Dövme Makinaları: Hidrolik ve Mekanik Presler

Transkript

1 1 Dövme Makinaları: Hidrolik ve Mekanik Presler 1.1 Dövme Makinaları Bilgileri Bu bilgilerin yararı şunlardır: Mevcut makina parkını daha verimli kullanılmasını sağlar Mevcut makina parkının kapasitesinin hassas tanımını sağlar Makine üreticileri ile daha iyi iletişimi ve onlardan daha yüksek kapasiteli makina isteklerini sağlar Şirket içi makina geliştirilmesini sağlar 1.2

2 2 PŞV de Makinalar ve Takım Tezgâhları (Teçhizat, Equipment) Dövme Derin Çekme İncelterek çekme Hidroform İşlemi Sac Kesme Sac Dilme Sac BükmeB Sıvama Haddeleme Dikişsiz boru Ekstrüzyon Çekme Dövme Presi, Şahmerdan (Çeki( ekiç), Kafa Şişirmeli irmeli Pres, Radyal ve Orbital dövme tezgahları Mekanik veya hidrolik pres Özel (yatay) incelterek çekme presi Hidroform presi, Boru hidroform presi Mekanik Presler, Giyotin Makas, Taretli Pres Dilme tezgahı Apkant Pres, Çeşitli presler, Taretli Pres, Özel tezgahlar, roll-form tezgahı Sıvama tornası Hadde Mannesman haddesi Ekstrüzyon Presi Çekme Tezgahı veya hattı 1.3 Proses ile Makina İlişkisi Dövme makinalarının özellikleri prosesi şöyle etkiler: İş-parçasının akma gerilmesini ve şekillendirilebilirliğini (deformasyon hızı ve temas süresi) Sıcaklıkları (özellikle sıcak dövmede) Kuvvet ve enerji ihtiyacı Dövme toleranslarını Dövme üretim hacmini 1.4

3 Sıcaklık-Proses İlişkisi 1.5 Proses ile Makina Etkileşimi Proses Parametreleri Makina Parametreleri GENLEME HIZI KAYMA HIZI, V p ÜRÜN AKMA GERİLMESİ SÜRTÜNME, YAĞLAMA PARÇA GEOMETRİSİ PARÇA TOLERANSI KALIP SICAKLIĞI SICAKLIK, θ ALAN/HACİM ORANI TEMAS SÜRESİ, t p KATILIK, C BOŞLUK, DÜZLÜK, ve PARALLELİK MAKİNA YÜKÜ, L M MAKİNA ENERJİSİ, E M HAM PARÇANIN AĞIRLIK ve SICAKLIK OYNAMASI VURUŞ/DK, n o (BOŞTA) DÖVME KUVVETİ, L p DÖVME ENERJİSİ, E P T. Altan VURUŞ/DK, n o (YÜK ALTINDA) 1.6 3

4 4 Bazı İşlemlerin Kuvvet- Strok Eğrileri Kuvvet Çapaklı dövme İleriye ve geriye akıtma Çapaksız dövme Bükme Kesme Para basma Yol

5 5 Koç Hızları ve Yol-Kuvvet Özellikleri Hız Aralığı Dövme Makinası ft/saniye m/saniye Hidrolik Pres (a) (a) Hız Stroke Yol Mekanik Pres Hız Vidalı Pres Çekiç (ağırlık düşmeli) Çekiç (güç düşmeli) Şahmerdan (Karşı vurmalı) HERF Makinası Düşük Hızlı Petroforge Hız Stroke Yol Stroke Yol 1.9 Dövme Teçhizatının Sınıflandırılması Yük (kuvvet) ve enerji özellikleri Zaman (ve hızla) ilgili özellikler Hassaslıkla ilgili özellikler Verimlilik: E η = E M T E M : makinanın verebildiği enerji E T : toplam tüketilen enerji (elektrik motorundaki, yatak ve kızaklardaki sürtünmeden dolayı ve makinanın esnemesinden dolayı oluşan kayıplar dahil enerji) 1.10

6 6 Kuvvet ve Enerji Özelikleri Makinanın mevcut enerjisi: E M Makinanın mevcut kuvveti: F M (koçun hareketi sırasında) Verimlilik katsayısı (elektrik motorlarındaki, rulmanlardaki, kolonlardaki ve elastik genlemelerden dolayı oluşan kayıplar) F M F p koçun hareketi süresince E M E p koçun bir hareketi için (F p = proses için gerekli kuvvet) (E p = proses için gerekli enerji) 1.11 Zamana Bağlı Özellikler Yük altındaki makina özellikleri: Dakikadaki koç hareketi, n Basınç altındaki temas süresi, t p Şekillendirme sırasındaki ve basınç altındaki hız, v p 1.12

