma, ikiz teģekkülü ve ikisinin birlikte olmasıyla meydana gelebilir. ġekil 5.4 de bu hareketler Ģematik olarak verilmiģtir. Kuvvet etkisi

36 6 olmayan kübik kafeste düzlemler arasındaki açı dik açıdır. Kaymada; kuvvet etkisi ile kristal kafesler birbiri üzerinde kayar ve kafes düzlemleri arasındaki açı 90 dır. Ġkiz teģekkülünde ise; kafes düzlemleri birbiri üzerinde kaymaz, Çekme Kayma Basma ġekil 5.5. ġekil değiģimde makro hareketler Kayma düzlemleri arasında birçok, kayma olmayan düzlem de bulunur. Kaymalar ilerledikçe; kafeslerin Ģekil değiģtirme kabiliyeti azalır, sonunda düzlemler arasında ayrılma meydana gelir ve parça kopar. Ġkiz teģekkülü, birbirine dikey olan düzlemler arasında meydana gelemez. Yüzey merkezli kübik, hekzagonal ve rombik kristal kafeslerde meydana gelir. Kaymayı açıklayan Ģekil incelenirse; iki düzlem birbirine göre kayma düzleminde atomlar arası mesafe kadar ilerleyebilmesi için, o düzlemde var olan bütün atomların bağlarının kopması gerekmektedir. Bu iģi sağlamak için gerekli kuvvet hesaplandığında, bunun deneyle bulunandan çok daha büyük (100 ila 1000 defa) olduğu görülmektedir. Bu fark, dislokasyon adı verilen kafes hatalarına bağlanmıģtır. Ġlk zamanlarda teorik olan bu düģünce, bugün artık elektron mikroskobuyla görülmüģ ve kanunları ortaya konmuģtur. Dislokasyona haiz bir kafes sisteminde bütün düzlemde kaymayı sağlamak için, gerekli kuvvetin sadece birkaç atomun bağını koparabilecek mertebede olması kâfi gelmektedir. Parça üzerinde görülebilir bir deformasyonun olabilmesi için, çok büyük sayıda dislokasyonun olması gerekir. Son araģtırmalar göstermiģtir ki; normalize edilmiģ bir malzemede dislokasyon yoğunluğu cm / cm3 mertebesindedir. Kaymalar, kafeslerin atom yoğunluğunun en yüksek olan düzlemlerinde meydana gelir. Bunun sebebi; bu düzlemlerde atomlar arası mesafe kısaldığı için, dislokasyon adımı da kısalmakta ve daha az bir kuvvet dislokasyonu hareket ettirebilmektedir Plastik Ģekil değiģimi vida dislokasyonu

37 7 Plastik deformasyon çok büyük sayıda dislokasyon hareketleri sayesinde olmaktadır. Dislokasyon atomların diziliģindeki kusurlardır. Vida dislokasyonu çok karıģık kayma ikizleme hepsi bir arada olan dislokasyondur (ġekil 5.6) ġekil 5.6. Vidada Ģekil değiģimde dislokasyonlar 5.. Plastik ġekil DeğiĢimi Türleri ġekil değiģimi sırasında malzemenin sıcaklığına bağlı olarak plastik Ģekil değiģimi, soğuk Ģekil değiģtirme ve sıcak Ģekil değiģtirme olarak ikiye ayrılır Soğuk Ģekil değiģtirme Soğuk Ģekil değiģtirmede, kuvvetin etkisi altında malzemenin kristal kafeslerinde kayma, ikiz teģekkülü veya her ikisi birden meydana gelir. Bunun sonunda taneler uzar. ġekil değiģiminin ilerlemesiyle; malzemenin Ģekil değiģimine karģı mukavemeti artar. Eğer Ģekil değiģimine devam edilirse, malzemede çatlama ve yırtılmalar meydana gelebilir. Soğuk Ģekil değiģimi sonunda malzemenin mukavemeti ve sertliği artar, sünekliği azalır (ġekil 5.7)

38 8 ġekil 5.7. Soğuk Ģekil değiģtirmede özellik değiģimi Soğuk Ģekil değiģtirme sonunda sertliğin artması, Ģekil değiģtirme sertleģmesi (PekleĢme) olarak adlandırılır. SertleĢme miktarı malzemenin cinsine de bağlıdır. AlaĢım elemanı ilavesi malzemenin akma sınırını yükselttiğinden, alaģımlı malzeme alaģımsız malzemeye göre daha fazla sertleģir. Soğuk Ģekil değiģimi sonunda metallerin sertleģme ve mukavemetlerinin artmasını izah eden çeģitli teoriler mevcuttur. Bunlardan en eskilerinde kafesin bozulması, iç gerilmelerin teģekkülü ve kayma düzlemleri civarında parçalanan kafeslerin meydana getirdiği amorf metalin Ģekil değiģtirmenin devamını güçleģtirmesi bu sertleģmenin sebepleri olarak belirtilmektedir. Bugünkü teoride ise, sertleģmeye birbiri ile karģılaģan ve birbirinin hareketini engelleyen dislokasyonların sebep olduğu ifade edilmektedir. Plastik Ģekil değiģimi sonunda malzemenin çekme ve yorulma mukavemeti, sertliği, elektriksel direnci ve kimyasal çözünmesi artar; fakat uzama, atan küçülmesi ve sürünme kabiliyetleri azalır. Soğuk Ģekil değiģimi sonunda malzeme yüksek bir iç enerjiye sahip olur ve atomları daha dengeli mevkilere yayılmak isterler. Bu yayılma oda sıcaklığında çok yavaģ meydana gelir. Sıcaklık yükseltilirse, atomların yayınması (difüzyonu) hızlanır ve bunun sonucu olarak malzeme tekrar eski sünekliğini kazanır. Böylece, soğuk Ģekil değiģimine uğramıģ malzeme ısıl iģlem yoluyla yumuģatılabilir. Isıl iģlem yapılınca, sertleģmiģ malzemenin tekrar eski özelliklerini kazanması sırasında meydana gelen olaylar Ģekil 5.8 de Ģematik olarak verilmiģtir. DüĢük sıcaklıklarda (T1 in altında) malzemenin içyapısı değiģmemesine rağmen; elektriksel iletkenlik ve mukavemet biraz artar, iç gerilmeler azalır. Bu durum malzemenin eski halini alması olarak adlandırılır. Kazanılan mukavemeti kaybetmeden, iç gerilmelerin azaltılması, istenen bir durum olmaktadır. T1 de malzeme yumuģamaya baģlar. T1 ve T arasında süneklik artarken, sertlik ve mukavemet aniden düģer. Malzemede meydana gelen bu değiģme safhası, yeniden kristalleģme olarak adlandırılır. Yeniden

39 9 kristalleģmenin baģlangıcında, plastik Ģekil değiģimi sonunda uzamıģ taneler arasında yeni taneler teģekkül etmeye baģlar. Bu tanelerin teģekkül etmeye baģladığı sıcaklık yeniden kristalleģme sıcaklığı olarak adlandırılır ve metalden metale göre değiģir. Tekrar kristalleģmiģ taneler, Ģekil bakımından düzgün, kayma çizgileri ihtiva etmez ve genellikle küçüktürler. Tekrar billurlaģma; mekaniksel özelliklerdeki ani değiģiklik, uzamıģ tanelerin kaybolması, kayma çizgilerinin görülmemesi ve tane büyümesi ile tanınır. Tekrar kristalleģen taneler aynı kafes yapılarını korurlar ve bu sebepten tekrar kristalleģme, faz değiģikliğini içine alan ısıl iģlemlerden farklıdır. Metalin tekrar kristalleģme sıcaklığından ani soğutulmasıyla, sertleģme eğilimi yoktur. Örneğin; soğuk plastik Ģekil değiģtirmiģ demir ve yumuģak çelikler yaklaģık C arasında tekrar kristalleģir. Bu sıcaklık değerleri kritik bölgenin altındadır. Pirinç için soğuk plastik Ģekil değiģtirme oda sıcaklığında olur, molibden ve tungsten malzemelerde 800 C de yapılan Ģekil değiģimi hala soğuk plastik Ģekil değiģimidir. Tarif olarak soğuk plastik Ģekil değiģimi, tekrar kristalleģme sıcaklığının altında yapılan Ģekil değiģimidir. ġekil 5.8. Sıcak plastik Ģekil değiģtirmede, mukavemet ve iç yapı değiģmeleri

