İmalat Yöntemleri MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 7 Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU Talaşsız İmalat Talaşlı İmalat Fiziksel-Kimyasal Hammaddeye talaş kaldırmadan bir şekil verilir Döküm Dövme Presleme Haddeleme Derin çekme Sıvama Bükme Kaynak Lehim Yapıştırma Perçinleme Hammaddeye bir takımın yardımıyla talaş kaldırarak şekil verilir Tornalama Frezeleme Delme Planya-Vargel Broşlama Taşlama Honlama Lepleme Hammaddeye esasen talaş kaldırarak şekil verilir, ancak bunun için fiziksel ve kimyasal işlemler kullanılır Dalma elektroerozyon Tel erozyon Kimyasal frezeleme Lazer Plazma Su Jeti 2 Sac işleme Haddelemeden çıkan sac ve bant adını taşıyan dar saclara kesme, bükme, derin çekme, sıvama ve şişirme gibi işlemlerle şekiller verilebilir. Bu işlemler genellikle soğuk olarak yapılır. α β Pul (veya rondela) gibi parçalar saclardan kesme zımbası veya koparma zımbası ile delme yoluyla elde edilirler. Zımbalamada delme işlemi zımba adını taşıyan kesme kalıplarda yapılır. Burada zımba kesme işlemini yapan takımdır. zımba Kesme Saclarda kesme; ayırma ve delik delme (zımbalama) şeklinde olabilir. Ayırmada makas denilen ve uçları kama şeklinde olan bir takım kullanılır. Burada takım rolünde olan makasın kama açısı β ve serbest açısı α önemlidir. Bu işlemde sac parça ikiye bölünür. Bazı durumlarda makara şeklinde makaslar da kullanılır. 3 Koparma delmesinde önemli bir konu, zımba ile matris arasındaki boşluktur. Boşluk çok büyük seçilirse sac kesilmez; çok küçük seçilirse kesme zorlaşır. boşluk kalıp Sac metal 4
Bükme Bükme çeşitli şekillerde olmakla birlikte; basit bükme, kıvırma, oluk, kenetleme, keskin köşeli biçimde olabilir. Bükmede parçanın dış tarafında çekme gerilmeleri ve dolayısıyla uzama, iç tarafında ise basma gerilmeleri ve buna bağlı kısalma meydana gelir; parçanın tarafsız denilen ekseninde gerilmeler sıfır olur. Nötral eksen çekme basma Düz boy Nötral eksen Çekme ve basma gerilmeleri malzemenin akma sınırını aştığında bükmeden sonra parça kalıcı şeklini korumakla birlikte bir miktar geri esneme meydana gelebilir. Geri esneme sonrası Geri esneme öncesi kalınlık Gerilmeler malzemenin kopma sınırını aştığında, özellikle parçanın dış tarafında çatlaklar ve yırtılmalar, iç kısmında ise büzülmeler oluşur. 5 6 Basit bükmede elle basit tertibatlarla, akbant denilen preslerde veya başka tertibatlarla yapılır. Seri imalatta bükme işlemi için kalıplar kullanılır. Bükme kalıbı esasen bir bükme zımbası ve matristen oluşur. Bu iki elemana çeşitli şekiller vererek çeşitli bükme şekilleri elde edilir. Derin çekme Derin çekme ile şekilde görülen ve bunlara benzeyen parçalar üretilir. Bu amaçla ilk önce sacdan yuvarlak bir parça kesilir ve sonra şekildeki gibi kalıpla çekme işlemi yapılır. Çekme işleminde kalıbın hareketli parçası olan çekme zımbası bastırılır ve çekme işlemi gerçekleştirilir. İşlem parça derinliğine göre bir veya birkaç kademede gerçekleştirilir. 7 8
Sıvama Şişirme Bu yöntemde parça şeklinde olan şablon veya mastar adını taşıyan bir kalıp kullanılır. Mastar Sac Şişirmede genellikle daha önce çekme veya sıvama ile elde edilen parçalara tam olarak istenilen şekil verilir. Mastar kendi etrafında dönen örneğin bir tornanın iş miline yerleştirilir, sac mastara dayandırılır ve sonra sıvama çubuğu veya rulosu ile basılarak mastar şeklini almaya zorlanır. Rulo Burada bir kap içine yüzeyi parça şeklinde olan bir kalıp konulur ve sac üzerine hidrolik yağ ile basınç uygulayarak parça şeklini alır. Yağ ile parça arasında bir lastik membran vardır. 9 10 Ekstrüzyon ve soğuk basma Merdane ile şekillendirme Ekstrüzyon yönteminde ısıtılmış hammadde stampa denilen bir pistonun yardımıyla, kesiti daha küçük olan bir matrise basılır. İşlem sonucu şekilde verilen boş veya dolu profiller elde edilir. biyet (malzeme) kalıp profil pres Soğuk basmada kütük biçimindeki malzeme bir matrisin içine konulduktan sonra, bir zımba ile bastırılmakta ve matristeki boşluğa göre parça elde edilmektedir. 11 12
