Fatih ALİBEYOĞLU -7-
Giriş Malzemeler birçok imal yöntemiyle şekillendirilebilir. Bundan dolayı malzemelerin mekanik davranışlarını bilmemiz büyük bir önem teşkil etmektedir. Bir mekanik problemi çözerken aşağıdaki adımları takip ederiz. Problemi Anlama Serbest Cisim Diyagramı Denge Şartları F = 0 M = 0 Deformasyon Sınırları Temel Bağıntılar Çözüm δ T = δ 1 + δ 2 σ = Eε Kaynak : J.S. Colton
konu Yükün (P) alana (A) oranı gerilmeyi (σ) verir. Mühendislik Gerilmesi A 0 = Başlangıç kesit Alanı σ = P A 0 Gerçek Gerilme A= Gerçek Kesit Alanı σ = P A Kaynak : J.S. Colton
Deformasyon Birim Şekil Değiştirme e ya da ε Mühendislik Birim Şekil Değiştirmesi e = Son boy İlk Boy İlk Boy = l f l i l i Gerçek Birim Şekil Değiştirme ε = ln Son boy İlk Boy = ln l f l i Kayma Birim Şekil Değiştirmesi γ=a/b Kaynak : J.S. Colton Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Temel Bağıntılar Hooke Kanunu Lineer Elastik Gerçek Malzeme Davranışı σ = Eε Kaynak : J.S. Colton
K=dayanım Katsayısı n=sertleşme üsteli T < 0.4 0.5 T ergime Bu formül şu sıcaklık sınırları arasında geçerlidir. 0.5 T ergime sıcaklığı rekristalizasyon sıcaklığıdır. Kaynak : J.S. Colton Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Sertlik Deformasyona Delmeye karşı gösterilen dirençtir. H= gerilme=[kgf/mm 2 ] Ölçekler Brinell Rockwell Vb. Sertlik Dayanım ile ilişkilidir. Malzeme özellikleri basit bir deney ile belirlenebilir. σ akma MPa 3 HB [kgf/mm 2 ] tavlanmış metaller için bu değer 3 ten büyüktür. Kaynak : J.S. Colton
Plastik Şekil verme Plastik şekil verme metallere katı durumda hacmi değişmeyecek şekilde yapılan biçimlendirme işlemidir. Katı şekildeki metalin sürekliliği bozulmadan yani kırılmadan veya ayrılmadan şekillendirebilmesi olayıdır. Diğer üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında plastik şekil vermenin taşıdığı belirgin özellikleri taşıdığı görülür. Plastik şekil vermede malzemenin kütlesi ve hacmi sabit kalır, sadece biçim değişir. Plastik şekil verme yüksek sıcaklıkta yapılırsa, malzemenin katılaşması sırasında oluşmuş boşluk ve gözenekle kapanır. İri ve çubuksu tanelerde kırılarak kaba döküm yapısı yerine ince taneli homojen bir yapı ortaya çıkar. Akma dayanımı, çekme dayanımı, yorulma dayanımı, kırılma tokluğu, süneklik, darbe dayanımı gibi özelliklerde iyileşme görülür. PŞV soğuk yapılırsa oluşan pekleşmeden yararlanılarak malzemenin dayanımı artırılabilir. Dar toleranslara sahip parçalar üretilebilir. Tezgahlar pahalı olduğundan yöntem seri üretimler için tercih edilir. Kaynak : Ahmet Aran
Plastik Şekil Verme Prosesleri Plastik şekil verme prosesleri (uygulanan kuvvetin şekline ve tipine bağlı olarak); - Doğrudan basma işlemleri (dövme ve haddeleme gibi) - Dolaylı basma işlemleri (tel çekme ve derin çekme gibi) - Çekme işlemleri (gererek biçimlendirme gibi) - Eğme işlemleri - Kesme işlemleri
Metallere Uygulanan Gerilme Türleri Metale plastik şekil veren gerilmeler genellikle bası gerilmeleridir. haddeleme, dövme, ekstrüzyon Bazı şekillendirme yöntemleri Metali gerer (çekme gerilmeleri) Diğerleri metali büker (çekme ve basma) -Eğilme Diğer bazıları ise kayma gerilmeleri uygular Kaynak : Turgut Gülmez Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Plastik Şekil Verme Yöntemleri Haddeleme Hacimsel Şekillendirme Dövme Ekstürüzyon Metal Şekillendirme Tel ve Çubuk Çekme Bükme Sac Metal Şekillendirme Derin Çekme Kesme Kaynak : Mikell Groover Çeşitli İşlemler
Haddeleme Haddeleme İşlemi Haddeleme Yöntemiyle Üretilen Bazı parçalar Kaynak : Mikell Groover Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Dövme Kaynak : Mikell Groover
Ekstrüzyon Kaynak : Mikell Groover
Tel ve Çubuk Çekme Kaynak : Mikell Groover
Sac Şekillendirme Kaynak : Mikell Groover
Metal Şekillendirmede İstenilen Özellikler İstenen malzeme özellikleri: Düşük akma dayanımı Yüksek süneklik Bu özellikler sıcaklıktan etkilenir: Parça sıcaklığı arttıkça süneklik artar ve akma dayanımı düşer Diğer faktörler: Şekil değiştirme hızı ve sürtünme
