PİRİNÇ MALZEMENİN MİKRO-EKSTRÜZYON İŞLEMİNDE NUMUNE ve TANE BOYUTUNUN İŞLEM KUVVETİ ÜZERİNE ETKİSİ

Benzer belgeler
CuZn30 PİRİNÇ MALZEMEDE TANE BOYUTUNUN MİKRO- EKSTRÜZYON İŞLEM KUVVETİ ÜZERİNE ETKİSİ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

TALAŞLI İMALAT. Koşul, takım ile iş şekillendirilmek istenen parça arasında belirgin bir sertlik farkının olmasıdır.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

DENEYİN ADI: Jominy uçtan su verme ile sertleşebilirlik. AMACI: Çeliklerin sertleşme kabiliyetinin belirlenmesi.

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

TUĞLA MASSESİ ÖĞÜTME DURUMUNUN ÜRÜN TEKNİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

SÜLEYMAN DEMİ REL ÜNİ VERSİ TESİ MÜHENDİ SLİ K-Mİ MARLIK FAKÜLTESİ MAKİ NA MÜHENDİ SLİĞİ BÖLÜMÜ MEKANİK LABORATUARI DENEY RAPORU

İki Farklı Metodla Üretilen Çelik Boru Profillerin Mikroyapı Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

TANE BÜYÜMESİ. Şek Bir saat süreyle değişik sıcaklıklara ısıtılmış ince taneli ve kaba taneli çeliklerin tipik tane büyüme davranışı

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI

TEKNİK KILAVUZ : QUARD VE QUEND SOĞUK ŞEKİLLENDİRİLMESİ

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

MMU 420 FINAL PROJESİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 2 Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Basma ve sertlik deneyleri

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

ISO 9001:

DUAL FAZLI ÇELİKLERDE MARTENZİT VE YÜKLEME HIZININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ


ASC (ANDALUZİT, SİLİSYUM KARBÜR) VE AZS (ANDALUZİT, ZİRKON, SİLİSYUM KARBÜR) MALZEMELERİN ALKALİ VE AŞINMA DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

Farklı Elektrotlar ile Delik Delme İşlemlerinde Yüzey Pürüzlülüğünün İncelenmesi

TERMOPLASTİK POLİMERLERİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA NOKTA KAYNAĞINA BAKALİT ARA TABAKA TOZUNUN ETKİSİ

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

5083-H111 ALAŞIMINDA ÖN GERİLMENİN GERİ ESNEMEYE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASLARI EÜT 231 ÜRETİM YÖNTEMLERİ. Metal Şekillendirmede Gerilmeler. Plastik Şekil Verme

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Yüksek Lisans-Tezli İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ/MAKİNE FAKÜLTESİ 1969

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ICS TÜRK STANDARDI TS 3519 EN 10131/Nisan 1996 ÖNSÖZ

Yrd.Doç.Dr Muhammet Vefa AKPINAR, PhD, P.E.

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

Bölüm 7: Dislokasyonlar & Dayanım Arttırıcı Mekanizmalar

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Malzemelerin Deformasyonu

DÜŞÜK KARBONLU ÇELİK LEVHALARDA ZIMBA HIZININ KESME YÜZEYİ GEOMETRİSİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Talaş oluşumu. Akış çizgileri plastik deformasyonun görsel kanıtıdır. İş parçası. İş parçası. İş parçası. Takım. Takım.

2.Oturum: Kalıp & Maça Teknolojileri Oturum Başkanı: Teoman Altınok (Entil Endüstri)

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

Al-7Si-0,3Mg Alaşımında Soğuma Hızının Poroziteye Etkisi

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Çekme Testi

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MIG-MAG GAZALTI KAYNAĞINDA KAYNAK PAMETRELERİ VE SEÇİMİ

Plastik Şekil Verme MAK351 İMAL USULLERİ. Metal Şekillendirmede Gerilmeler PLASTİK ŞEKİL VERMENİN ESASLARI

St 37 ÇELİĞİNİN SÜRTÜNMELİ VE GELENEKSEL DELME İŞLEMLERİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN ARAŞTIRILMASI

