HADDELEME. Haddeleme de amaçlar:

Transkript

1 HADDELEME Haddeleme işlemi, parçanın, hadde (yufkaç) denilen ve birbirine zıt yönde dönen ezici silindirler arasından geçirilerek basma kuvvetlerinin etkisiyle plastik şekil verme işlemine denir. Üretim hızlı, sürekli, işlem ve ürün kontrolü kolay olduğu için plastik şekil vermenin en büyük kısmı (% 95) haddeleme ile yapılmaktadır. Haddeleme de amaçlar: 1. Haddelenen malzemeyi sıkıştırmak yani daha yoğun hale getirmektir. Bu suretle boşluklar giderilir veya azaltılır. Aynı zamanda malzemedeki cüruf birikintileri dışarı atılır. Haddeleme ile döküm işleminin ortaya çıkarmış olduğu yapı değiştirilerek sıkı ve ince taneli bir hale getirilir ve sıcak dövmede olduğu gibi malzeme özelliklerinin iyileştirilmesi sağlanmış olur.

2 2. Malzemeyi daha küçük bir kesit haline getirmektir. Böylece çelikhanede dökülen ham bloklar; haddeler arasından geçirilerek, istenilen iç ve dış düzgünlükte ve kullanılabilir şekilli kesitler haline getirilir. Haddeleme işlemi ile bloğun kesiti daralırken, boyu uzamaktadır. Bu sırada, ezilme ve bir miktar genişleme görülmektedir. İşlem, serbest dövme ve basmaya benzer şekilde gelişmekte; ancak aralıklı olmayıp sürekli bir şekilde uygulanmaktadır. Böylelikle, zaman kazanmak ve sıcak haddelemede ara tavlamalara gerek kalmadan bloğun ısısından verimli bir şekilde yararlanmak mümkün olmaktadır. Haddeleme işleminin diğer bir önemli yönü de, ekstrüzyonun aksine, belirli bir anda sınırlı bir hacim üzerinde basınç ve deformasyon uygulanmasıdır. Böylelikle, elde edilen mekanik avantaj sayesinde, çok ağır ingotları ve şekil değiştirme dayanımı yüksek olan çelikleri nispeten düşük kapasiteli bir donatım ile şekillendirmek mümkün olmaktadır. Bütün bu özellikler dolayısıyla, çelik üretiminin hemen hemen tamamına yakın bir bölümü hadde mamulleri olarak kullanıma sunulmakta ve bunlar bir başka imal usulü ile elde edilememektedir. ***

3 HADDE ÜRÜNLERİ Haddeleme yoluyla; kare, yuvarlak, yassı, çokgen, kesit, köşebent, T demiri, I demiri, U demiri, ray gibi mamuller üretilir. Hadde ürünlerinden örnekler 1 Kare Kesitli Çubuk, 2 Daire Kesitli Çubuk, 3 Yassı Ürün, 4 Altı köşe Kesitli Çubuk, 5 Köşebent, 6 T Demiri, 7 I Demiri, 8 U Demiri, 9 Ray PROFİL ÇEŞİTLERİ

4 Kütük işleyen haddehanelerde kütüklerin sıcak haddelenmesiyle çubuk ve hafif profiller elde edilir. Haddelemenin en temel hammaddesi 1x1x1,5 m boyutlarında çok büyük ingotlardır. Dökümle üretilen ilk ürün =İNGOT lar Çelik ingotlar Paslanmaz çelik ingotlar (1*1*1,5 m) İngotlar önce sıcak haddeleme ile blum (bloom, billet) haline getirilir, daha sonraki kademelerde çubuk, boru, profil, ray, levha haline getirilir. İngot ların haddelenmesi sonucu SLAB BLUM KÜTÜK : (Eni 60*150 cm kalınlığı 5 cm 25 cm) : (kesiti max. 30*30 cm - min. 15*15 cm) : (kesiti max. 15*15 cm - min. 5*5 cm) olan yarı-mamul elde edilir. İNGOT lar dan haddeleme yolu ile üretilen SLAB, BLOOM ve KÜTÜK

