Upload
others
View
33
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
İMALAT YÖNTEMLERİ II
PLASTİK ŞEKİL VERMENİN TEMEL ESASLARI Plastik şekil verme işleminde üç temel kuvvet uygulanır. Şekil değiştirmenin temel kuralı: (Hacim Sabitliği)
TOZ METALURJİSİ
ÜRETİM METALURJİSİ (Arındırma)
HAMMADDE (Cevher halinde)
PRİMER METALURJİ (Metaller)
KAYNAK
DÖKÜM
PLASTİK ŞEKİL VERME
TALAŞLI İMALAT
Çekme
Basma
Burma
l 0 l
hh 0
b 0
b
V0 = V
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Şekil değiştirmenin temel kuralı: (Hacim Sabitliğinin Matematiksel Olarak Bulunması) Numunelerin çekme esnasındaki durumları Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır.
Çekme Deneyi Makinesi
lbh
000
000
000000
000
0
llln
bbln
hhln1ln
ll.
bb.
hh1
l.b.hl.b.h
l.b.hl.b.h
ϕ+ϕ+ϕ+=
++=
=
=
__
Her iki tarafın “ln” ini alırsak
45°
++ ++
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır. Gevrek Malzemelerin Akma Mukavemetinin Bulunuşu
Hooke Kanunu
σ =E.Ɛ
Konstrüksiyon ve Tasarımcılar için
Plastik Şekil Verme Bölgesi (Dövme, haddeleme, ekstrüzyon,tel çekme)
Talaşlı İmalat
τ=G.γ
% Ɛ
σ Homojen
deformasyon
% Ɛ
σ
σak 0,2
Dökme Demir
Çelik
Bakır
0.002 %0.2
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
L 0 L
Ø D 0
ØØ DD
Çekme Eğrisinden Elde Edilen Mekanik Özellikler
1) Elastiklik Modülü E= σ / Ɛ = tan α Tan α küçük ise yumuşak zayıf malzeme Tan α büyük ise katı güçlü malzeme
2) Akma Mukavemeti 3) Çekme Mukavemeti
4) Kopma Mukavemeti
5) % Ɛ uzama
6) % Kesit Daralması A0 :Başlangıç kesit alanı Ak :Kırılma sonrası kesit alanı
7) Poisson oranı
υide = 0.50
υger = 0.25 – 0.40
υçel = 0.36 υZn = 0.32
8) Rezilyans Numunenin , kuvvet uygulandığında absorbe ettiği enerjiyi kuvvet kaldırıldığında geri verme özelliği olarak tanımlanır. Rezilyans çekme eğrisinin elastik sınırına kadar olan kısmın ε ekseni ile arasındaki alan ile ifade edilir.
σ
αα
αα αα
αα
αα
% Ɛ0
akak A
F=σ
0
maxçek A
F=σ
0
kopkop A
F=σ
100.uzunlukilk
uzunlukilk -uzunlukson % =ε 100.L
L -L %0
0=ε
100.A
A -A %0
k0=ψ
∆
∆
=υ
0
0
LL
DD
2.U akak
Rεσ
=
σ
% Ɛ
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
9) Tokluk Tokluk malzemeyi koparmak için harcanan enerjinin bir ölçüsü olup σ - Ɛ eğrisinin altında kalan alanı ifade eder Gerçek Eğri - Mühendislik Eğrisi
Mühendislik Gerilmesi Mühendislik Birim Şekil Değiştirme Gerçek Gerilme Gerçek Birim Şekil Değiştirme
σg B
% Ɛ müh , % Ɛ ger
σmüh
A
(σg – Ɛ g )
(σmüh– Ɛ müh )
C
σσ
%% Ɛ
0müh A
F=σ
0müh A
F=σ
=+
−=−=−
=
ε
ε
0müh
00
0
00
0müh
LL1
1LL
LL
LL
LLL
g
gger A
F=σ
=−===ε ∫
00
L
L
L
L LLlnLlnLlnLln
LdL
00
g
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İlişki Bulmuştuk Bulmuştuk İki nolu denklemde L/L0’ ın yerine değeri yazılırsa Bulunur. Mühendislik Gerilmesi ile Gerçek Gerilme Arasındaki İlişki Bulmuştuk Bulmuştuk Hacim sabitliği ifadesinden ( V0 = V ) değerler yerine yazılırsa
Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İlişkinin Matematiksel Olarak Tespiti
Ɛ müh 0.01 0.05 0.20 1 2 5 10
Ɛ g 0.01 0.048 0.18 0.69 1.1 1.8 2.4
Mühendislik Gerilmesi ile Gerçek Gerilme Arasındaki İlişkinin Matematiksel Olarak Tespiti
Ɛ müh 0.01 0.05 0.20 1 2 5 10
σ g
σ müh = 20 kg/mm2 Alınırsa Formülünden
( )[ ] bulunur. . Buradan
olur. LL.
AF
LA.L
F
konursa yerine de 2 bulunur. degerinin A' LA.L
LA.L
bölünürse ye L tarafikiHer olur. A.LA.L
1g
0000g
00
00
mühmüh +εσ=σ
==σ
=
=
=+ε
0müh L
L1 1
=ε
0LLlng 2
( )1ln mühg +=ε ε
0müh A
F=σ
g
gger A
F=σ1 2
)1g mühmüh.( +εσ=σ
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Gerçek Çekme Diyagramı Mühendislik Çekme Diyagramı Gibi Bir Maksimumdan Geçmez
Denklemlerin Yorumu: Gerçek çekme eğrisinin eğimi gerçek gerilme değerine eşit olduğu anda, çekme kuvveti de maksimum değerini almaktadır. Bu sonuç fiziksel bakımdan, gerilme artışının kesit küçülmesi nedeni ile gerilmedeki düşmeyi dengelediğinin göstergesidir. Çekme kuvvetinin maksimum olduğu noktaya kadar pekleşme nedeni ile gerilmedeki artış, kesit küçülmesi nedeni ile gerilmedeki düşüşten fazladır. Çekme eğrilerinde, plastik alanda pekleşme derecesi sürekli küçülür. Bunun sonucu pekleşme sebebi ile gerilmenin yükseltilmesi gereğini azaltır. Sonuçta çekme kuvvetinin maksimum olduğu noktada 4 no lu denklem elde edilir. Şekil
değişiminin daha da artması plastik dengesizliğe yol açar çubuk büzülmeye başlar ve bu bölgede yoğunlaşan şekil değiştirme sonucunda parça kopar. Bununla beraber tüm çekme deneyi boyunca ve çekme kuvvetinin maksimum olmasından sonrada pekleşme devam ettiği için gerçek çekme diyagramı mühendislik çekme diyagramı gibi bir maksimumdan geçmez ve gerçek gerilme kopma anına kadar artmaya devam eder. Dairesel kesitli çubuklarda gerçek şekil değiştirmenin çubuğun o anındaki çapının ölçülmesi ile hesaplanabileceği aşağıdaki denklemden görülür.
gg
g
g
gg
g
g
gg
dd
0ddF
A.dd
.AddF
AddL.