40 30 Tekrar kristalleģme sıcaklığına etki eden faktörler aģağıdaki Ģekilde sıralanır. Tekrar kristalleģmenin olabilmesi için, belirli bir soğuk Ģekil değiģtirmeye ve sıcaklığa ihtiyaç vardır. Plastik soğuk Ģekil değiģtirme ne kadar az ise, tekrar kristalleģme sıcaklığı o kadar yüksek olur. Uzun tavlama süresi, gerekli kristalleģme sıcaklığını düģürür. ġekil 5.8 de görüldüğü gibi; T sıcaklığına doğru, yeni teģekkül etmiģ taneler büyüyerek zorlanmıģ taneleri ortadan kaldırırlar. T sıcaklığında sertlik ve mukavemeti düģük, sünekliği yüksek tamamen yeni bir yapı meydana gelir. Metalik malzeme T sıcaklığının üzerinde ısıtıldığı zaman, taneler büyür. Bu olaya tane büyümesi adı verilir. En son tane büyüklüğü tatbik edilen Ģekil değiģimi oranı, tavlama sıcaklık ve zamanına bağlıdır Soğuk ġekil Vermenin Üstünlükleri Daha yüksek doğruluk, daha dar toleranslar ve daha yüksek yüzey kalitesi elde edilir. PekleĢme, dayanım ve sertliği arttırır. Parçanın ısıtılması gerekmez. ġekillendirme sırasındaki tane akıģı, üründe istenen yönlenmiģ özellikleri sağlayabilir Plastik ġekil DeğiĢimine Etki Eden Faktörler Malzemelerin plastik Ģekil değiģimi karģısındaki davranıģları; malzemenin kimyasal bileģim ve içyapısı, Ģekil verme sıcaklığı, Ģekil verme hızına tüm bu etkenler bağlıdır. Malzemenin kimyasal bileģim ve içyapısına göre; malzeme ya kolayca Ģekil değiģtirir ve istenen biçimi alır veya zor Ģekil değiģtirir, istenen biçimi almadan kırılabilir Plastik Ģekil değiģtirmeye sıcaklığın etkisi Sıcak Ģekil değiģtirmede; Ģekil değiģiminin ortaya çıkardığı içyapı ve mekanik özelliklerdeki değiģmeler Ģekil değiģimi sırasında ortadan kalkar ve malzeme Ģekil değiģiminden önceki özelliklerine sahip olur. Soğuk Ģekil değiģtirmede ise; Ģekil

41 31 değiģimi sonundaki özellikler, baģlangıçtaki özelliklerden farklıdır ve herhangi bir iģlem yapmadan malzeme eski özelliklerini kazanamaz Plastik Ģekil değiģtirmeye Ģekillendirme hızının etkisi Malzemenin Ģekillendirmeye karģı davranıģı Ģekillendirme hızına göre değiģir. Sünek halden gevrek hale geçme, hızlı Ģekillendirmelerde, daha fazla görülür. Bu davranıģ malzemenin içinde bulunduğu sıcaklığa da bağlıdır. Örneğin; demir ve çelik oda sıcaklığının altında çekiçlenirse çatlar. Fakat aynı sıcaklıkta yavaģ bir Ģekil değiģiminde çatlama görülmez. ġekil değiģtirme hızı arttıkça, malzemenin Ģekil değiģtirme kabiliyeti azalır Plastik Ģekil DeğiĢtirme Usulleri Önceki bölümlerde plastik Ģekil vermenin esaslarını ele aldıktan sonra, uygulama biçimlerine göre plastik Ģekil verme usulleri aģağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Dövme Haddeleme Ekstrüzyon Çubuk ve tel çekme, boru imali Plastik saç iģleme usulleri

42 3 6. OVALAMA ĠLE VĠDA AÇMA 6.1. Ovalama Ovalama, silindirik kesitli cıvata ve vida saplarına, düz ve silindirik kalıplar arasında soğuk olarak basınç uygulayarak, kalıp diģ formunun iģ parçasına nakģedilmesi iģlemidir. Kesme yöntemi ile açılan cıvata ve vida diģi imalatına göre bazı üstünlükleri mevcuttur. Genel olarak düz kalıplar ve silindirik kalıplarla ovalama yapılır. Ayrıntılı incelendiğinde bu yöntemlerden türemiģ: Ġçten beslemeli radyal silindirik, Doğrudan beslemeli silindirik, Planet tipi ovalama, Teğetsel ovalama, Sürekli ovalama ve Ġçten diģli ovalanması, gibi imalat çeģitleri de mevcuttur. Ovalama; yuvarlak iģ parçasını kalıplar arasında döndürerek, soğuk olarak cıvata ve vida diģi açma yöntemidir. Sadece diģ açma değil, aynı zamanda tırtıl çekme ve hassas yüzeylerin parlatılması için de kullanılır. Bu yöntemle ISO, SI, SIM, BSW, ACME, TRAP, UN, UNJ, UNC, UNJF, UNJEF, ROND, BA, ART, v.s gibi standartlarda, kademeli miller, elektrik fitingleri, kompresör saplamaları, baģsız vidalar, kriko tipi hareket vidaları, kanatlı ısı eģanjörlerinin tüpleri, betonarme çubuk uç parçaları gibi pek çok değiģik parçalar ovalanırlar. Ovalanacak parça akmaya zorlanır, malzeme kaybolmaz, sadece Ģekil değiģtirir. Bu iģlem esas itibariyle ya düz kalıplar arasında ya da silindirik kalıplarla yapılır (Ģekil 6.1). Ancak detaylı incelendiğinde bu iki yöntemden daha farklı yöntemlerin de bulunduğu görülür.

43 33 ġekil 6.1. Ovalama baģlığı 6.. Ovalamanın Avantajları TalaĢsız soğuk iģlem yaparak vida ovalama baslıkları kullanarak açılan vidalar, diğer yöntemlerle açılan vidalara üstünlükleri fazladır. Ovalanarak üretilen vidalarda mükemmel bir içyapı, düzgün ayna gibi görüntü ve hayli yüksek mukavemet için iyileģmiģ bir tane yapısına sahip olur. Vida açma hızı daha hızlı kullanılan takım ömrü daha yüksektir. TalaĢlı üretim ile açılan vidaların mukavemetinden % 0 daha mukavvim vidalar elde edilir. Ovalama iģlemi, vida oluģturmak için malzemeyi yukarı ve dıģa doğru akmaya zorlar. Çünkü vida malzemenin yukarı ve dıģa doğru malzeme akısıyla Ģekillenir. Hazırlanan ovalanacak parça, kesme için hazırlanan parçadan daha küçüktür. Bu malzeme tasarrufu sağlar. Soğuk sekil vermede kalıplarda aģınma çok az ve uzun sürede oluģur. Ovalama ve kalıplar faydalı ömür aralığında çalıģmaktadırlar. Üretilen ilk vida ile son vida arasında eģdeğer ölçü hassasiyeti vardır. Vida ovalama için uygulama Ģartı, vida kesme için olan uygulama Ģartından daha zor olur. Vida ovalamanın kullanıldığı yerler vida kesme yönteminin kullanıldığı yerlere göre üstün pek çok avantaj sunabilir Ovalama Yönteminin Kullanılma Gerekliliği Vidalar ovalanarak ve keserek açılır. Bunun birçok sebebi vardır. Bu sebeplerin bazıları geçerli sebeplerdir. Bazıları değildir. Keserek açılan vidalar, aslında ovalanarak açılmalıdır. Çünkü çok uzun zamandan beri alıģkanlık olduğu için yapıla

44 34 gelmektedirler. Bazen de ovalamaya meyilli olduğu için ovalama ile iģlem yapılmaktadır. Bazı imalatçılar ise, mukavemet, malzeme tasarrufu ve talaģsız iģlem sebebi ile ovalamayı tercih etmektedirler. Bu durumda vida diģlerinin hangi hallerde ovalama yöntemi ile açılmasına karar verilmelidir. Vidalar, derinliğin bir pasodan daha fazla olduğu yerlerde, kısa mesafeli diģ açılmalarında, kademeli (faturalı) millerde omuz dibine kadar vida açılması gereken yerlerde Ġs parçasının ovalama için uygun olmadığı durumlarda, gittikçe incelme gösteren kesitlerde, ovalama bilgisi olmadığı için yeni prosesleri uygulamaktan korkulan durumlarda, vidalar kesilerek imal edilirler Ovalama Tekniği Ġle Vida Açma Makine elemanlarının içerisinde vidalar, çok geniģ kullanma alanına sahiptir. Bu nedenle vidaların çeģitleri çok fazla ve ölçüleri de çok değiģiktir. Her yerde ve çok miktarlarda kullanılan bütün vidalar, çeģitli tekniklerle üretilmektedir. Vida diģi açma tekniklerinin hepsi de, büyük bir öneme sahiptir. Bu teknikler içerisinde, ovalama tekniğiyle vida diģi açma iģlemi, günümüzde özellikle tercih edilen bir tekniktir. Vidalarda diģin formu, diģin yüzey kalitesi, diģ üstü çapı, diģ dibi çapı, bölüm dairesi çapı, diģ açısı, vidanın adımı ve diģ yüksekliğinin istenen değerlerde olması çok önemlidir. Bütün ölçüleri ve özellikleri standart hale getirilen vidaların, çapları ve boyları da standarttır. Vidaların değiģik çap ve uzunlukta olmaları, çok fazla miktarlarda ve her yerde kullanılmaları, hem kaliteli olmalarını hem de üretim sayılarının çok olmasını gerektirmektedir. Çok geniģ kullanma alanı olan vidalar standartlara uygun, kaliteli, ucuz ve seri üretim yapmaya yatkın olan çeģitli tekniklerle üretilir. Vida üretim teknikleri içerisinde, günümüzün beklentilerine en uygunu ve bu nedenle de çok önemli bir konuma sahip olanı, ovalama ile vida açma tekniğidir. Bu yöntemde iģ parçası, silindirik kalıplar arasında döner. Kalıplar iģ parçası merkezine doğru ikili veya üçlü olacak Ģekilde radyal olarak hareket eder. ĠĢ parçasını besleme tipine göre radyal içten beslemeli ve doğrudan beslemeli olmak üzere iki çeģidi vardır (ġekil 6.). Ġçten beslemeli ovalama iģleminde, iģ parçası daha baģlangıçta kalıplar arasına önceden rahatça girer, sonra kalıplar iģ parçası merkezine doğru eksenel hareket ederek iģlem gerçekleģir