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-4 MALZEMELERDE ÇEKME-BASMA - KESME GERİLMELERİ VE YOUNG MODÜLÜ Malzemelerde Zorlanma ve Gerilme Şekilleri

Dokuma Kumaş Yapisinin Tezgah Eni Boyunca Çözgü Gerginlik Dağilimina Etkisi

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/10) Akreditasyon Kapsamı

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çeliklerin Kaynağı. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

ORTAGONAL KESME İŞLEMİNDE KESİCİ TAKIM KAPLAMA MALZEMESİNİN TALAŞ KAYMA AÇISI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN MODELLENMESİ

HAFİF VE NORMAL BETONDAN YAPILMIŞ ÇİFT KONSOL NUMUNELERİN BASINÇ GÖÇMESİNDE BOYUT ETKİSİ

Makine Elemanları I Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler Toleranslar

ÇOKYÖNLÜ BURULMALI HISTERITIK ENERJI SÖNÜMLEYICI (MDHR) Bina ve köprüleri deprem etkisine karşı koruyan bir mekanik histeretik damper

YAŞ KALIPLAMA KUMUNUN OPTİMİZASYONU VE STANDARTLAŞTIRILMASI

Mekanik Biçimlendirmenin Temelleri ve Uygulamaları (MATE 301') Ders Detayları

INM 308 Zemin Mekaniği

BETONARME YAPI TASARIMI -KOLON ÖN BOYUTLANDIRILMASI-

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

MİKRO FREZELEME İŞLEMİNDE KESME KOŞULLARININ TAKIM AŞINMASI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

HT-350 ISIL İLETKETLİK EĞİTİM SETİ DENEY FÖYLERİ

SANAL ÖLÇME UYGULAMASI

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

OSMANLI ALAŞIMLI ÇELİKLER SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ.

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME

DÖKÜM TEKNOLOJİSİ. Döküm:Önceden hazırlanmış kalıpların içerisine metal ve alaşımların ergitilerek dökülmesi ve katılaştırılması işlemidir.

HADDELEME. ÖNDER ALİOĞLU

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

2

Mesnet Şartlarının Betonarme Kısa Kirişlerin Davranışına Etkisinin Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

ISI İLETİM KATSAYISININ BELİRLENMESİ DENEYİ

Dövmenin tarihi 4000 yıl veya daha fazlasına dayanmaktadır. Cıvatalar, perçinler, çubuklar, türbin milleri, paralar, madalyalar, dişliler, el

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

TEL EROZYON YÖNTEMİ İLE İŞLENEN KALIP ÇELİKLERİNDE İŞLEM PARAMETRELERİNİN YÜZEY KALİTESİNE ETKİSİ

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

LABORATUAR DENEY ESASLARI VE KURALLARI

Transkript:

PİRİNÇ MALZEMENİN MİKRO-EKSTRÜZYON İŞLEMİNDE NUMUNE ve TANE BOYUTUNUN İŞLEM KUVVETİ ÜZERİNE ETKİSİ *Muhammet Yalçın, Ahmet Parasız Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Sakarya Üniversitesi, Türkiye Abstract Cold forming offers well known advantages such as close dimensional tolerances, increased stength and improved surface finish of the final product. Micro-extrusion process is one of the forming proces that is widely utilized is extrusion. In this study, the effect specimen and grain size on cold micro-extrusion is investigated. As recieved cold-rolled CuZn3 brass plates are annealed at o C and 7 o C, for an hour to produce a fine and a coarse grain structures. 1mm thick plate specimens were machined from anealled materials and extruded with different extrusion angles. Extrusion force and ram displacement curves are obtained and effect of grain size and extrusion angle on the micro-extrusion force is investigated. Key words: micro-forming, micro-extrusion, extrusion force, grain size Özet Mikro boyutta ürün imal edilmesine olanak sağlayacak yeni imalat yöntemlerine duyulan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu ihtiyaca binaen ya yeni imalat yöntemleri geliştirilmekte ya da geleneksel imalat yöntemleri mikro boyutta ürün imalatına uyarlanmaktadır. Mikro-ekstrüzyon yöntemi de geleneksel soğuk ekstrüzyon yönteminin mikro imalata uyarlanması ile ortaya çıkmıştır. Bir soğuk şekillendirme yöntemi olan soğuk ekstrüzyon işlemi, ihtiyaç duyulan işlem kuvvetinin büyüklüğüne nazaran elde edilen boyut toleransları ve yüzey kalitesi açısından sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmamızda farklı tane ve numune boyutlarının mikro-ekstrüzyon işleminde, ekstrüzyon kuvveti üzerine olan etkileri incelenmiştir. Çalışmada ağ.%3 çinko içeren, soğuk haddelenerek imal edilmiş plaka halindeki CuZn3 pirinç malzeme kullanılmıştır. Pirinç malzeme farklı tane boyutları elde etmek amacıyla farklı sıcaklıklarda tavlanmıştır. Soğuk haddelenmiş pirinç plakadan talaş kaldırmak suretiyle önceden belirlenen farklı boyutlarda numuneler çıkarılmıştır. Çıkarılan numuneler farklı ekstrüzyon açıları ve oranlarında ekstrüde edilmiştir. Farklı tane ve numune boyutlarının mikro-ekstrüzyon işlem kuvvetine olan etkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Anahtar kelimeler: soğuk şekillendirme, mikro-ekstrüzyon, tane boyutu, plastik şekillendirme *Corresponding author, Adres: Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Sakarya Üniversitesi, Türkiye. E-mail: myalcin@sakarya.edu.tr, Phone: +926429738