5 SLAB BLOOM KÜTÜK (Dikdörtgen) 150*60 cm Kare-30*30 cm Kare -15*15 cm Not: Tüm ölçüler değişebilir. Bu ürünler ingotların sıcak haddelenmesi ile elde edilir ve yarı mamul adını alır. Slab dan; LEVHA : ( Kalınlığı 5 mm den büyük, genişliği 60 cm den büyük), SAC : (Kalınlığı 5 mm den küçük, genişliği 60 cm den büyük) ŞERİT-BAND : (Kalınlığı 5 mm den küçük, genişliği de 60 cm den küçük) ebatlarında olan ara ürünler elde edilir. SLAB lar dan haddeleme yolu ile üretilen LEVHA, SAC, ŞERİT LEVHA kalınlık> 5 mm SAC Kalınlık > 5mm ŞERİT BANT Kalınlık < 5 mm 60*150 cm En > 60 cm En < 60 cm

6 Soğuk haddeleme ile ince levha, şerit, folyo üretilir. İnce levha ve şeritlerin son deformasyonları soğuk olarak yapılır. Soğuk haddeleme ile hassas boyut, yüzey kontrolü yanında uygun (yüksek) mukavemet değerleri elde edilir. Sıcak ve soğuk haddelemenin ana amacı kalınlığı azaltmaktır. Genellikle genişlikteki artış az olduğundan boy uzaması meydana gelir. Kangal şeklinde sarılan 5,5 6,35 mm. çapındaki çubuklar filmaşindir. En çok 12 m. boyunda kesilmiş, 6 60 mm. çapındaki çubuklara yuvarlak çubuk, Üzerinde yuvarlak çıkıntılar bulunan çubuklar nervürlü çubuklardır. Kısa kenarı 60 mm nin altında olan dikdörtgen, kare veya altıgen kesitli çubuklara köşeli çubuklar denir. Yüksekliği veya uzun kenarı 80 mm.den küçük olan her şekildeki profiller veya köşebentler de hafif profiller oluştur. Boru takozları, çelik çekme boru üretim tesislerinde kullanılan kare veya dairesel kesitli malzemelerdir. Yüksekliği veya uzun kenarları en az 80 mm. olan her şekildeki profiller, köşebentler vb. ağır profillerdir. Slabın haddelenmesiyle levha ve rulo levha üretilir.

7 Levhalar 4,75 mm den kalın olan yassı ürünlerdir. Rulo levhalar 10 mm den kalındır. **508 mm den geniş, 4,75 mm 'den ince olan yüzeyi temizlenmemiş düz veya rulo halindeki saçlara siyah sac denir. Yüzeyi temizlenenlere dekape denir. 63 mm den geniş, 7 mm den ince rulo halindeki yassı malzeme boru bandıdır. Band ve şeritler genişliği 508 mm den az olan rulo halindeki malzemedir. Elektrik araçlarında kullanılan özel saclara ise manyetik sac denir. Soğuk haddelenmiş sac, band ve şeritler kalayla kaplandığında teneke elde edilir. Çinko ile kaplanmış saclar galvanizli düz sac; bunlar oluklandırılmış ise galvanizli oluklu sacdır. Bunların dışındaki hadde mamullerinin hemen tümüne sıcak haddeleme uygulanmaktadır. Sıcak haddeleme ile elde edilebilecek biçim ve ölçü tamlığı sınırlı kalmaktadır. Ayrıca, karmaşık ve kapalı profil kesitlerinin haddelenmesi mümkün olamamaktadır. Blum, slab ve kütüklerin haddelenmesiyle elde edilen çeşitli ürünler.

8

9 Örnekler: Ray şekli

10 2. YUFKAÇLAR Merdane Yapısı Yufkaç malzemesi olarak dökme demir, dökme ve dövme çelik kullanılabilmekte; yerine göre alaşımlandırma ve ıslah işlemleri de uygulanabilmektedir. Haddeleme işlemi esnasında şekillendirmenin yüzeysel olarak kalmaması için yufkaç çaplarının yeterli büyüklükte seçilmesi gerekmektedir (Kalıntı gerilmeler ortaya çıkar). Ancak, aşırı büyük çaplı yufkaçlar, aynı ezilme değerine karşılık hadde kuvvetleri ile momentlerinin gereksiz artışlarına neden olmaktadır. Şekil. Sacların haddelenmesi (şematik).

