DÖVME KALIPLARI TASARIMI VE ŞEKİLLENDİRİLMESİ

BÖLÜM-8 DÖVME KALIPLARI TASARIMI VE ŞEKİLLENDİRİLMESİ Prof. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ

KALIP TASARIMINDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR -ÇAPAK HATTI (AYIRMA YÜZEYİ) -DÖVME(KALIPLAMA) AÇISI -KEMER VE KABURGALAR -KÖŞE YARIÇAPLARI -ÖN DELME İŞLEMİ -MALZEME AKIŞ YÖNÜ -ŞEKİL DEĞİŞTİRME ORANLARI -BOYUT TOLERANSLARI -ÇAPAK BOYUTLARI

ÇAPAK HATTININ BELİRLENMESİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR: -Kalıplama kuvvetinin minimum olması -Kalıplama kurs boyunun kısa olması -İş parçasının kalıptan kolay çıkması -Malzeme firesinin az olması -Ön biçim vermenin az olması -İş parçasından çapağın kolay alınması -Bitirme işçiliğinin az olması -Kalıp ömrünün uzun olması -Lif akışçizgilerinin malzeme mukavemetine uygun olması

Çapak hattının (ayırma yüzeyi) seçimine ait örnekler

İşparçasının kalıptan kolay çıkması GERİ

Ön biçim vermenin az olması GERİ

Kalıplama kurs boyunun kısa olması Geri dön.

Lif akışçizgilerine göre Çapak Hattının belirlenmesi Geri dön.

Dövme sürecinde kalıplama kuvvetindeki değişim Geri dön.

Kalıp eğimleri (Dövme Açıları) Dövülen parçanın kalıptan kolay çıkmasıve kalıp boşluğunun kolay doldurulabilmesi için kalıp eğimleri verilir. Karbon çeliği, alaşımlıçelik ve paslanmaz çelikten dövülen küçük ve orta boy parçaların dış yüzeyindeki eğim açısı 3-5 (max. 7 ) dir. Kalıbın işparçasındaki delik/kanallarıçevreleyen yüzeylerindeki eğim açısıise 7-10 arasında seçilir. Alüminyum ve mağnezyummetallerin genel dövme işlemlerinde 3 derece, ekstrüzyon tipi derin dövme işlemlerinde ise 1 dereceden küçük eğimler kullanılır. Refraktermetaller, Niesaslısüper alaşımlar ve östenitikpaslanmaz çeliklerden dövülen parçalarda 7 den büyük eğimler kullanılır. Genelde eğimin artması, dövme sonrasıtalaşkaldırma işçiliğini arttıracağından, parça maliyetinin artmasına sebep olur.

KEMER VE KABURGALAR Genel kural;kaburga yüksekliği (h), kaburga kalınlığının (w) 8 katını geçmemeli. Genellikle h/w=4/1-6/1 oranında olmalı. t: Kemer kalınlığı, w:kaburga kalınlığı Hatasız dövme için; t>w olmalıdır. Ayırma yüzeyi üstte. Alt kalıp içinde geriye ekstrüzyon Ayırma yüzeyi altta. Üst kalıp içinde geriye ekstrüzyon. Ayırma yüzeyi ortada ve kemer ayırma yüzeyinde. Kaburga her iki kalıp bloğunda şekillendirilir. Kaburga kalınlığı fazla seçilmeli veya parça ön şekillendirilmelidir.

KEMER VE KABURGALAR

KEMER KALINLIKLARI Minimum kemer genişliği (w)- (mm) Minimum kemer kalınlığı-h (mm) inch inch

KÖŞE YARIÇAPLARI Dış Köşe yarıçapı (R k ) İçKöşe (meme) yarıçapı(r m )

KÖŞE YARIÇAPLARI

ÖN DELME İŞLEMİ Minimum kemer kalınlığı

MALZEME AKIŞYÖNÜ

ŞEKİL DEĞİŞTİRME ORANI Dövülmüşparçalarda şekil değiştirme oranının her yerde eşit olması aranmaz. Yeniden kristalleşme sağlanacak oranda minimum şekil değişimi yeterlidir. Ancak, ısıl işlemden sonra aşırıtane büyümesine duyarlımalzemeler için, şekil değiştirme oranıhomojen olacak şekilde kalıp tasarımıplanlanmalıdır.

BOYUT TOLERANSLARI Dövme sonunda doğrudan kullanılacak malzemeler için kalıp boyut toleransları önemlidir. Dövme sonu talaşlıimalata tabi tutulacak parçalar için, parçayısağlam kurtaracak minimum işleme toleranslarına göre kalıplar boyutlandırılmalıdır.