M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1982 1. Giriş Gelişen teknoloji ile beraber kullandığımız teknolojik ürünlerin birçoğu çok daha büyük boyutlardan avucumuza sığacak boyutlara küçülmüşlerdir. Minyatürleşme olarak ta isimlendirilen bu trend özellikle son 1-2 yıllık süre zarfında ciddi mesafeler kat etmiştir. Günlük hayatımızın vazgeçilmez birer parçaları haline gelen cep telefonları, bilgisayarlar, müzik aletleri gibi elektronik cihazlar eski versiyonlarına kıyasla çok daha küçük boyutlarda üretilebilmektedir. Bunun yanı sıra günümüzde özellikle elektronik, haberleşme, otomotiv, tıp, askeriye gibi farklı sanayi alanlarında da çok daha küçük alet ve cihazlara duyulan ihtiyaç artmaktadır. Bu tip alet ve cihazların meydana geldiği metal aksam da doğal olarak daha küçük boyutlarda olmaktadır. Minyatürleşme, bu tür çok küçük metal parçaların güvenilir ve ekonomik bir şekilde üretilmesi uğraşısını beraberinde getirmiştir. Makro boyutlarda geleneksel metal şekillendirme yöntemlerinin mikro boyutlara uyarlanması ile mikro-şekillendirme yöntemleri oluşturulmuştur. Mikro-şekillendirme yöntemleri -yani mikro ölçekte metal şekillendirme işlemleri- bu tür parçaların imalatında akla gelen ilk yöntemlerden biridir. Ancak makro boyutlarda geleneksel olarak gerçekleştirilen metal şekillendirme yöntemleri mikro boyutlara taşındığında, malzeme ve imalat yöntemine özgü olarak ortaya çıkabilen ve boyut etkisi olarak adlandırılan davranış değişiklikleri meydana gelmektedir. Bu açıdan, mikro-boyutta gerçekleştirilen şekillendirme işlemleri tasarlanırken, malzeme davranışında meydana gelen bu değişikliklerin göz önüne alınması gerekir. Dolayısıyla, dünya genelinde, özellikle gelişmiş ülkelerde mikro boyutta metal şekillendirme işlemlerine yönelik araştırmalar giderek artmaktadır [1,2,3,4,]. Bu araştırmada mikro-pim, mikro-kap, mikro-boru gibi metal parçaların imalatında kullanılan mikro-ekstrüzyon işleminde tane ve numune boyutunun, mikro-ekstrüzyon kuvvetleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla ince ve kaba tane yapısına sahip olacak şekilde tavlanan ağırlıkça %3 çinko içeren CuZn3 pirinç malzemeden, 1 mm ve 2 mm et kalınlıklarına sahip numuneler çıkarılmış ve bu numuneler farklı kalıp açıları kullanılarak mikro-ekstrüzyon işlemine tabi tutulmuştur. Şekil 1 de mikro-ekstrüzyon yöntemi ile imal edilmiş çeşitli boyutlardaki pimleri gösteren bir fotoğraf verilmiştir. Şekil 1. Mikro imalat yöntemi ile üretilmiş çeşitli ürünler [2]

