İMAL USULLERİ KÜTLE ŞEKİLLENDİRME METAL İŞLEMEDE KÜTLE ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ. Plastik Şekil Verme Yöntemlerinin Temel Türleri

Transkript

1 Plastik Şekil Verme Yöntemlerinin Temel Türleri İMAL USULLERİ Plastik Şekil Verme 1 1. Kütle şekillendirme Haddeleme Dövme Ekstrüzyon Tel ve çubuk çekme 2. Saç metal şekillendirme Bükme Derin çekme Kesme Karışık yöntemler Haddeleme yöntemleri Kütle şekillendirme Dövme yöntemleri Metal şekillendirme Ekstrüzyon yöntemleri Tel ve çubuk çekme Bükme işlemleri KÜTLE ŞEKİLLENDİRME Saç metal şekillendirme Derin veya kap çekme PŞV yöntemlerinin temel türleri Kesme yöntemleri Karışık yöntemler Metal şekillendirme Kütle şekillendirme Saç metal şekillendirme Haddeleme yöntemleri Dövme yöntemleri Ekstrüzyon yöntemleri Tel ve çubuk çekme Bükme işlemleri Derin veya kap çekme METAL İŞLEMEDE KÜTLE ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ 1. Haddeleme 2. Haddelemeyle İlgili Diğer Şekil Verme Yöntemleri 3. Dövme 4. Dövmeyle İlgili Diğer Şekil Verme Yöntemleri 5. Ekstrüzyon 6. Tel ve Çubuk Çekme Kesme yöntemleri Karışık yöntemler PŞV yöntemlerinin temel türleri 1

2 Kütle Şekillendirme Yöntemleri Büyük deformasyonlarla ve masif şekil değişiklikleriyle karakterize edilir Kütle terimi, yüzey/hacim oranı düşük olan parçalar anlamındadır Başlangıç parça şekilleri, silindirik kütükler ve dikdörtgen çubukları içerir Parça Haddeleme Merdane Merdane Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (a) haddeleme Dövme Ekstrüzyon Piston Parça Parça Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (b) dövme Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (c) ekstrüzyon Parça Tel ve Çubuk Çekme Kütle Şekillendirme Başlangıç formu saç olmayıp kütle olan metal parçaları şekillendirerek önemli şekil değişimine neden olan metal şekil verme işlemleri Başlangıç formları: Silindirik çubuk ve kütükler, Dikdörtgen kesitli kütükler ve slablar ve benzer şekiller Bu yöntemler metale, istenen şekle doğru plastik akmaya neden olmaya yeterli gerilme uygular Soğuk, ılık ve sıcak işlemler halinde uygulanırlar Temel kütle şekillendirme yöntemleri: (d) çekme 2

3 Kütle Şekillendirmenin Önemi Sıcak işlemede, önemli şekil değişiklikleri gerçekleştirilir Soğuk işlemede, şekil değişimi sırasında dayanım artar Az veya hiç atık oluşumu bazı işlemler net şekil veya net şekle yakın yöntemlerdir Parçalar, sonradan hiç veya çok az talaşlı işlemeye ihtiyaç gösterirler Dört Temel Kütle Şekillendirme Yöntemleri 1. Haddeleme slab veya levha, karşılıklı merdaneler arasında sıkıştırılır 2. Dövme parça, karşılıklı kalıplar arasında sıkıştırılır ve şekillendirilir 3. Ekstrüzyon parça, bir açık kalıp içinden geçecek şekilde sıkıştırılarak açık kalıbın şeklini alır 4. Tel ve çubuk çekme tel veya çubuğun çapı, bir kalıp açıklığı içinden çekilerek azaltılır Haddeleme HADDELEME Parça kalınlığının, karşılıklı iki merdane tarafından uygulanan basınç kuvvetleriyle düşürüldüğü şekillendirme yöntemi Merdane Parça akış yönü Parça Haddeleme yöntemi (burada, yassı haddeleme). Merdaneler Dönen merdaneler, iki temel fonksiyonu yerine getirir: Parça ve merdaneler arasındaki sürtünme ile, parçayı aralığa çeker Aynı anda, kesitini azaltacak şekilde parçayı sıkıştırır Merdane Türleri Parça geometrisine dayanan: Yassı haddeleme bir dikdörtgen kesitin kalınlığını azaltmakta kullanılır Profil haddeleme kare kesit, örneğin bir I-profil haline şekillendirilir 3

4 Sıcak haddeleme SICAK SOĞUK HADDELEME Büyük deformasyon miktarları gerektiğinden, en yaygın türdür. (Akma gerilmesi düşük). Biçimlendirmesi daha kolaydır. Soğuk haddeleme Son şekle sahip saç veya levhalar üretir. Yüzey kalitesi çok iyi. Ürün boyut toleransları dar. Pekleşme olur. Özellikle demir dışı metallerde yaygın olarak kullanılır. Çelikten Mamul Hadde Ürünleri Ara haddelenmiş form Son haddelenmiş form Yapısal şekiller İri kütük Raylar Min mm Max mm Yassı kütük Bantlar Levhalar, saçlar H = 40 mm - W=250 mm- Kütük Çubuk, filmaşin Min mm Max mm Bir haddeleme tesisinde üretilen çelik ürünlerden bazıları Haddelemede Kuvvetler ve Geometrik Bağlantılar Yassı Haddelemede Kullanılan Deyimler Merdane hızı Temas boyu Merdane yarıçapı Merdane basıncı Hadde Miktarı = kalınlıkta azalma miktarı h t o t s Burada: h = hadde miktarı (draft); t o = başlangıç kalınlığı; ve t s = son kalınlık Hadde Miktarı (Draft) Yassı haddelemenin yandan görünüşü. Burada önceki ve sonraki kalınlıklar, parça hızları, merdanelerle temas açıları ve diğer özellikler gösterilmiştir. Yassı Haddelemede Kullanılan Deyimler Kapma Koşulu Hadde oranı = başlangıç levha kalınlığının oranı cinsinden belirtilen hadde miktarı h r t o Burada r = hadde oranı Merdane hızı Merdane yarıçapı Merdane basıncı Hadde oranı (Redüksiyon/İndirgeme) tan Temas boyu µ = Sürtünme Katsayısı 4

