MALZEME İMALAT YÖNTEMLERY NTEMLERİ -TASARIM egül l AKDOĞ
Malzemeler Malzemelerin, şekilleri ve imalat yöntemleri y birbirleri ile etkileşim im içindedir. i indedir. Malzemeye uygulanan imalat yöntemleri, y malzeme özelliklerini etkilemektedir. Haddeleme ve dövme d işlemleri i ile içyapi yapıdaki gözeneklikler ve kalınt ntılar azaltılarak larak malzeme yapısı homojen hale getirilirken dayanım m da arttırılm lmış olur. Düşük k sıcakls caklıklarda klarda ergiyen malzemeler ise döküm m yöntemi y ile şekillendirilmeye uygundurlar. egül l AKDOĞ
Proses : Proses nitelikleri :malzeme, boyut ve şekil, tolerans ve pürüzlülük, sermaye Şekil 1 İmalat yöntemi seçiminin, malzeme ve şekle bağlılığı egül l AKDOĞ
İmalat Yöntemi Y Seçimi İmalat yöntemleri y seçiminde, imalat yöntemi y (proses) seçim diyagramları kullanılır. Bu diyagramlar imalat yöntemleri y ile birlikte eksenlerde; boyut,biçim, im, sertlik,ergime sıcakls caklığı,hassasiyet ve yüzey y pürüzlülüğü gibi bilgileri de kapsamaktadır. Malzemelerden istenen şekillerin elde edilebilmesi, farklı imalat yöntemleri y ile mümkm mkün n olabilmektedir. İmalat yöntemleri, y birincil ve ikincil işlemler i olarak iki grupta ele alınabilir. Şekil 2 de yatay sıra s birincil işlemleri, i dikey sıra s ise ikincil işlemleri içermektedir. i egül l AKDOĞ
İMALAT YÖNTEMLERY NTEMLERİ Şekil 2 İmalat yöntemleri egül l AKDOĞ
DÖKÜM M YÖNTEMY NTEMİ Döküm m YöntemindeY : Döküm D m yöntemi y sıvının s n viskozitesinin düşük d olmasıyla kalıplama yönteminden y ayrılmaktad lmaktadır. Sıvı,kalıp p içine i ine ya yer çekimi ivmesiyle (gravite( döküm) yada ilave bir basınçla (santrifüj j döküm,basd m,basınçlı döküm) doldurulur. Tek kullanıml mlık k kum kalıplar ucuzdur,çok kullanıml mlık k kalıplar örn.metal kalıp, seramik kalıp p daha pahalıdır. Bunların n dışıd ışında hassas döküm,ald m,alçı kalıba döküm m ve kabuk kalıba döküm d m gibi değişik ik döküm d m yöntemleri y vardır. r. Döküm m kalıbının şekli, sıvının s n kalıbın n her tarafına kolayca yayılmas lmasını sağlamal lamalı,aynı zamanda da çekme boşlu luğu u oluşumun umun engelleyecek şekilde katıla laşmaya maya da imkan tanımal malıdır. Kalıp p tasarımı,, model ve döküm d m parça a kalıptan kolay çıkacak şekilde yapılmal lmalıdır. Parçan anın n soğumas uması sırasında ise sıcak s yırty rtılmaya neden olmayacak şekilde tasarlanmalıdır. r. Kullanılan lan kalıp p malzemesine göre g de döküm d m parçan anın n yüzey y kalitesi değişmektedir. örn. kum kalıba dökümde d, döküm d m parçan anın n yüzey y kalitesi kötü iken, hassas döküm d m yöntemi y ntemi ile elde edilen döküm d m parçan anın n yüzey y kalitesi daha iyidir. egül l AKDOĞ
Döküm m YöntemiY Şekil 3 Kum kalıba döküm egül l AKDOĞ Şekil 4 Kokil kalıba döküm
KALIPLAMA Kalıplama : Yüksek Y viskoziteye sahip termoplastiklere ve camlara uyarlanmış döküm m yöntemidir. y Sıcak viskoz madde, soğumas uması ve katıla laşması için in basınçla kalıp p içine i ine gönderilir. g Kalıp, tekrarlanan basınç uygulamasına, sıcakls caklığa, parçan anın n ayrılmas lması ve uzaklaşmas ması sırasında meydana gelen aşıa şınmaya dayanıkl klı olması gerektiğinden inden pahalıdır. Karmaşı şık şekilli parçalar alar da bu yöntemle y kalıplanabilir, ancak işlem i bitiminde parçan anın n kalıptan çıkarılması zordur. egül l AKDOĞ