M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1983 Bir ekstrüzyon işleminde ekstrüzyon kuvveti dört temel kuvvet bileşeninden meydana gelmektedir. Bu kuvvet bileşenleri; F h, homojen deformasyon kuvveti ve F g kalıp açısına göre değişen gereksiz (kayma) deformasyon kuvveti ve F s,ka, kalıp ve F s,ko kovan yüzeylerindeki sürtünme kuvvetleri şeklindedir [6]. F ekz = F h + F g + F s,ka + F s,ko (1) Ekstrüzyon kuvvet bileşenlerinin etkilerinin daha net anlaşılabilmesi için farklı tane ve numune boyutları aynı ekstrüzyon oranlarında ancak farklı ekstrüzyon açılarında ekstrüde edilmiştir. Elde edilen verilerin karşılaştırılması sonucunda değişken parametrelerin ekstrüzyon kuvveti üzerine olan etkileri ortaya konulmaya çalışılmıştır. Yapılan deneylerde ekstrüzyon oranı sabit olduğu için F h kuvvet bileşeninin etkisi farklı ekstrüzyon açılarında da eşit olmaktadır. Ekstrüzyon kuvvetlerinin farklılaşması ise diğer üç kuvvet bileşenin deney parametreleri ile değişmesinden kaynaklanmaktadır. Kalıp açısı arttıkça, numunelerin eğimli kalıp yüzeyinde kat ettikleri eşit mesafede maruz kaldıkları kayma deformasyon miktarı da artmaktadır. Ancak kalıp açısının artması ile eğimli kalıp yüzeyi kısalmaktadır. İlk durumdan kaynaklanan kuvvet artışı ve ikinci durumdan kaynaklanan sürtünme kuvveti düşüşü nedeniyle, kalıp açısının artması ekstrüzyon kuvvetini belli bir açı değerinde minimum yapmaktadır. 2. Malzeme ve Deneysel Yöntem Bu çalışmada oda sıcaklığında tek fazlı (α fazı) yapıda bulunan, ağırlıkça %3 çinko (Zn) içeren bir bakır-çinko alaşımı olan CuZn3 kullanılmıştır. Soğuk haddelenmiş halde temin edilen pirinç plaka yaklaşık eşit olacak şekilde iki parçaya ayrılmıştır. Plakalar faklı tane boyutları elde edebilmek amacıyla sırasıyla o C ve 7 o C olmak üzere iki farklı sıcaklıkta tavlanmıştır. Tavlama işlemi bir saat sürmüştür. a) b) Şekil 2. a) 7 o C de (dort= 239µm), b) o C de (dort= 21µm) tavlanmış α-pirincinin mikro yapı fotoğrafları Tavlama işlemi sonucunda ince ve kaba olacak şekilde 21 µm ve 239 µm tane boyutları elde edilmiştir. Tane boyutları arasındaki yaklaşık 11 kat fark olması, yapılan mikro-ekstrüzyon işlemlerinde tane boyutunun etkisinin anlaşılmasını daha kolay hale getirmektedir. Tane boyutunun tespit edilebilmesi için yapılan parlatma ve dağlama işlemi Buehler marka elektrolitik parlatma ve dağlama cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Yukarıdaki Şekil 2 de sırasıyla ince ve kaba