Kaynak Parçaları veya malzemeleri montaj amacıyla bağlama yöntemleri genellikle ikiye ayrılır; çözülemeyen ve çözülebilen bağlama yöntemleri. Kaynak çözülemeyen bir bağlama yöntemidir. Kaynak ısı yoluyla parçaları birbirine bağlama yöntemidir. İşlemde elektrot denilen ek bir malzeme kullanılabilir veya kullanılmayabilir. Ek bir malzeme kullanıldığı durumda bu malzeme kaynak bağlantısını oluşturur. Bunun yanı sıra kaynak işlemlerinde gaz, toz ve pasta gibi yardımcı malzemeler de kullanılabilir. Metallerin kaynağı kullanılan teknoloji bakımından ergitme ve basınç kaynağı olarak ikiye ayrılır. 13 14 Ergitme kaynağı Ergitme kaynağında ısının yardımıyla elektrot denilen ek bir malzemeyi eritip bağlama gerçekleştirilir; bu arada ana malzemenin sınırlı bir bölgesi de erir. Isıyı meydana getirme bakımından ergitme kaynağı gaz kaynağı ve elektrik ark kaynağı olabilir. Gaz ergitme kaynağında ısı, birisi yanıcı (genellikle asetilen) diğeri yakıcı (oksijen) gazlarının yanmasıyla oluşan alevle sağlanır. Bu kaynak biçimine oksi-asetilen kaynağı denir. Oksi-asetilen kaynağında oluşturulan alevin ortalama sıcaklığı 3200 C dir. 15 16
Elektrik ark kaynağında ısı, metalik bir elektrot ile iş parçası arasında oluşan elektrik arkı tarafından sağlanır. Burada bakır veya grafitten imal edilen elektrotlar erimez, yalnızca elektrik akımını iletirler. Kaynak makinası dc veya ac güç kaynağı Elektrot tutucusu Elektrot Ark Parça İş kablosu Elektrik ark kaynağının toz altı, TIG (Tungsten Inert Gaz; argon gazı kullanılır), MIG (Metal Inert Gaz; helyum, argon veya bunların karışımı kullanılır) ve MAG (Metal Active Gaz; karbondioksit gazı kullanılır) adlarını taşıyan gaz altı kaynak çeşitleri vardır. Bu özel elektrik ark kaynağı çeşitlerinde amaç kaynak dikişi üzerinde havanın oksidasyon etkisini önlemek ve kaynağın mukavemetini iyileştirmektir. İş emniyeti bakımından, kaynak işlemi yapan operatörlerin koruyucu gözlük, maske ve eldiven kullanmaları gerekir. Elektrot kablosu 17 18 Basınç kaynağı Elektrik direnç kaynağı Elektrot ucu Elektrot Basınç kaynağında ek bir malzeme kullanılmaz. Burada ısı ile birlikte parçalar birbirlerine bastırılır, ısının yoğun olduğu temas yerlerinde malzemede bir yumuşama (kısmen ergime) meydana gelir ve bağlama difüzyon (atomların bir malzemeden bir diğerine geçmesi) ile gerçekleşir. Kaynak noktası Elektrot Parçalar arası boşluk Isıdan etkilenen bölge Basınç kaynağı; elektrik direnç, ultrasonik ve sürtünme kaynağı şeklinde olabilir. Kaynak noktaları 19 20
Sürtünme kaynağında kaynak için gereken ısı parçaların birbirine sürtünmesi ile sağlanır. Bu yöntemde parçalar birbirine bastırılmakla beraber, birisi döndürülür ve diğeri sabit tutulur. Bu şekilde temas yüzeyinde meydana gelen sürtünme sonucu ısı oluşur, temas yüzeyinde yumuşama meydana gelir ve kaynak bağlantısı oluşur. Ergitme kaynağı yüksek mukavemet sağlayan bir yöntemdir ve genellikle kalınlıkları s 4 mm olan parçalara uygulanır. Mukavemeti daha düşük olan basınç kaynağı, kalınlıkları s < 4 mm olan ve genelde sacdan yapılmış parçalara uygulanır. Plastik malzemelerin kaynağı; sürtünme, sıcak gaz ve sıcak eleman gibi yöntemler ile gerçekleştirilir. Yöntem özellikle plastik malzemelere uygulanır. 21 22 Sıcak eleman kaynağı Önce bağlanacak yüzeyler, ısıtılmış (kızgın) bir eleman ile yumuşatılır. Sonra kızgın eleman hızlı bir şekilde uzaklaştırılır. Son olarak parçalar birbirine bastırılarak bağlama sağlanır. Metallere uygulanan ergitme kaynağı, şekil bakımından alın, köşe ve bindirme kaynağı şeklinde olabilir. Alın kaynakta, kaynak yapılmadan önce parça kenarları işlenmekte ve kaynak ağızları meydana getirilmektedir. Kaynak işlemi esnasında bu ağızlar eriyen elektrot malzemesi ile doldurulur ve soğumaya bırakılır. Köşe kaynağı Bindirme kaynağı Alın kaynağı 23 24
Lehim Bağlantıları Lehimde parçaların bağlanması ısının yardımıyla gerçekleşir. Kaynak işlemine göre şu farklılıklar mevcuttur. Lehim yalnızca lehim malzemesi denilen ek bir malzeme ile yapılır. Lehim malzemesinin ergime sıcaklığı, bağlanacak parçaların ergime sıcaklığından daha düşüktür. Bu şekilde lehim daha düşük sıcaklıklarda yapılır ve sıcaklığın parçada meydana getirmesi muhtemel şekil değişiklikleri azalır. Bununla beraber lehim bağlantılarının mukavemeti daha düşüktür. Lehim malzemesinin ergime sıcaklığına göre lehim yumuşak ve sert lehim olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Yumuşak lehim 450 C nin altında, sert lehim 450 C nin üzerinde yapılır. Yumuşak lehim için özellikle elektrik ve elektronik alanında L-Sn60Pb alaşımı çok kullanılır. Ergime sıcaklığı 183 C olan bu alaşım %60 Kalay % 3,2 antimon ve geri kalanı kurşundan meydana gelir. Sert lehim için L-Ms60 alaşımı kullanılır. Ergime sıcaklığı 900 C olan Bu alaşım %60 bakır, % 39 çinko ve geri kalanı kalay ve silisyumdur. 25 26