ÇAPAK BOYUTLARI Genel kural olarak, çapak kalınlığımaksimum parça kalınlığının %3 ü kadar alınır. Dövülen malzeme cinsi, dövme makinasıcinsi, işparçasıağırlığıve üretilecek parçanın karmaşıklığıvb. faktörlere göre çapak boyutlandırılır. Genel olarak, çapak eninin kalınlığına oranı 2-5 arasındadır.

Çapak genişliği -L ÇAPAK BOYUTLARI Çapak genişliğinin kalınlığına oranı(l/t) Çapak kalınlığı- t Çapak kalınlığı t (mm) Dövme parça ağırlığı (kg)

DÖVME HATALARI - Ön şekillendirme yapılmaması ve gereğinden fazla malzeme kullanımı GERİ..

DÖVME HATALARI Keskin Köşe Kusuru (Kalıp tasarım ve aşınma hatasından)

Katmer oluşumu DÖVME HATALARI Katmer oluşumu (Kalıp ayırma hattı tasarım hatası)

DÖVME HATALARI Ekstrüzyon kusuru (Kalıp tasarımıve malzeme problemleri)

DÖVME HATALARI Metal Akışında Hata ve Çatlak Oluşumu (Kalıp tasarımıve dövme sıcaklığı hatası)

DÖVME HATALARI İkincil çeki gerilmeleri sebebiyle çatlak oluşumu (malzeme hatası, sıcaklık ve yağlama problemleri)

KADEMELİDÖVME İŞLEMLERİ

TAVLAMA HATALARI Oksitlenme (Tufal oluşumu)

TAVLAMA HATALARI Dekarbürüzasyon (karbonsuzlaşma)

KALIPLARDA AŞINMA Abrasiv aşınma Termal yorulma Mekanik yorulma Plastik deformasyon SONRAKİ..

KALIPLARDA AŞINMA GERİ..

KALIPLARDA AŞINMA

SİMÜLASYONLA KALIP TASARIMI

SİMÜLASYONLA KALIP TASARIMI ve HASSAS DÖVME

KALIP YAPIM TEKNİKLERİ Sac metal kalıpçılığı - Kesme kalıpları - Delme kalıpları - Çekme kalıpları Wire EDM cutting 2 3 4 5 - Delme/Eğme/kesme kalıpları

KALIP YAPIM TEKNİKLERİ Dövme Kalıpları SUNSTAR PRECISION FORGE Crankshaft Nail Making Machine

DÖVME ÖRNEKLERİ -Theart of forging Competitor forging showing welded hosel Competitor forging with non uniform grain Mizuno forging with tight grain lines

YARARLANILAN KAYNAKLAR -Prof. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ, MET 311 Mekanik Metalurji Ders Notları, Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Ankara,2006 -İrfan Ay, İmalat yöntemleri-ii, Balıkesir Üniv. 2007 -By,Thomas C. Grobaski, Dr. Bhavin Mehta, Dr. Jay Gunasekera, Preliminary Investigation into the Effects of Friction, Work-pieceTemperature, Die Temperature, and Stroke Speed on HotForging Die Life Department of Mechanical Engineering Ohio University, Athens, Ohio 45701,2005 -Harshil Parikh, Bhavin Mehta, Jay Gunasekera, Forging Process Analysis and Preform Design By Department of Mechanical Engineering Ohio University, Athens, Ohio 45701, 2006 -Metal Forming CAE Lab., Dept. Of mech. Eng., Gyeongsang National Univ., Korea. -Toshiaki Tanaka,, Prediction of hot forging die life using wear and cooling model., -YoshinariTsuchiya,., Die life prediction using surface damage map based on investigation into damage behaviour of hot forging die., R&D Review of Toyota CRDL Vol.36/4 (2001) -ASM Handbook, Forging and Forming, 2003 -Levon Çapan, Metallere Plastik Şekil Verme, Çağlayan Kitapevi,İst.,1999 -Sabri Kayalı, Metallere Plastik Şekil Verme İlke ve Uygulamaları, İTÜ, 1985 -G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, Mc Graw-Hill, New York,1997 -Prof. Dr.-Ing. E. Doege, Dr.-Ing. J. Dittmann and Dipl.-Ing. C. Silbernagel Intelligent Virtual Design of Precision Forging Processes in Consideration of Microstructure Evolution Institute for Metal Forming and Metal Forming Machine Tools, University of Hanover, Hanover, Germany -Ali Fatemi, Jonathan Williams and Farzin Montazersadgh, Fatigue Performance Evaluation of Forged Steel versusductile Cast Iron Crankshaft: A Comparative Study, The University of Toledo, 2007