K O C A E L İ ÜNİVERSİTESİ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü MMT222 Malzeme Üretim Teknikleri 2 Talaşsız İşlem Teknikleri Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2012-2013 Bahar Yarıyılı
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme 2 Genel Bakış
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme 3 Genel Bakış
Masif Yassı kütük, Slab (460mm*1400mm*3400mm) Sac (Bobin) Geniş, Uzunluk >> Kalınlık http://stahlseite.de/industriefotografie2.htm Masif ve sac şekillendirmedeki malzeme farkı 4
Masif yarı mamul Bitmiş parça (ürün) Masif şekillendirme WZL, Fraunhofer IPT 5
Masif şekillendirme ile üretilen parçalar Metal Forming Handbook, 1998 6
Talaşlı şekillendirme Masif şekillendirme Bilet ağırlığı 1,275 kg Bilet ağırlığı 0,398 kg Başlangıçtaki iş parçası ve talaşlı şekillendirilmiş parçada malzeme akışı (satırlanmalar) Başlangıçtaki iş parçası ve dövme ile şekillendirilmiş parçada malzeme akışı (satırlanmalar) Diğer yöntemlerle karşılaştırılması Metal Forming Handbook, 1998 7
Masif şekillendirme Ekstrüzyon İki ayrı parçanın kaynakla birleştirilmesi flanş kap Birleştirilmiş parça Masif şekillendirme ile daha kararlı ve sızdırmaz bir parça üretilebilir. Diğer yöntemlerle karşılaştırılması Metal Forming Handbook, 1998 8
Soğuk Yarı sıcak Sıcak Parça ağırlığı 0,001-30 kg 0,001-50 kg 0,05-1.500 kg Şekillendirebilirlik <1,6 <4 <6 Talaşlı işlem ihtiyacı çok düşük düşük yüksek Billet Soğuk Yarı sıcak Sıcak şekillendirme şekillendirme şekillendirme Sıcak/Soğuk Şekillendirme WZL, Fraunhofer IPT 9
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme 10 Genel Bakış
Stampa İş parçası Baskı burcu Stampa İş parçası Baskı burcu İş parçası İtici Ekstrüzyon Metal Forming Handbook, 1998 11
Çubuk ekstrüzyonu Dolu parça ekstrüzyonu Tüp ekstrüzyonu Boru ekstrüzyonu Kap ekstrüzyonu Önce Sonra İleri ekstrüzyon Geri ekstrüzyon Yanal ekstrüzyon a: Zımba, b: Matris, c: İş parçası d: Kalıptan çıkarıcı, e: Karşıt zımba, f: Mandrel Ekstrüzyon yöntemleri Metal Forming Handbook, 1998 12
İş parçasının yerleştirilmesi İş parçasının matrise girişi Ekstrüzyon Parçanın çıkarılması Zımba İş parçası Alıcı Kalıptan çıkarıcı Matris Çubuk-İleri-Ekstrüzyon WZL, Fraunhofer IPT 13
İş parçasının yerleştirilmesi İş parçasının matrise girişi Ekstrüzyon Parçanın çıkarılması Zımba İş parçası Matris Kalıptan çıkarıcı Kap-Geri-Ekstrüzyon WZL, Fraunhofer IPT 14
Tüpler Vites kutusu milleri Çeşitli dişliler Vidalar Ekstrüzyon ile üretilen parçalar WZL, Fraunhofer IPT 15
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme 16 Genel Bakış
Açık kalıpta dövme Kapalı kalıpta dövme Kalıp İş parçası Üst kalıp İş parçası Alt kalıp Dövme Metal Forming Handbook, 1998 17
DIROSTAHL, REMSCHEID 4000 tonluk dövme presi http://stahlseite.de/dirostahl5.htm 18
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme Açık kalıpta dövme Kapalı kalıpta dövme Ring haddeleme 2.1.4. Haddeleme 19 Genel Bakış
İş parçası Manipulator Basma (yığma) Üst takım Uzatma İş parçası Alt takım Açık kalıpta dövme için en basit kalıp tasarımları kullanılır. Açık kalıpta dövme Düz satıhlı Oval satıhlı Dairesel satıhlı WZL, Fraunhofer IPT 20
Artıları: Çok büyük boyutlu ( 250 ton) parçalar dövülebilir. Az sayıda parça ve tek parçalar için basit kalıplar kullanıldığı için kapalı kalıpta dövmeye göre oldukça ekonomiktir. Döküm ve kapalı kalıpta dövmeye göre toplamda daha az çalışmaya ihtiyaç duyulur. Üretilen parçalarda por ve gözenek yoktur. Eksileri: Seri üretime uygun değildir. Üretilen parçalarda toleranslar yüksek olmalıdır. Kapalı kalıpta dövmeye göre maliyeti yüksektir. http://stahlseite.de/industriefotografie2.htm Açık kalıpta dövmenin artı ve eksileri Doege, Behrens 2007 21
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme Açık kalıpta dövme Kapalı kalıpta dövme Ring haddeleme 2.1.4. Haddeleme 22 Genel Bakış
Yığma Toplama Doldurma Basma (yığma) Genişletme Yükseltme Dövme sırasında gravürlerin doldurulması Doege, Behrens 2007 23
Üst kalıp Çapaksız dövme: Düşük kuvvetler Malzemenin tamamının kullanımı Sadece % 0.5 hacim değişimi İş parçası doğru konumlandırılmalıdır. Alt kalıp Üst kalıp Alt kalıp Dövülmüş parça Çapak boşluğu Dövülmüş parça Çapaklı dövme: Hacim değişimi tolere edilebilir. İş parçasını çok hassas konumlandırmak gerekli değildir. Çapak alma işlemi gerektiğinden fazladan bir proses adımı daha olmalıdır. Kapalı kalıpta dövme WZL, Fraunhofer IPT 24
Krank mili Biyel kolu Ön-form Ara-formlar Bitmiş form Delme Parça Hurda Aks taşıyıcı Efektif bir ön-form oluşturmak sonraki adım sayısını azaltabilmektedir. Kapalı kalıpta çapaklı dövme WZL, Fraunhofer IPT 25
Dişleri konik açılmış dişliler Sonsuz dişli Planet dişli Üniversal mafsal Puls dişlisi Konik dişli Kapalı kalıpta çapaksız dövme Doege, Behrens 2007 26
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme Açık kalıpta dövme Kapalı kalıpta dövme Ring haddeleme 2.1.4. Haddeleme 27 Genel Bakış
Eksenel merdaneler Ring Merkezleme merdanesi Mandrel merdanesi Ana merdane Ring haddeleme ile küçük yarıçaplı bir ringden büyük, daha ince kesitli ve yeni bir profile sahip ring elde edilebilir. Ring haddeleme tezgahı WZL, Fraunhofer IPT 28
Ring haddeleme WZL, Fraunhofer IPT 29
Mandrel ve ana merdane hareketi ayarlanarak istenen profil verilebilir. Elde edilebilen ring geometrileri WZL, Fraunhofer IPT 30
Hem küçük hem de büyük ringler ring haddeleme ile üretilebilir. Parça boyutları WZL, Fraunhofer IPT 31
Hem küçük hem de büyük ringler ring haddeleme ile üretilebilir. Parça boyutları WZL, Fraunhofer IPT 32
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme 33 Genel Bakış
Doğrultma merdaneleri İş parçası Haddeleme Metal Forming Handbook, 1998 34
1. Proses aşaması Yarımamul üretimi Sıcak haddelenmiş sac Asit temizleme ve yağlama Soğuk haddelenmiş sac 2. Proses aşaması Bitmiş parça üretimi İngot döküm Slab Boru sacı Dikişli boru Blok/Billet Profil Boru Sac Kalın sac Levha Profil Kapalı çeper Açık çeper Sıcak haddelenmiş kare kesit Soğuk çekilmiş ürün Tel Eş çeper kalınlığı Borular Farklı çeper kalınlığı Eş çeper kalınlığı Farklı çeper kalınlığı C-, Z-, U-, H- vb. profiller Billet Çubuk örnek Boru ön malzemesi Dikişsiz boru Sürekli döküm Bloom Profil Ray Haddeleme ile üretim yöntemleri LUT, TU Dresden 35
Merdane Merdane İş parçası İş parçası Kesit haddeleme Yassı haddeleme Merdane Eğrisel haddeleme İş parçası Haddeleme ile üretim yöntemleri LUT, TU Dresden 36
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme Sıcak haddeleme Soğuk haddeleme 37 Genel Bakış
İtmeli fırın Ön hadde Nihai hadde Soğuma Sarma Sıcak haddehane Kaynak: IWT Bremen, 2010 38
Otomotivin temel girdisi olan hem yüksek mukavemet hem de üstün şekillenebilirlik gerektiren jant ve şasi parçalarının üretiminde kullanılmak üzere. Mekanik özellikleri garanti edilerek, süneklik ve tokluk optimizasyonu sağlanan, konvansiyonel yöntemlerle kaynaklanabilen genel yapı çelikleri, çoğunlukla inşaat makineleri ve iş makineleri imalatında, genel konstrüksiyon levhalarında, kara ve demiryolu araçları imalatında, depolama tankları ve konteyner imalatında kullanılmaktadır. Sıcak haddelenmiş boru çelikleri; yüksek mukavemet, mükemmel tokluk ve iyi kaynaklanabilirlik özellikleri ile, içerisinden su/yağ veya gaz/petrol nakli yapımına uygun boruların üretiminde kullanılmaktadır. Basınçlı kaplar ve kazan imalatında, basınca ve buhara maruz kalan boruların üretiminde, endüstriyel termal kaplarda ve ısı eşanjörleri imalatında mükemmel şekillendirme ve kaynaklanabilirlik özellikleri nedeniyle yüksek sıcaklık ve basınç altında kullanıma uygun kazan çelikleri kullanılmaktadır. Tüp çelikleri; yüksek şekillendirilebilme, mükemmel kaynaklanabilirlik ve tokluk özellikleri ile, güvenliğin çok önemli olduğu LPG tüpleri imalatında kullanılmaktadır. Üstün kaynaklanılabilirlik ve istenilen tokluk değerlerini sağlayan orta ve yüksek mukavemetli gemi yapım çelikleri, gemi içi ve omurgasında kullanılmaktadır. Sıcak haddelenmiş ürünlerin kullanım alanları Kaynak: www.erdemir.com.tr 39
Sıcak haddeleme Kaynak: www.erdemir.com.tr 40
Uzun ürünler, tel Kaynak: www.erdemir.com.tr 41
Uzun ürünler, çubuk Kaynak: www.erdemir.com.tr 42
2. Talaşsız İşlem Teknikleri 2.1. Masif Şekillendirme 2.1.1. Giriş 2.1.2. Ekstrüzyon 2.1.3. Dövme 2.1.4. Haddeleme Sıcak haddeleme Soğuk haddeleme 43 Genel Bakış
Slab Sıcak haddeleme Asitle temizleme Soğuk haddehane Çan tipi fırın Temper hadde Sürekli tavlama ve yüzey haddeleme Elektrolitik kaplama Daldırma ile kaplama Polimerik kaplama Teslimat Bleck, 2008 44 Soğuk haddelemede proses akışı
1 Sürekli asit temizleme hattı 2 Tandem hattı 3 Tavlama hattı (Sürekli yada çan tipi fırında) 4 Temper hadde Soğuk haddeleme Kaynak: IWT Bremen, 2010 45
Kesme hattı Bobin taşıyıcı İnceleme Çıkış sac bekleme hattı Elektrostatik yağlama Soğuk çinko katman kalınlığı ölçümü Dörtlü temper haddeleme tezgahı Havada soğuma hattı Sıcak çinko kalınlığı ölçümü Fosfatlama/ Kromatlama Ön ısıtma fırını Işınımlı boru fırın Soğuma hattı Çinko kaplama düzeneği Giriş sac bekleme hattı Giyotin makas Kalınlık ölçümü Bobin taşıyıcı Temizleme hattı Bleck, 2008 46 Yüzey özellikleri iyileştirilen bir çelik sacın üretimi
Soğuk şekillendirmeye uygun derin çekilebilir kaliteler, otomotiv sektöründe, dayanıklı ev aletleri sektöründe, mutfak eşyaları, radyatör ve havalandırma ekipmanları imalatında, mukavemet, tokluk ve sünekliğin istendiği uygulamalarda kullanılmaktadır. Yaşlanmaya dayanıklılık, üstün şekillenebilirlik ve iyi kaynaklanabilirlik özellikleri ile ön plana çıkan ekstra derin çekme işlemine uygun kaliteler (IF), otomotiv ve beyaz eşya sektörlerinde, özel beklentileri sağlamaya yönelik uygulamalarda kullanılmaktadır. İyi şekillendirilebilirliğin yanında geliştirilmiş kaynaklanabilirliği kombine eden, düşük karbonlu ve mikroalaşımlandırma yöntemi ile üretilmiş yüksek mukavemetli-düşük alaşımlı çelik kaliteleri, otomotiv sektörü ve yan sanayinde kullanılmaktadır. Derin çekilebilirlik özelliklerine sahip, tek/çift kat veya tek/çift pişirim yapılarak kullanılan emaye kaplamaya uygun çelikler, mutfak eşyaları imalatında (tencere, fırın ızgaraları vb.) kullanılmaktadır. Otomotiv sektörünün geliştirilmiş korozyon direnci ve boya adhezyonu gereksinimlerini en üst düzeyde karşılayan galvanizli/galvanile ürünler, günümüzde çoğu otomobil üreticileri tarafından hem iç yüzey hem de dış yüzey parça üretimlerinde kullanılmakta ve bu sayede korozyona karşı ömür boyu garanti verebilmektedir. Yapı sektöründe sıcak daldırma galvanizli/galvanile çelikler, uygulanacak alanın atmosferik şartlarına ve istenilen korozyon direncine bağlı olarak değişik kaplama kalınlıklarında çatı, kapı, fens, profil gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır. Beyaz eşya sektöründe görünmeyen (iç) yüzeylerde kullanılan galvanizli saçların, görünür (dış) yüzeylerde de kullanılmaya başlanmasıyla birlikte, beyaz eşya ürünleri parçalarının büyük bir bölümü galvanizli saclardan üretilmeye başlanmıştır. Soğuk haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş + galvanizlenmiş ürünlerin Kaynak: www.erdemir.com.tr 47
Soğuk haddelenmiş yassı ürünler Kaynak: www.erdemir.com.tr 48
Bobin ağırlığı: maks. 36 ton Kalınlıklar*: Soğuk haddelenmiş 0,35-3 mm Sıcak haddelenmiş 1,8-16 mm Çelik türü: Yumuşak çelikten yüksek mukavemetliye kadar Soğuk haddeleme + yüzeyi kaplamalı Sıcak haddelenmiş Soğuk haddelenmiş * Çelik sac ve genişliğine bağlı ** ürüne bağlı Sıcak ve soğuk haddelenmiş ürünlerde boyutlar Kaynak: Bleck, 2008 49