M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1984 taneli numunelerin mikro yapı fotoğrafları görülmektedir. Çalışmada ince ve kaba taneli yapıya sahip plakalardan farklı et kalınlığına, uzunluğuna ve genişliğine sahip numuneler çıkarılmıştır. Elde edilen deney sonuçlarının tutarlı olabilmesi açısından, her bir parametre için birden fazla deney yapılmaya çalışılmıştır. Deneylerde, İdeal Makine tarafından tasarlanan ve imalatı gerçekleştirilen 4 kn (4 ton) kapasiteli, vida tahrikli çekme deney makinesi ve mikro-ekstrüzyon aparatı kullanılmıştır. Aşağıda verilen Tablo 1 de deneylerde kullanılan numunelerin ölçüleri verilmiştir. Numunelerin Et Kalınlığı 1 mm 2 mm Numunelerin Uzunluğu t = mm 6,t = 6, mm 8t = 8 mm t = 1 mm 6,t = 13 mm 8t = 16 mm Numunelerin Genişliği 6 mm 12 mm Tablo 1. Numune ölçüleri a) Numune İtici Ekstrüzyon yönü 4 o Kovan b) Ekstrüzyon yönü 2 o Şekil 3. a) 4 o açılı ekstrüzyon kalıbı, b) 2 o açılı ekstrüzyon kalıbı şematik gösterimi. Numunelerin mikro-ekstrüzyon işlemlerinde sırasıyla 2 o ve 4 o ekstrüzyon açılarına sahip kalıplar kullanılmıştır. Yukarıdaki Şekil.. de ekstrüzyon kalıbı ve numune şematik olarak verilmiştir. Şematik gösterimden de anlaşılacağı üzere, ekstrüzyon açısının artması ile eğimli kalıp mesafesinde artmaktadır. Bu mesafe 2 o kalıp açısında,342mm değerinde iken, 4 o kalıp açısında ise,176mm olmaktadır.

M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 198 3. Sonuç Elde edilen deney verileri aşağıda verilen grafiklerde verilmiştir. Grafiklerde dikey eksen kn cinsinden uygulanan mikro-ekstrüzyon kuvvetini, yatay eksen ise mm cinsinden numunelerin kalıp içerisinde kat ettikleri mesafeyi göstermektedir. Deneyler 1,33 ekstrüzyon oranı ile gerçekleştirilmiştir. Böylece 1mm et kalınlığına sahip numuneler,7mm et kalınlığına, 2mm et kalınlığına sahip numeneler ise 1,mm et kalınlığına düşürülmüştür. Grafiklerde karşılaştırma parametresi olarak tane boyutları ve numune uzunlukları ve kalıp açıları belirlenmiştir. Grafiklerde 21µm ince tane yapısına sahip numuneleri gösterirken 239µm ise kaba tane yapısına sahip numuneleri göstermektedir. Deney numunelerine uygulanan kuvvet sonucunda giriş kısmında da anlatıldığı üzere kovan yüzeyleri ve eğimli kalıp yüzeylerinde sürtünme kuvveti, kalıp açısından kaynaklanan gereksiz (kayma) deformasyon kuvveti ve ekstrüzyon oranından kaynaklanan homojen deformasyon kuvveti meydana gelmektedir. Ekstrüzyon işlemi sırasında, kesitte daralmanın meydana geldiği açılı kalıp bölgesinde, ekstrüzyon simetri ekseninden (iç kısımdan) yüzeye doğru, ekstrüzyon yönünde malzeme akış hızı azalmaktadır [7]. Bunun yanında yine bu bölgede deformasyona uğrayan malzemenin dayanımı artmaktadır. Kesit daralma bölgesi ile itici arasında kalan malzeme, bu iki bölge arasında basma kuvvetleri altında zamanla pekleşmekte, yani kesit daralması bölgesine girmeden önce de malzemenin dayanımı zamanla artmakta ve bunun sonucu olarak ekstrüzyon kuvveti giderek artmaktadır. Deney sonunda bu ekstrüde edilmeyen kısmın et kalınlığında, deney öncesi et kalınlığına göre bir miktar artış olması da bu bölgede meydana gelen plastik deformasyonun göstergelerinden biridir. Numunenin deney sırasında pekleşmesi ve şişmesi sürtünme kuvvetleri dahil tüm kuvvet bileşenlerinin artmasına neden olmaktadır. Ekstrüzyon işlemi sırasında malzeme akışının zamanla daha kararlı hale gelmesiyle (zamanla malzeme dayanımındaki değişimin azalmasıyla) homojen deformasyon, gereksiz deformasyon ve kalıp sürtünme kuvvetlerindeki artış hızı yavaşlamakta, buna karşın malzemenin ekstrüde edilmemiş kısmı giderek azaldığı için numune ve kovan arasında oluşan sürtünme kuvvetindeki düşüş, ekstrüzyon kuvvetinin azalmasına sebep olmaktadır. Kalıp açılarının şematik gösteriminde de belirtildiği (Şekil 3) üzere, kalıp açısı azaldıkça, numunelerin eğimli kalıp yüzeylerinde kat etmeleri gereken mesafeler ve dolayısı ile bu bölgede sürtünme için harcanan kuvvet artmakta, buna karşın gereksiz (kayma) deformasyonu için harcanan kuvvet miktarı azalmaktadır. Bundan dolayı, 2 o açılı kalıpta grafiklerden anlaşıldığı üzere kayma deformasyon miktarındaki artış, sürtünme kuvvetindeki artıştan daha düşük değerlerdedir. Bu nedenle, 2 o açılı kalıpta elde edilen maksimum ekstrüzyon kuvvetleri 4 o açılı kalıba göre daha yüksek olmuştur. Bu açıdan, 2 o açılı kalıpla yapılan ekstrüzyon işleminde, kalıp yüzeylerine harcanan sürtünme kuvvetinin toplam kuvvet içindeki oranı 4 o açılı kalıba göre daha yüksek olmaktadır. 3.1. 1 mm Et Kalınlığına Sahip Numuneler Şekil 4.a da 4 o açılı kalıpta yapılan deney sonuçlarından da görüldüğü üzere ince taneli