LA
ddA
σ=σ
=
σ−σ
=
−=−=
ε
ε
εε
εε 3Elde edilir
Denklem 1 ve 3 ten
yazılırsa
Maksimum çekme kuvvetinde
olacağından
bulunur. 4
LdLd
0ddL.A
ddA.L)L.A(
dd
ddV
A.L)(V
ddA.
dd
.A)A.(d
dddF
g
gggg
gg
g
gg
gg
=
=+==
=
σ+σ
=σ=
ε
εεεε
εεεε
Gerçek Kuvvetin Gerçek Şekil Değiştirme İle Artış Hızı
2
1
Bulunur
olduğu göz önüne alınarak
Şeklinde
Plastik şekil değişiminde çekme çubuğunun boyunca hacmin sabit kaldığı düşünülürse
L.AL.A 00 =
=
=
=ε
DDln2
AAln
LLln 00
0g
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Ludwig’in Değişik Malzemeler İçin Yaklaşık Gerçek Gerilme - Gerçek Şekil Değiştirme Eğri Denklemleri
1) Tam Elastik Malzemeler (Cam, seramik, dökme demir)
2) Rijit, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli
3) Rijit, Lineer Pekleşen Malzemeler ve Dinamik Modeli
4) Elastik, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli
5) Elastik,Lineer Pekleşen Malzemeler ve Dinamik Modeli
PP
σσ
Ɛ
σg = K. Ɛ n n = 0
PP
σ
Ɛ
σg = σak + K. Ɛn n = 0 K = ∞
Pσ
Ɛ
σg = σak + K. Ɛn n ≠ 0 K ≠ 0
P
σ
Ɛ
σg = K. Ɛn + K. Ɛn n = 0 n = 0 K = ∞ _
P
σ
Ɛ
σg = K. Ɛn + K. Ɛn n = 0 K ≠ 0 n ≠ 0
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Soğuk Şekil Verme Pekleşme Üsteli (n)’nin (σg – Ɛ g ) eğrilerine etkisi:
Soğuk şekil vermenin temeli, pekleşme (sertleşme) nin meydana gelmesidir. Pekleşme üsteli (n = 0 – 1 ) arasında değişir. Malzemeyi soğuk olarak deforme ettiğimizi farz edelim. Dökümden çıkmış 6-7 numuneyi ayrı ayrı %10, %20, %30, %40 olacak şekilde deforme edip çekelim. Gerilme – Uzama – Deformasyon Eğrisi
σ
Ɛ
K
n = 1
n = 1/2
n = 0
0 1
%%1100 %%2200 %%3300 %%4400 %%00
σ
% Ɛ 0
%10
%20
%30
%40
% φ σakk
σçek
σçek σak
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Soğuk Şekil Verme – Toparlanma (Poligonizasyon) ve Yeniden Kristalleşme Eğrileri
Sıcak Şekil Verme Genellikle 0.5 Tm’nin üstündeki deformasyon sıcaklıklarında yapılır. Sıcak işlemle gaz boşlukları giderilir. Uzayan taneler küçük ve eş eksenli olur. Oksit, sülfür, nitrür gibi istenmeyen maddeler kırılır ve üniform şekilde dağılır. Şekil verme için gerekli enerji azalır, şekillendirme kolaylığı artar. Sıcak şekil vermede deformasyon hızı (Ɛ˙ ) çok önemlidir. Sıcak
şekil vermede (σg – Ɛ g ) eğrisi aşağıdaki gibidir. Sıcak şekil vermede mühendislik deformasyon hızını aşağıdaki şekilde bulabiliriz.
SSooğğuukk ŞŞeekkiill VVeerrmmee TTooppaarrllaannmmaa ((PPoolliiggoonniizzaassyyoonn))
YYeenniiddeenn KKrriissttaalllleeşşmmee
% φ t zaman t zaman
σσ %% Ɛ
%% Ɛ
σσççeekk
σσaakk
AAlltt ttaannee YYeenniiddeenn kkrriissttaalllleeşşmmee
OOrriijjiinnaall YYaappıı
OOrriijjiinnaall YYaappıı
UUzzaammıışş TTaanneelleerr
TT<<00,,33TT 00,,33TTmm<<TT<<00,,55TTmm TT>>00,,55TT
SSeerrttlliikk
σσ
%Ɛ ger
0
0müh L
LL −=ε
olur. 0L
Vmüh
0L
V
dt
dL.
0L
1
dt0L
0LL d
müh
=
=
•
•
ε
ε ==
− VdtdL
=
Deformasyonu yapan takımın hızı
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Gerçek deformasyon hızı ise aşağıdaki şekilde bulunur. Deformasyonu yapan takımın hızı
Gerçek gerilmenin hıza bağlı formülü aşağıdaki şekilde yazılır. C : Mukavemet katsayısı m : Şekil verme hızı hassasiyet katsayısı
(m) şekil verme hızı hassasiyet katsayısının şekil verme yöntemine göre değerleri aşağıdaki şekildedir.