11 Çünkü bu takdirde haddelerin bastığı kapma yüzeylerinin de büyüdüğü şekil üzerinden kolayca izlenebilir. Normal bir hadde çapı ile, kesitler hafif dışbükey olarak elde edilmektedir. Bazı özel haddeler dışında, yufkaçlar dönel biçimlidirler ve düz, kademeli, kalibreli olmak üzere üç tipte imal edilirler. Düz yufkaçlar sacların, basamaklı yufkaçlar dikdörtgen kesitli hadde mamullerinin, kalibreli yufkaçlar ise çeşitli profillerin haddelenmesinde kullanılmaktadır (Şekil a,b,c).

12 Bloğun, haddeler arasından geçişi sürtünme etkisine dayanmaktadır. Bu duruma göre, bloğun haddeler tarafından kapılması için gerekli şartı şekle göre aşağıdaki gibi formüle edebiliriz. Şekil. Haddeleme işleminde kuvvetlerin durumu (a-kapma, b-haddeleme) N hadde baskı kuvveti, R ise hadde ile blok arasındaki sürtünme kuvveti olduğuna göre; bloğun haddeler tarafından kapılması için bu kuvvetlerin yatay bileşenleri arasında şu bağıntının gerçekleşmesi gerekmektedir. R Cos > N Sin R/N > Sin / Cos R/N = =Sürtünme katsayısı olarak tanımlandığına göre; > tg α olmaktadır. Şu halde, haddeler ile blok arasındaki sürtünme katsayısı, kapma açısının tanjantından büyük olduğu takdirde blok, haddeler tarafından kapılabilecek demektir. Soğuk haddelemede malzeme ve yağlayıcıya bağlı olarak = 0,02-0,3, Sıcak haddelemede ise =0,2 ile 0,7 arasındadır.

13 kapma açısı değeri max=arctg olarak seçilebileceğine göre, sürtünme katsayısı max değeri ne kadar büyük olursa, kapma açısı ve dolayısıyla sağlanacak ezilme h değeri de o ölçüde arttırılabilecektir. Böylelikle, son biçime daha az sayıdaki paso programı ile ulaşılabilecek demektir. Blok, haddeler tarafından kapıldıktan sonra >tg α / 2 şartı yeterli olabilmektedir (Şekil ). Birbirini izleyen haddelerde merdanelerin devir hızları bir öncesinden fazladır. Böylece kontinü haddeye giren malzeme aynı anda muhtelif haddelerde ezilerek son haddeden mamul şeklinde çıkar. Bu uygulama ile çok yüksek haddeleme hızı elde edilir. Malzemenin mamul şeklinde son pasodan çıkış hızı dakikada 1300 metre veya daha fazla olabilir. Sac, bant, boru, çubuk vb. imalinde kullanılmaktadır. Kapasiteleri yüksektir. Şekil : Beş hadde tezgâhının (ayağının) ardarda sıralanmış olduğu bir haddeleme (tandem) soğuk sac haddeleme (şematik). Tandem olarak nitelendirilen ve genellikle rulo halindeki sacların haddelendiği bu sistemde sacın her tezgahtan çıkış hızı farklı olduğu için, bir tezgahtan çıkan sacın çıkış hızı ile