Kuvvet (kn) Kuvvet (kn) M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1986 numunenin ekstrüzyon kuvveti kaba taneli numuneye göre daha yüksek olmuştur. Şekil 4.b de verilen 2 o açılı kalıba göre, maksimum ekstrüzyon kuvvet değerlerindeki azalma çok daha fazla olmuştur. Maksimum ekstrüzyon kuvvet değerine ulaşmak için numunelerin kalıp içerisinde kat ettikleri mesafe açı büyüdükçe azalmıştır. Bu değer 2 o açılı kalıpta ortalama 3, mm iken, 4 o açılı kalıpta yaklaşık 2, mm olmaktadır. Bunun yanı sıra her iki grafikteki ekstrüzyon kuvvet değerlerindeki artış hızı mukayese edildiğinde, kalıp açısı büyüdükçe artış hızının da arttığı anlaşılmıştır. 7 6 4 3 2 1 239 µm 21 µm 1 2 3 4 Şekil 4.a) 4 o lik ekstrüzyon kalıbı ile yapılan deney sonuçları 8 7 6 4 3 2 1 239 µm 21 µm 1 2 3 4 Şekil 4.b) 2 o açılı ekstrüzyon kalıbı t ile yapılan deney sonuçları Aşağıda Şekil.a da verilen grafikte aynı tane boyutu ve ekstrüzyon açısına sahip deneylerin farklı numune uzunlukları için ekstrüzyon kuvvet eğrileri görülmektedir. Numune uzunluğunun maksimum ekstrüzyon kuvveti üzerinde etkisi olmadığı görülmektedir. Ancak numunelerdeki pekleşme hızı, kısa numunede uzun numuneye kıyasla daha hızlı olmaktadır. Şekil.b deki grafik incelenecek olursa, düşük ekstrüzyon açısına sahip kalıpta yapılan deneylerde elde edilen ekstrüzyon kuvvet değerinin daha yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Bu durum ekstrüzyon kuvvet