1) Soğuk şekil vermede -0.05 < m < 0.05 2) Sıcak şekil vermede +0.05 < m < 0.3 3) Süper plastisitede 0.3 < m < 0.7 4) Newton sıvılarında m = 1 olarak alınır.
m < 0.1 ise malzeme sünek değildir, gevrektir. 0.3 < m < 0.4 ise malzeme sünektir. m > 0.5 ise malzeme süper plastiktir. m = 1 ise malzeme cam gibi akar
Plastik Şekil Verme Mekanizmaları
1. Kayma Mekanizması - (%99) 2. İkizlenme Mekanizması - (%1) 3. Yayılma Sürünmesi – (%-) 4. Tane Sınırlarının Kayması – (%-)
Kayma Mekanizması İle PŞV
bulunur.olarak LV
dtdL
L1
dtLLLn d
LLLn
gerger
0ger
0ger
=
=
==
••
•
εε
εε
VdtdL
=
m
ger.Cger
•ε=σ
b b
a
KKaayymmaa ÖÖnncceessii KKaayymmaa SSoonnrraassıı
a
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Kritik Kayma Gerilmesi Hesabı (Schmid Kanunu)
Kritik kayma gerilmesini hesaplamak istersek ; Açılara değer verirsek φ = λ = 0° iken; Örn: Cam ve dökme demirler Açılara değer verirsek φ = λ = 45° iken; İkizlenme Mekanizması İle PŞV:
Alan İlişkileri
λ=
=λ
cos.FF
buradan FFcos
r
r
ϕ=
=ϕ
cosAA
buradan A
Acos
0
0
[ ] olur cos . λ .cosσ
buradan λ.cos .cosAF
cosA
λ F.cosAF
nk
00r
k
τ
τ
ϕ=
ϕ=
ϕ
==
Kuvvet İlişkileri F
Fr φ
λ
A0
A
[ ]nk 0 cos . 0 cosnk σ .σ ττ =⇒=
=⇒==
= °°
2σ
2σ
2
2 .σ
.σ
nk
n2 .
2nk
45 cos . 45 cosnk
ττ
τ
İkiz öncesi İkiz sonrası
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Kayma ile ikiz arasındaki farklar ;
1. Atomların yer değişimi açısından ─ a, 2a, 3a, 4a (kayma) ─ a, a, a, a (ikiz)
2 3 4 2. Oluşum açısından ─ T° normal, Ɛ° kritik (kayma)
─ T° ↓↓, Ɛ° ↑↑ (ikiz) 3. Oluşum düzlemleri açısından ─ Tek bir kayma düzlemi üzerinde kayarak (kayma) ─ Referans düzleme göre simetrik harekette (ikiz)
Yayınma Sürünmesi Yoluyla PŞV: Oluşum şartı T° ↑↑, Ɛ°↓ ise Atomlar plastik deformasyonun olduğu tarafa doğru sürüklenerek
Tane Sınırı Kayması Yoluyla PŞD: Oluşum şekli ; T° ↑↑, Ɛ°↓ Tanelerin birbirine göre konumlarını değiştirmesiyle P.Ş.D’ ye katkısı olur.
SOĞUK VE SICAK ŞEKİL VERMEDE "KUVVET" ve "İŞ" HESABI Malzemenin sağlamlığı :(kf) (kp/mm2) Gerekli olan kuvvet: A.kf=mm2.kp/mm2=kp İdeal kuvvet : (Fid) = A.(kfid) Gerçek Kuvvet : (Fg) = A.(kfg)
ϕ=⇒ϕ=
===
ϕϕ
=
=
−==
=⇒=
=
∫∫
kf. VW V.kf.W
kfkf
kfkf
.V.kf.V.kf
WW
hh
ln kf. V. W
)hln h(ln hln kf. V. W
hdhA.h.kfdw
(h)(h)A.kf.dh. dw
∆h .FW
g
id
g
id
g
id
ger
id
1
0
10h
h
h
h
h
h
0
1
0
1
0
1
ηη
Küçük şekil değiştirmeler için
F V
Bazen "Özgül iş" kullanılır
φ
(verim)
İş Hesabı Ø d0
h0
Ø d1
h1
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Problem Yumuşak tavlı C35 (% 0,35 C) çeliğinden çapı d0= 20 mm olan silindirik parça 10 mm yükseklikten 5 mm’ lik yüksekliğe soğuk dövmeyle indirilmektedir. Verim 0,80 kabul edildiğine göre;
a) Fger= ? b) Wger=? (Verilen kf ve özgül iş diyagramı veriliyor)
Diyagramdan takip edilerek % 69,3 deformasyon oranı için kf = 800 N/mm bulunur. Diyagramdan bulunan kf = kfideal’dir.
3,69 %693,01
0
2
00
00
20
220
0
gerger
2ln5
10ln hhln
miktarınDeformasyo
mm628AA5
10.314
Ah
hAhh.A
hh.A
kuralından sabitliği Hacim
mm314A4
)20.(14,34
π.dA
kf .A F a)
=⇒=== ϕϕϕ ⇒=
=⇒=
=⇒=
=⇒==
=
40 80 120
a
1000
800
600
400
200
0
kf
a
φ %φ
Nmm/mm3
N 6280001000.628F
mm/N 1000kf 80,0kf800
kfkf
ger
2ger
gerger
id
==
=⇒=⇒= η
Nmm 217602000.0,693(628.5).10
.kf )..h(A
.kf.VW )b
ger11
gerger
==
ϕ=
ϕ=
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVME YOLUYLA PLASTİK ŞEKİL VERME
Dövmenin Tanımı: Yanlızca basma kuvvetlerinin etkisi altında genellikle sıcak, yarı sıcak veya soğuk olarak parçaya plastik şekil verme işlemine dövme (forging) denir.Birçok parça yüksek mukavemet istendiğinde dövme yoluyla şekillendirilir. Dövme Yöntemleri Açık Kalıpta Dövme (Open-Die Forging): Bu dövmenin özelliği parçanın yanlara doğru rahatça genişleyebilmesidir. Silindirik bir parçada dövme sonucu fıçılaşma oluşur.
Açık Kalıp Örnek
Fıçılaşma Olayı:
Fıçılaşma dövülen parçanın bombeleşmesidir. İki nedenle meydana gelir.
a. Sürtünme: Dövülen parça alt ve üst kalıpla temas halinde olduğundan temas eden yerlerde malzeme kolay akamaz orta kısmı daha kolay akar.
b. Sıcaklık Farkı: Tav fırınından çıkan parça kalıp içine konulur. Değen kısımlarda ısı kaçışı hızlı olur.Parçanın ortası hala sıcaktır. Bu sıcaklık farkından malzemenin ortası kolay akar kenarlar zor akar.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Fıçılaşma Olayından kurtulmak için: a. Alt kalıp sarkaç şeklinde hareket ettirilir. b. Alt kalıp aşağı yukarı hareket ettirilir. c. Alt kalıp sağa sol hareket ettirilir.
Böylece sürtünme yarı yarıya azalır. Bombeleşmede yarı yarıya düşer. Kapalı Kalıpta Dövme (Closed-Die Forging) Bu dövmenin özelliği karmaşık şekilli parçaların dar toleranslar içinde elde edilebilmesi için yapılmasıdır. Çapaklı dövme, çapaksız dövme ve damgalama (stamping) gibi çeşitleri vardır. Çapaklı dövme Bu dövmenin özelliği V+∆V hacminin çok iyi ayarlanması gerektiğidir.
Çapaksız dövme (Hassas Dövme) Bu dövmenin özelliği asla ∆V hacmini kabul etmemesidir. Dolayısıyla V hacmi çok iyi ayarlanmalıdır. Dövmeden sonra makinede işlem gerektirmeyebilir.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Yığma dövme (Upset Forging) Bu dövmenin özelliği kapalı kalıpla dövme sınıfına girmesidir. Cıvata başı gibi yığma gerektiren parçalara uygulanır.
Damgalama (Stamping) Bu dövmenin özelliği paralar madalyalar ve küçük kabartma parçalarının genellikle soğuk olarak kapalı bir kalıpta hassas olarak dövülmesidir. Malzemeye akma mukavemetinin 5-6 katı kuvvet uygulanır. Çok ince detaylar elde edilir. Yağ kullanılmaz.
Örnek Damgalama (Stamping)
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVMENİN MEKANİĞİ
Rijit tam plastik bir ideal malzeme sürtünmesiz şekilde dövüldüğünde ; Kuvveti Hesabı: İş Hesabı:
Pekleşen bir malzeme ise kuvvet hesabı ; Toplam dövme işi ;
Şayet dövülen parça dikdörtgen prizması şeklinde ise; Plastik şekil verme hesap yöntemlerinden “gerilme teorisi” esas alındığında Dövme gerilmesi: Malzeme pekleşen ise dövme gerilmesi:
ε
σm σak
σ=
=
=
=
σ=
σ==
1
00akdöv
1
00fdöv
1
001
1100
1akdöv
akfdir. 1fdöv
hh.A .F
hh.A .kF
hh.AA
.hA h.A
A . F)(k A .kF
Hacim sabitliğinden;
bulunur Buradan
bulunur
σ=
σ=
σ=
σ=
=
=
∫ ∫
1
01aktopiş
1
01akiş
01akiş
01akiş
döviş
döviş
hhln .A ..VW
hhln .A .W
.A .W
dA .dw
d.Fdw
.FW
ε
ε
ε
ε
εε
[ ] .olur A )..K( F
A . F
1n
döv
1gerdöv
ε=
σ=
σ=
+=
=
=
∫
∫
1h0h
ln.A..h.AW
1h0h
ln.A.1n
.K.h.AW
d .A..K.h.AW
dF.VW
1m00topiş
1
n
00topiş
1n.00topiş
.dövtopiş
εεε
ε
2w
h 0
2a a x
y σy
σx σx
µ.σy
h/)xa(2µaky e ).(- −σ=σ
h/)xa(2µaky e )..
32 (- −σ=σ
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Dövme kuvveti: Şayet parça silindirik koordinatlarla verilmişse;
Dövme gerilmesi: Malzeme Pekleşirse Dövme gerilmesi: Dövme kuvveti:
Problem 1: Çapı 150 mm olan yüksekliği 100 mm olan silindirik bir parça oda sıcaklığında açık kalıpta dövülecektir. Dövülecek malzemenin mukavemet katsayısı K=103 kp/mm2 dir. Pekleşme üsteli n=0,17 Sürtünme katsayısı µ=0,2 alınarak yükseklik 50 mm indiğinde dövme kuvveti ne olur? Çözüm
[ ]
olur. 2.a.wF
zamanda Aynı ha.µ1.
2.w.a. Fsonucu integralinBu
)dx.e .-(2w F
dx )-(2w F
dövm
akm
mdöv
a
0
h/)xa(2µakdöv
a
0ydöv
=σ
+σ=σ
σ=
σ=
σ=
∫
∫
−
R
r
δθ
h/)rR(2µakz e ).-( −σ=σ
h/)rR(2µakz e )..
32 (- −σ=σ
)h3R21.( akm
µ+σ=σ
...kp .R. F m2
döv =σπ=
µ.Fz
Fz
Fr ∂d dr
FFθθ
Ø d0=150 mm
h 0=1
00 m
m
h 1=5
0 m
m
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Problem 2: Çapağı dahil izdüşüm alanı A=19355 mm2 olan çok karmaşık şekilli bir parça 10 000 tonluk bir preste dövülecektir. Parçanın minimum ve maksimum akma sınırları ne olabilir? Verilenler:
φ = düzeltme katsayısı Parça şekli
3-5 Basit şekilli çapaksız5-8 Basit şekilli çapaklı8-12 Karışık şekilli
Çözüm
10.2
02
1
1
21
0
20
1100
10
m
m2
döv
hh
dd
buradan h.4d.
h.4d.
h.Ah.AVV
;densabitliğinHacimımhesaplayal i veR
).R.( F
için parçalarSilindirik
=
π=
π
==
σσπ=
bulunur. ton 4378124).106.14,3( F
mm/kp12450.3
106.2,0.21.97
mm/kp97)693,0.(103
Buradan
bulunur. 693,02ln50
100lnhh
ln
z.yazabiliri .Kk
formülünde h3R2
1.
mm106R
mm21250
100150hh
dd
2döv
2m
217,0ak
1
0
nfak
akm
1
.2
1
0.201
εε
≅=
≅
+=σ
==σ
====
==σ
µ+σ=σ
=⇒
===
bulunur
mm/kp 5,64mm/kp 4319355.8
000 000 10 19355.12
000 000 10.A
F
.AF
için akma minumum veMaksimum.A
Fburadan.A F
..Ak F
2maxak 2
minak
maxakminak
1
dövmaxak
1
dövminak
1
dövak
1akdöv
1fdöv
=σ=σ
=σ=σ
=σ=σ
=σ
σ==
ϕϕ
ϕ
ϕϕ
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVMEDE BAZI KAVRAMLAR
1. İZOTERMAL DÖVME: Kalıbın iş parçası sıcaklığına kadar ısıtılması izotermal dövmedir. Pahalı bir yöntemdir. Titanyum ve Nikel gibi malzemeler dövülür.
2. ORBİTAL DÖVME: Dövülecek olan malzemenin yörünge hareketi yapan bir üst kalıp ile rotasyon hareketi olmayan bir alt kalıp arasında dövülerek şekillendirilmesidir.
Kapalı kalıpta sıcak dövme İzotermal
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Orbital Dövme Örnek
3. RADYAL DÖVME: Genellikle soğuk, gerektiği zaman sıcak olarak 2 veya 4 tane çekicin radyal hareketiyle çubuk veya tüp şeklindeki parçaların (kademeli miller, tabanca tüfek namluları ve tüpler) dövülmesidir.
(a) Various movements of the upper die in orbital forging (also called rotary, swing, or rocking-die forging); the process is similar to the action of a mortar and pestle. (b) An example of orbital forging. Bevel gears, wheels, and rings for bearings can be made by this process.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
(a) Schematic illustration of the rotary-swaging process. (b) Forming internal profiles on a tubular workpiece by swaging. (c) A die-closing type swaging machine, showing forming of a stepped shaft. (d) Typical parts made by swaging.
(a) Swaging of tubes without a mandrel; not the increase in wall thickness in the die gap. (b) Swaging with a mandrel; note that the final wall thickness of the tube depends on the mandrel diameter. (c) Examples of cross-sections of tubes produced by swaging on shaped mandrels. Rifling (spiral grooves) in small gun barrels can be made by this process.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVME MAKİNALARI Hidrolik Presler: Bu preslerde koç hızı nispeten düşüktür. 0,06-0,30 m/s ve strok boyunca hız sabit kalır. Hem açık hem kapalı kalıplarda kullanılırlar. Günümüzde en büyük hidrolik presin kapasitesi ≈ 80 000 ton dur.
Mekanik Presler:Kranklı veya eksantrikli olabilir. Koç hızları strok boyunca değişkendir.Alt ölü noktada yük çok yükseldiğinden aşırı yük emniyeti tertibatı olmak zorundadır. Koç hızları 0,06-1,5 m/s arasında ve en büyük mekanik pres 12 000 tonluk tur.
Vidalı Presler: Kare dişli çok büyük adımlı bir vida sistem içinde serbestçe döner. Bir mile bağlı iki disk vardır.milin ucuna volan bağlanmıştır. Kare vida ucundaki disk sürtünme ile kendisine dik olan iki diske inme ve çıkma durumuna göre sürterek aşağı yukarı iner çıkar.Koç hızları 0,6-1,2 m/s arasındadır.Türbin kanadı gibi hassas parçaların dövülmesinde kullanılır en büyük vidalı pres 160 MN ≈ 17 000 ton dur.
5000 TON 6500 TON 10000 TON
5-150 TON 5-150 TON 10-250 TON
1. ElectricMotor 2. Bush 3. Main Shaft 4. Gear Wheel 5. Oil Cup 6. Rolling Key 7. Clutch 8. Pinion 9. Check Nut 10. Ram (Slide) 11. Bolster Plate 12. Clutch Rod 13. Ram Guides 14. Sleeve 15. Fly Wheel 16. V-Belt 17. Pressure Screw 18. Main Body 19. Stand 20. Die Clamp
50-350 TON50-350 TON
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Vidalı Pnömatik Pres: Çekiçler (Şahmerdanlar): En ucuz dövme makineleridir. Koç hızları 3-9 m/s arasında değişir. Ağırlık düşmeli çekiç, Güç düşmeli çekiç, karşı vuruşlu çekiç ve pnomatik çekiç tipleri mevcuttur. En çok kullanılan dövme makinesidir. Günümüzde maksimum çekiç kapasitesi ≈ 120 ton dur.
30-500 TON
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVME KUSURLARI DÖVME KUSURLARI
1. Hammaddeden gelen kusurlar: a. Katmer Kusuru:
c. Gözenek (porozite) kusuru: Dövme ile yalnızca bu kusur düzeltilebilinir.
2. Kalıp Tasarımından Gelen Kusurlar: a. Keskin Köşe Kusuru
b. Gereğinden fazla malzeme(∆V):
d. Kalıntı (inclusion) kusuru:
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
b. Fazla hammadde dar kalıp alanı kusuru
c. İkincil çeki gerilmeleri sebebiyle çatlak oluşumu
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
3. Isıl İşlemden Kaynaklanan Kusurlar a. Tufal Oluşumu: Dövme işleminden önce tufal mutlaka giderilmelidir.
b. Dekarbürizasyon (Karbonsuzlaşma): Karbon kaybına uğrayan tabaka dövme sonrası talaş kaldırılarak giderilecekse sorun olmaz.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME YOLU İLE İMALAT
Slab Blum Kütük
Levha Saç Şerit Çubuk Filmaşin Çubuk
İnce Tel Dikişsiz Boru
Teneke Dikişli Boru
Ray Çubuk Profil
E-Profil Köşebent T-Profil I-Profil
Yuvarlak Yassı Çokgen Kare
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME: İki tane döner merdanenin basma kuvvetinin etkisiyle araya giren malzemeye soğuk yada sıcak olarak plastik şekil verme işlemine haddeleme denir. Haddeleme yoluyla kare, yuvarlak, yassı, çokgen, kesit, köşebent, T demiri, I demiri, U demiri, ray gibi mamuller üretilir. Haddelemenin en temel hammaddesi 1x1x1,5 m boyutlarında çok büyük ingotlardır. Bunlar yere döşeli tav fırınlarında tavlandıktan sonra vinçlerle kaldırılarak blok haddelerinden geçirilirler.Ve ilk yarı mamuller olan slab, blum ve kütük adını verdiğimiz yarı mamuller elde edilir. Slab dikdörtgen kesitli; blum ve kütük kare kesitlidir. Her 3 yarı mamulden sırasıyla elde edilen diğer yarı mamuller yukarıdaki şekilde görülmektedir.Bu tablonun önemli olduğu unutulamamalıdır. MERDANE YAPISI HADDE DÜZENEĞİ Şekle göre çok büyük güçlü bir motor (400 - 1500 BG) önce yavaş hızla dönerek volan’ı belli bir kritik hıza getirir. Böylece volan dönme enerjisi ile yüklenmiş olur. Merdaneler arasında haddelenecek malzemenin geçmesinde bu enerjiden istifade edilir. Motor devri haddeleme olayı için çok yüksek olduğundan düşürülmesi gerekir. Küçük dişli, büyük dişli ikilisinde bu istek yerine getirilir.Hareket ileten dişlilerin her birinde aynı devir ve güç bulunur. Hareket millerle merdanelere iletilir. Böylece merdaneler çalışır. En sondaki üçlü merdaneye ayak tabir edilir. Piyasada tekli, ikili, üçlü ayaklarla çalışıldığı gibi on, on bir ayaklı düzeneklerde mevcuttur.
Kavrama Muylu Gövde Merdanenin Yapısı: Malzemesi: DD (alaşımlı alaşımsız) DÇ (alaşımlı alaşımsız)
Merdaneler Miller Dişliler Volan Devir Motor Düşürücü
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
MERDANE DÜZENLERİ
ARTIK GERİLMELER
Üçlü
İkili İkili Tersinir
Dörtlü Altılı
1800 m/dak 1060 m/dak 640 m/dak 398 m/dak 248 /d k
Seri Haddeleme
2.25
1.45
0.90
0.56
0.34
0.26
Planet Düzeneği
Büyük Çaplı
←Çeki Bası→ ←Çeki Bası→
Küçük Çaplı
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
ÇUBUK VE PROFİLLERİN HADDELENMESİ
Profiller Kalibre: Merdanenin yüzeyine açılmış uygun profiller
Paso: Karşılıklı iki merdane bir araya geldiğinde ortaya çıkan şekle denir.
ÇUBUK VE PROFİLLERİN HADDELENMESİ AÇIK PASO - KAPALI PASO
Ara Çizgi
Haddeleme Çizgisi
Alt Ezme
Üst Ezme
Açık Paso Kapalı Paso
Ara çizgi paso içinde kalıyorsa açık paso
Ara çizgi paso dışında kalıyorsa kapalı paso
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEMENİN MEKANİĞİ KALINLIK AZALMASI HESABI
HADDELEMEDE HIZ HESABI
h0
R
R
h
∆h/2
∆h/2
θ
θ
)Cos1.(R2h
)Cos1.(R)Cos1.(R2h
2hh
)RCosR()RCosR(hhh 0
θ−=∆
θ−+θ−=∆
+∆
=∆
θ−+θ−=−=∆
V0 V1 N
Vm
Vm.Cos θ θ
N=Nötr Düzlem
θ=
>θ−
<θ−
θ=
CosVV
0CosVV
0CosVV
Cos.VV
.ms
.ms
.ms
HIZI.MERDHIZISAÇ
GİRİŞ BÖLGESİNDE
ÇIKIŞ BÖLGESİNDE
NÖTR DÜZLEMDE
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME KUVVETLERİ
MAKSİMUM KALINLIK AZALMASI HESABI
Fhad Fsür θ θ
θ θ
θ
olur tgCos
Sin Sin.FCos..F
ise Sin.FCos.F )c
olur tgCos
Sin Sin.FCos..F
ise Sin.FCos.F )b
olur tgCos
Sin Sin.FCos..F
ise Sin.FCos.F )a.FF
Cos.F Sin.F
hadhad
hadsür
hadhad
hadsür
hadhad
hadsür
hadsür
sürhad
θ<µθθ
<µ
θ<θµ
θ<θ
θ=µθθ
=µ
θ=θµθ=θ
θ>µθθ
>µ
θ>θµθ>θ
µ=
θθ
ilişkisi vardır. Eğer
Eğer
Eğer
Haddeleme başlar
Haddeleme sınır şartıdır.
Haddeleme olmaz
ile kuvvet bileşenleri etkilidir.
[ ]
( ) [ ] bulunurtgtg.RHRHtg
RH
RH.Rtg
2HR
H.Rtg
)c
H.RLH.RL
R4H
2H.R.2RL
R2HRL
)b2HR
Ltg yazarsak; tg )a
22
2
p
2
p
22
22
p
22
2p
p
2max R.µ∆H =⇒µ=θ⇒θ=∆⇒
∆=θ
∆=
∆=θ⇒
∆−
∆=θ
∆≅⇒∆=
=∆
+∆
−+
=
∆
−+
∆
−=θθ
Pisagor bağıntısını yazarsak
İhmal
(a)’ da yerine koyarsak
İhmal Her iki tarafın karesi alınırsa;
θ
R
∆h/2 Lp Lp
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME İŞLEMİNDE BASINÇ
HADDELEME BASINCI EĞRİSİ
β
β
σ=
σ=σ⇒σ=σσ=
θ=
θ=
µβ
β−βµ
1hR.Arctg.
1hR.2
1hR.Arctg.
1hR.2
e..hhp
.15,13
2e..hhp
m0
mo
akmakmmo
)( 0
Giriş Bölgesinde
Çıkış Bölgesinde
Katsayılar
α θ
θm
N
dθ
Basın
ç P
kp/m
m2
θ açısı (Radyan)
∫∫θ
α
α
θ+θ=m
d.R.b.pd.R.b.pF0
Giriş Çıkış
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME GÜCÜ HESABI
PROBLEM Eni b=230 mm olan bir (Al) bant 25,4 mm den 20,3 mm ye sıcak haddelenecektir. Merdanelerin çapı 610 mm dönüş hızı 100 dev/dak. Haddelenen malzemenin mukavemet katsayısı K= 21 kp/mm2 , pekleşme üsteli n=0,2 olduğuna göre Nmotor gücünü hesaplayın? ÇÖZÜM
π
=
==
π
=
π=⇒=
=
=
≅
∆≅⇒σ≅
σ=σ=σ
=
KW60000
.L.nF..2N
NF,mL1000
1.60
n..2.2L.F.2N
60n..2ww.
2MN
L.4,05,2
L
L.5,02L
2L.F
2M
olur h.RL.b.LF
.15,13
2alanb.L
had
hadhad
had
mhad
akakm
Bant eni b, Yay uzunluğu L, ortalama mukavemet σm, küçük sürtünme katsayısı değerleri için haddeleme kuvveti
Sıcak Haddeleme için Soğuk Haddeleme için
Tek merdane
Çift merdane
GÜÇ FORMÜLÜ
∫∫
∫∫
∫∫
αθ
α
αθ
α
αθ
α
θµ−θµ=
θµ−θµ=
θµ−θµ=
0
22
0
0hadhad
d.R.p..bd.R.p..b2M
d.R.R.p..bd.R.R.p..b2M
d.RF.d.RF.2M
m
m
m
Sürtünme kuvvetini esas alarak moment bulmak istersek;
h 0
KW487N00060
dak/dev100.m10.44,39.N1179260..2N
)cN117926013.230.44,39F
mm/kp1312,0
224,0.21
224,03,204,25ln
hh
ln1n
.K
.b.LF)bmm44,391,5.305)3,204,25.(305hRL)a
NF,mL bulunur. [KW] 60000
n.L.F.2N
3
had
2m
0m
mhad
hadhad
mot
2,0
n
=⇒π
=
≅=
=+
=σ
===⇒+
=σ
σ=
==−=∆=
==π
=
−
εε
İki merdane için güç
R θ h θ R
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDE KUSURLARI Basma Kuvvetleri Sebebiyle Doğan Kusurlar:
1. Haddelerin eğilip farklı kalınlıkta ürün çıkması:
Merdanelerin eğilmesi sonucu kenarlarda basma ve ortalarda çekme gerilmeleri doğar.
2. Saçlarda dalgalı kenar oluşumu: Kenarlarda kalınlığın orta kısma kıyasla daha düşük olması, orta kısımda fazla uzama, fakat serbestçe yayılamama sonucu kenarlarda dalgalanmaya sebep olur.
3. Saçların ortasında ve kenarlarında çatlaklar: Orta kısım fazla uzarken malzeme yeteri kadar sünek değilse ortası çatlar. Şekil değişimi homojen değilse malzemede yeteri kadar sünek değilse kenarı çatlar.
4. Timsah ağzı çatlaması: Bu kusur şekil değişiminin homojen olmamasına ve başlangıçta ingotta var olan bir kusura bağlı olarak oluşur.
Sürtünme Kuvvetleri Sebebiyle Doğan Kusurlar:
1. Sacın iki ucunun yuvarlaklaşması: Saç boyca uzarken yayılır sürtünme kuvvetleri buna engel olur orta kısımda sürtünme fazla olduğundan kenarlar çok genişler. Sonuçta kenarlardaki kalınlık azalması ortada boyca uzamaya dönüşür. Sacın başı ve sonu yuvarlak olur.
2. Sacın ortadan ikiye ayrılması: Sürtünme sebebiyle ortada basma kenarlarda çeki gerilmeleri doğar, bu çeki gerilmeleri malzeme sünek olmadığı taktirde orta kısım kenarlara kıyasla çok fazla uzarsa saç ortadan ikiye bölünür.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
EKSTRÜZYON YOLU İLE İMALAT EKSTRÜZYON TANIMI Bu imalat yöntemi genellikle hafif metaller (Al,Cu,Mg, vs gibi için uygulanır.Metal bir takoz bir alıcı kovan içine konur bir ıstampa vasıtasıyla metal takoza baskı yapılır. Metal takoz zorla matris adını verdiğimiz kalıp içerisinden geçirilir. Böylece ekstrüzyon yoluyla imalat gerçekleşmiş olur. Dört tip ekstrüzyon yöntemi vardır.
1. Direkt Ekstrüzyon Yöntemi: Alttaki şekilden de görüleceği gibi metal takoz alıcı kovan içine konur ıstampayla bastırılır. Matris içerisinden geçirilir. Ürün çıkar. Bu yöntemde metal takozun son safhalarında kuvvet ihtiyacı çok artar. “Artık malzeme” kalıbın içine giremez kesilip atılması gerekir. Hacmin %18-20 si artık malzemedir. Takozla alıcı kovan arasında sürtünme çoktur. Kuvvet ihtiyacı da fazladır. DİREKT EKSTRÜZYON YÖNTEMİ
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
2. İndirekt Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntemin direkt ekstrüzyondan farkı metal takozun sabit durması kalıbın metal takoza doğru gelmesidir. Böylece alıcı kovanla metal takoz arasında sürtünme olmaz. Ürün ıstampanın içinde kalmak zorundadır. “Artık malzeme” hacmin %5-6 sı kadardır. Kuvvet ihtiyacı direk ekstrüzyondakinin %75 i kadardır. Sürtünme yoktur.
3. Hidrostatik Ekstrüzyon Yöntemi: Alıcı ile takoz arasındaki sürtünmenin bir akışkan vasıtasıyla yok edildiği yöntemdir. Direkt ekstrüzyona benzerdir. HİDROLİK EKSTRÜZYON PRESİ (1000 TONLUK)
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
4. Darbeli Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntem Pb, Al, Mg, Cu gibi hafif metallerin soğuk olarak ekstrüze edilmesidir. Macun ve ilaç tüpleri bu yolla üretilirler.
5. Boru Ekstrüzyonu : Bu yöntemde dikişsiz burular ekstrüzyonla üretilirler. Silindirik takozlar dolu veya deliklidir. Direkt ekstrüzyonda hem dolu hem delikli takoz kullanılırken indirekt ekstrüzyonda yanlızca delikli takozdan boru üretilir. Istampaya bağlı bir mandrel kullanılır. MATRİSLER (KALIPLAR)
Sıcak ekstrüzyon kalıpları genellikle sıcak iş takım çeliğinden yapılır. İki tipi çok kullanılır. Birincisi demir dışı malzemeler için, ikincisi demir esaslılar için aşağıda görülmektedir. Düz yüzeyli matrislerin yuvarlatma yarıçapları olmasına karşılık, konik girişli matrislerde V giriş esastır. Düz yüzeyli matrislerin yatak uzunluğu daha fazla konik esaslılarınki daha kısadır
(a)
(b)
1.Düz yüzeyli matris
2.Konik girişli matris
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
EKSTRÜZYONUN MEKANİĞİ EKSTRÜZYON ORANI
[ ]
+=
σ+
σ⇒+=
σ=⇒σ=⇒πσ
=π
π=π
αµ=β−
ββ+
σ=
σ==
β
1,7.lnRD2L
σP0
0akext
)Rln..7,1(DL2
PPP
DL2
PL.2
D.PL.D..
24D.
.P
L.D..k4D.
.P
cot.)1R.(1.p
Rln..7,1pp
ak0
0akıssürext
0
0aksür0ak
0sür00
ak2
0sür
00
20
sür
akıs
akısext
Pekleşen malzemeler için:
Eğer sürtünme varsa (rijit tam plastik malzeme için):
45° Sürtünme kuvveti:
[ ]extısak pp.lnRσ ===⇒=
=
=⇒=⇒=
=
σ=⇒σ=⇒σ=
−≅==
ε
ıs00ıs00
ıstop
00ısıs0ısısıs
00
ak1
0akak
0
1
1
0
pUL.A.pL.A.U
WW
L).A.p(WL.FWYolxKuvvetW
)L.A.(UW
Rln.UAA
ln.U.U
100010RLL
RveyaAA
R
A0=İlk takoz kesidi A1=Ürün kesidi L0=İlk takoz uzunluğu L1=Ürün uzunluğu Ekstrüzyon Oranı:
Rijit tam plastik bir malzemede iş ifadesi:
Tüm hacimde yapılan iş ifadesi:
Istampanın yaptığı iş:
Her iki iş eşitlenirse:
bulunur.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
PROBLEM Çapı 127 mm, uzunluğu 254 mm olan bir bakır takozdan 800 °C sıcaklıkta ekstrüzyonla 50,8 mm çapında bir çubuk elde ediliyor. Ekstrüzyon hızı 254 mm/s dir. Düz yüzeyli bir matris kullanılmaktadır. Sürtünmeyi de göze alarak gerekli ekstrüzyon kuvvetini hesap ediniz.
Verilenler: Gerçek şekil değiştirme hızı Ɛ·=6.(V0/D0).lnR
Cu için 300-900°C arasında C=13,36 kp/mm2 m=0,06 veriliyor.
EKSTRÜZYON BASINCI Yandaki eğride ekstrüzyon basıncı ile toplam kurs boyu arasındaki ilişki gösterilmiştir. Direkt ekstrüzyonda maksimum ekstrüzyon basıncına metal takozun yarısına kadar getirildiğinde ulaşılmaktadır.
EKSTRÜZYON BASINCINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
1. Sürtünme: µsür ne kadar yüksekse Pext o kadar yüksek olur. 2. Ekstrüzyon oranı [R = A0/A1 veya L1/L0 ]: Ekstrüzyon oranı büyük olursa Pext da
büyük olur. 3. Ekstrüzyon Hızı (vext): Bu hız büyük olursa Pext da büyük olur. 4. Ekstrüzyon Sıcaklığı (Text): Metal takozun sıcaklığı ne kadar yüksek olursa
ekstrüzyon basıncı Pext da o kadar düşük olur.
ton14504
127..5,1144D.
.F
mm/kp5,114.1,16
mm/kp1,16)22.(36,13.C
s12225,6ln.
127254.6Rln.
DV.6
25,68,50
127DD
4D.4D.
AA
R
220
ext
2
206,0
0
0
2
2
21
20
21
20
1
0
m
=π
=π
=
=
+=
+=
===σ
==
===π
π
==
•
•
ε
ε =
ext
0
0akext
P
1,7.ln6,25127
2.2541,7.lnRD2L
σP
Ekstrüzyon oranı ifadesi:
Gerçek şekil değiştirme hızı değeri:
Bu hızın mukavemete etkisi(σm):
σm= σak kabul edilerek ekstrüzyon basıncı:
Buradan ekstrüzyon kuvveti:
bulunur.
Istampa kursu
P ext
Direkt ekst.
İndirekt ekst.
İMALAT YÖNTEMLERİ II Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
EKSTRÜZYONLA İMALATTA MALZEME AKIŞI Ekstrüzyon işleminde alıcı kovanın köşelerinde bir miktar malzeme hareketsiz kalır. Bu bölgeye ölü bölge adı verilir. Ekstrüzyon basıncı – Istampa kursu eğrisinden de görüleceği gibi işlemin sonuna doğru bu ölü bölge fazla basınç gerektirir. EKSTRÜZYON PRESLERİ
EKSTRÜZYON KUSURLARI
1. Ürünün yüzeyinde çatlak oluşması: Sebebi: Takoz sıcaklığı yüksek, sürtünme yüksek, ekstrüzyon hızı yüksek veya Takoz sıcaklığı düşük, matris yatak uzunluğu boyunca metal yapışırsa Pext bir yükselir bir alçalır. Bu da çatlamaya neden olur.
2. Ürünün içinde oksit birikmesi: Metal takoz sıcakken soğuk olan alıcıya değince oksit oluşur ve yüksek sürtünme sebebiyle oksit malzeme akarken ürünün içine girer. Önlemek için ıstampanın önüne ön levha konur çapı biraz küçük tutulur. Böylece oksit alıcıda kalır.
3. Ürünün merkezinde çavuş işareti (>>) çatlaklarının oluşması: Sebebi: (h/L) oranıdır. Bu oran büyüdükçe şekil değiştirme homojenliğini kaybeder. Ortada ikincil çeki gerilmeleri adı verilen hidrostatik çekme gerilmesi doğar. Bu ise çavuş işaretli (>>) çatlakların doğmasına neden olur.