Kalıplama Şekil 5 Sıcak polimer veya cam, kalıplar arasında preslenerek kalıbın şeklini alması sağlanır. egül l AKDOĞ
Transfer Kalıplama Şekil 6 Transfer kalıplama Karmaşık şekilli parçalar hassas şekilde elde edilebilir. egül l AKDOĞ
Enjeksiyon Kalıplama Şekil 7 Enjeksiyon kalıplama Granül halde polimer, sonsuz vida ile kalıba doğru hareket ederken ısınır ve şekillenebilecek sıcaklığa gelir, baınç uygulamasıyla kalıba gönderilir. egül l AKDOĞ
Şişirme irme İle Kalıplama Şekil 8 Şişirme ile kalıplama Şişe yapımında kullanılan yöntem Şişirme yönteminde; henüz son şekli verilmemiş polimer veya cam, kalıbın içine yayılarak sertleşebilmesi için gaz basıncı kullanılır. Çok hızlı,düşük maliyetli ve ucuz parçaların seri imalatı için kullanılan işlemdir. örn.su şişeleri ve süt şişeleri gibi. egül l AKDOĞ
PLASTİK ŞEKİL L DEĞİŞ ĞİŞTİRME Deformasyon (plastik şekil değiştirme) işlemii : Plastik şekil değiştirme işlemi i sıcak, soğuk veya ılık k olabilir. Sıcak şekil değiştirmede ( T > 0,55 T m ) ise örn.ekstrüzyon, sıcak s dövme d ve sıcak s haddeleme yöntemlerinin y kalıplama ile pek çok ortak noktası olmasına rağmen, kullanılan lan malzeme sıvıs olmayıp p katıdır. Şekillendirmede kullanılan lan sıcakls caklık k yüksek y ise malzemenin akma dayanımı azalır r ve yeniden kristalleşme meydana gelir. Bunun sonucunda ise şekillendirme basınc ncı azalır. Ilık şekil değiştirmede ( 0,35 Tm < T < 0,55 Tm ) ise toparlanma meydana gelir, yeniden kristalleşme oluşmaz. Soğuk şekil değiştirmede ( T < 0,35 Tm ) örn. Soğuk dövme, d haddeleme ve çekme işlemlerinde ise pekleşmeden yararlanılarak larak şekillendirilmiş parçan anın n dayanımı arttırılır. r. Ancak bunun için i in yüksek y şekillendirme kuvvetleri gerekmektedir. Dövülen parçalar, alar, kalınl nlıkta ani değişmeler keskin eğrilik e yarıçaplar apları olmayacak şekilde tasarlanır. r. Çünk nkü bu iki etken, malzemenin kopmasına ve katmer oluşumuna umuna neden olur. Malzemenin sıcak s dövülmesi d daha büyük b şekil değişimleri imleri meydana getirir. Ancak parçan anın n yüzey y düzgd zgünlüğü, oksidasyon, çarpılma ve toleranslar açısından a kötüdür. k Soğuk dövme, d daha mükemmel m bir boyutsal doğruluk ve yüzey y kalitesi vermesine karşı şın n dövme d basınc ncı yüksek olup, şekil değişimi imi pekleşmeyle sınırls rlıdır. r. egül l AKDOĞ
Haddeleme Şekil 9 Haddeleme egül l AKDOĞ
Dövme Şekil 10 Dövme egül l AKDOĞ
Ekstrüzyon Şekil 11 Ekstrüzyon egül l AKDOĞ
Derin Çekme Şekil 12 Derin çekme egül l AKDOĞ
TOZ METALURJİSİ YÖNTEMİ Toz metalurjisi yöntemi : Yöntemde, ince taneli metal tozlarının presleme ve sinterleme yoluyla şekillendirilmesi amaçlan lanır. Tozlar soğuk halde preslenip şekillendirilebilir, ancak dayanım m kazanımı (bağ oluşumu umu için)ii in)için şekillendirilmiş tozun 0.8 Tm e e kadar ısıtılması gerekir. Diğer bir yöntem y ise, metal tozları ısıtılmış kalıpta preslenebilir yada ön şekillendirilmiş ince parçalar alar hidrostatik basınç altında ısıtılabilir ki bu yönteme izostatik presleme adı verilir. Dökülemeyecek kadar ergime sıcakls caklığı yüksek olan ve plastik