Kuvvet (kn) Kuvvet (kn) M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1987 değeri üzerine olan etkileri bakımından eğimli kalıp bölgesinde meydana gelen sürtünme kuvvet bileşeninin, kalıp açısına bağlı olan kayam deformasyon kuvvet bileşeninden daha baskın olduğuna işaret etmektedir. Önceki bölümde de belirtildiği üzere kalıp açısının azalması, eğimli kalıp yüzey mesafesini artırmaktadır. Buna mukabil düşük kalıp açısı değerlerinde, numunelerin eğimli kalıp bölgesinde birim mesafede maruz kaldıkları şekil değişim miktarı daha küçük olduğundan, düşük açılı kalıpta deformasyon pekleşmesi daha geç gerçekleşmektedir. 8 7 6 4 3 2 t 1 8t 2 4 6 8 Şekil.a) 239 µm tane büyüklüğüne sahip numunelerin 2 o açılı kalıpta ekstrüzyon işlemi 8 7 6 4 3 2 α=2 1 α=4 2 4 6 Şekil.b) 21 µm tane büyüklüğüne sahip numunelerin 2 o ve 4 o açılı ekstrüzyon kalıplarında yapılan deneylerinin karşılaştırılması Aynı et kalınlığına sahip numunelerden ince taneli olanların kesitlerinde, kaba taneli olanlara nispetle 1-12 katı daha fazla tane bulunmaktadır. Bu değer 1 mm et kalınlığındaki ince taneli numuneler için ortalama adet iken 2 mm et kalınlığına sahip ince taneli numunelerde 11 adet olmaktadır. Makro boyutta yapılan ekstrüzyon işlemlerinde tane boyutu farkı, numune boyutunun büyüklüğü nedeniyle ciddi bir önem arz etmezken, mikro-ekstrüzyon işlemlerinde bu fark ekstrüzyon kuvvetlerini etkileyen en temel parametrelerden birisi haline gelmektedir. Tane

Kuvvet (kn) M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1988 boyutu faktörü nedeniyle mikro-ekstrüzyon işlemlerinde elde edilen veriler, elde edilmesi beklenen verilerle bazı durumlarda örtüşmeyebilmektedir. Nitekim bu durum 2 o açılı ekstrüzyon kalıbında yapılan deneylerde ortaya çıkmıştır. Metallerin ince taneli yapılarının kaba taneli yapılarına göre dayanımlarının daha yüksek olduğu Hall-Petch yasası olarak bilinen bağıntı ile ifade edilmektedir. Bu yasaya göre farklı tane büyüklüğüne sahip bir metalin ince taneli yapısı kaba taneli yapısına göre daha yüksek dayanıma sahiptir. Ancak 2 o açılı kalıpta yapılan deneyde, bu durumun tersi olarak ince taneli numunenin ekstrüzyon kuvveti kaba taneliye göre daha düşük çıkmıştır. Kaba taneli numunenin ekstrüzyon işlemi sırasında, kalıp yüzeyleri ile numune arasında oluşan sürtünme için harcanan kuvvetin daha büyük olması bu farklılığın nedeni olarak düşünülmektedir. 3.2. 2 mm Et Kalınlığına Sahip Numuneler 2 mm et kalınlığına sahip numuneler için yapılan deneylerde sırasıyla t (1 mm), 6,t (13 mm) ve 8t (16 mm) numune uzunlukları, 2 o, 3 o ve 4 o ekstrüzyon kalıp açıları ile 21 µm ve 239 µm tane büyüklükleri değişken olarak seçilen parametrelerdir. Aşağıda Şekil 6.a, 6.b ve 6.c verilen grafiklerde farklı kalıp açılarıyla yapılan deneyler sonucunda elde edilen kuvvet eğrileri görülmektedir. Kuvvet eğrileri incelendiğinde ince taneli numunelerin kuvvet eğrileri 3 o ve 4 o açılı kalıplarda olması gerektiği gibi daha yüksek çıkmıştır. Ancak 2 o açılı kalıpta ince taneli numuneler ile kaba taneli numunelerin kuvvet eğrileri yaklaşık aynı değerlerdedir. Bunun sebebi olarak diğer kalıp açılarına göre 2 o açılı kalıpta daha uzun olan eğimli kalıp mesafesinde ortaya çıkan sürtünme kuvvet bileşeni olabilir. 3 3 2 2 1 1 t_21 µm t_239 µm 6,t_21 µm 6,t_239 µm 2 4 6 8 1 12 Şekil 6.a) t ve 6,t uzunluğundaki numunelerin 4 o açılı kalıpta ekstrüzyon işlemi Önceki kısmda da değinildiği üzere ekstrüzyon kuvveti üzerine etki eden temel bileşenlerden birisi kalıp açısından kaynaklanan kayma bileşeni ve yine kalıp açısıyla değişen eğimli kalıp bölgesinde oluşan sürtünme bileşeniydi. Kalıp açısının artması ile kayma bileşeninde meydana gelen artışa karşılık, eğimli kalıp mesafesinin kısalmasından kaynaklı sürtünme bileşenindeki azalma meydana gelmektedir. ekstrüzyon işleminde işlem kuvveti değerinin maksimum yapan optimum bir açı değeri vardır. Bu çalışmada yapılan deneysel işlemler sonucunda bu açı değeri,