45 35 ġekil 6.. Ovalama baģlığı Ovalama tekniğiyle vida diģi açma; üzerleri vida diģi Ģeklinde iģlenen ve sertleģtirilen makaraların veya prizmatik çelik kalıpların (ovalama tarakları), silindirik parçaların dıģ yüzeylerine bastırılmasıyla, vidanın diģlerini oluģturması iģlemidir. Ġki adet makara veya iki parçalı oyalama tarağının, vida diģleri bulunan yüzeyinde dairesel olarak veya doğrusal ve dairesel hareketi birlikte yapan taslak parçanın üzerine, ezme iģlemi yapılarak istenen özellikte vida diģleri açılmaktadır. Makaraların ve ovalama taraklarının üzerinde vida diģi bulunan yüzeyleri, Rc sertliğindedir. Ovalama tekniği talaģlı üretim tekniği değildir. Seri üretim tekniği özelliğini tam olarak taģımaktadır. Bu tekniğin, günümüzde özellikle tercih edilmesinin nedeni; vida üretimine en uygun seri üretim tekniği olması, çok fazla miktarlarda üretim yapılmasını sağlaması, aynı kalitede ve özellikte vida üretimine uygun bir teknik olmasıdır. TalaĢlı üretim tekniğiyle elde edilen vida diģinden daha dayanıklı, aģınmaya karģı daha dirençli, istenen ölçü tamlığında ve yüzey kalitesi düzgün olan, vida diģlerinin elde edilmesi çok önemli ve üstün bir avantaj olmaktadır. Vidaların üretiminde kullanılan malzemenin soğuk olarak ve ayrıca ezilerek Ģekillendirilmesi daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır. Malzemenin liflerinde talaģlı üretimde olduğu gibi kopmalar olmamakta, ayrıca çok önemli bir avantaj olan liflerin sıkıģtırılmasıyla daha sağlam ve sık olan doku elde edilmektedir. Bu teknikle elde edilen vidaların diģleri kesilmeye, kırılmaya ve aģınmaya karģı daha dayanıklı ve uzun ömürlü olmaktadır. Ovalama tekniğiyle üretilen vidaların dayanımı, talaģlı üretim tekniğiyle üretilen vidaların dayanımından 10 kat daha fazla olmaktadır. Ovalama tekniğiyle vida diģi açmada, vida diģleri ezme iģleminin sonucunda oluģtuğu için, taslak parçanın çapının düģük iģlenmesi gerekir. Böylece

46 36 malzeme tüketiminde önemli miktarlarda tasarruf da sağlanmıģ olur. Sonuç olarak ovalama tekniğinin, vida üretimi konusundaki bütün beklentileri karģıladığı ve bu nedenle de çok yaygın olarak kullanıldığı görülmektedir. ġekil 6.3a da, talaģlı üretim tekniği ile malzeme liflerinin kesilerek dayanımını nasıl kaybettiği, ġekil 6.3b de ise ovalama tekniği ile malzeme liflerinin kesilmeden nasıl sıkıģtırıldığı görülmektedir. ġekil 6.3a. Keserek açılan vida ve mikrografisi 1) Üçgen profilli vidanın mikrografisi ) Trapez profilli vidanın mikrografisi 3) Yuvarlak profilli vida mikrografisi ġekil 6.3b. Vida diģlerinin mikrografileri Ġç vidaların ovalanması Ovalama makarası bir ham malzemeye nüfuz ettiği zaman ham malzeme makaranın formu etrafında akmaya baģlar. Bu malzemenin yeni bir oryantasyonuna tanelerin deformasyon kuvvetleri doğrultusunda uzamasına sebep olur. Bu sebeple, diģ formu etrafında Ģekillendirilen bölgede ham malzemenin ilk halinden daha fazla bir sert bölge oluģur. Ovalama operasyonu sırasında malzemelerin sıkıģması vida yüzeylerinde iģ setleģmesine sebep olur. Bu hal diģ yan yüzeyleri/böğürleri boyunca diģ tepelerinde ve diģ diplerinde daha fazla olup, vida diģi yan yüzeylerinin aģınma dirençlerini yükseltir [Betlehem, W.F., 1983]. Vida yüzeyinde sertlik dağılımı ġekil 6.4 te görülmektedir.

47 37 Tane yapısı keskinlik arz etmez, kuvvet çizgileri kolay akacak Ģekilde oluģur. Bu yöntemle vida diģi imalinde, vida diģi kök kısımlarında oluģan bası gerilmeleri, çeki gerilmelerinden daha yüksek değerdedir. Bu ise yorulma mukavemetinin yüksek olmasını sağlar. Yorulma mukavemeti, keserek vida diģi imalat yöntemine göre %50-75, çekme mukavemeti %10 daha fazladır [Ivanov, V., 1997]. Ovalama yöntemiyle cıvata ve vida diģi imalat üretim hızı, kesme yöntemine göre üç kat daha yüksektir. ġekil 6.4. Ovalama makarasının ham malzemeye nüfuziyeti sırasında sertlik dağılımı [13- Betlehem] Endüstride iç vida ovalama metodu sadece iç vida ovalamada değil çok değiģik profillerin ovalanmasında değiģik tasarımlara sahip mandreller ve ovalama baģlıkları yaygın olarak kullanılmaktadır. Mesela boru kaplinlerindeki iç vidaların, ısı eģanjör tüplerinin iç yüzeylerindeki helisel yüzgeç tipi vidaların ovalanması gibi. ġekil 6.5 a ve b de gösterildiği, gibi ovalanacak boru parçası içine bir mandrel sokulur. Mandrel, dönel bir kalıp baģlığına monte edilmiģtir. DıĢ kısmında ise 1,, 3 veya 4 adet olabilen ve iģ parçasını sıkıģtırma anında desteklik yapan kalıp vardır. ĠĢ parçası ile mandrel birlikte dönerken, dıģ kalıplar sabit kalıp basıncı uygular. Mandrel eksenel tarzda hareket ettirilerek iģ parçasının içine doğru ilerletilir. Böylece iç kısma diģ açılmıģ olur ve iģ bittikten sonra mandrel geri çekilerek iģlem tamamlanmıģ olur. Ġçten diģli ovalama iģleminde iģ parçaları alüminyum, pirinç, düģük karbonlu çelik gibi yüksek süneklik gösteren malzemelerden seçilmelidir. Kalınlıkları, diģ açmaya yetecek kalınlıkta olmalıdır. Bu yöntemde minimum eksenel hareket uygulanarak hem tek ağızlı hem de çok ağızlı vida açılabilinir. Daha sağlam olması arzu edilen cıvata ve saplamaların diģleri, ovalama yöntemiyle açılmaktadır.

48 38 a) b) ġekil 6.5. Ġçten diģlilerin a) mandrel kullanarak b) kalıp kullanarak ovalanması Ovalama; malzemenin kopartılıp uzaklaģtırılması yerine, parçayı sert kalıplar arasında ezerek, cıvata ve vida diģi formu verme iģlemidir. ĠĢlem soğuk olarak yapılır. Bu süreçte baģlangıçta ovalanacak yuvarlak malzemenin çapı, açılacak vidanın diģ üstü çapından daha küçüktür. Kullanılan ovalama kalıpları diģ açılacak malzemeden daha sert yapıdadırlar. Ovalanacak parça kalıplar arasına sürülür, basınç uygulanır, kalıp izi aynen parça üzerine çıkar. Ovalanacak parçanın kalıplar arasından soğuk olarak akmaya zorlanması, onu daha sağlam ve güçlü kılar. Bu iģlemde talaģ yoktur, malzeme kaybı olmaz, malzeme sadece yer değiģtirir. Ovalama merdaneleri ve ovalama plakaları ile yapılan ovalama Ģekli ġekil 6.6 da görülmektedir. ġekil 6.6. Ovalamanın yapılıģı

49 Ovalama metodunun sınırlamaları Ovalama metodunda da vida diģi imalinde sınırsız malzeme kullanımı ve yapım özgürlüğü yoktur. Bu yöntem genellikle malzeme sertliği 3 Rc veya daha büyük olan ve uzaması %1 den az olan malzemelere uygulamada zorluk gösterir. Gri-dökme demire, sinterlenmiģ metal parçalarına uygulanamaz. Bu malzemeler kalıbın Ģeklini alma yerine, ufalanıp parçalanırlar. DiĢ açısı 60 0 olan vidalar bu yöntemle daha kolay Ģekil alırlar. Kökten yuvarlak olan diģli formları, kökleri enli ve düz olanlardan çok daha kolay ovalanırlar. Vida diģlerinin ovalanmasında diģ derinliği vida diģ üstü çapının ¼ ü veya 1/5 i kadar olması genellikle kabul edilen bir değerdir. Eğer bu değer diģ üstü çapının 1/6 sı kadar alınırsa ve de malzeme de sünek değilse, bu ovalama iģleminden sakınmak gerekir DiĢ yüzeylerinin durumu Eğer ovalama iģlemi itina ile yapılırsa vida diģi yan yüzeyleri ile vida diģi kökleri çok düzgün Ģekilde çıkartılabilinir. Ovalama ile imal edilen vidalar. kesici takımın bıraktığı izlerden ve titreģimden muaftırlar. Doğan bu kusurlar, aģınma ve yorulma hasarlarının baģlamasına sebep olan kusurlardır. OvalanmıĢ cıvata ve vida diģi yüzeylerinde pürüzlülük Ra=0,-0,6 µm arasında olurken, tornada kesme yoluyla açılmıģ vida diģlerinde bu değer Ra=1,6-3,1 µm arasındadır [3]. Ovalama öncesi ve sonrası yüzey pürüzlülüğü değiģimi ġekil 6.7 de görülmektedir. Ovalanarak açılmıģ diģli yüzeylerinde sürtünme katsayısı, kesme yolu ile açılmıģ diģli yüzeylerindekinden önemli ölçüde düģüktür, Bunun faydası hareketli vidalarda çok daha az güç kullanarak hareket sağlanmasıdır. Böylece vida yüzeyleri daha düzgün olur ve sıkı bir tutunma sağlanır.

50 40 ġekil 6.7. Ovalama öncesi ve sonrası yüzey pürüzlülüğü DiĢ açma yönteminin etkisi Ovalama yönteminde, ovalanacak parça soğuk iģlemle akmaya zorlanır. Böylece kesme yöntemiyle açılan vidalardan daha güçlü olurlar. Tablo 6.1 de her iki yöntemle açılmıģ vidaların mekanik özelliklerinin karģılaģtırılması görülmektedir. Vida boyutu ve adımı 7/8" - 9 1" /8" -7 Vida açılıģ Ģekli Ġç Sertlik Rb Sap Vida Çekme mukavemeti (psi) Yorulma ömrü (saykıl) OvalanmıĢ ,55 71,8 KesilmiĢ ,95 14,3 OvalanmıĢ 91 94,5 98,35 51,8 KesilmiĢ ,45 1,3 OvalanmıĢ 91 96,5 103,1 68,5 KesilmiĢ ,35 49,3 Tablo 6.1. Ç407 çeliği için kesilmiģ ve ovalanmıģ vida diģi mekanik özelikleri [Kumru, N., Demircioğlu, T., Ay, Ġ., 006] 6.5. Ovalanacak Malzemelerde Aranan Özellikler taģır. Ovalama yöntemi uygulanacak malzemelerde üç önemli özellik büyük önem Ovalanabilme kabiliyeti Pullanma Ovalama izi

51 Ovalanabilme kabiliyeti Ovalanabilme kabiliyeti dendiği zaman, ovalanacak malzemenin kalıplar arasında soğuk olarak Ģekillendirmeye akmaya zorlandığında bu malzemenin direnci anlaģılmalıdır. Malzemelerin ovalanabilme kabiliyetleri için Ovalanabilme indeksi terimi kullanılır. Malzemelerin ovalama kabiliyeti ile ilgili parametreler Tablo 6. de verilmiģtir. Metal Sertlik HB Ovalanabilme indeksi (a) Pullanmaya meyil (b) Ovalama izi yapmaya meyil ( c ) Karbon ve DüĢük AlaĢımlı Çelikler B C B C B C B B B B C C C C B C B C B C B B B B B C Paslanmaz Çelikler C B B B C B C B Demir DıĢı AlaĢımlar Alüminyum: Pirinç: FiĢek B C Deniz malzemesi C B Fosfor: Bronz C B Monel B B a) Oda sıcaklığında ovalanan metallere bu indeks uygulanır b) B, düģük hassasiyet C, yüksek hassasiyet c) B, önemsiz hassasiyet C,orta seviyede hassasiyet Tablo 6.. Metallerin ovalanma kabiliyetleri, pullanma ve ovalama izi değerlendirmeleri (Kumru, N., ve Demircioğlu, T., Ay Ġ., 006). ġöyle ki ovalanabilme indeksi 1,00 olan bir çelikte ovalama kalıpları ile yaklaģık m uzunluğunda ovalama yapabilirken, ovalanabilme indeksi 0.5 olan bir çelikte, aynı Ģartlarda yaklaģık m uzunlukta ovalama yapabiliriz. Buradan Ģunu

52 4 söyleyebiliriz: çeģitli metallerde vida formunu vermek için uygulamamız gereken güç, metallerin ovalanabilme indeksi ile ters orantılıdır. Örneğin dökme demirin ovalanabilme indeksi düģük olmasına karģılık, istenen gücün yüksek olması gibi. Ayrıca ovalanabilme indeksi bize aynı iģletme Ģartlarında iki malzeme ovalama iģlemine girdiğinde, kalıp ömrü ve radyal kalıp yüklerini kıyaslamamızı da sağlar Pullanma Pullanma ovalanacak malzemenin kesme mukavemeti ile alakalıdır. Çelik ve pirinç gibi malzemelerde Pb ve S olması, ovalama esnasında, pullanmaya karģı hassasiyeti artırırlar. Pullanma, ovalanmıģ vida diģi yüzeyinde susuzluktan çatlamıģ tarla görüntüsü nün oluģmasıdır. Kükürt içeren çelikler. içersindeki % S oranına ve yapılacak soğuk iģlem derecesine bağlı olarak ovalanabilirler. Kükürt kesme iģleminde iģlenebilirliği arttırırken, soğuk Ģekil verme iģleminde pek arzu edilmez. Kükürt ihtivası % 0,1 3 ü aģmamalıdır. Daha yüksek oranlar, daha yüksek ovalama basıncı gerektiren aģırı sert kükürt inklüzyonlarına sebep olurlar. Bunlar, soğuk Ģekil vermeye karģı direnirler. Kalıp ömrünü azaltır, pullanmaya sebep olurlar. Bazen de kalıbın kırılması ile sonuçlanabilirler. Pb içeren yumuģak ve dövülebilir haldeki çelikler, doğal olarak ovalanabilme kabiliyeti olan çelik olarak düģünülür. Pb, tezgâhta arzu edilen iģlenme kabiliyetini artırırken, soğuk Ģekil verme için çok uygun değildir. YumuĢaklık yaratan Pb, tezgâhına kesik kesik iģlemeye neden olur, bu ise kalıp yüklerinin değiģken olması demektir. Bu tür yüklemeler kalıp ömrünü zayıflatır. o nedenle Pb % 0,1 den daha fazla olmamalıdır. Bakır ve alaģımlan pullanmaya karģı hiç hassasiyet göstermezken. otomat çelikleri ve kesik kesik çıkartan özel çelikler pullanmaya karģı aģırı hassas malzemelerdir. Diğer tüm metal ve alaģımlar pullanmaya karģı az miktarda hassas olan malzemeler grubundandırlar Ovalama izi Ovalama iģlemi sırasında, ovalanan malzemenin diģlerinin yanal kısımlarındaki akma, diģ merkezindeki akmasından daha hızlı olursa, diģin tepesinde Ģekil 6.7 de en üstte görülen oyalama iz i oluģur. Bu kusur, bazen malzeme boyutunun yetersiz oluģundan da olabilir. Ovalama iz i korozif ortamlarda vida ömrünün çabuk kısalmasına

53 43 neden olur. Sünek ve yumuģak malzemeler, biraz sert olan malzemelerden daha derin ovalama iz i gösterirler.(1) ġekil 6.8 A görüntüsü, kalıp yüzeyine değen kısımlardaki akma, iģ parçasının merkezindeki akmasından daha azdır. Bu nedenle, ovalama iz i oluģumu pek olmaz. ġekil 6.8 B de kalıp yan yüzeylerine değen kısımlardaki akma, iģ parçasının merkezindeki akmadan daha azdır. Bu nedenle, ovalama izi oluģumu pek olmaz. Önemsiz ovalama izi gösterirler. ġekil 6.8 C de ise düģük karbonlu çeliklerde sıkça görülen orta hassasiyette bir ovalama izi oluģacak demektir. ġekil 6.8 D de ise, oyalama izi vidanın en tepesinde net bir Ģekilde belirmiģtir. AĢırı hassas bir ovalama izi görüntüsüdür. KALIP A İŞ PARÇASI KALIP B İŞ PARÇASI KALIP C D İŞ PARÇASI KALIP İŞ PARÇASI Diş tepesindeki ovalama izi (dudak oluşumu) ġekil 6.8. Ovalama esnasında oluģan ovalama izinin dört farklı hassasiyetinin Ģematik gösteriliģi Ovalamada diģ tepesinde oluģan ovalama izi (dudak oluģumu) yüzünden ovalama usulü ile açılan vidalar partikül birikimine yol açmaları sebebiyle gıda sektöründe ve diģ hekimliğinde kullanılan vidalı bağlantılarda tercih edilmezler. ġekil 6.8 deki ovalama izleri analiz edilirse: A-En düģük hassasiyetteki ovalama izi. Kalıp yüzeylerindeki akma merkezdeki akmadan daha yavaģtır. Bu kalıp yüzeyleri ile ovalanan parça arasındaki sürtünmenin de yüksek olması demektir.

54 44 B-Önemsiz hassasiyetteki ovalama izi. Kalıp yüzeylerindeki akma, merkezdeki akma ile hemen hemen aynı seviyededir. C-Orta hassasiyetteki ovalama izi. Tipik düģük karbon çeliklerinde görülür. D-AĢırı hassasiyetteki ovalama izi. BoĢluk vidanın en tepesinin altında net bir Ģekilde iz olarak ĢekillenmiĢtir.

55 d3 d OVALAMA KILAVUZU VE OVALAMA BAġLIĞI TASARIMI 7.1. Kanalsız Ovalama Kılavuzu Kanalsız ovalama kılavuzu kesme kılavuzuna çok bezemektedir. Kanalsız ovalama kılavuzunun farkı ise kanallı kılavuzdaki kanallar yerine ovalama diģlerinin diģ dibinin altından boģaltılmıģ olmasıdır. Ovalama kılavuzu kesit görüntüsü bir kam görünüģüne sahiptir. Ovalama kılavuzunun Ģekli baģlangıçta kavrama yapabilmesi ve öncü vida diģlerinin bulunduğu kavrama açılı veya radyüslü öncü diģ bölgesi vardır. Kavrama açılı öncü diģ bölgesinden sonra, esas diģleri oluģturacak kısım olan çalıģma diģ bölgesi vardır. Arka kısmında ise kesme kılavuzlarındaki gibi boģatma faturası ve sap mevcuttur. Sap kısmında kare anahtar ağzı açılmıģtır. Kılavuzun diģ üstü çapı ovalanacak vidanın diģ üstü çapı çalıģma Ģartlarına göre tolerans tayin edilir (genellikle açılacak vida diģ üstü çapından büyük). Kılavuzun diģleri sertleģtirme yapılmalıdır. Ancak düģük gevreklik yüksek tokluk olmalıdır. Ovalama esnasında malzemenin vereceği teki sonucu oluģan kuvvetle kılavuz sıkıģması olabilir. Böyle bir durumda kılavuzun sıkıģmayı yenebilmesi için kılavuz diģlerinin serliği yeterli tokluğu yüksek olmalı ve diģ yüzey pürüzlülüğü düģük olmalıdır. DiĢler vida diģi taģı ile taģlanmalıdır (ġekil 7.1). do Kr 1.(öncü dişler).(esas çalışma dişler) P do do1 l5 Rr0 Rr l1 l l3 l4 l Rr1 ġekil 7.1. Kanalsız ovalama kılavuzu Ovalama kılavuzunun vida kanal ve diģlerinin görüntüsü tepeciklere benzer. Vida kanalı normal vida kanalları gibi ovalanacak olan vidanın helis açısına sahiptir. Kavrama açılı bölgelerdeki vida kanaları, çalıģma diģ bölgesindeki helis açısının devamıdır. Ovalama kılavuzu diģ profilleri ġekil 7. de görülmektedir.

56 do1 do do do1 do do 46 1.(öncü dişler).(esas çalışma dişleri) P Kr l1 l Açı pahlı diş profili 1.(öncü dişler).(esas çalışma dişleri) Kr P R l1 l Radyüs pahlı diş profili ġekil 7.. Ovalama kılavuzu diģ profilleri Kanalsız ovalama kılavuzu hesaplamalar Ovalama kılavuzu geometrik ölçülerinin tespiti için formüller: Ovalama kılavuzu diģ üstü çapı do D 0, 10P Tdo (mm) (7.1) Ovalama kılavuzu bölüm çemberi çapı d o D, 65 0 TD Td (mm) (7.) Ovalama kılavuzu diģ dibi çapı d 1o D1, 1 0 TD (mm) (7.3) DiĢ üstü çalıģma toleransı Tdo 0, 47TD (mm) (7.4) Bölüm çemberi çalıģma toleransı Td 0 TD (mm) (7.5) o, ĠĢ parçası delik çapı dp do 0, 6P (mm) (7.6)

57 D D D1 t/8 t/ t1 t t/ t/8 47 Ovalama kılavuzu pah uzunluğu l 1 do dp (mm) (7.7) tgkr Kılavuz pah açısı Kr 6 Açık delikler için Kr 8 1 Kör delik için Kılavuz pah yarıçapı R l do dp 1 (mm) (7.7) 4 do dp Ovalanacak vida diģi elemanları ġekil 7.3 te görülmektedir. P ġekil 7.3. Ovalanacak vida Ovalanacak vidanın geometrik ölçülerinin bulunması için formüller: Teorik diģ yüksekliği t 0, 8660P ) (7.8) Gerçek diģ yüksekliği t 1 0, 6495P ) (7.9) Vida bölüm çemberi D D ) (7.10) t 1 Vida diģ dibi çapı D D ) (7.11) 1 t 1

58 M1x1.75 ovalama kılavuzu tasarım ve boyutlandırması M1x1.75 Somun vidayı ovalayarak imal etmek için ovalama kılavuzu tasarlayalım. Kılavuzun geometrik ölçülerini tespit edip kılavuz malzemesini seçelim. Ġlk olarak ovalanacak vidanın geometrik ölçülerinin tespit edilmesi gerekir. ġekil 7.3 te verilen parametreler aģağıda hesaplanmıģtır. Teorik diģ yüksekliği t 0, 8660P Gerçek diģ yüksekliği t 1,5155mm t 1 0, 6495P t 1,1366mm Vida bölüm çemberi D D t 1 Vida diģ dibi çapı 1 D 10,863mm D D 1 t 1 D1 9,76mm Şekil 7.. görülen ölçülerin bulunması: Ovalanacak vidanın çalıģma toleranslarının seçilmesi için ISO alıģtırma tablosunda delik sisteminde kaygan çalıģma toleransı seçildiğinde H7/h6 seçersek Ø1 için H7 0,011 0 h6 0 0, 013 `dir. Ovalanacak vidanın çalıģma toleransı TD, TD TD DiĢ üstü çalıģma toleransı: Tdo 0, 47TD Bölüm çemberi çalıģma toleransı 1, Tdo 0,00517mm Tdo 0, TD Td o 0,00mm Ovalama kılavuzu diģ dibi çapı d 1o D1, 0 TD 1 o d 1 Ovalama kılavuzu bölüm çemberi çapı d o D, 65 0 TD Td Ovalama kılavuzu diģ üstü çapı o d 9,78mm 10,87mm do D 0, 10P Tdo do 1,183mm Kılavuz pah açısı 0.011mm`dir.

59 49 Kr 6 Açık delikler için Kr 8 1 Kör delik için Açık delik olduğu için ĠĢ parçası delik çapı dp do 0, 6P Kr 4 seçildi. dp mm Ovalama kılavuzu pah uzunluğu l 1 do dp tgkr Kılavuz pah yarıçapı R l do dp 1 4 do dp l1 R 7,507mm 53.93mm55 mm 7.. Ovalama BaĢlığı Tasarımı Ovalama baģlığı ile iç vida ovalama için geleneksel talaģlı vida açma iģlemi ile çok benzerlik gösterir. ÇalıĢma prensibi iģ parçası sabit aparat hareketlidir. BaĢlığı iģ parçası ekseninde ileri hareket yaparak ve kendi ekseni etrafında dönerek iģ parçasının içine doğru aksi yal bir hareket yapar. BaĢlık ekseni doğrultusunda ilerlerken dönme hareketinde beraber yapar ve ovalama iģlemini gerçekleģtirilmiģ olur. Geri çekilme iģlemi iki Ģekilde mevcuttur. Birincisi geri çıkma aynı hareketleri tersine yaparak geri çıkar. Ġkinci geri çıkma ise kamın 60 çevrilerek makaraların merkeze doğru toplanmasını sağlayan yaylar sayesinde toplanabilir ve çıkabilir [Sağlam, H., 010]. Makaralar her iki kenarında konik olarak üretilmiģtir. Koniklik açısı Kr`dır. Bu profildeki makaralar kolay vida deliğini kolay ağızlayıp iyi bir yükleme yapabilmektedir. Makaralar iki kovan arasındaki mil ile yataklanmıģ ve vida eğim açısına dik bir Ģekilde sıralanırlar. Aynı düzlemde çalıģan makaralar vida kanalı kaydırma yöntemiyle yerleģtirilmiģlerdir. Ovalama aparatının geliģtirilip kullanılması için bazı Ģartlar sağlanmalıdır. Soğuk Ģekillendirmedeki güçlük ve aģırı ovalama torku sebebiyle büyük adımlı vidaların ovalanması henüz risklidir. ġimdilik vida adımı mm ile sınırlıdır.

60 D D D1 r1 hm3 hm hm hm1 hm3 50 Üretilecek vida malzemelerinin büyük kararlılığa sahip olmalı ve ovalama sırasında radyal kuvvetlerden kaynaklanan büyük elastik deformasyondan kaçınmak için vida delik kalınlıkları yeterli olmalıdır. Ovalama iģlemi esnasında makaralar ile iģ parçası arasında oluģacak sürtün meyi azaltmak için soğutma sıvısı kullanılmalıdır. Soğutma sıvısı Rezinol-LT 31ve Valtsol kullanılmalıdır. Bu soğutma sıvıları malzemesin deformasyonunu kolaylaģtırır. Torkun azalmasını ve makaraların ömrünü artırır. Ovalama hızı v=0,36m/s`yi geçmemelidir. Yüksek hızlarda tork düģmesine rağmen estetik olarak vida profilinin dudak verme gerçekleģir. Ġstenmeyen bir görüntü oluģur. Ovalama iģleminin düzgün olması için ve baģlığın vida deliğini iyi kavrama yapabilmesi için deliği diģ kalınlığı kadar 45 açılı pah kırılmalıdır. Ovalama makarası diģ profili ġekil 7.4 te verilmiģtir. P r H m 0 l1 l l1 l0 Kr P P Markara 1 Kr Markara 1 R Kr P/3 P/3 Markara Kr Markara R Kr P/3 P/3 Markara 3 Kr Markara 3 R Açı diş yapılı makara Radyüs diş yapılı makara ġekil 7.4. Makara diģ yapısı

61 Ovalama baģlığı için hesaplamalar Ovalanacak vidanın geometrik ölçülerinin bulunması için formüller: Teorik diģ yüksekliği: t 0, 8660P Gerçek diģ yüksekliği: t 0, 6495P 1 Vida bölüm çemberi: D D t1 Vida diģ dibi çapı: D1 D t Ovalama baģlığı ölçüleri Ovalama makarasının ölçülerini bulmak için kullanılacak formüller: Makara teorik diģ yüksekliği H m 0, 866P Makara gerçek diģ yüksekliği h m 0, 6495P DiĢ üstü ile bölüm çemberi arasındaki fakın yarısı h m1 hm Bölüm çemberi ile diģ dibi arasındaki fakın yarısı h m hm Teorik diģ ile gerçek diģ yükseklik farkı yarısı hm hm 3 0, 108P 8 Makara diģ üstü çapı d m o ), (0,5...0,3 D Makara bölüm çemberi çapı d d h m, m, o m 1 Makara diģ dibi çapı d h m, 1 dm, o m (7.1) (7.13) (7.14) (7.15) (7.16) (7.16) (7.17) (7.18)

62 5 Makara boyca eğri yarıçapı ( L R 0 1,5) 4[ D [ D dp dp 0 ( L 0 1,5 P) sin ( )] L 1,5 P) sin ( )] 0 0 (7.19) Vida kılavuz açısı 0 P arctg D ĠĢ parçası delik çapı dp Makara geniģliği [3Ptg ( )( D L ( )P Makara pah uzunluğu L ( )P Makara pah açısı D 1 ) 8( D 3 D )]/[4Ptg ( )][15P /100] 3 1 (7.0) (7.1) (7.) (7.3) Kr m Makara diģ tepesi diģ dibi yuvarlaklık P r1 r hm, 1 sin / 4tg (7.4) M80x1.5 ovalama baģlığı tasarımı boyutlandırılması ve imalatı Tasarım ve imalat kolaylığı açısından baģlangıçta böyle büyük bir çap seçilmiģtir. Makara tasarımı ve ovalama baģlığı tasarımı için gerekli boyutlandırmalar ġekil 7.5 te verilen denklemler kullanılarak aģağıdaki Ģekilde hesaplanmıģtır: Vida dişinin boyutlandırılması: Teorik diģ yüksekliği: t 0, 8660P Gerçek diģ yüksekliği t 1,99mm t 1 0, 6495P t 0,9745mm Vida bölüm çemberi D D D 79,057mm t 1 Vida diģ dibi çapı 1

63 53 D D D 78,0515mm 1 t 1 Ovalama makarasının boyutlandırılması: Makara teorik diģ yüksekliği H m 0, 866P Makara gerçek diģ yüksekliği h m 0, 6495P 1 H m hm 1,99mm 0,9745mm DiĢ üstü ile bölüm çemberi arasındaki fakın yarısı: hm hm 1 hm1 0,48715mm Bölüm çemberi ile diģ dibi arasındaki fakın yarısı hm hm hm 0,48715mm Teorik diģ ile gerçek diģ yükseklik farkı yarısı hm hm 3 0, 108P 8 Makara diģ üstü çapı hm3, (0,5...0,3 D 4mm d m o ) d m, o 0,117815mm Makara bölüm çemberi çapı d d h m, m, o m 1 Makara diģ dibi çapı d h m, 1 dm, o m d m, d m,1 3,05mm 1,051mm Makara geniģliği L 0 (10...1)P L 0 Makara pah uzunluğu 15mm L 1 (3...4)P L 1 6mm Makara pah açısı Kr m Kr m 6

64 54 ġekil 7.5. Kalıplama makarası yerleģimi ve diģ kaydırma miktarları Makara diģ tepesi diģ dibi yuvarlaklık miktarı: P r1 r hm, 1 sin / 4tg ĠĢ parçası delik çapı r 1 r 0,6mm 3 3 dp [3Ptg ( )( D D ) 8( D D )]/[4Ptg ( )][15P /100] dp 78,98mm 1 Vida kılavuz açısı P 0 arctg 0 0,00596 (0 0 1 ) D Makara boyca eğri yarıçapı 1 ( L R 0 1,5) 4[ D [ D dp dp ( L 0 ( L 0 1,5 P) 1,5 P) sin sin ( )] 0 ( )] 0 R 66.33mm R 68mm seçildi Ovalama baģlığı M80x1,5 somunun vidasının ovalanarak açılması için tasarlanan aparatın geometrik hesaplamaları yapılmıģ fakat teorik olarak bulunan ölçüler gerek imalat gerek montaj ve demontaj açısından zorlukları vardır. Ovalama baģlığı tasarımı hassasiyet ve gönye bakımından düzgün olmalıdır. Ovalama makaralarının çapları teorik hesaplama sonucuna bağlı kalınmadan tasarımcının makara yerleģtirmede mümkün olduğunca makara çapını büyültmelidir. Tasarlanan baģlıkta çoğunlukla hesaplamalara bağlı

65 55 kalınmıģ sadece makara çapını büyük alınmıģtır. Bunun sebebi ise imalatta karģılaģılan üretme zorluğu ve ölçü hassasiyetidir. Ovalama baģlığı ġekil 7.6`da görüldüğü gibi 3 parçadan oluģmaktadır. Gövde iki kısımdan oluģmakta saplı kovan ve kovandır. Sap ve gövde kısımları Ç1040 çelik malzemeden imal edilmiģtir. Makaraları ovalanacak vidanın helis açısına göre makara vida kanallarında kaydırma yaparak 1.,. ve 3. olmak üzere sıra ile takılmıģtır. Yani 3 makara kullanılması sebebiyle makara diģleri birbirine göre adımın 1/3 ü kadar kaydırılarak yerleģtirilmiģ, makara döndürüldüğü zaman diģlerin, dolayısıyla açılan vida kanallarının birbirini takip etmesi sağlanmıģtır. A-A KESİTİ Ayar Plakası Tespit Flanş Denge Çatalı Ovalama makarası Pim Gövde Sap Kam Allen Başlı civata (M8x55mm) Aralık Burcu Allen Başlı civata (M8x15mm) ġekil 7.6. Tasarlanan ovalama baģlığı diģ kaydırma miktarları Makaraları taģıyan miller M80x1,5 helis adım açısını karģılayacak Ģekilde mil yataklarında saptırma yapılarak helis açısı karģılanmıģtır. Makarayı taģıyan miller Ç 1040 yapılmıģ ve Rc sertlik verilmiģtir. Makaranın malzemesi yüksek tokluğa sahip BÖHLER S600 çeliğinden yapılmıģ ve ısıl iģlem yapılarak Rc arasında sertlik verilmiģtir. Makaraların üstüne gelen kuvveti taģıyan ve yükleme miktarını ayarlayan kamdır. Kam Ç 1040 malzemeden yapılmıģtır ve ısıl iģlem yapılarak Rc arasında sertlik kazandırılmıģtır. Kamın ucunda merkezlenmiģ yataklanmıģ ve tespit flaģı ve ayar plakası yerleģtirilmiģtir. Ayar plakası ile ovalanacak vidanın helis açısı

66 56 kadar döndürülüp tespit flaģı sıkılıp sabitlenir. Kama hareket verilerek akabinde makaralarda aparat eksenine dik bir Ģekilde girme çıkma iģlemi yapmaktadır. Ovalanacak vidanın diģ üstü çapı ve çalıģma sıkılığına göre ayarlama yapılıp ovalama iģlemi gerçekleģtirilir.

67 57 8. NUMUNELERE ÇEKME TESTĠ UYGULAMASI 8.1. Numunelerin Hazırlanması Çekme deneyi için iki tip numune hazırlanmıģtır. Birisi M1x1.75 kesme ve ovalama kılavuzu ile vida açmak için hazırlanan numuneler (ġekil 8.1) ve diğeri ise yine M80x1.5 boyutunda keserek ve ovalayarak vida açmak için hazırlanmıģ numunelerdir (ġekil 8.). ġekil 8.1. M1x1.75 kesme ve ovalama kılavuzu için numuneler ġekil 8.. M80x1.5 kesme ve ovalama baģlığı için numuneler M1x1.75 için hazırlanan numuneler ġekil 8.1 de verilen boyutlarda tornalanmıģ, kesme kılavuzu ile açılacak olan delikler diģdibi çapında (10. mm) ve ovalama

68 58 kılavuzu ile vida açılacak olan delikler ortalama çapta (11. mm) delinmiģ ve diģli Ģanzımanlı matkap tezgâhında (Retosan RM 35 ES) otomatik kılavuz baģlığı yardımı ile kesme ve ovalama kılavuzları ile 10 mm boyundaki fatura uzunluğuna aynı Ģartlarda kılavuz çekilmiģ ve kılavuzlar vida mastarları ile kontrol edilmiģtir. Numunelerin diğer tarafındaki 30 mm lik kısma ise vida çekmede kullanılmak üzere M18x.5 kesme kılavuzu ile vida çekilmiģtir. M80x1.5 için hazırlanan numuneler dıģ boyutlarında tornalandıktan sonra tornada keserek vida açılacak olanların iç çapları diģ dibi çapında (78.05 mm), ovalama baģlığı ile vida açılacak numuneler ise ortalama çapta (79.35 mm) iģlenmiģtir. Keserek vida açma iģlemleri CNC tezgâhında yapılmıģ, ovalama baģlığı ile vida açma iģlemleri ise yine aynı matkap tezgâhında gerçekleģtirilmiģtir. 8.. Çekme Deneyi Çekme deneyi, malzemelerin statik yük altındaki mekanik özelliklerini belirlemek ve malzemelerin özelliklerine göre sınıflandırılmasını sağlamak amacıyla uygulanan, makinecilik açısından çok önemli bir mekanik deneydir. Deney, mekanik özellikleri belirlemek amacıyla bir deney parçasının, genellikle kopuncaya kadar, gerilmesini kapsar. Belirlenecek mekanik özellikler: a) Elastikiyet modülü e) Çekme dayanımı (Maksimum gerilme) b) Elastiklik sınırı f) Akma gerilmesi vb. olarak sıralanabilir. Elastikiyet modülü (E) malzemenin gerilmesi (σ) ile gerinmesi () arasındaki iliģkiyi belirleyen önemli bir katsayıdır. E (8.1) Elastiklik sınırı, elastik Ģekil değiģiminin görüldüğü en yüksek gerilme değeridir. Çekme sırasında elastik Ģekil değiģimine bağlı olarak çekilen numunede enerji depolanır (Rezilyans - u r ). Bu enerji, gerilme-birim uzama eğrisinin altında kalan alana eģittir. Deney numunesinin kopması ile bu enerji geri verilir. Gerilme ile gerinme arasında lineer bir orantının kabul edilebildiği en yüksek gerilme değeri olan orantı sınırı gerilme ( p1) diyagramdan okunarak rezilyans değeri aģağıdaki formül ile hesaplanabilir.

69 59 u r 1 p 1 pı p1 E 1 (8.) Uygulanan çekme kuvvetinin yaklaģık olarak sabit kalmasına rağmen plastik Ģekil değiģiminin önemli ölçüde arttığı ve çekme diyagramının düzgünsüzlük gösterdiği gerilme değeri akma sınırıdır. Alüminyum alaģımlarında, akma gerilmesi diyagram üzerinde tam belirli olmadığından, ġekil 8.3 teki yöntem uygulanarak akma gerilmesi bulunur. Bu metoda göre paralel doğrunun kestiği nokta gerilme değerini verir. ġekil 8.3. Gerilme-gerinme diyagramı Çekme numunesinin kopmadan dayanabileceği diyagramdaki en yüksek gerilme değeri maksimum gerilme olarak tanımlanır. Deneylerde kullanılan numuneler Ç1030 malzemeden yapılmıģtır. Bu malzemenin kimyasal kompozisyonu Tablo 8.1 de verilmiģtir. Karbon (%) Silisyum (%) Mangan (%) Kükürk (%) Potasyum (%) 0,5-0,34 0,10-0,30 0,60-0,90 0,05 0,04 Tablo 8.1. Ç1030 deney malzemesi kimyasal kompozisyonu

70 Çekme Deneyin YapılıĢı Aksi belirtilmedikçe deney 10 C ile 35 C arasındaki bir sıcaklıkta yapılır. Kontrollü Ģartlarda yürütülen deneyler 3 C ± 5 C sıcaklıkta yapılabilir. Cihaz yazılımı çalıģtırılır ve aģağıdaki iģlemler uygulanır. Deney numunesinin Çekme deney cihazına bağlanmasında M1x1.75 kılavuz çekilmiģ numuneler için ġekil 8.4 teki, M80x1.5 numuneler için ise ġekil 8.5 te görülen adaptörler kullanılmıģtır. ġekil 8.4. M1x1,75 deney numuneleri çekme deneyi aparatları ġekil 8.5. M80x1,5 deney numuneleri çekme deneyi aparatları Deney numunelerinin çekilmeye hazır Ģekilde çekme aparatlarına bağlanmıģ hali ġekil 8.6 de görülmektedir.

71 61 ġekil 8.6. Çekme deney aparatlarına bağlı deney numuneleri görüntüsü Her bir deney numunesi yukarıdaki Ģekilde hazırlanarak çekme deney cihazı çeneleri arasına yerleģtirilmiģ ve aynı Ģartlar altında vida diģleri sıyrılıncaya kadar çekilmiģ ve çekim sırasında maksimum çekme kuvveti (kn) ve uzama değerleri kaydedilmiģtir. Çekme sonucu elde edilen maksimum kuvvet ve ortalama değerleri M1x1.75 için Tablo 8. de ve M80x1.5 için 8.3 te sunulmuģtur. Kesme kılavuzu ile açılan vida diģlerinde maksimum çekme kuvveti ortalaması 47.3 kn iken, ovalama kılavuzu ile elde edilen vida diģlerinde maksimum çekme kuvveti ortalaması 65.5 kn bulunmuģtur. Ovalama kılavuzu ile açılan vidaların ortalama çekme kuvveti kesme kılavuzuna göre %8 bir artıģ göstermiģtir. Kesme kılavuzu Ovalama kılavuzu Vida boyu (mm) Maksimum yük (kn) Vida boyu (mm) Maksimum yük (kn) Ortalama 47,3 Ortalama 65,5 Tablo 8.. M1x1.75 kesme ve ovalama vida diģleri çekme deneyi sonuçları Kesme ile açılan M80x1.5 vida diģlerinde maksimum çekme kuvveti ortalaması kn iken, ovalama baģlığı ile elde edilen vida diģlerinde maksimum çekme kuvveti ortalaması kn bulunmuģtur. Bu durumda ovalama ile açılan vidaların ortalama çekme kuvveti kesme kılavuzuna göre %45 bir artıģ göstermiģtir.

72 6 Kesme ile açılan iç vida Ovalama baģlığı ile açılan iç vida Vida boyu (mm) Maksimum yük (kn) Vida boyu (mm) Maksimum yük (kn) 10 05, Ortalama Ortalama Tablo 8.3. M80x1.5 kesme ve ovalama vida diģleri çekme deneyi sonuçları 8.4. Çekmeye çalıģan vida diģlerinde diģ sıyrılma/ezilme hesabı Cıvata ile bağlanan parçalardaki kuvvet akımı, cıvata ve somun diģleri üzerinden geçer sıradan somunlarda, ġekil 8.7 de görüldüğü gibi, kuvvetin vida diģlerine dağılımı eģit değildir. AraĢtırmalara göre kuvvetin %5060 ı ilk iki diģ tarafından taģınmaktadır. Buna rağmen bütün hesaplarda cıvata üzerindeki kuvvetin somun ve cıvata diģ yüzeylerine eģit ve düzgün yayıldığı kabul edilir. Yani bir diģe gelen kuvvet; z somundaki diģ sayısı olmak üzere; F F1 z olur. (8.3) Yük yayılışı ġekil 8.7. Vida diģlerinin zorlanması

73 ah 63 Zorlanma bakımından vida diģleri yüzey basıncına ve kesmeye zorlanır. Buna göre diģ yüzeylerinde meydana gelen yüzey basıncı; 4F1 P d d veya F P z.. d. t 1 em (8.4) (8.5) P em (8.6) bağıntılarından hesaplanır. Burada t vida diģinin yük taģıma derinliğidir. Vida diģlerindeki kesme gerilmesi ( ġekil 8.8.) F z.. d1( ah) (8.7) bağıntısı ile tayin edilir. Burada (ah), kesilmeye zorlanan kesit alanının yüksekliğini gösterir ve hatvenin bir yüzdesi olarak verilir. d ġekil 8.8. Bir diģin kesmeye zorlanması a için aģağıdaki değerler tavsiye edilir [Akkurt, M., 006]. Kare vida a = 0.5 Trapez vida a = 0.65 Üçgen cıvata vidası a = 0.75 Üçgen somun vidası a = 0.85

74 64 Normal Ģartlarda talaģ kaldırılarak üretilmiģ olan vidaların diģ zorlanması ve diģlerin akmaya baģlayıp kopması için gerekli kuvvet hesaplanmıģtır. Sıkma kuvvetinin bir tepkisi olarak sıkılan cıvata FÖN kuvveti tarafından çekmeye zorlanmaktadır. Ayrıca M s1 momenti tarafından da burulmaya maruz kalmaktadır. Adımın oluģturduğu çekme ve burulma zorlanmaları; somun 10 diģ durak noktasına kadar sıkıldığı için ön gerilmesi yüklenmiģ durumdadır. Çekme iģlemi somun eksenine dik bir Ģekilde yükleme yapılacaktır. Çekmeye tabi tutulacak olan numune malzemesinin statik zorlanma olduğu için akma sınırının maksimum zorlama olacaktır. Çelik için; p em S AK Ģeklinde ifade edilirse, %100S mukavemet Ģartı; S=4 olacaktır. Vida diģlerindeki kesme gerilmesi ( ġekil 8.8) F z.. d1( ah) (8.8) F. z.. d 1( ah ) (8.9) M1x1,75 somunun kesme kuvveti, yüzey basıncını ve çekme kuvveti M1x1,75 somunun 10 diģ tutacak Ģekilde erkek özel cıvata ile tespit edilip çekme deneyi yapılacaktır. Somunun maruz kalacağı kesme kuvvetini, yüzey basıncını ve çekme kuvvetini hesaplanırsa; M1x1,75 somunun geometrik ölçüleri ve dayanımları DiĢ sayısı DiĢ dibi çapı Böğür çapı Adım z 10 diģ d d1 h 1.75 mm 9,853mm 10,106mm Üçgen somun vidası hatve kesri a = 0.85 Kesme gerilmesi 100 kğ/cm Akma gerilmesi 5 kğ/mm Ak

75 65 Çekme gerilmesi 15 kğ/mm M1x175 vida dişlerindeki kesme gerilmesi: F zd 1 ( ah) F 55.5daN em Malzemenin kesilmesi (diģlerin sıyrılması) değer yuvarlatılırsa 5600kğ olacaktır. M1x1,75 somunun yüzey basıncı: a) b) 4F1 P d d 1 F P z. d a. h AK. p p 6,5 kg/mm S a) F P. d d1 z 4 b) P. z.. d ah F F 30 dan F 3170 dan M1x1,75 somunun çekme kuvveti: d1 F em F 1143daN dan yükü M1x1,75 vidaya uyguladığımızda vidada meydana gelen çekme kuvveti; bulunur. d1 4F F em em em 7,47 dan/mm 4 d 1 M80x1,5 somunun kesme kuvveti, yüzey basıncını ve çekme kuvveti M80x1,5 somunun 10 diģ tutacak Ģekilde erkek özel cıvata ile tespit edilip çekme deneyi yapılacaktır. Somunun maruz kalacağı kesme kuvvetini, yüzey basıncını ve çekme kuvvetini hesaplanırsa; M80x1,5 somunun geometrik ölçüleri ve dayanımları DiĢ sayısı DiĢ dibi çapı Böğür çapı Adım z 10 diģ d d1 h 1.5mm 78,0515mm 79,057mm

76 66 Üçgen somun vidası hatve kesri a = 0.85 Kesme gerilmesi 100 kg/cm Akma gerilmesi 5 kg/mm Çekme gerilmesi 15 kg/mm Ak em M80x15 vida dişlerindeki kesme gerilmesi: F zd 1 ( ah) F 37517daN Malzemenin kesilmesi (diģlerin sıyrılması) değer yuvarlatılırsa kgf olacaktır. M80x1,5 somunun yüzey basıncı: a) b) 4F1 P d d 1 F P z. d a. h AK. p p 6,5 kg/mm S a) F P. d d1 z 4 b) P. z.. d ah F M80x1,5 somunun çekme kuvveti: d F 4 1 em F 7605,5daN F dan F dan 37517daN yükü M80x1,5 vidaya uyguladığımızda vidada meydana gelen çekme kuvveti; bulunur. d1 4F F em em em 7,84daN/mm 4 d 1

77 67 9. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA Ovalama metoduyla vida üretiminin bir plastik deformasyon olması hasebiyle, ovalama makaraları ile yerdeğiģtirilen, yani plastik olarak deforme edilen ham malzeme matris formuna uygun olarak bir form kazanmaktadır. Bu çalıģmada ovalama metodu kullanılarak, geliģtirilen ve imal edilen bir ovalama baģlığı marifetiyle iç vida ovalama iģlemi gerçekleģtirilmiģtir. Deformasyon sırasında meydana gelen sürtünme kuvvetlerini asgariye çekmek ve daha iyi bir yüzey kalitesi elde etmek için yüksek hız çeliğinden mamul 3 adet ovalama makarası kullanılmıģtır. Makaraların ham malzeme üzerinde yuvarlanması sırasında malzeme sadece vida formunu almakla kalmamıģ, aynı zamanda soğuk plastik deformasyona bağlı olarak ta vida yan yüzeylerinin sertleģmesine sebep olmuģtur. Bu çalıģmada boyutta iki tip numune üzerinde çalıģılmıģtır. Numunelerden birisi M1x1.75 olup bunlara hem kesme kılavuzu ile hem de ovalama kılavuzu ile vida açılmıģ ve her ikisine de aynı Ģartlarda çekme testi uygulanarak sonuçlar karģılaģtırılmıģtır. ġekil 9.1 de kesme kılavuzu ile açılmıģ M1x1.75 vidanın çekme grafiği, resim ve SEM görüntüleri görülmektedir. Çekilen vida diģi yan yüzeylerine etki eden çekme kuvveti sonucu vida öncelikle diģ tepesinden ezilmeye baģlamakta ve ilk diģin maksimum ezilme sınırına kadar çekme kuvveti artmakta, ilk diģin deformasyonunu müteakip diğer diģler zincirleme olarak ezilmeyi takip etmekte ve buna bağlı olarak ta kuvvet azalmaktadır. DiĢin sıyrılmasına kadar olan hasar oluģumu bir uç bozunumu (end failure) olarak ifade edilebilir. ġekil 9.1a da çekme deney grafiği ve ġekil 9.1b de ise sıyrılan vida diģinin kesit resmi görülmektedir. Ezilen ve bu arada çekme doğrultusunda yönlendirilmiģ diģlerin optik projektördeki görüntüsü ġekil 9.1d de görülmektedir. Vida diģlerine çekme testi uygulamak için M1x1.75 kromnikelli cıvatalar kullanılmıģtır. Çekme sırasında oluģan deformasyon sadece çekilen kılavuz diģlerinde olamayıp, az da olsa bu matris üzerinde de bir deformasyon meydan gelmiģtir. Çekme matrisinin görüntüsü ġekil 9.1e de görülmektedir. Kesme kılavuzu ile açılan vidanın SEM görüntüleri incelendiğinde diģ yüzeylerinde kesmeye bağlı olarak yırtılmalar ve çapaklanmalar görülmekte, bu da çentik etkisini artırmakta ve vidanın sıyrılması yanında bazen dilerin kopmasını tetiklemektedir. Özellikle çıkıģ ağzında diģler adeta silinmiģ bir görüntü vermektedir. ġekildeki vidanın çekme mukavemet değeri 59,9 kn, bir diģe gelen yük 59,9/6=9,983 kn ve diģlerin sıyrılma süresi,5 sn dir

78 68 (b) (a) (d) (c) (e) ġekil 9.1 M1X1,75 Kesme kılavuzuyla açılmıģ vidanın görüntüleri a) Çekme deney grafiği, b) Vidanın kesit resmi, c) SEM görüntüsü, d) Çekme sonucu sıyrılan vidanın optik projektörde görüntüsü, e) Tampon çekici ġekil 9.1 de ovalama kılavuzu ile açılmıģ M1x1.75 vidanın çekme grafiği, resim ve SEM görüntüleri görülmektedir. Çekme grafiği incelendiğinde vida diģinin yükleme karģısında hemen sıyrılmak yerine yükün artarak belli bir maksimuma eriģtikten sonra yükün azaldığı yani ezilmenin baģladığı görülmektedir. Burada keserek açılan vidaya göre daha yüksek bir mukavemet gözlenmektedir. Vida diģlerinde kopma yerine rutin bir ezilme gözlenmiģtir. SEM görüntülerinde vida yüzeylerinde yırtılmalar gözlenmemiģtir.

79 69 (b) (a) (c) (d) (e) ġekil 9. M1X1,75 Ovalama kılavuzuyla açılmıģ vidanın görüntüleri a) Çekme deney grafiği, b) Vidanın kesit resmi, c) SEM görüntüsü, d) Çekme sonucu sıyrılan vidanın optik projektörde görüntüsü, e) Tampon çekici (Not: Ölçülen çekme kuvveti 65,6 kn) ġekil 9.3 te keserek açılmıģ M80x1.5 vidanın çekme grafiği, resim ve SEM görüntüleri görülmektedir. Çekme grafiği ġekil 9.1 de kesme kılavuzu ile açılan vida grafiğine benzer karakter göstermektedir. Burada ezilmeler daha ziyade diģ tepelerinde seyretmiģ, diģ diplerinde ve çekme matrisinde kayda değer bir tahribat gözlenmemiģtir.

80 70 (b) (a) (d) (c) (e) ġekil 9.3 M80X1,5 Keserek açılmıģ vidanın görüntüleri a) Çekme deney grafiği, b) Vidanın kesit resmi, c) SEM görüntüsü, d) Çekme sonucu sıyrılan vidanın optik projektörde görüntüsü, e) Tampon çekici (Not: Ölçülen çekme kuvveti 05,7 kn) ġekil 9.4 te ovalama baģlığı ile ĢekillendirilmiĢ M80x1.5 vidanın çekme grafiği, resim ve SEM görüntüleri görülmektedir. Çekme grafiği incelendiğinde vidanın maksimum bir tepe değerine kadar yüklendikten sonra ezilmeye baģladığı görülmektedir. SEM görüntülerinde diģ tepelerindeki ezilmeye rağmen diģ diplerinde bir tahribat gözlenmemiģ, dolayısıyla bu durum kopmaya karģı vidanın yüksek bir mukavemet sağladığını göstermektedir. Çekme matrisleri çekme sırasında mukavim

81 71 kalması için 35 Rc de sertleģtirilmesine rağmen uç kısımlarında bariz Ģekilde tahrip olmuģtur. (b) (a) (c) (d) (e) ġekil 9.4 M80X1,5 Ovalama BaĢlığı ile açılmıģ vidanın görüntüleri a) Çekme deney grafiği, b) Vidanın kesit resmi, c) SEM görüntüsü, d) Çekme sonucu sıyrılan vidanın optik projektörde görüntüsü, e) Tampon çekici (Not: Ölçülen çekme kuvveti 78,7 kn)