Metal Şekillendirmede Malzeme Davranışı Akma Eğrisi Akma eğrisi metal şekillendirmenin meydana geldiği bölgedeki gerilme-birim şekil değiştirme ilişkisini tanımlar. Metalin akma gerilmesini gösterir. Ortalama Akma Gerilmesi Ortalama akma gerilmesi gerilme birim şekil değiştirme eğrisi üzerindeki başlangıç ve bitiş (maksimum) gerilme değerlerinin ortalamasıdır. Kaynak : Mikell Groover
Metal Şekillendirmede Malzeme Davranışı Kaynak : Mikell Groover Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Metal Şekillendirmede Sıcaklığın Etkisi Metal şekillendirmede soğuk, yarı-sıcak ve sıcak olmak üzere üç adet sıcaklık aralığı belirtebiliriz. Kaynak : Mikell Groover Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Mekanik İşlemlerde Sıcaklığın Etkisi - Sıcak işlem - Soğuk işlem - Ilık işlem Kurşun, kalay gibi ergime sıcaklığı düşük metaller ve tungsten gibi ergime sıcaklığı çok yüksek metallerin yeniden kristalleşmesi Sıcak işlem sırasında yeniden kristalleşmenin meydana gelmesi, malzemenin istif hatası enerjisi ve malzemeye uygulanan deformasyon miktarına bağlıdır. Statik ve dinamik yeniden kristalleşme
Mekanik İşlemlerde Sıcaklığın Etkisi Plastik deformasyon sırasında yapılan mekanik işin yaklaşık %95 i ısıya dönüşür. Bu ısının bir kısmı iş parçası ile temasta olan takım tarafından alınmasına rağmen, arta kalan ısı iş parçasının sıcaklığının artmasına neden olur. Ancak burada deformasyon hızı da önemlidir. Sıcak İşlem: Sıcak işlemin faydaları; - Metal yapısında mevcut poroziteler ve döküm ile elde edilen külçelerde mevcut gaz boşlukları ve kimyasal homojensizlikler giderilmiş olur. - Döküm yapısındaki büyük ve sütunsal taneler, küçük ve eş eksenli taneler haline dönüşür. - Metalik olmayan oksit, sülfür, nitrür gibi inklüzyonlar kırılarak metal içinde üniform olarak dağılır.
Mekanik İşlemlerde Sıcaklığın Etkisi - Yukarıda belirtilen yapısal değişmeler, metalin mekanik özelliklerinin daha üstün değerlere ulaşmasını sağlar. - Sıcaklık etkisi ile plastik şekillendirme için gerekli enerji azalır ve şekillendirme kolaylığı doğar. Sıcak işlemin sakıncaları; - Tavlama işlemi maliyeti artırır ve malzeme yüzeyinin oksitlenmesine neden olur - Sıcak işlem ile iyi yüzey elde etmek oldukça güçtür ve boyut toleransları soğuk işleme göre çok daha fazladır - Yapı ve özellikler kesit boyunca homojen değildir - Sıcak işlem sırasında oluşan mekanik fiberleşme de mekanik özelliklerin anizotropisine neden olur Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Mekanik İşlemlerde Sıcaklığın Etkisi Maksimum sıcak işlem sıcaklığı, malzemede ergime veya aşırı oksidasyon meydana gelmeyecek şekilde, genellikle ergime sıcaklığından 50-100 C daha düşüktür. Sıcak işlem ile şekillendirme genellikle birkaç pasoda tamamlanır (İşlem sıcaklığı,deformasyon oranı tane boyutu ilişkisi). Yanma (burning veya hot shortness), sıcaklık ve def. hızı etkisi Ilık İşlem: Sıcak işleme göre en önemli avantajı enerji tasarrufudur. Soğuk işleme göre en önemli avantajı ise, gerçekleştirilebilen toplam deformasyon oranının daha fazla olması ve aynı zamanda da soğuk işlenmiş malzeme mukavemetine yakın mukavemetlerde ürün elde edilebilmesidir. Ilık işlemde deformasyon sertleşmesinin etkisi, soğuk işlemdekinden daha azdır.
Mekanik İşlemlerde Sıcaklığın Etkisi Ilık işlemde malzemede yeniden kristalleşme olmaz, fakat dinamik toparlanma olur. Malzemenin süneklik ve tokluğu da soğuk işlenmiş durumdan çok daha iyidir. Ilık işlemde malzemenin plastik gerilmesi, deformasyon sertleşmesi nedeni ile deformasyon miktarına ve sıcaklık etkisi ile deformasyon hızına karşı duyarlıdır. Az karbonlu çeliklerde ılık işlemle süreksiz akma olayı da giderilebilir. Ilık işlem sırasında elde edilen mekanik özellikler --- soğuk işlem + toparlanma
konu Soğuk işlem: Soğuk işlem sonucunda; - Malzemenin sertliği ve mukavemeti artar, sünekliği azalır - Malzemenin metalürjik yapısı, özellikle tane şekli değişikliğe uğrar - Malzemenin yapısında iç gerilmeler oluşur - Malzemenin işlem gören yüzeyleri düzgün olur - Malzemenin boyutlarında istenilen hassasiyeti elde etmek mümkündür. - z Ara tavlamalar --- soğuk işlem + tavlama çevrimi Son işlem istenilen özelliğe göre soğuk işlem veya YKS üstünde yapılan bir tavlama olabilir.
konu
konu