7 7 Hassaslıkla İlgili Özellikler Kızaklardaki boşluklar Alt ve üst yatakların paralelliği Alt ve üst yatakların yataylığı Koçun alt çalışma yüzeylerine göre dik kayma hareketi Kalıp ve hamillerin merkezden kaçıklığı Rijitlik: C = Yük (L M ) / Sehim (d) Eğilme Enerjisi: E d dlm L = = 2 2C 2 M 1.13 Hassasiyet Verisi: Yüklü Durumda Merkezden kaçık yükler altında koçun yana yatması (koç ve yapı esnemeleri) Katılık şunları etkiler: a. Ürün hassasiyetini b. Basınç altındaki temas süresini 1.14

8 8 Pres Esnemesi Pres Yükü (ton) in Katılık = 250 Tons/0.043 in = 5800 Ton/in 250 Tons 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 Toplam Pres Esnemesi (in) 1.15 Pres Tahrik Mekanizmaları Kranklı Eksantrik Mafsallı Külbitör Kollu Vidalı, friksiyonlu Hidrolik 1.16

9 9 Hidrolik Presler 1.17 Yüksek Tonajlı Hidrolik Presler Pres Tonajı: 50,000 ton Parça: Boeing 747 iniş takımı ana kirişi Malzeme: Ti-6Al-4V Parça Uzunluğu: ~7 m Parça Ağırlığı: 1,8 ton 1.18

10 10 Hidrolik Pres Şeması Kaynak: Schuler Inc Hidrolik Pres Tahriki 1.20

11 11 Direkt Hidrolik Tahrikli Pres: Yığma Sırasında Kuvvet-Yol Eğrisi yol, inch kuvvet, ton zaman, saniye (1) yığma başlaması, (2) başlangıç beklemesi, (3) yığma bitişi (4) yük boşaltması öncesi bekleme (5) koçun çekilişi 1.21 Akümülatörlü Hidrolik Tahrikli Pres: Yığma Sırasında Kuvvet-Yol Eğrisi 1.22

12 12 Üstten İtmeli Tahrik Alttan Çekmeli Tahrik 1.23 Hidrolik Pres Tasarımı: Paralellik Mekanizması Kaynak: Schuler Inc. 1.24

13 13 Hidrolik Presler: Kalıp Değiştirme Kolu Kaynak: Schuler Inc Hidrolik Pres: Dik Tasarım Çok İstasyonlu Hidrolik Pres (nominal pres kuvveti ton, dört istasyon, yükleme sistemi, transfer sistemi ve kalıp değiştirme desteği) Kaynak: Schuler Inc. 1.26

14 Endüstrideki Hidrolik Presler Hk. Hidrolik presler: İlave tahriklerin eklenmesine uygun En yüksek tonajlı presler Azami yük emniyeti iyi Çalışma hızı daha yavaş Titreşim sorunları çok daha az Enerji verimliliği daha düşük Sızdırma ile ilgili bakım sorunları Hidrolik parçaların ömrü sınırlı ve maliyeti yüksek İşletme maliyetleri yüksek 1.27 Mekanik Presler

15 15 eksantrik mili volan Eksantrik Tahrikli Mekanik Pres biyel kolu gövde koç (kızak) tabla

16 16 Krank-Biyel Tahrikli Mekanik Pres Tork M S = Strok (yol) BDC = Alt ölü nokta α = BDC den önceki krank açısı L M = Makina kuvveti 1.31 Krank-Biyel Mekanizmasının Kinematiği 2M cosβ 2M LM = Ssin( α + β) Ssinα S BDC'den mesafe, h = (1 cos α ) 2 Koç Hızı S n n S, V π π = sinα = h h L M = Mevcut makina kuvveti M = Kavrama (debriyaj) torku S = Strok = 2r n = Volan devri (rpm) 1.32

17 Eksantrik Presler: Sürekli Yol Ayarı eksantrik yatak basınçlı sıvı için çentikler eksantrik biyel kolu basınçlı sıvı için merkezi delik eğimli iç çember sıkıştırma vidası eğimli dış çember Kaynak: Schuler Inc Krank Açısına Bağlı Olarak Azami Eksantrik Pres Kuvveti Kaynak: IML Schuler 451 Inc

18 18 Krank Açısına α Karşılık Makina Kuvveti L M Tork Kuvvet Aşırı Yük Emniyeti Nominal Yük Üst Ölü Nokta (TDC) Krank açısı Alt Ölü Nokta (BDC) 1.35 Krank Açısı α Cinsinden Yol (h) ve Hız (V) Yol S = 2r Hız Krank Açısı 1.36

19 19 Mekanik Preslerde Kuvvet ve Enerji Mevcut Makina Kuvveti, L M 2M S sinα Toplam Volan Enerjisi E FT 2 I I n ω π = = Her Vuruşta Kullanılan Enerji: 1 I π E s= I = n n ( ωo ω1 ) ( 0 1 ) Volan Yavaşlaması, Yol ve Yığma Kuvveti Yük, ton Yol, Yol, inch inch Volan Hızına Dönüş Zamanı: 3.24 saniye Yüksüz RPM: 237 Yol Yük Zaman, saniye Koç hareketinden ötürü Koç hareketinden + Dövme Enerjisi + Elastik Esnemeler den ötürü Koç hareketinden + Ataletten ötürü Volan Yavaşlaması volan yavaşlaması, RPM 1.38