14 girdiği tezgahın merdanelerinin hızı ayarlanmalıdır. Bu sistemde sürekli üretim yapıldığı gibi boşaltma ve sarma bobinlerinin hızlarını ayarlayarak uygulanan yatay çekme kuvvetleri vasıtasıyla da haddeleme kuvveti azaltılabilir. HADDELEMEDE TAV PROBLEMİ VE TAVLAMA TEKNİĞİ Ham blok veya yarı mamullerin haddelenmeden önce ısıtılmalarında iki amaç vardır: 1. Malzemeye plastiklik sağlamalı, böylece şekil vermeye karşı mukavemeti azaltılır. 2. Çeliğin iç dokusunun düzeltilmesidir. Bu işlemleri yapabilmek için malzemeler tav fırınlarında gerekli sıcaklığa kadar ısıtılıp ve bu sıcaklıkta belirli bir zaman bekletilir. Isıtma; malzemenin boyutlarına ve cinsine, fırının yapısına bağlıdır. Her fırının emniyetli ısıtma hızı vardır. Bu hız aşılacak olursa, o zaman üst yüze kadar çıkabilen çatlaklar oluşur. Malzeme tav fırınına sıcak veya soğuk olarak verilebilir. Soğuk olarak şarjda olaylar alçak ısı sahası ve yüksek ısı sahası diye ikiye ayrılır. Tavlamanın etkisi ile iç doku düzelir ve dökümden sonra soğuma esnasında meydana gelen iç gerilmeler giderilmiş olur. Malzemenin tavlanması genel olarak tav ocakları ile tav fırınlarında yapılmaktadır. Genellikle külçeleri tavlamak için kullanılan fırınlara tav çukuru adı verilir. Tav çukurlarının içine malzeme dikey olarak konur. Tavlamanın tesiri ile iç doku da düzelir. Dökümden sonra soğuma esnasında meydana gelen kristal gerilmeleri dengeye gelirler.

15 Yüksek sıcaklık sahasında iki olay meydana gelir: Tufal oluşumu Karbonun yanması. Bu oluşumlar her ne kadar arzu edilmese de önüne geçilemez. Tufalın oluşması malzeme kaybına (yaklaşık olarak %1,5 4 arasında) sebep olur. Karbonun yanması ile de malzeme özellikleri kötüleşir. Eğer malzeme daha fazla ısıtılırsa, iç dokuyu oluşturan kristaller fazla büyür ve malzemenin özellikleri iyi olmaz. Her malzemenin kendine göre ayrı ayrı tav derecesi vardır. Tav derecesi yanma ile mukavemet arasında kalır. Mukavemeti düşürmek için sıcaklığı yükseltmeliyiz. Kaliteli çeliklerde bu durum daha da önem kazanır. Zira bu malzemeler yüksek sıcaklıkta bile yüksek mukavemet gösterirler. Tav ısısının yanma ısısının altında olması ve plastikliğin en yüksek derecesini arz etmesi lâzımdır. Tav süresi birçok faktörlerin tesiri altındadır. Yaklaşık bir hesap yöntemi olarak şu bağıntı verilebilir: Z = C. B Z: Tav süresi (saat) B: Tavlanacak malzemede çap veya kenar uzunluğu (cm) C: Düzeltme Faktörü olup; Alaşımsız Çeliklerde C = Alaşımlı İnşaat Çeliğinde C = Yüksek alaşımlı inşaat ve hususi çeliklerde C = Alaşımlı takım çelikleri C =

16 Haddelemede Oluşan Hatalar Çatlak oluşumu: Düşük sıcaklık bölgesinden ısıtma esnasında öyle gerilmeler oluşur ki; malzemede çatlakların oluşmasına sebep olabilir. Buna göre ısıtma hızının düşük sıcaklıklarda, malzeme özelliği de göz önüne alınarak iyi tespit edilmesi gerekir. Malzeme her tarafı aynı olmak şartı ile C 'yi aşınca ısıtma hızı arzu edildiği gibi alınabilir. Bu ikinci sahada en önemli nokta, malzemenin her tarafının eşit olarak arzu edilen ısıya tavlanmasıdır. Aksi halde çok kötü haddeleme hataları oluşur ve aynı zamanda kırılmalara da sebep olur. Şekil 28.Bir bloğun soğuması ve kendini çekme aşamaları (a-b-c-d) Şekil 29.Çeşitli mamuller üzerindeki iç gerilme dağılımları (a-haddelenmiş levha, b-çekilmiş çubuk, c-boru).