Kuvvet (kn) Kuvvet (kn) M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 1989 grafiklerden de anlaşılacağı üzere 3 o dir. Bu açıda iki kuvvet bileşeninin toplam değeri maksimum olmakta dolayısıyla kuvvet değerinide maksimuma ulaşmaktadır. 4 3 3 2 2 1 t_21 µm 1 t_239 µm 6,t_21 µm 6,t_239 µm 2 4 6 8 1 12 Şekil 6.b) t ve 6,t uzunluktaki numunelerin 3 o açılı kalıpta ekstrüzyon işlemi 3 3 2 2 1 1 t_21 µm t_239 µm 6,t_21 µm 6,t_239 µm 2 4 6 8 1 12 14 Şekil 6.c) t ve 6,t uzunluğundaki numunelerin 2 o açılı kalıpta ekstrüzyon işlemi Yukarıdaki grafiklerden anlaşıldığı üzere aynı uzunlukta ancak farklı tane boyutlarına sahip numunelerin ekstrüzyon kuvvet değerleri arasındaki fark, kalıp açı değeri ile doğru orantılıdır. Kalıp açısı azaldıkça kuvvet değerleri de birbirine yaklaşmaktadır. Bu durumun tersi olarak ta uzunluk değerine göre elde edilen kuvvet eğrileri birbirinden uzaklaşmaktadır. 4 o açılı kalıpta 6,t uzunluktaki numune ile t uzunluğundaki numunenin kuvvet değerleri arasındaki fark yaklaşık %3 civarında iken, kalıp açısı %2 olduğundan bu fark % nin üzerine çıkmaktadır.

M. YALCIN et al./ ISITES21 Valencia -Spain 199 4. Tartışma Yapılan deneyler sonucunda, ince taneli numunelerin Hall-Petch yasası gereği- daha yüksek mukavemete sahip olması beklenirken, ekstrüzyon kuvveti 2 o açılı kalıpta kaba taneden düşük çıkmıştır. Kaba taneli numunelerin ekstrüzyon kuvvetinin daha yüksek olmasının nedeni, bu numunelerde sürtünmeye harcanan kuvvetin daha fazla olması olabilir. Özellikle 2 mm et kalınlığına sahip 8t uzunluğundaki numunelerin deneylerinin yapılabilmesi için daha yüksek kapasiteli bir cihazın kullanılması gerekmektedir.. Referanslar [1] Engel, U., and Eckstein, R., Microforming from Basic Research to its Realization, J. Mater. Process. Technology, 12-126, 22, pp. 3-44. [2] Vollertsen, F., Hu, Z., Niehoff, H.,S., Theiler, C, State of the art in micro forming and investigations in micro deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 11, No. 1-3, 24, pp. 7-79. [3] Kocanda, A., Prejs, T., 2, The effect of miniaturization on the final geometry of the bent products, Metal Metal Forming 2, Proc. Of the 8th International Conference on Metal Forming, Rotterdam, Balkema, pp.37-78. [4] Justinger, H., Hirt, G., Estimation of grain size and grain orientation influence in micro forming processes by Taylor factor considerations, Journal of Materials Processing Technology, 28, in press [] Parasız, S., P., and Yalçın, M., CuZn3 Pirinç Malzemede Tane Boyutunun Mikro- Ekstrüzyon İşlem Kuvveti Üzerine Etkisi Isites [6] Altan, T., Metal Forming: Fundamentals and Applications, American Society for Metals, 1983 [7] Avitzur, B., Studyof Flow through Conical Converging Dies, in Metal Forming: Interrelation Between Theory and Practice, ed. A.L. Hoffman, Plenum Press, New York-London, 1971, pp.9.sevillano, J. G., Houtte, P., V. and Aernoudt, E., Large Strain Work Hardening and Textures, Progress in Materials Science, 2, 1981, pp.69-42.