20 20 Vuruş/Dakika ya Karşılık Mevcut Enerji Dakikadaki Vuruş Sayısı 500 tonluk pres Yığma İşlemi için Kullanılan Enerji, inch-ton 1.39 Rijitlik 1.40

21 21 Hassaslık için: Çoklu Eksantrikli Presler 1.41 tahrik motoru volan dişli sistemi Angrenajlı (Pinyon Dişlisi ile Tahrik Edilen) Mekanik Pres debriyaj Biyel (pitman) kolu krank şaft fren Yüksek kapasitede iyi stabilite koç tabla 1.42

22 22 Mafsallı Pres (Toggle veya Knuckle Pres)

23 23 pres yapısı volan Alttan Tahrikli Mafsallı Pres sabit pres yatağı kafes biyel kolu krank şaft diz uzvu Kaynak: Schuler Inc kayma ayarı tahrik şaftı volan Geliştirilmiş Mafsallı Pres B noktasının yolu eksantrik tahrik sistemi pres kızağı Kaynak: Schuler Inc. 1.46

24 24 Mafsallı (Önden Geriye Eksantrik Milli) Mekanik Pres Koç-Pitman (Biyel) Grubu 1.47 Sabit Krank Tembel Uzuv Çekici Uzuv Kızak Dört Çubuk Mekanik Pres 1.48

25 25 Tonaj Krank Mekanizması Tork Kapazitesi: 1700 ton-in ton pres yapı ağırlığı Dört-Çubuk ve Kranklı Preslerinin Kuvvet-Yol Eğrileri Dört-Çubuk Mekanizması Tork Kapazitesi: 600 ton-in. 750 ton pres yapı ağırlığı BDC den Uzaklık (inch) 1.49 Mekanik Soğuk Dövme Preslerinde Kayma Hızı Eğrileri Kaynak: Schuler Inc. 1.50

26 26 Scotch-Yoke Tipi Tahrik 1.51 The advantages compared to a standard crankshaft and connecting rod setup are: High torque output with a small cylinder size. Fewer moving parts. Smoother operation. Higher percentage of the time spent at top dead center (dwell) improving engine efficiency. Higher percentage of the time spent at bottom dead center to scavenge exhaust gases in 2-stroke engine design. In an engine application, elimination of joint typically served by a wrist pin, and near elimination of piston skirt and cylinder scuffing, as side loading of piston due to sine of connecting rod angle is eliminated. The disadvantages are: Rapid wear of the slot in the yoke caused by sliding friction. 1.52

27 27 Preslerde Gelişmeler: Ayarlanabilir Kafalar Kuvvet Ölçer Uzaktan kumandalı otomatik zımba konumlandırıcısı Koç Takos Kaynak: Sakamura Zımba Yedek Yol Verici Zımba Tutucu 1.53 Preslerde Gelişmeler: Çok-Etki-Kalıplı Kafalar Zımba Kapatılmış çentikli yüzük (dört yollu çentik) KO pini 2nci KO KO Sıyırıcı Kaynak: Sakamura Dakikada 120 dişli üretimi 1.54

28 28 Preslerde Gelişmeler: Soğuk Dövme için Çok Koçlu Pres Kaynak: AIDA 1.55 Preslerde Gelişmeler: Soğuk Dövme için Çok Koçlu Pres Aida MF-7500 multi-slide forging press de üretilen heliz dişli çanak. Courtesy Aida Engineering 1.56

29 29 Preslerde Gelişmeler: Çok Etkili Pres b) Helical gear forming dies. c) Helical gear. a) Multi-action forming press. Courtesy Aida Engineering, Japan Preslerde Gelişmeler: mafsallı Alttan Tahrikli Mekanik Pres 6300 kn nominal pres kuvveti, dört istasyon, transferli Kaynak: Schuler Inc. 1.58

30 30 Yatay Çok-İstasyonlu Mekanik Presler Kaynak: Schuler Inc. Özellikle telden üretilen bağlantı elemanlarının üretimine uygun 1.59 Pres Konstrüksiyon Tipleri C Pres Kavisli Pres Düz yanlı Pres Boynuz Pres 1.60

31 31 0,5 ton Hidrolik 25 ton Hidrolik 1.61 Doğru Pres Seçimi Gerekli Üretim Debisi Dövülecek Malzemenin Özellikleri Alaşımın Sıcaklığa, Genlemeye ve Genleme Hızına Bağımlılığı KoçHızı ve Temas Süresi Şekil ve Çapak Boyutları Tahmini Kuvvet Hamil ve Kalıp Konuları (büyüklük, karmaşıklık) Presin Fiyatı İtici Gerekli mi? T. Altan 1.62