5 Haddeleme Kuvvetinin Basit Hesabı P A w R h / 2 Profil Haddeleme Parça, düz (dikdörtgen) yerine profil haline şekillendirilir Parçayı, istenen şeklin tersine sahip haddelerin arasından geçirerek gerçekleştirilir Ürünlerden bazıları: I-kiriş, L-kiriş ve U-kanal gibi konstrüksiyon profilleri Demiryolu vagonları için raylar Yuvarlak ve kare kesitli çubuklar P = Haddeleme Kuvveti w = Genişlik R = Merdane yarıçapı h = hadde miktarı (Kalınlığın azalması) Profil Haddeleme Sıcak yassı haddeleme için bir haddehane. 27 Hadde Tezgahları Ekipman büyük kütleli ve pahalıdır Hadde tezgahları düzenlemeleri: İkili karşılıklı iki merdane Üçlü parça her iki yönde de merdaneler arasından geçer Dörtlü altlık merdaneleri, daha küçük parça merdanelerini destekler Demet hadde tezgahı küçük merdaneler üzerinde çoklu altlık merdaneleri Tandem hadde tezgahı ikili hadde düzeni serisi İkili Hadde Tezgahı Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (a) ikili hadde tezgahı. 5

6 Üçlü Hadde Tezgahı Dörtlü Hadde Tezgahı Küçük çaplı merdanelerin dayanımları ve rijitlikleri daha düşük olduğundan onları destekler Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (b) üçlü hadde tezgahı Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (c) dörtlü hadde tezgahı. Demet Hadde Tezgahı Çoklu altlık merdaneleri, daha küçük merdane çaplarına izin verir Tandem Hadde Tezgahı Sırayla çalışan bir seri merdane bulunur Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (d) demet tezgah Değişik hadde tezgahı düzenlemeleri: (e) tandem hadde tezgahı. Ovalama (Haddeleme ile Diş Açma) Ovalama Diş oluşturmak üzere, silindirik parçaların iki kalıp arasında haddelendiği kütle şekillendirme yöntemi Cıvata ve ve vidaların seri üretimi için önemli ticari yöntem Diş haddeleme makinalarında soğuk işleme ile uygulanır Talaş kaldırma ile diş açma işlemine göre üstünlükleri: Daha yüksek üretim hızları Daha iyi malzeme kullanımı Soğuk sertleştirme (pekleşme) nedeniyle daha güçlü dişler ve daha yüksek yorulma direnci Sabit kalıp Başlangıç parçası Hareketli kalıp Bitmiş parça Tarak denilen yassı kalıplarla diş haddeleme: (1) çevrim başlangıcı ve (2) çevrim sonu. 6

7 Kenar merdaneleri Tespit merdanesi Halka Haddeleme Ana merdane İlerleme Halka Haddeleme Küçük çaplı ve kalın cidarlı bir halkanın daha ince cidarlı ve daha büyük çaplı bir halka formuna haddelendiği şekillendirme yöntemi Kalın cidarlı halka sıkıştırıldıkça deforme olan metal, halkanın çapının büyümesini sağlayacak şekilde uzar Büyük çaplı halkalar için sıcak işleme yöntemi ve daha küçük halkalar için ise soğuk işleme yöntemi Bir halkanın cidar kalınlığını azaltmak ve çapını büyütmek için kullanılan halka haddeleme: (1) işlemin başlangıcı ve (2) tamamlanması. Halka Haddeleme Uygulamaları: Rulman ve merdane yatak kılavuzları, demiryolu vagonları için çelik tekerlekler ve borular, basınçlı kaplar ve dönen makinalar için halkalar Üstünlükleri: malzeme tasarrufu, ideal tane yönlenmesi, soğuk sertleştirme yoluyla dayanım artışı Mannesman Yöntemi (Haddeleme ile dikişsiz boru imalatı) Aralarında 5-12⁰ lik açı bulunan konik hadde merdanelerin arasında basma kuvveti etkisiyle enine genişleyen içi dolu silindirik çubuk şeklindeki iş parçasının merkezinde çekme gerilmeleri meydana gelir. Çekme gerilmeleri altındaki bu bölgenin ucu sivri mandrel ile zorlanması sonucunda, bu bölgede oluşan çatlağın mandrel ile genişletilmesi sonucu içi boş silindirik bir boru formu elde edilmiş olur. ŞEKİL 17.8 Haddeyle delme: (a) silindirik parçaya uygulanan basma kuvveti ile çekme iç gerilmelerinin ve (b) boşluğun oluşturulması; Haddeleme Sorunları ve Kusurları Çoğunlukla hatalar Plastik şekil değiştiren iş parçası ile elastik şekil değiştiren merdaneler ve hadde tezgah gövdesi arasındaki uyumsuzluktan dolayı kaynaklanır. Yüksek haddeleme kuvvetleri etkisi altında hadde gövdesi elastik şekil değiştirir, merdaneler yassılır ve eğilir. Yatak boşlukları sonucu oluşan HADDE SIÇRAMASI nedeniyle yük altındaki merdane aralığı, başlangıç değerinden büyük olur. Kullanıcılar açısından bilinmesi gereken en önemli kusurlar Biçim bozuklukları İç gerilmelerdir 7