17 Sacların kalınlığı eni boyunca da farklılık gösterebilir. 1-) Merdanelerin elastik şekil değişiminin saclarda oluşturduğu hatalar: Sacın yayılmasının neden olduğu hatalar: EK: Hataları tesbit ve önlemek için yapılan çalışmalar sürmektedir. Process improvements on rod mills

18

19

20 Şekil 27.Üniform olmayan biçimlendirme ve ortaya çıkan gerilme gradyanı Şekildeki uygulamada, deformasyonlar parçanın içlerine kadar ilerleyemediği için yüzeysel bir biçimlendirme oluşmakta, bunun sonucunda da gösterilen gerilme değişikliği oluşmaktadır. Haddeleme işlemi iki şekilde de sınıflandırılabilir: 1. Soğuk Haddeleme Malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının altında yapılan haddelemeye soğuk haddeleme denir. Soğuk haddeleme, sıcak haddelenmiş şeritlere nazaran daha iyi çap toleransı ve düzgün yüzeyli şerit imalatı için kullanılır. Ayrıca, yüzey sertliği ve mukavemeti arttırmak için de kullanılabilir. Soğuk haddelenmiş çelik levhalar için başlama maddesi, devamlı, sıcak şerit haddelerden bozulan sıcak haddelenmiş saclardır. Soğuk haddelenmiş levhalar ya sıcak haddelenmiş şeritlerden veya bakır alaşımları halinde direkt olarak dökümünden sonra soğuk haddelenir. Üç-beş tezgahlı (arka arkaya) yüksek devirli dörtlü haddeler çelik levha, alüminyum ve bakır alaşımlarının soğuk haddelemesi için kullanılır.

21 2. Sıcak Haddeleme Malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerinde yapılan haddelemeye sıcak haddeleme denir. İlk sıcak işleme operasyonu birçok çelik üretimi için blum milinde yapılır. Blum mili 60 cm den 137 cm çapına kadar ikili reversibl merdanedir. Blum haddelemesi ilk defa ingot yapısını bozduğundan bu iş tekrarlanan ısıtmalarla az ve dikkatli yapılır. Blum haddelemesi için büyük bir alaşımlı çelik ingotun 25 defa haddeden geçmesi her zaman mümkün olan şeydir. İstenilen ebatta kütük üretmek için blumu daima üçlü veya devamlı kütük milinde tekrar tekrar haddelemek gerekir. Kütük muhtelif tipteki bitirme haddelerde çubuklara özel veya düz şekillere haddelenir. Makasla kesilen levhalar ikili, üçlü ve dörtlü haddelerde çapraz haddelenerek elde edilir ve sonra bütün kenarlarından kesilen ebatlara ayrılır. Dörtlü inceltme tezgâhları genellikle şeridin genişliğini kontrol etmek için dikine ağızlı haddelerle donatılır. Yüksek basınçlı su, haddede meydana gelen talaşları götürmek için şerit üzerine püskürtülür. Dörtlü haddede "finish haddesi" de kullanılır. Başlama sıcaklığı 1170 C bitirme sıcaklığı istenilen tane büyüklüğü ve mukavemetlere göre 690 C C arasında değişir.

22

23 5. Hadde Düzenleri Çeliğin haddelenmesinde "İkili hadde", "Üçlü hadde" ve "Dörtlü hadde" olmak üzere başlıca üç tip hadde düzeni kullanılır İkili Tek Yönlü Hadde İkili Tersinir Hadde Üçlü Hadde Üniversal Hadde. Destek Merdanesi + İş Merdanesi Dörtlü Hadde Şekil: Hadde Düzenleri İkili haddeler tek yönlü veya tersinir olmak üzere iki cinstir. İkili tek yönlü haddeler yalnız bir yönde haddeleme yapar. Malzeme haddeden geçtikten sonra merdanelerin üstünden geri döner ve tekrar haddeye girer. İkili tersinir haddelerde merdanelerin dönüş yönü değiştirilebildiğinden malzeme merdaneler arasından alternatif olarak geçirilerek her iki yönde de haddeleme işlemi yapılır. Tersinir haddenin giriş ve çıkışında elektrikle her iki yönde tahrik edilebilen çok sayıda küçük çaplı merdanelerden meydana gelen uzun hadde masaları bulunur. Bunlar ikili tek yönlü haddelerde işlenmesi mümkün olmayan ağ4ır ve uzun malzemelerin işlenebilme imkânını sağlar. İkili tersinir haddeler sanayide önemli bir