şekillendirme yöntemi ile şekillenemeyecek kadar dayanımı çok yüksek y olan metaller ve seramikler kimyasal yolla toz haline getirildikten sonra kolayca şekillendirilebilir. Bu yöntemle, y hemen hemen her malzeme toz haline getirildikten sonra sıcaklık k ve basınca tabi tutularak şekillendirilebilir. Toz metalurjisi yöntemi, dişli ve yatak gibi küçük üçük k metal parçalar aların n ve mühendislik seramiklerinin yapımında kullanılır. Yöntem, malzeme kullanımı açısından ekonomiktir. DökümüD yapılamayan, plastik şekil verilemeyen ve talaşlı işlenemeyen malzemelerden parça a yapma imkanı tanır r ve de çoğu u zaman yüzey y bitirme işlemi i gerektirmez. Toz metalurjisi yöntemi, dişli ve yatak gibi küçük üçük k metal parçalar aların n ve mühendislik seramiklerinin yapımında kullanılır. egül l AKDOĞ
Sıcak İzostatik Presleme Şekil 13 Sıcak izostatik presleme egül l AKDOĞ
ÖZEL YÖNTEMLERY Özel yöntemlery : Elektrikle kaplama, kimyasal ve fiziksel buhar çökt ktürmede olduğu u gibi, parçan anın n atomlar mertebesinde oluşturulmas turulmasına imkan veren teknikleri kapsar. Ayrıca, malzemenin doğrudan ısıtılmak suretiyle veya plazmayla eritilerek bir kalıp üzerine gönderildig nderildiği püskürtme teknikleri de özel yöntemler y içinde i inde yer alır. Bu proseslerle, diğer yöntemler y ile güçg şekillendirilebilen malzemelerden az miktarda parça üretilebilir. egül l AKDOĞ
Püskürtme İle şekillendirme Şekil 14 Püskürtme ile şekillendirme egül l AKDOĞ
KOMPOZİT T MALZEME ÜRETİMİ Kompozit malzemelerin üretim teknikleri de özel yöntemler içinde i inde incelenebilir. Büyük kompozit parçalar, alar, elyaf sargılı olarak veya önceden cam,karbon yada grafit fiberler ile takviyelenmiş olarak (pre( pre-preg) ) istenilen kalınl nlığa a presleme yoluyla istiflenerek getirilebilirler. Bu prosesin bazı safhaları otomatikleştirilebilse tirilebilse de yine de yavaş bir imalat yöntemidir. Araba tamponları,, tenis raketleri gibi parçalar alar ise süreksiz(doğranmış) ) fiber kompozitlerin preslenmesi ve fiberleri içeren i bir reçine hamurunun kalıpta ısıtılmasıyla veya daha akış ışkan bir karışı ışımın n enjeksiyon kalıplama yöntemiyle kalıba yerleştirilmesi sonucu üretilebilirler egül l AKDOĞ
Elyaf Sarma Şekil 15 Elyaf (lif ) sarma egül l AKDOĞ
TALAŞLI LI ŞEKİLLENDİRME Talaşlı şekillendirme : Hemen hemen tüm t m mühendislik m malzemeleri son işlemlerinde i talaşlı işlemeye veya taşlamaya tabi tutulurlar. Daha az işlem i gerektirdiği i için i in parçalar alar simetrik olarak tasarlanmalıdır. r. Metallerin işlenebilirlii lenebilirliği çok farklıdır. r. Bu nedenle de işlenebilirlik; kolay talaş oluşturma, pürüzsp zsüz z yüzey y oluşturabilme yeteneği i ve ekonomik kalem ömrü sağlama yeteneğinin bir ölçüsüdür. KötüK işlenebilirlik yüksek maliyet anlamına na gelmektedir. Çoğu u polimer kolay ve iyi işlenip i parlatılabilir. labilir. Ancak düşük k elastiklik modülleri nedeniyle talaşlı işlem sırass rasında kolaylıkla kla esneyebilirler. Bu durum toleransları kısıtlayabilir. Seramikler ise yüksek y toleransla bilenip, parlatılabilirler. labilirler. egül l AKDOĞ
Kaynak: Ashby,M.F. Materials Selection In Mechanical Design,Second Edition,ISBN 0 7506-4357 9 egül l AKDOĞ