8 Haddeleme Sorunları ve Kusurları Haddeleme Sorunları ve Kusurları Çözüm: Merdanelere ters doğrultuda kuvvet uygulayan hidrolik tertibat Bombeli merdane Timsah ağız oluşumu Malzemenin enlemesine yayılması ve bu kısımlarda boyuna uzamanın ortaya göre daha az olmasıdır. Dövme DÖVME Parçanın iki kalıp arasında sıkıştırıldığı deformasyon yöntemi Metal şekillendirme işlemleri arasında en eskisi; geçmişi yaklaşık M.Ö Dövme Bileşenler: motor krank milleri, biyel kolları, dişliler, moment kolları, uçak yapısal parçaları, jet motoru parçaları Ayrıca, çelik ve diğer temel metal endüstrilerinde ara mamul elde edilmesinde kullanılır. Daha sonra imalatçı firmalarda uygulanan talaş kaldırma ya da başka metal şekillendirme işlemleri ile bu ara mamullerden nihai ürünler elde edilir. Daha çok basit karbonlu çelikler, düşük alaşımlı çelikler, alüminyum, bakır ve titanyum alaşımlarına uygulanır. Dövme İşlemlerinin Sınıflandırılması Soğuk veya sıcak dövme: Sıcak veya ılık dövme Önemli oranda deformasyon gerektiğinden ve parça malzemesinin dayanımını düşürüp sünekliğini arttırmak ihtiyacından dolayı en yaygın yöntem Soğuk dövme Üstünlüğü: şekil değiştirme sertleşmesinden kaynaklanan artan dayanım Çok büyük kuvvetlerden gerektirdiğinden küçük parçalara uygulanır (max. 3 kg) Daha çok cıvata, somun üretiminde 8

9 Dövme İşlemlerinin Sınıflandırılması Darbe veya preste dövme: Dövme şahmerdanı bir darbe yükü uygular Dövme presi giderek artan bir basınç uygular Dövme larının Türleri Açık kalıpta dövme parça, malzemenin en az sınırlama oluşacak şekilde akmasını sağlamak üzere, iki düz kalıp arasında sıkıştırılır Kapalı kalıpta dövme kalıp, parçayı içine alacak boşluk veya bölüm içerir Metalin akışı, çapak oluşacak şekilde gerçekleştirilir Çapaksız dövme parça tamamen kalıp içinde şekillendirilir Fazladan çapak oluşmaz Açık la Dövme Üst kalıp Parça Açık la Dövme En basit dövme işlemidir. Parça basit biçimli iki kalıp arasında uygulanan basma kuvveti ile şekillendirilmektedir. Bu yöntem genellikle kaba şekillendirme ve kapalı kalıpta dövme öncesi ÖNŞEKİLLENDİRME işlemlerinde kullanılır. Alt kalıp (sabit) (a) açık kalıpta dövme. Açık la Dövme Parçanın iki düz kalıp arasında sıkıştırılması Parçanın silindirik kesite sahip olduğu ve ekseni boyunca sıkıştırıldığı basınç testine benzer Deformasyon işlemi, parçanın boyunu kısaltırken çapını büyütür Yaygın adı, yığma veya yığma dövmesi dir Sürtünmesiz Açık la Dövme Parça iie kalıp yüzeyleri arasında sürtünme oluşmaz ve homojen deformasyon oluşursa, bu durumda parça boyunca radyal akma üniformdur ve gerçek birim şekil değiştirme ifadesi: ln h o h olur. Burada h o = başlangıç boyu; ve h = sıkıştırma sırasında herhangi bir noktadaki boy h = son değer h f olduğunda, gerçek birim şekil değiştirme maksimum değerinde olur 9

10 Sürtünmesiz Açık la Dövme Sürtünmeli Açık la Dövme Parça ve kalıp yüzeyleri arasındaki sürtünme, fıçılaşma etkisine neden olarak, parçanın yanal akmasını sınırlar Açık kalıpta sıcak dövmede bu etki, kalıp yüzeylerindeki ve kenarlarındaki ısı transferinin metali soğutarak deformasyona direncini arttırması nedeniyle daha da baskın hale gelir Bir açık kalıpta dövme işleminde ideal koşullar altında, silindirik bir parçanın homojen deformasyonu: (1) parça orijinal boy ve çapındayken işlemin başlangıcı, (2) kısmi sıkıştırma ve (3) son şekil. Sürtünmeli Açık la Dövme Açık ta Dövme Uygulamaları Üst kalıp Alt kalıp Parça Üst kalıp Alt kalıp Parça Üst kalıp Kesikli çizgiler bir sonraki basıncı gösteriyor Fıçılaşma olarak adlandırılan durumu gösteren, açık kalıpta dövmede silindirik bir parçanın gerçek deformasyonu: (1) işlemin başlangıcı, (2) kısmi şekil değiştirme ve (3) son şekil. Son kalınlık Alt kalıp Başlangıç kalınlığı Aralıklı parça besleme Açık kalıpta dövme uygulamaları: (a) dışbükey düzleme, (b) içbükey düzleme ve (c) kademeli dövme Kapalı la Dövme Kapalı la Dövme Üst kalıp Çapak Parça Alt kalıp (sabit) Karmaşık parçaların dar toleranslar içinde elde edilebilmesi için kapandığında elde edilecek parça biçimine sahip bir boşluk içeren kapalı kalıplar kullanılır. Kapalı kalıpta dövmede malzemeyi bir defada son biçimine getirmek genellikle mümkün değildir. Bu amaçla Ön şekillendirme ve Ara Dövmeler gibi birbirini takip eden işlemlere tabi tutulur. Kapalı kalıpta kalıp maliyeti yüksek olduğu için ancak seri üretimler için ekonomiktir. kapalı kalıpta çapaklı dövme. 10

11 Kapalı ta Dövme Uygulaması Her adımda kalıp boşluklarının ayrıldığı, genellikle çok sayıda dövme adımı gerekir Başlangıç adımları, daha üniform deformasyon ve sonraki adımlarda istenen metalurjik yapı için metali yeniden dağıtır Son adımlar, parçayı son geometriye getirir Kapalı kalıpta dövme, genellikle elverişsiz koşullar altında, becerikli operatör tarafından manuel olarak gerçekleştirilir Kapalı la Dövmede ÇAPAK Metalin kalıp boşluğunun dışında, kalıp plakaları arasındaki küçük boşlukların içine doğru akmasıyla ÇAPAK oluşur. Çapağın sonradan budanması gerekir; ancak sıkıştırma sırasında önemli bir fonksiyon üstlenir: Çapak öncelikle fazla malzemenin çıktığı bir EMNİYET VALFİ görevi görür. Çapak boyutlarının uygun seçilmesiyle malzemenin kalıptan çıkışı ayarlanır ve kısıtlanır. Bu şekilde kalıp içindeki malzemeye uygulanan basınç ayarlanarak en ince kalıp boşluklarının dahi doldurulması sağlanmış olur. Kapalı la Dövmede ÇAPAK Çapak eşiğindeki metal akışının, kalıp boşluğundaki en ince ayrıntının dolmasından biraz daha güç seçilmesi gerekmektedir. Ancak çapak gereğinden dar tutulursa çok yüksek ezme kuvvetleri ortaya çıkar, bu ise kalıpların erken aşınması hatta kırılmasına neden olur. Kapalı ta Dövme Başlangıç parçası Üst kalıp Çapak Alt kalıp Kapalı kalıpta dövmede işlem sırası: (1) Ham parça ile ilk temasın hemen öncesi, (2) kısmi sıkıştırma, ve (3) kalıp plakaları arasındaki boşlukta çapak oluşmasına neden olan son kalıp kapanışı. Üstünlükleri ve Sınırlamaları Kapalı kalıpta dövmenin dolu bloktan talaşlı işlemeye göre üstünlükleri: Daha yüksek üretim hızları Daha az atık metal Daha yüksek dayanım Metalde olumlu tane yönlenmesi Sınırlamaları: Dar toleranslara sahip değildir Doğruluğa ve istenen özelliklere ulaşmak için genellikle talaş kaldırma gerekir Parçadaki metal tane akışının karşılaştırılması: (a) yüzey talaş kaldırmalı sıcak dövme ve (b) tamamen talaş kaldırarak oluşturulmuş. Çapak uzantıları Ayırma yüzeyleri (a) geleneksel ve (b) hassas dövmeyle elde edilen kesitler. (a) daki kesikli çizgiler, geleneksel dövmeden sonra kesitin hassas dövmeye denk hale getirilmesi için, sonradan talaş kaldırılması gereken bölümü göstermektedir. 11

12 Çapaksız Dövme Zımba (Şahmerdan kafası) Parça (sabit) Çapaksız Dövme Parçanın, kalıp boşluğunun çapak oluşmasına izin vermediği, koç ile kalıp arasında sıkıştırılması Başlangıç parça hacmi, çok dar toleranslarla, kalıp boşluğuna eşit olmalıdır Kapalı kalıpta dövmeye göre hassas işlem kontrolü daha çok gerekir En çok, basit ve simetrik parça geometrilerine uygundur Çoğunlukla hassas dövme işlemi olarak sınıflandırılır Çapaksız dövme Çapaksız Dövme Damgalama Koç (Şahmerdan zımbası) Başlangıç parçası Koç (zımba) Bitmiş parça Başlangıç parçası Bitmiş parça Durdurucu Çapaksız dövme: (1) parçayla ilk temastan hemen öncesi, (2) kısmi sıkıştırma, ve (3) son darbe ve kalıbın kapanışı. Çift kalıpla çapaksız dövme: (1) parçayla ilk temastan hemen öncesi, (2) sıkıştırma, ve (3) alt kalıp hareketi ile parçayı kalıptan çıkarması. Kapalı Tasarımı Kapalı Tasarımı Kademelendirme Parça tek bir işlemde dövülemiyorsa ara kademelendirmeye gidilir. Bunun için ara kademelerin sayısı ve biçimleri saptanır. Bölüm Yüzeyi (Çapak hattı) İç taraf eğim açısı Dış köşe İç köşe Dış taraf eğim açısı Çapak deposu Üst kalıp Ayırma yüzeyi Kaburga Web Eşik Çapak (Bölüm Yüzeyi) Alt kalıp Dövmede, geleneksel kapalı kalıp için terminoloji 12

13 Kapalı Tasarımı Çapak Hattı Bölüm yüzeyinin iş parçasının mümkün olduğu kadar eşit yükseklikte iki parçaya ayırması istenir. Bölüm yüzeyinin düzlemsel olmasına ve düzlemin genellikle parçanın en büyük kesiti olarak seçilmeli. Bölüm yüzeyinin malzemenin akışına azami kolaylık gösterecek şekilde seçilmelidir. Sonraki talaşlı imalat yöntemlerine uygun olarak seçilmelidir. Malzemedeki akış çizgilerinin parçanın kritik kesitlerindeki yüzeye dik gelmeyecek şekilde seçilmelidir. Kapalı Tasarımı Çapak Boyutları Fazla malzeme kalıbı bu eşikten terk edecektir. Ampirik olarak çapak kalınlığı kalıplardaki en büyük dövme kalınlığının yaklaşık % 3 dür. Eşik genişliği ise kalınlığın 3-4 katı kadardır. Kapalı Tasarımı Koniklik İş parçasının kalıptan kolay çıkmasını sağlamak için kalıpların dövme doğrultusundaki kenarlarına eğim verilmelidir. Kemer ve Kaburgalar Kapalı kalıpta dövmede üretilecek parçadaki dövme düzlemi boyunca uzanan düz ve ince kısımlar KEMER, bunlara dik olarak çıkıntı şeklinde uzanan kısımlar ise KABURGA olarak adlandırılır. Dövülecek parçada kaburgalar ne kadar ince ve yüksek ise dövme işlemi o kadar güçleşir. Kapalı Tasarımı Yuvarlatmalar Bir dövme parçada İÇ KÖŞE kaburganın kemerle yaptığı birleşmenin karakteristiklerini, KÖŞE ise parçanın çıkıntılarının (genelde kaburgaların) geometrik özelliklerini belirler. Malzeme ve iş parçasına bağlı olarak köşe ve iç köşe yarıçapları önerilen değerlerden küçük olmamalıdır. Bu hem dövme kusurunun oluşumuna hem de kalıplarda erken aşınmaya neden olur. DÖVME MAKİNALARI Çalışma prensibi kriter olarak alındığında: Enerji Sınırlı Makinalar Strok Sınırlı Makinalar Kuvvet Sınırlı Makinalar Köşe İç Köşe Köşe 13

14 Enerji Sınırlı Makinalar Çekiçler (Şahmerdanlar) Vidalı Presler Çekiçler (Şahmerdanlar) Bu tip makinalarda üst kalıbı içeren bir ağırlık (Koç) belirli bir yüksekliğe çıkarılıp, hareketsiz ağırlığa (Örs) bağlanan alt kalıp üstüne yerleştirilmiş iş parçası üzerine serbest veya basınçlı olarak düşürülmektedir. En Ekonomik olanıdır. Hassas Parça üretimi mümkün değildir. Titreşim ve gürültü problemleri var. Çekiçler (Şahmerdanlar) Zemin iyi hazırlanmalıdır (Titreşim sönümlemek için kum havuzu içeren zeminler). Koçun kinetik enerjisinden yararlanılır. Serbest Düşmeli Çekiçler Güç Düşmeli Çekiçler Karşı Vuruşlu Çekiçler Çekiçler (Şahmerdanlar) Serbest Düşmeli Çekiçler Max. 4,5 ton Dakikada vuruş ve 0,8-2 m strok. Güç Düşmeli Çekiçler Düşme enerjisine ek olarak koç buhar, veya hava basıncı ile hızlandırılmaktadır. Çekiç ağırlığı max. 25 ton. Ve max. 800,000Nm enerji ile Dakikada vuruş Karşı Vuruşlu Çekiçler Alt ve üst kalıplar karşılıklı olarak hareket ederek tüm enerjilerini iş parçasına verir. 1,250,000 Nm enerji verir. Temas süresi az olduğundan soğuma miktarı azdır. Düşme Çekiç (Şahmerdan) Koç Kafa (silindirleri içerir) Piston çubuğu Gövde (çerçeve) Koç Örs Üst kalıp Başlangıç malzemesi Alt kalıp Kapalı kalıpta dövme için bir Serbest Düşüm şahmerdanının detayları 14

15 Sürtünme (friksiyon) Pres Koç her iki yöne dönebilen bir vidaya bağlanmıştır. Vida ya doğrudan ya da bir volan yardımıyla sürtünmeden yararlanılarak tahrik edilmektedir ton kapasiteli Vidalı Presler Strok Sınırlı Makinalar Gerek koç hızı, gerek yük strok boyunca değişmektedir. Strokları kısa olduğu için daha ziyade küçük stroklu dövme işlemlerinde veya çapak kesme işlemlerinde kullanılır. Darbeden ziyade ezme etkisi yarattıkları için küçük kapasiteli temel ve kalıpla yeterli olabilir. Kuvvet Sınırlı Makinalar Hidrolik presler bu sınıfa girerler. Hidrolik preslerde bir silindir içindeki piston hareketinden yararlanılır. Kuvvet strok boyunca sabit kalır ve istenilen seviyeye çıkarılabilir. Koç hızı kontrol edilebilir. Kuvvet Sınırlı Makinalar ların malzemeyle dövme sırasında teması yüksek olduğundan ısınma problemine dikkat edilmeli. Bu yüzden kalıplar daha çabuk aşınır. Daha çok hassas boyuta sahip parçalar ile büyük dövme kesitine sahip parçaların üretiminde kullanılmaktadır. Kapasiteleri ton arasındadır. Hidrolik Presler 300 Tonluk Hidrolik Pres 30 Ton 2600 Ton 15

16 Yığma ve Kafa Şişirme Çivi, cıvata ve benzer hırdavat ürünlerinin başlarının oluşturulmasında kullanılan dövme yöntemi Diğer dövme işlemlerine göre daha çok sayıda parça üretilir Kafa şişirici veya kafa şekillendirici denilen makinalarda soğuk, ılık veya sıcak olarak gerçekleştirilir Tel veya çubuk kütlesi makinanın içine beslenir; ucu şişirilir ve daha sonra parça belirli uzunlukta kesilir Cıvata ve vidalarda sonradan dişleri oluşturmak için diş haddeleme yapılır Durdurucu Zımba Yığma Dövme Sıkıştırma kalıbı Besleme Tel kütlesi Bir cıvata veya benzer hırdavat parçasında baş oluşturmak için yığma dövme işlemi. Çevrimi oluşturan adımlar: (1) tel kütlesi durdurucuya kadar beslenir, (2) sıkıştırma kalıpları kütle üzerine kapanır ve durdurucu ile durdurulur, (3) zımba ileri hareket eder, (4) başı oluşturmak üzere itilir. Kafa Şişirme (Yığma Dövme) Radyal Dövme Zımba Parça (tel kütlesi) Parça kalıp içine itildikçe, radyal olarak döverek eğim oluşturan döner kalıplarla gerçekleştirilir Boru veya dolu çubuk kütlelerin çaplarını küçültmekte kullanılır Bazen borusal parçanın şeklini ve iç çapının ölçüsünü kontrol için mandrel gerekir Baş şişirme (yığma dövme) işleminin aşamaları: (a) açık kalıpları kullanarak bir çivi başı oluşturma, (b) zımba tarafından oluşturulan yuvarlak baş, (c) ve (d) kalıp tarafından oluşturulan vidalar için iki yaygın baş türü, (e) zımba ve kalıp tarafından oluşturulan taşıyıcı cıvata başı. Radyal Dövme Merdaneyle (Haddeleyerek) Dövme Parça Başlangıç çapı Son çap Besleme Dolu çubuk kütlelerin çapını düşürmek için döner kalıpla çekme yöntemi; kalıplar dönerken parçayı ezer. Radyal dövmede, parça dönerken kalıplar parçayı ezecek şekilde sabit bir yönde kalır. Top Namluluları. Merdaneyle dövme Bazı parçaların üretiminde önşekillendirme işlemi olarak uygulanır. 16

17 Orbital Dövme Bu yöntemde deformasyon, aynı anda hem döndürülen hem de parçaya bastırılan konik şekilli bir üst kalıp aracılığıyla gerçekleştirilir. Budama Kapalı kalıpta dövmede, çapakların parçadan uzaklaştırılması için kesilme işlemi Genellikle parça sıcakken yapılır; bu nedenle dövme istasyonuna ayrı bir budama presi dahil edilir Budama, taşlama ve testere ile kesme gibi farklı yöntemlerle de yapılabilir Orbital dövme. Deformasyon çevriminin sonunda, alt kalıp parçayı çıkarmak için yükselir Kapalı ta Dövmeden Sonraki Budama EKSTRÜZYON Zımba Çapak Kesme kenarları Kapalı kalıpta dövmeden sonra çapağı uzaklaştırmak için budama işlemi (kesme yöntemi) Ekstrüzyon İstenen kesit şeklini elde etmek için parçanın bir kalıp boşluğundan akmaya zorlandığı basınçlı şekillendirme yöntemi Yöntem, bir diş macununun tüpten dışarıya çıkması için sıkıştırılmasına benzer Genel olarak ekstrüzyon, aynı kesite sahip uzun parçaların üretiminde kullanılır Özellikle demir dışı metal ve alaşımlarından çubuk, boru, profil gibi yarı mamuller üretilir. Ekstrüzyon Avantajı: Çok karmaşık kesitlerin, hatta içi boş profillerin üretimine imkan tanımasıdır. Şekil verme işleminin basma gerilmeleri altında gerçekleştiği için malzemelerin şekil verme sınırı diğer yöntemlere göre daha yüksek ve hasar oluşma ihtimali daha azdır. Bu nedenle ektrüzyon yöntemi plastik deformasyonu zor metallerin biçimlendirilmesi için uygundur. Genelde sıcak tercih edilir. (Az kuvvet çok şekil değişimi için). 17

18 Ekstrüzyon Direkt Ekstrüzyon İki temel türü: Direkt ekstrüzyon Endirekt ekstrüzyon Piston Silindir Son parça şekli Parça kütüğü Direkt ekstrüzyon. Direkt Ekstrüzyon Üzerine Yorumlar İleri ekstrüzyon olarak da adlandırılır Piston kalıp açıklığına yaklaştığında, kalıp açıklığından geçemeyen küçük bir kütük parçası kalır Kütükçük olarak adlandırılan bu fazla kısmın, ekstrüzyondan çıkan mamulün sonu kesilerek ayrılmalıdır Başlangıç kütük kesiti genellikle yuvarlaktır Ekstüzyon ürününün son şekli, kalıp açıklığı tarafından belirlenir İçi boş piston Parçanın son şekli Endirekt (Ters) Ekstrüzyon Silindir Parça kütüğü Piston Parçanın son şekli Silindir Parça kütüğü (a) dolu kesit ve (b) içi boş kesit üretmek için indirekt ekstrüzyon Endirekt Ekstrüzyon Geriye ekstrüzyon ve ters ekstrüzyon olarak da adlandırılır İleri ekstrüzyondan farkı, takozla kovan arasında bağıl bir hareketin ve dolayısıyla sürtünmenin olmamasıdır. Endirekt ekstrüzyonun sınırlamaları: İçi boş pistonun düşük rijitliği Ekstrüzyon ürünlerini parçadan çıkarken desteklemekteki zorluk Sürtünme Kuvvetleri Sürtünmeler: Direkt ekstrüzyonda kütük (takoz) ile kovan arasında ile metal arasında Yağlama yapmanın nedenleri, sürtünmeleri azaltmak (böylece sıcaklık artışını engellemek ve sıcak yırtılmaları önlemek) ve malzemelerin soğumasını geciktirmektir. Endirekt (Geri) ekstrüzyon sürtünme bakımından avantajlıdır. 18

19 Piston kuvveti (ve parça) Sürtünme Kuvvetleri açısı büyüdükçe ve silindirik kısmın uzunluğu arttıkça sürtünmeler artar. Yağlayıcı olarak; Alüminyum bakır alaşımlarında Grafit, Çeliklerde cam yağlayıcı olarak kullanılır. Soğuk ekstrüzyonda ise yağlayıcı olarak sabun, organik ve madeni yağlar kullanılır. Açısı Üzerine Yorumlar Küçük kalıp açısı kalıp iş parçası (takoz) ara yüzey alanını büyütür ve bu da sürtünmeye harcanan kuvvetin artmasına yol açar Yüksek sürtünme, daha büyük piston kuvvetlerine yol açar açısı Büyük kalıp açısı indirgeme sırasında kalıp geometrisi nedeniyle meydana gelen kayma deformasyonunun artmasına yol açar. Malzeme akışının kalıp girişinde ve çıkışında yön değiştirmesi nedeniyle meydana gelen gereksiz deformasyon piston kuvvetini arttırır Optimum açı, parça malzemesine, iş parçası sıcaklığına ve yağlamaya bağlıdır Ekstrüzyon larının Özellikleri Silindir açısı Küçük α da yüksek sürtünme Büyük α da daha yüksek gereksiz iş Optimum açısı (α) (a) Direkt ekstrüzyonda kalıp açısının tanımı; (b) açısının piston kuvvetine etkisi. Karmaşık Kesit Çeşitli Ekstrüzyon Profilleri Isı paneli için karmaşık bir ekstrüzyon kesiti

20 Çeşitli Ekstrüzyon Profilleri Sıcak ve Soğuk Ekstrüzyon Sıcak ekstrüzyon kütüğün yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtılması Daha fazla redüksiyona ve daha karmaşık şekillere izin verecek tarzda, metalin dayanımı düşer ve sünekliği artar Soğuk ekstrüzyon genellikle ayrık parçalar üretmekte kullanılır Darbeli ekstrüzyon terimi, yüksek hızlı soğuk ekstrüzyonu nitelemede kullanılır 115 Ekstrüzyonun Üstünlükleri Özellikle sıcak ekstrüzyonda, değişik şekillerin oluşturulması mümkün Sınırları: parça kesiti tüm uzunluk boyunca üniform olmalıdır Soğuk ve sıcak ekstrüzyonda tane yapısı ve dayanım iyileştirilir Özellikle soğuk ekstrüzyonda dar toleranslar mümkün Bazı uygulamalarda, hiç veya çok az atık malzeme Sıcak ve Soğuk Ekstrüzyon Sıcak ekstrüzyon kütüğün yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine ısıtılması Daha fazla redüksiyona ve daha karmaşık şekillere izin verecek tarzda, metalin dayanımı düşer ve sünekliği artar Soğuk ekstrüzyon genellikle ayrık parçalar üretmekte kullanılır Darbeli ekstrüzyon terimi, yüksek hızlı soğuk ekstrüzyonu nitelemede kullanılır Ekstrüzyon ile Dikişsiz Boru İmalatı HİDROSTATİK EKSTRÜZYON Çerçeve Piston Son parça şekli Parça kütüğü Mandrel (a) İçi boş veya yarı boş kesit elde etmede direkt ekstrüzyon; (b) içi boş ve (c) yarı boş kesitler 20

21 HİDROSTATİK EKSTRÜZYON İleri ekstrüzyon yöntemine benzer. Ancak ekstrüzyon basıncı takozu çevreleyen bir akışkan yardımıyla uygulanır ve bu sayede kovan ile takoz arasında sürtünme kuvvetleri ortadan kaldırılan bir sıvı tabakası vardır. Darbeli Ekstrüzyon Yöntemi Ekstrüzyon Kuvvetini Etkileyen Faktörler Ekstrüzyon Türü (Direkt, Endirekt) Ekstrüzyon Oranı açısı Deformasyon Sıcaklığı Deformasyon Hızı Sürtünme Ekstrüzyon Oranı Deformasyon Sıcaklığı Kesit daralması : A A0 AÇ r A A A R A Ç r 1 = 0,95; r 2 = 0,98 R 1 = 20; R 2 = A 1 A Ç R Artan sıcaklıkla beraber deformasyon kabiliyeti artar, gerekli kuvvet değeri azalır. Ancak çok yüksek sıcaklıklarda kalıp ve kovan malzemesi yumuşar, oksidasyon oluşumu artar, sıcak yırtılmalar olabilir. Çeliklerde C, Alüminyum da C Kurşun ve Alüminyum gibi kolay işlenebilen metallerde R = 400 iken zor şekillendirilebilen metallerde bu değer 20 dir. 21

22 Deformasyon Hızı Deformasyon hızının artmasıyla ekstrüzyon basıncı da artar. Deformasyon hızındaki 10 katlık artış, ekstrüzyon basıncını % 50 arttırır. Düşük hızlarda blok soğur, deformasyon kuvvetleri artar. Yüksek hızlarda iç sürtünmelerden kaynaklanan iç ısınma artar, sıcak yırtılmalar olabilir. Deformasyon Hızı Direkt ekstrüzyon metodunda ürün sıcaklığı, bilet ile kovan arasındaki sürtünme dolayısıyla işlemin başından sonuna doğru sürekli yükselir. Endirekt ekstrüzyonda ise, ürünün çıkış sıcaklığı dierkt yöntemden dha düşük olup, tüm işlem boyunca sabittir. Dolayısıyla indirekt metotda uygulanabilen maksimum deformasyon hızı, direkt yöntemdekine oranla daha yüksektir. Ekstrüzyon Presleri Ya yatay ya da dikey Yatay olanlar daha yaygın Ekstrüzyon presleri çoğu kez, özellikle uzun kesitlerin yarı sürekli direkt ekstrüzyonuna uygun olan hidrolik tahriklidir Mekanik tahrikler daha çok tek tek parçaların soğuk ekstrüzyonu için kullanılır Ekstrüzyon Hataları Ekstrüze Ürünlerdeki Hatalar Hataların büyük çoğunluğu malzeme akışının homojen ve uygun olmamasından kaynaklanır. 22

23 TEL ve ÇUBUK ÇEKME Tel ve Çubuk Çekme Bir çubuk veya telin kesiti, bir matris (kalıp) açıklığı içinden çekilerek küçültülür Ekstrüzyona benzer; ancak çekmede parça matris boyunca çekilir (ekstrüzyon da itilir) Çekmede çekme gerilmeleri uygulanmasına rağmen, basma da önemli rol oynar; çünkü metal, matris açıklığında geçerken sıkıştırılır Tel ve Çubuk Çekme Çekmede Alan Redüksiyonu Başlangıç stoğu Çekme matrisi Son parça boyutu Parçanın boyutundaki değişim genellikle alan redüksiyonuyla tanımlanır: Ao A r f Ao Burada r = çekmede alan redüksiyonu; A o = parçanın orijinal alanı; ve A f = son parça Çukuk veya tel çekme. Tel Çekme ve Çubuk Çekme Çubuk çekme ile tel çekme arasındaki fark, stok boyutundadır Çubuk çekme daha büyük çaplı çubuk stoğu Tel çekme küçük çaplı stok tel boyutunda 0.03 mm ye kadar ölçüler mümkündür Mekanizması aynı olmasına rağmen, yöntem, ekipman ve terminoloji dahi farklıdır Çekme Uygulamaları ve Ürünler Çekme uygulaması: Genellikle soğuk işleme olarak gerçekleştirilir Çoğu kez yuvarlak kesitler kullanılır Ürünler: Tel: elektrik teli; çitler için tel bloğu, elbise askıları ve alışveriş arabaları Çiviler, vidalar, perçinler ve yaylar için çubuk kütlesi Daha kalın çubuk bloğu: talaş kaldırma, dövme ve diğer işlemler için metal çubuklar 23

24 Kalın Çubuk Çekme Tek kademede kesit küçültme olarak uygulanır - stok bir matris açıklığından çekilir Başlangıç stoğu büyük çaplıdır ve düz bir silindirdir Parti tipi işlem gerekir Kalın Çubuk Çekme Tezgahı Başlangıç parçası Matris tutucu Çekilen çubuklar Araba Giriş tablası Hidrolik silindir Çıkış kızağı Metal çubukların çekilmesinde kullanılan, hidrolik tahrikli çekme tezgahı. Tel Çekme Toplayıcı tamburlarla ayrılmış, çoklu (genellikle 4-12) çekme matrislerini içeren sürekli çekme makinaları Her bir tambur (kapstan) sonraki matrise doğru tel stoğunu çekmek için uygun kuvvet sağlar Her bir matris, küçük bir redüksiyon oluşturur; böylece seri sonunda istenen toplam redüksiyona ulaşılır İnce tellerde kademe başına %20-50, ince tellerde % kesit daralması yapılır. Soğuk sertleşmeyi azaltmak için bazen matrisler arasında tavlama gerekir Sürekli Tel Çekme İşlem hızı 1000 m/dak olabilir. Yağlama kutusu Başlangıç tel stoğu (bobin formunda) Çekme matrisi Kapstan tamburu (çoklu tel sarımlarını tutar) Sürekli tel çekme. Çelik Tellerin Çekme İşlemi Çelik tel üretimine, sıcak hadde ürünü olan FİLMAŞİNLE (yaklaşık 10 mm çapında kangal halinde sarılmış sıcak hadde ürünü) ile başlanır. Yüzey mekanik veya kimyasal yolla temizlenir, yıkanır. Gerekli süneklik sağlamak için az ve orta karbonlu çeliklerde yeniden kristalleşme veya normalizasyon işlemi uygulanır. Bir Çekme Kalıbının Özellikleri Giriş bölgesi parça ve kalıbın aşınmasını önlemek için kalıp içine yağı besler Deformasyon çekmenin oluştuğu konik şekilli bölge Silindirik kılavuzlama son stok boyutunu belirler Çıkış bölgesi yaklaşık 30 lik (yarım açı) bir çıkış açısına sahiptir Matris malzemeleri: takım çelikleri veya semente karbürler FİLMAŞİNLER 24

25 Çekme Kalıbının Detayları Yuvarlak çubuk veya telin çekilmesinde kullanılan çekme matrisi Çekme Kalıbının Detayları α tespit edilmesi çok önemlidir. Zor şekil değiştiren metallerde α küçük seçilir. Çeliklerde α = 6 0, Alüminyumda ise α = 24 0 dir. Giriş Deformasyon Deformasyon açısı Çıkış Silindirik kılavuzlama α / 2 = konik bölgenin tepe yarım açısı Boru Çekme Ekstrüzyon veya özel haddeleme yöntemlerinden herhangi biri ile sıcak işlemle üretilen borulara çoğu zaman çekme işlemi yapılır. Soğuk olarak gerçekleştirilen bu yöntemle daha hassas boyut toleransları, daha düzgün yüzey ve daha iyi mekanik özellikleri sağlanır. 25