24 yer kaplar. Pasolar arasında malzemeyi çevirmeye yarayan manipülatörlerden donatılan bu tip haddeler slab, blum ve kütük imalinde kullanılmaktadır. Üçlü haddelerde üst ve alt merdane devamlı olarak aynı yönde, orta merdane ise bunlara ters yönde olmak üzere döner. Malzeme alt pasodan üst pasoya mekanik olarak çalışan tablolarla yükseltilir. Genellikle üst ve alt merdane tahrik edilir, orta merdane sürtünme ile döner. Dörtlü haddeler saç ve levha gibi yassı mamullerin haddelenmesinde kullanılır. Tek yönlü ve tersinir tipleri vardır. Bu tip haddelerde küçük merdaneler iş merdanelerini, büyük merdaneler ise destek merdaneleridir. İş merdanelerinin küçük olması geniş levhalar ve uniform kalınlıkta sıcak veya soğuk haddelenmiş sac imalini sağlar. Genellikle birkaç dörtlü hadde kontinü bir hat üzerinde birbirine yakın olarak dizayn edilir. Haddelenen malzeme bir haddeden çıkar, diğerine girer. Bu hadde grubuna "Tandem Hadde" denir. Dörtlü haddenin diğer bir cinsi de haddelenmiş bant imalinde kullanılan "Dörtlü tersinir steckel haddesi"dir. Her iki yönde haddeleme yapabilen bu tip haddenin giriş ve çıkışında iki küçük çekme merdanesi ve bir tambur bulunur. Diğer bir hadde düzeni de "Kontinü Hadde" dir. Kontinü haddeler düz bir hat üzerinde birbirine yakın birkaç ikili veya dörtlü haddeden meydana gelir. Şekil 3'de ikili bir kontinü hadde görülmektedir Şekil 3 : İkili Kontinü (Üç Tezgahlı)

25 DİKİŞSİZ BORU ÜRETİMİ Blok malzemenin boru haline getirilmesi çeşitli sistemlerle mümkün olmaktadır. Bu sistemler boru kalınlığı, boyu gibi etkenler gözönüne alınarak geliştirilmiştir.

26 Mannesman yöntemi: Bu yöntemde blok eğik, eksenleri birbirine göre az eğik ve aynı yönde dönen iki merdane ve bir malafa vasıtasıyla boru şeklini alır. Bu şekilde yapılan haddeleme esnasında bloğun haddelerle temas eden kısımlarında basma, orta kısımlarda ise yan doğrultuda kayma ve uzama istikametinde de çekme gerilmeleri hasıl olur.

27

28 Stiefel Yöntemi Bu yöntemde de aynı yönde dönen iki merdane kullanılmakla beraber, merdanelerin arasında 60 'lik bir açı bulunur. Bu halde de yine boruya şekil veren bir malafa vardır. Dışarıdaki merdaneler ve malafa başı, üçlü hadde teşkil eder. Merdanelerin bloğa değen kısımları arasındaki çap farkı büyük olduğundan, blokta sürtünmeden dolayı şiddetli zorlamalar meydana gelir. Bundan dolayı kalın cidarlı boruların imâlinde daha çok, Mannesman usulü kullanılır.

29 OVALAMA Cıvata, saplamaların dişleri soğuk olarak ovalama yöntemi ile açılır. Parça ya düzlemsel ya da silindirik merdaneler arasından geçirilir. Ovalamada malzeme kaybı olmaz. Yüksek üretim hızı vardır. Mekanik özellikler yüksektir. ( σ ak,σ çek ve sertlik). Artık gerilmeler basma gerilmesi olduğundan yorulma ömürleri uzun olur.

30 stationary die thread rolling machine rolling die Reciprocating flat thread-rolling dies İnternet adresleri: