Bölüm 17: Sac Şekillendirme. DeGarmo s Materials and Processes in Manufacturing

Transkript

1 Bölüm 17: Sac Şekillendirme DeGarmo s Materials and Processes in Manufacturing

2 17.1 Giriş Sac şekil verme işlemleri, düzlem içi gerilme kuvvetlerini ve kütlesel şekil vermeye göre daha düşük kuvvetleri gerektirir. Hemen hemen tüm sac şekil verme işlemleri, ikincil işlem olarak kabul edilir. Sac şekillendirmenin başlıca yöntemleri Kesme (shearing) Bükme (bending) Çekme (drawing)

3 17.2 Kesme İşlemleri Kesme (shearing)- talaş oluşturmadan malzemenin mekanik olarak kesilmesi veya eritme veya yakma işlemlerinin kullanılması. Her iki kesme bıçakları düzdür. Kıvrımlı bıçaklar, farklı şekiller elde etmek için kullanılır. Sac kesme(blanking) Delme (Piercing) Kertikleme(Notching) Traşlama(Trimming)

4 Kesme İşlemleri Kırılma ve yırtılma en zayıf noktadan başlar ve sürekli olarak devam eder veya aralıklı olarak yakındaki en zayıf yerden devam eder. Pürüzlü ve düzensiz kenarlar oluşur. Zımba ve kalıp, düzgün hizaya ve açıklığa sahip olmalıdır. Kesilen kenarlar için yüzey işlemlerine gerek duyulmaz.

5 Şekil 17-2 (Sağda) (Üstte) Genellikle kesilmiş yüzeylerde deformasyonlar ve kırıklara sahip bölgelere rastlanır. (Altta) Kesilmiş kenarların büyütülmüş görünüşü. (Courtesy of Feintool Equipment Corp., Cincinnati, OH.) Şekil 17-1 (Solda) Zımba ve kalıp ile basit sac kesme (simple blanking).

6 Şekil 17-3 (Solda) Hassas kesme: Kesmede düzgün kenarlar elde etmek için şekilli bir baskı levhası kullanılır. Baskı levhası metale basınç uygular. Ayrıca ters yönde bir zımba da kullanılır. Şekil 17-3Şekil 17-2 de gösterilen parçanın düzgün kesilmiş yüzeyleri. (Courtesy of Feintool Equipment Corp., Cincinnati, OH.)

7 Kesme Çeşitleri Basit kesme: Sac metal düz bir çizgi boyunca kesilir. Dilme- Dar bir genişliğe sahip çok sayıda sac ruloları elde etmek için kullanılan uzunlamasına kesme işlemi. Figure 17-5 Bir çubuğu düzgün kesmek için baskı (compression) durumuna sokulur. Figure 17-6 A 3-m (10ft) power shear for 6.5 mm (1/4-in.) steel. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

8 Delme (Piercing) ve Sac Kesme(Blanking) Delme (piercing) ve sac kesme(blanking), bir parçanın sırasıyla şekilli bir zımba ve şekilli bir bir kalıp tarafından zorlanarak sac metalden ayrıldığı kesme işlemleridir. Sac kesme (blanking): Çıkarılan parça, çalışma parçası haline gelir. Delme (piercing): Çıkarılan parça hurda olur ve kalan levha çalışma parçasını oluşturur. Şekil 17-7 Sac kesme ve delme arasındaki fark

9 Delme ve Sac Kesme Çeşitleri Lancing- bir çizgi veya delik oluşturur. Delikleme (Perforating)- Çok sayıda birbirine yakın delik oluşturur. Kertikleme (Notching)- Varolan bir ürünün Kertikleme (Notching)- Varolan bir ürünün kenarlarında bir bölüm kaldırır.

10 Delme ve Sac Kesme Çeşitleri Traşlama(Shaving)- kesilmiş bir parçanın yüzeyinden az miktarda metal malzemenin kesilerek uzaklaştırıldığı yüzey bitirme işlemi. Damgalama(Cutoff)- Levhadan, bir zımba ve kalıp kullanarak parça ayırma işlemi. Dinking- Lastik, fiber veya kumaş gibi mukavemeti düşük malzemelerden kesilerek şekil elde edilmesi. Şekil Dinking işlemi.

11 Delme ve Sac için Takım ve Kalıplar Delme ve sac kesmede kullanılan tezgahların temel bileşenler: zımba, kalıp, ve sıyırıcı. Zımba ve kalıplar, düzgün hizalanmalıdır. Açıklığın bütün sınır boyunca sabit kalması sağlanmalıdır. Zımbalar yüksek mukavemetli takım çeliklerinden imal edilir. Şekil Delme ve sac kesmede kullanılan tezgahların temel bileşenler.

12 Sac Kesme İşlemi (blanking) Şekil Bir kare yüzlü zımba (solda) ve açısal kesme (sağda) içeren sac kesme işlemi. Maksimum kuvvet ve temas stroğu arasındaki farka dikkat edin. Toplam iş (eğri altındaki alan) her iki işlem için de aynıdır.

13 Delme ve Sac Kesme için Tasarım Tasarım kuralları Delinecek deliklerin çapları, metalin kalınlığından küçük olmamalıdır. Deliklerin aralarındaki veya kenarlarla arasındaki mesafe en azından metalin kalınlığına eşit olmalıdır. Toleranslar mümkün olduğunca büyük tutulmalı. Levha üzerinde oluşturulacak parçaların şablonu en az hurda oluşturacak şekilde düzenlenmelidir.

14 17.3 Bükme Bükme, yüzey alanında değişimin çok az yada hiç olmadığı, bir doğrusal eksen etrafında gerçekleşen metalin plastik şekil değişimidir. Şekillendirme (forming) : bir kalıpla çok sayıda bükme yapılır. Çekme ve germe şekil değişiminin ekseni doğrusal değil veya bağımsız değil Toparlanma (springback) Şekil (Üstte) Sac metalin bükümünde dış kısımlarda çekme ve iç kısımlarda basma gerilmeleri oluşur. (Altta) Büklüm bölgesinin üst bölgelerinde, yandan görüldüğü üzere, orta kısımlar, kenarlara göre daha incedir.

15 Bükme Açısı (Bar Folder and Press Brake) Caka makinası(bar folders) en fazla 150 derecelik açı Presler daha kalın sacları bükebilir. İnce malzemede daha karmaşık bükmeler yapabilir. Şekil Presler çok çeşitli açılarda ve biçimlerde şekil verebilirler. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

16 Caka Makinası (Bar Folder) Şekil Bir caka makinasının parçaları

17 Presler Şekil (Sol) CNC li bir press (Courtesy of DiAcro Division, Acrotech Inc., Lake City, MN.) (Sağ)Oluk oluşturan bir pres kalıbı. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

18 Bükme için Tasarım Bükme işlemini tanımlamada bir takım faktörler önemlidir. Metali kırmadan verilebilecek en küçük bükme çapı belirlenmelidir. Metal yumuşaklığı Malzemenin kalınlığı Şekil Minimum bükme radiusu (kalınlığa göre) ve bükülen malzemenin sünekliği ( Tek eksenli çekme testinde meydana gelen alandaki daralma olarak) arasındaki ilişki

19 Bükmede Göz Önünde Tutulacak Noktalar Eğer zımba radyusu büyük ve bükme açısı derin değilse toparlama (springback) fazla gerçekleşir. Daha keskin bükmede yüzeylerdeki gerilmeler akma noktasını aşabilirler. Şekil Bükme ekseni haddeleme yönüne dik olmalıdır. Kesişen bükmeler yapılacaksa haddeleme yönüne açı yapacak şekilde olmalıdır.

20 Bükme için Tasarım İstenilen hassasiyette bir büküm elde etmek için bükülecek parçanın boyutlarına karar verilmelidir. Büküldüğünde metaller incelir. Şekil Başlangıç sac malzemenin (L) uzunluğuna karar vermek için bir yöntem.incelme yüzünden oluşan parçanın boyu uzar. l 1, l 2, ve l 3 istenilen boyutlardır. D nin değerini bulmak için tabloya bakın. R: bükme radius, t: kalınlık.

21 Boru Bükme Dış çap, cidar kalınlığı, bükme radisu Şekil (a) Sac malzemeyi boru haline getiren boru bükme işleminin şematik gösterimi. (b) Bu işlemle boru dışında çeşitli şekiller de üretilir.

22 Merdaneli Bükme Merdaneli bükme bir metal şeridin bir sıra şekil verici merdanelerden geçerken dereceli olarak bükülmesi işlemidir. Bu işlemde sadece bükme gerçekleşir ve bütün bükümler diğerlerine paraleldir. Çok çeşitli şekiller üretilir. Fakat geçiş, kurulum ve ayarlamalar uzun süre alabilir. Şekil Kutu profil üretmek için sekiz merdaneli bir dizi. (Courtesy of the Aluminum Association, Washington, DC.)

23 17.4 Çekme ve Germe İşlemleri Çekme, plastik şekil değiştirmenin düz olmayan bir eksen boyunca gerçekleştiği ve düz sac malzemenin üç boyutlu bir parçaya dönüştüğü bir üretim ailesini ifade eder. Sıvama(Spinning) : bir soğuk şekil verme işlemidir. Sac metal döndürülür ve bir erkek kalıp veya mandrel üzerinde şekillendirilir Dönel simetrik şekiller üretilir. Küreler, yarım küreler, silindirler, ziller ve paraboller

24 Sıvama(Spinning) Şekil (Üstte) Sıvama işleminin aşamaları. Şekil Sıvama ile üretilen parçalar. (Courtesy of ACME Metal Spinning, Minneapolis, MN.)

25 Kesme şekillendirmesi ve Germe Şekillendirme Kesme şekil verme sıvamanın bir çeşididir. Germe şekillendirmede iki taraftan tutturularak asılı duran sac, bir blok tarafından şekillendirilir. Figure Schematic representation of the basic shear-forming process. Şekil Gerdirme ile sac şekillendirme.

26 Derin Çekme Derin çekme genellikle silindirik ve dikdörtgen prizma şeklindeki kaplar üretmek için kullanılır. Kilit değişkenler: Sac ve zımba çapı Zımba ve kalıp radius Açıklık Sac kalınlığı Yağlama Tespit basıncı Şekil Derin çekme işleminin şematik gösterimi

27 Derin Çekmede Sınırlamalar Kırışma ve yırtılma derin çekme işleminde görülen genel sınırlamalardır. Bu sınırlamalarla baş etmek için çeşitli teknikler kullanılır: Çekme boncukları. Kalıpta dikey çıkıntılar ve bunlarla eşlesen oluklar ve sac tutucular. Nihai boyutlara ulaşmak için traşlama yapılabilinir.

28 Sac Malzemenin Özelikleri Hangi şekil verme işleminin uygun olduğunu karar vermede, malzemenin çekme mukavemeti çok önemlidir. Sac metal genellikle anizotropiktir. Özelikleri yön ve doğrultuyla değişir. Şekil verirken meydana gelen kusurların çoğunluğu incelmeden veya yırtılmadan kaynaklanır. Şekil vermek için en uygun yöne karar verirken birim şekil değişimi analizi yapılır.

29 17.7 Presler Şekil Preslerde kullanılan çeşitli tahrik mekanizmalarının şematik gösterimi.

30

31 Presler Şekil C-pres. (Courtesy of Blow Press, Guelph, Ontario, Canada) Şekil Hidro-mekanik düz pres (Courtesy of Allsteel, Salaberry-de- Valleyfield, Canada)

32 Özet Sac şekillendirme işlemleri çeşitli kategorilerde gruplanabilir: Kesme (Shearing) Bükme (Bending) Çekme (Drawing) Şekil verme (Forming) Basit bir sac verme işlemi pres, zımba (veya ram) ve bir dizi kalıptan oluşur. Malzemenin özellikleri, başlangıç malzemesinin geometrisi ve üretilmesi istenen parçanın geometrisi en iyi yöntemin seçiminde önemli bir rol oynar.