V BÜKME KALIPLARI. Prof. M. Emin YURCİ Y. Ü. Mühendislik Fakültesi Dekan Yardımcısı

Transkript

1 V BÜKME KALIPLARI Prof. M. Emin YURCİ Y. Ü. Mühendislik Fakültesi Dekan Yardımcısı 8 KASIM

2 BÜKME KALIPLARI Mehmet Emin YURCİ Bükme, sac parçalara en sık uygulanan şekillendirme işlemlerinden birisidir. Bu işlemi gerçekleştirmek için de, kesme ve delme kalıplarına benzer şekilde bir kalıp ve stampa kullanılmaktadır. Bükme kalıpları da kılavuzsuz ve kılavuzlu olarak imal edilebilmektedir. Biçim hassasiyeti arandığında ve parça sayısı fazla olduğunda kılavuzlu bükme kalıplarının tercih edilmesi gerekmektedir. Uzun bükme kenarları için apkant presler kullanılmaktadır. Bu tezgâhlar, 2500-r3000 mm.ye kadar bükme kenarı olan büyük sac parçaları rahatça şekillendirebilmemtedir (Şekil:1). Şekil: 1 Apkant pres kalıpları Apkant preslerin avantajlı yönleri, değişebilir olması, yeni bir işleme kolayca ve hızla uyarlanabilmesi ve takım maliyetinin de düşük oluşudur. Esas olarak, yavaş kurslu uzun bir stampası ve yine uzun ve dar bir kalıbı bulunmaktadır. Stampaya mekanik veya hidrolik olarak hareket verilebilmektedir. Mekanik preste volanın ve transmisyon mekanizmasının mekanik avantajından yararlanılarak büyük tonaj ve iş değerlerine ulaşılabilmektedir. Bu makinalar çok rijit tutulmuş olmalarına rağmen, aşırı yüklenme konusuna titizlik gösterilmesi gerekmektedir. Hidrolik olanlara göre yüksek hız avantajı bulunduğundan, seri imalâtta, ani ve büyük tarafların sağlanmasında elverişlidir. Ancak, strok ayarı ile kontrolü hidrolik presler kadar kolay yapılamamaktadır. Hidrolik apkant preslerde, hidrolik mekanizmanın gereği aşırı yükleme tehlikesi söz konusu değildir. Bundan dolayı bu presleri mekanik tiptekiler gibi aşırı rijit tutmağa gerek kalmamaktadır. Hidrolik preslerin diğer avantajlı yönleri de, strok ayarı ve strokun aşağı ve yukarı alınabilmesidir. Ayrıca, strokun değişik noktalarında farklı hızlar elde edilebilir, yaklaşım ve geri dönüş peryotları hızlandırılabilir, şekillendirme sonunda parçayı bir süre basınç altında tutarak geri esnemenin azaltılması sağlanabilir. Prof., Yıldız Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü 17

3 Şekil: 2. En çok kullanılan bükme kalıbı ve stampa tipleri (a-90 V bükme, b-ofset, c-kavisli bükme, d-dar açılı V bükme, e-katlama, f-bükme ve katlama, g-ârdışık bükme ve kazboynu stampa, h-ardışık tükme ve boşluklu stampa) Bükme kalıplarının uygulamada en çok yer alan tipi, Şekil:2a! da gösterilen takımdır. Kalıp açıklığının b min değeri genellikle 8s kadar seçilmektedir. Stampa uç kavisi düşük karbonlu çelikler için İs f ten daha küçük olamaz. Bükülen sacın plastiklik özelliği azaldıkça yarıçap boyutunun da daha büyük seçilmesi gerekmektedir, Stampanın, kalıba tam olarak oturmasını sağlamak için kalıp kavisi yarıçapı stampa kavisi yarıçapından sac kalınlığı kadar yada biraz daha büyük seçilmektedir. Ancak bu şekilde biçim ve boyut kontrolü sağlanabilir. V kalıpta 90 lik bükümler elde etmek için kalıp açısı genellikle 85*87 dolayında tutulmaktadır. 90 lik bükme açıların^ sağlayabilmek için geri esneme ile ilgili birçok deneme yapılıp kalıpta buna göre tashih ve düzenlemelere gidilebilmektedir (Tablo: 1). Ofset Bükme Kalıbı Kalıp-Stampa kombinasyonunun şekil 2b f de görüldüğü bu kalıp tipinde 90 lik iki bükme işlemi bir arada gerçekleştirilebilmektedir. Bu tarz bükme işlemi, 90 lik bir V bükme işleminin dört katı şekillendirme kuvveti gerektirmektedir. Ofset bükme işlemi daha ziyade ince saclar (3 mm veya daha ince) ile sınırlandırılmaktadır. Ofset derinliği h boyutu için bir min. değer olarak 6s alınabilir. 18

4 3 Kavisli Bükme Kalıbı Geniş bir yuvarlatma gösteren 90 lik kalıp ve stampa ile gerçekleştirilmektedir (Şekil 2c). Stampa kalıba tam olarak oturduğunda bükülen sacın iç eğriliği, stampa kavisinin belirli bölümü ile çakışmaktadır. Stampanın hızla oturması, daha az geri esneme ile daha küçük bükme yarıçapının sağlanması ve şekillendirilen sacın stampa ucunu daha iyi sarması sonucunu getirmektedir. Bükme açısının üniformluğu, büyük ölçüde sacın kalınlık olarak üniformluğuna bağlı kalmaktadır. Dar Açılı Bükme Kalıbı Şekil 4d f de görülen bu kalıp tipi dar açılı bükümleri gerçekleştirmek üzere hazırlanmaktadır. Burada şekillendirme için tam bir stampa kalıp çakışması söz konusu değildir. Dar açılı bükme, katlama işleminin başlangıç aşaması olarakta uygulanmaktadır. Bu amaçla, olabildiği kadar dar açılı bir bükme elde edilmeğe çalışılır. Katlama işleminin en büyük dezavantajı, metalin bu bölgede oldukça sertleşmesi ve şekillendirme esnasında kırılma eğilimi göstermesidir. Katlama Kalıbı Şekil 4e de gösterilen bu kalıp ile üç tip katlama gerçekleştirilebilmektedir.- Bu işlemden önce dar açılı bükme aşaması yer almaktadır. Şekil 4f f deki kalıp her iki şekillendirme işlemini de kapsamaktadır. Ayni pres strokunda iki ayrı parçanın birisine dar açılı bükme, diğerine de katlama işlemi uygulanmaktadır. Kazboynu Stampalı Kalıp Ardışık bükümleri gerçekleştirmek üzere, bazı stampa tipleri kazboynu (Şekil: 4g) yada boşluklu (Şekil:4h) olarak düzenlenmektedir. Çeşitli stampa tiplerinde pres başlığına bağlantı (mapa) kısmı, genellikle basit tipte düz olarak düzenlenmektedir. Ancak, bazı uygulamalarda güvenliği sağlamak için mapa kısmı çıkıntılı olarakta imal edilebilmektedir. Bu tip stampaların maliyeti düz olanlara göre ^ %10 kadar yüksektir. Özel Kalıp ve Zımbalar Bükme kalıbında iki veya daha fazla sayıda işlemin gerkçekleştirilebilmesi, işlemin prodüktivitesini arttırmaktadır. Ancak, kalıp daha komplike hale geldiğinden maliyeti de yükselmektedir. Özel kalıplar dizayn edilmeden önce, kalıp maliyet artışını dengeleyebilecek bir zaman kazancı ve kolaylığın sağlanıp sağlanmadığı hususu iyice etüt 19

5 4 edilmelidir. Kural olarak, imal edilecek parça adedi özel kalıpların seçiminde başlıca faktördür. Boşluklu Bükme Kalxbi (Dar Açılı) Boşluklu bükme kalıbında, stampanın tam olarak oturmasına gerek kalmadan uygulanan bükme stroku parçanın şekillendirilmesi için yeterli olabilmektedir. Şekil: 3 f te de görülebileceği gibi bu kalıp genellikle V bükme tipindedir. Ancak dik kenarlı olarakta düzenlenebilir (Şekil: 4). Zımbanın biçim ve kavisi parça ile uyumludur, îstenen bükme açısı değeri, stampanın kalıba giriş derinliğinin ayarlanması ile sağlanmaktadır. Bu durum ayni zamanda operatörün uygun geri esneme değerini vermesini de sağlamaktadır. Metal, akma gerilmesinin üzerindeki bir gerilme ile bükülürken şekillendirilen kavis kalıp açıklığına bağlı olarak biçimlenmektedir. Küçük kalıp açıklıkları küçük bükme yarıçapları sağlamakta, açıklık büyüdükçe bükme yarıçaplarıda artmaktadır. Geri esneme, fazladan uygulanan bükme payı ile dengelenmektedir. Kalıp açıklığının değişmesi gerekli şekil değiştirme kuvvetinin de değişmesi demektir. Açıklık arttıkça daha küçük kuvvetler yeterli olabilmektedir. Açıklığın azalması ile manivela etkisi de azaldığından daha büyük kuvvetler gerekecektir. 12 mm.ye kadar kalınlıktaki sacların boşluklu bükülmesinde kalıp açıklığı genellikle şekillendirilen metal kalınlığının 8 katına kadar seçilmektedir. Bu durumda yaklaşık olarak sac kalınlığına eşit bir büküm yarıçapı sağlanabilmektedir. Bundan daha kalın veya yüksek çekme dayanımlı metaller için büküm yarıçapını arttırıp çatlama olasılığını azaltmak amacıyla kalıp açıklığı- 20

6 5 nın en azından sac kalınlığının 10 katı olarak seçilmesi gerekmektedir. Boşluklu bükme işleminin en önemli avantajı, min. sayıdaki stampa ve kalıp ile çok değişik bükme işlemlerinin sağlanabilmesidir. Ayrıca, bu tip bükme ile min. şekillendirme kuvveti yeterli olabilmektedir. Bu durumda makina ve kalıp aşırı zorlanma etkilerinden korunmuş olmaktadır. Yöntemin en önemli dezavantajı gerçekleştirilen şekillendirmenin kararsızlığıdır. Boyutsal değişimler ile sacın sertliğindeki değişimler, imalât süresince geri esnemenin de değişmesine yol açmaktadır. Bununla birlikte, operatör işlem esnasında gerekli strok değişikliklerini yaparak bu gibi sapmaları giderebilir. Bir hidrolik pres kullanılması halinde operatör belirlenen basma değerini uygular ve bükülen parçaları bir mastarla kontrol ederek gerek gördüğü takdirde parçayı biraz daha büker. Mekanik pres kullanılması halinde kapanma yüksekliği istenilen değerlere kolayca ayarlanabilir. Kutu Bükme Kalıpları Standart V bükme kalıplarına benzeyen bu kalıplarda, gerekli hallerde stampa üzerine bir yarık açılarak bükülen kutu kenarının buraya geçmesi sağlanır (Şekil: 5). Kare kutuların bükülmesinde stampa uzunluğu kutunun iç boyutu kadar düzenlenir ve işlem için herhangibir sıra izlenebilir. Dikdörtgen prizması biçimindeki kutular için çeşitli yöntemler ve takımlar bulunmaktadır. Bir yaklaşım şekli stampa üzerine düşey yarık açılmasıdır. Bu yarık, kısa kenarların bükülmesi sırasında uzun kenarın yerleştirilmesi içindir. Çoğu zaman da kısa kenarı önceden bükmek suretiyle yeterli uzunluktaki stampa ile uzun kenarı bükme yoluna gidilir ve stampa yarığının açılmasına gerek kalmaz.(şekil:6). Şekil: 5 Kutu bükme kalıbı Şekil: 6 I.utu bükme kalıbı 21

7 6 Kütü bükülmesinde geri esnemeyi önlemek için köşesi ezilmeli bükme işlemi uygulanmaktadır. Uzun kenar için uygulanan bükme kuvveti aynen kısa kenar için de uygulandığı takdirde ezilme ile aşırı bir sertleşme meydana gelecektir. Bu bakımdan kısa kenara geçilirken kuvvet değeri düşürülür. Bazı hallerde kısa kenarlar, uzun kenarların 2/3 ünden daha küçük tutulmaktadır. Uzantılı Stampa Stampanın özel şekli sayesinde kutuya benzer parçalar biçimlendirilebilmektedir (Şekil: 7). Stampa kenarlarındaki parçaya uyumlu uzantılar vasıtasıyla geriye bükümler yapılabilmektedir. Bunlar yaklaşık üçgen kesitli kısımlar olup parça kapandıktan sonra stampanın çekilebilmesini sağlamaktadır. Kenet Bükme Kalıpları Sac parçaların kenetlenmesinde önce Şekil 8a'daki stampa ile birinci parça hazırlanır. İkincisi ayrı bir basit bükme kalıbında şekillendirildikten sonra, Şekil 8b f deki kalıpta her ikisi birbirine kenetlenir. Küçük miktarlardaki parçalar için elverişli olup, işlemin belirli bir hassasiyetle gerçekleştirilmesini sağlayabilmektedir. Yuvarlama Kalıpları Yuvarlama işlemi Şekil 9 daki kalıplar ile iki aşamalı olarak gerçekleştirilmektedir. Burada ilk aşama bir V bükme işlemidir. -22-

8 Salınımlı Bükme Kalıbı Bu kalıp tipinde, salınımlı bir stampa elemanı yer almaktadır. Bu eleman, şekillendirme sonunda yay vasıtasıyla geri konuma getirilmektedir. Kalıbın kullanım amacı düşey stroklar ile elde edilmesi imkansız olan iç bükümlü parçaların imal edilebilmesidir, Kamlı Bükme Kalıbı

9 8 Bu kalıplar özel olarak imal edilmiş olup katlama işlemini tek strokta sağlayabilmektedir. Şekil: ll f de bu tip kalıplara ait bir örnek verilmekte olup, burada ayarlanabilir kalıp dayaması vasıtasıyla katlama genişliği istenilen boyutlarda tutulabilmektedir. Bazı hallerde de belirli bir imalât için bir seri bükme işlemi uygulamak gerekmektedir (Şekil: 12). Son aşamada geri esneme etkisi giderilmektedir. Bükme kalıpları ile stampaları çoğu kez düşük karbonlu çelikler (Örneğin 1020)ile dökme demirden yapılmaktadır. Bu malzemeler hem pahalı değildir ve hemde yeterli bir kalıp ömrü sağlayabilmektedir. V.bükme kalıplarının boyut standartları aşağıdaki esaslara göre seçilebilmektedir (Tablo:1). r = 2,5 s m R ^0,7 (r+s) 24

10 Normal koşullar altında çoğu kez r "^ ( Ä * ı) s değerine kadar seçilebilmektedir. Kural olarak, kalın saclar ince olanlardan, yumuşak saclar sert olanlardan daha büyük bir r yarıçapı gerektirmektedir. Kısa bükmeler r değerini azaltırken, geniş açılı bükümler arttırmaktadır. Diğer taraftan bükme kollarının uzun olduğu hallerde büyük r yarıçapları gerekli olabilmektedir. Ancak sac parçanın küçük r değerleri ile biçimlendirilmesi daha kontrolm lu ve hassas bir bükme sağlamaktadır. Küçük yuvarlatma yarıçaplarının işlenerek büyütülmesi ve tashihi bunun tersi olan işlemden daha kolaydır. Ayrıca, V kanalın her iki tarafından verilen yuvarlatma yarıçaplarının r eşit olmaması halinde bükme işlemi dengesini kaybetmekte, parça küçük yarıçaplı yöne doğru kayabilmektedir. Bu olayı önlemek için yüzey kalitesinin de her iki tarafta ayni olmasına dikkat edilmelidir. Simetrik olmayan V kalıp kanallarında da, dar açılı tarafa daha küçük, geniş açılı tarafa ise daha büyük yarıçaplı yuvarlatma uygulanarak dengeleme sağlanmalıdır. Dar açılı taraftaki büyütülürse parça bu tarafa doğru daha kolay kayacaktır. Hatta bu yüzeylerdeki işleme izlerine de dikkat edilmesi ve bunların bükme işlemi esnasındaki hareket yönüne paralel tutulması uygun olmaktadır. Kalıbın V kanalı boyutları orta boydaki işler için kritik olmamakla birlikte, genelde şu oranlar dahilindedir. Şekil: 13 Kalıbın V kanalı boyutları s^ 0,75 * 6,5 mm ise L ^ (5*50)s (Bükme açısı ^ 90 ) t ^ (4*10)s alınır, -25-

11 10 Dar açılı kalıplar daha büyük t değerleri gerektirmektedir, s < 0,75 mm. ise, t < L olarak düzenlenmelidir. Sert ve yüksek mukavemetli saclar için de t boyutu yumuşak malzemelerden daha büyük tutulmalıdır. Bükme kolları L uzadıkça t'nin de büyütülmesi gerekir. Kısa bükmeler için L azaldıkça, t buna oranla büyük seçilmelidir. (t/l) > 1 olduğu hallerde r yarıçapının önemi kalmayacaktır. Uzunca bükme kolları veya büyük bükme yarıçapları gereğinden geniş bir V kanalını gerektirebilmektedir. Bu ise, parçada kayma eğilimini arttıracağından, V kanal içine ucu sivri veya tırtırlı yaylı pimler düzenlenir. Uygun kanal boyutu seçiminde tereddüt edildiği takdirde, kalıp kanalını gereğinden büyük tutmak; daha sonra gerekiyorsa küçültme yoluna gitmek pratik bir yoldur. Bunun tersi daha güç bir işlemdir. İmalât sayısı fazla ve sacın plastiklik özelliği düşük ise, biçimlendirme hassasiyetini sağlamak ve kalıp ömrünü uzatmak bakımından bazı hallerde kaliteli çelikler de tercih edilebilmektedir. Ayrıca, U veya ardışık bükümler uygulanan kalıplarda da kaliteli kalıp çeliklerine yönelmek gerekmektedir. Özellikle stampa ucu ile fazlaca aşınma gösteren kalıp uç kısımlarına alevle sertleştirme uygulanabilmektedir (450*550 Brinell). Sac parçada yüzey kalitesine önem veriliyorsa, kalıp veya stampa yüzeylerine (yada her kişine birden) krom kaplama uygulanabilmektedir. Bu amaçla, parça ile takım arasına yağ emdirilmiş kağıt koymak, derin çekmede olduğu gibi parça yüzeylerini plastik kaplamak v.b. yöntemlere de başvurulabilmektedir. -26-

12 KAYNAKÇA 1 - Kalıp İmal Tekniği, Prof.Mehmet Emin YURCİ, Yıldız Üniversitesi, 1989, 2 - Sheet Metal, Donald F. Eary, Edward A.Read, Prentice-Hall, Inc Die Design Handbook, ASTME, Me Graw Hill Book Company, Metals Handbook, Forming (Vol.4), American Society For Metals, Schnitt Stanz und Ziehwerkzeuge, G.Oehler, Springer Verlag, Berlin, Dies Moulds And Jigs, V. Vladimirov, Mir Publishers, Handbuch der Stanzercitechnik, W.P. Romanowski, VEB Verlag Technik, Berlin, Talaşsız Şekil Verme, Prof.Mehmet Emin YURCİ, Yıldız Üniversitesi, Handbuch Uniformtechnik, Heinz Tschatsch, Hoppenstedt Technik Tabellen Verlag, Modern Manufacturing Process Engineering, B.W.Niebel, A.B.Draper, R.A.Wysk, Me Graw Hill, Mechahical Metallurgy, G.E.Dieter, Me Graw Hill,