Plastik Şekil Vermenin Temel Esasları

8/19/2019 Plastik Şekil Vermenin Temel Esasları

1/43

İMALAT YÖNTEMLER İ IIDoç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU

İMALAT YÖNTEMLER İ II

PLASTİK ŞEK İL 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)

PR İMER METALURJİ (Metaller)

KAYNAK

DÖKÜM

PLASTİK ŞEK İL VERME

TALAŞLI İMALAT

Çekme

Basma

Burma

l 0 l

h

h 0

b 0

b

V0 = V


2/43


Şekil değiştirmenin temel kuralı:

(Hacim Sabitliğinin Matematiksel Olarak Bulunması)

Numunelerin çekme esnasındaki durumları

Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır.

Çekme DeneyiMakinesi

l bh

000

000

000000

000

0

l

lln

b

bln

h

hln1ln

l

l.

b

b.

h

h1

l. b.h

l. b.h

l. b.h

l. b.h

ϕ+ϕ+ϕ+=

++=

=

=

_ _

Her iki taraf ın“ln” inialırsak

45°

++ ++


3/43


Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır.

Gevrek Malzemelerin Akma Mukavemetinin Bulunuşu

Hooke Kanunu

σ =E.

Konstrüksiyon veTasar ımcılar 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

Bak ır

0.002%0.2


4/43


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 :K ırılma 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 enerjiyikuvvet kaldır ıldığında geri verme özelliği olaraktanımlanır. Rezilyans çekme eğrisinin elastik sınır ına kadar

olan k ısmın ε ekseni ile arasındaki alan ile ifade edilir.

σ

αα

αα αα

αα

αα

% Ɛ0

ak ak

A

F=σ

0

maxçek

AF=σ

0

kopkop

A

F=σ

100.uzunluk ilk

uzunluk ilk-uzunluk son% =ε 100.

L

L-L %

0

0=ε

100.A

A-A %0

k 0=ψ

∆

∆

=υ

0

0

L

L

D

D

2

.U ak ak R

εσ=

σ

% Ɛ


5/43


9) Tokluk

Tokluk malzemeyi koparmak için harcanan

enerjinin bir ölçüsü olup σ - Ɛ eğrisinin altındakalan 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

L

L1

1L

L

L

L

L

L

L

LL

g

gger A

F=σ

=−===ε ∫

00

L

L

L

L L

LlnLlnLlnLln

L

dL

00

g


6/43


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 İlişkininMatematiksel 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. L

L.

A

F

L

A.LF

konursayerinede2 bulunur.degerininA' L

A.L

L

A.L

bölünürseyeLtaraf ikiHerolur. A.LA.L

1g

0000g

00

00

mühmüh +εσ=σ

==σ

=

=

=+ε

0müh L

L1 1

=ε

0L

Lln

g2

( )1ln mühg +=ε ε

0müh

A

F=σ

g

gger

A

F=σ1 2

)1g mühmüh .( +εσ=σ


7/43


Gerçek Çekme Diyagramı Mühendislik Çekme Diyagramı Gibi Bir MaksimumdanGeçmez

Denklemlerin Yorumu: Gerçek çekmeeğrisinin eğimi gerçek gerilme değerine eşitolduğu anda, çekme kuvveti de maksimumdeğerini almaktadır. Bu sonuç fiziksel

bak ımdan, gerilme artışının kesit küçülmesinedeni ile gerilmedeki düşmeyidengelediğinin göstergesidir. Çekmekuvvetinin maksimum olduğu noktaya kadar

pekleşme nedeni ile gerilmedeki artış, kesitküçülmesi nedeni ile gerilmedeki düşüştenfazladır. Çekme eğrilerinde, plastik alanda

pekleşme derecesi sürekli küçülür. Bununsonucu pekleşme sebebi ile gerilmeninyükseltilmesi gereğini azaltır. Sonuçtaçekme kuvvetinin maksimum olduğunoktada 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 ettiğiiçin gerçek çekme diyagramı mühendislik çekme diyagramı gibi bir maksimumdan geçmez vegerçek gerilme kopma anına kadar artmaya devam eder.

Dairesel kesitli çubuklarda gerçek şekil değiştirmenin çubuğun o anındaki çapının ölçülmesiile hesaplanabileceği aşağıdaki denklemden görülür.

gg

g

g

gg

g

g

gg

d

d

0d

dF

A.d

d.A

d

dF

Ad

dL.

L

A

d

dA

σ=σ

=

σ−σ

=

−=−=

ε

ε

εε

εε3Elde edilir

Denklem 1 ve 3 ten

yazılırsa

Maksimum çekme kuvvetinde

olacağından

bulunur. 4

L

dLd

0d

dL.A

d

dA.L)L.A(

d

d

d

dV

A.L)(V

ddA.

dd.A)A.(

dd

ddF

g

gggg

gg

g

gggg

=

=+==

=

σ+σ=σ=

ε

εεεε

εεεε

Gerçek Kuvvetin Gerçek Şekil Değiştirme İle Artış Hızı

2

1

Bulunur

olduğu göz önüne alınarak

eklinde

Plastik şekil değişiminde çekme çubuğunun boyunca hacmin sabitkaldığı düşünülürse

L.AL.A 00 =

=

=

=ε

D

Dln2

A

Aln

L

Lln 00

0g


8/43


Ludwig’in Değişik Malzemeler İçinYaklaşık 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 = ∞

P

σ

Ɛ

σg = σak + K. Ɛn

n ≠ 0K ≠ 0

P

σ

Ɛ

σg = K. Ɛn + K. Ɛn

n = 0 n = 0K = ∞

_

P

σ

Ɛ

σg = K. Ɛn + K. Ɛ

n

n = 0 K ≠ 0n ≠ 0


9/43


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 ayr ı ayr ı %10, %20, %30, %40 olacak şekilde deforme edipçekelim.

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

σak k

σçek

σçek σak


10/43


Soğuk Şekil Verme – Toparlanma (Poligonizasyon) ve Yeniden Kristalleşme Eğrileri

Sıcak Şekil Verme

Genellikle 0.5 Tm’nin üstündeki deformasyon sıcaklıklar ında yapılır. Sıcak işlemle gaz

boşluklar ı giderilir. Uzayan taneler küçük ve eş eksenli olur. Oksit, sülfür, nitrür gibiistenmeyen maddeler k ır ılır 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.

SSooğğuuk k ŞŞeek k iill VVeerrmmee TTooppaarrllaannmmaa ((PPoolliiggoonniizzaassyyoonn))

YYeenniiddeenn K K rriissttaalllleeşşmmee

% φ t zaman t zaman

σσ %% Ɛ

%% Ɛ

σσççeek k

σσaak k

AAlltt ttaanneeYYeenniiddeenn

k k rriissttaalllleeşşmmee

OOrrii j jiinnaall YYaappıı

OOrrii j jiinnaall YYaappıı

UUzzaammıışş TTaanneelleerr

TT


11/43


Gerçek deformasyon hızı ise aşağıdaki şekilde bulunur.

Deformasyonu yapan tak ımın 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 değerleriaşağıdaki şekildedir.

1) Soğuk şekil vermede -0.05 < m < 0.052) Sıcak şekil vermede +0.05 < m < 0.33) Süper plastisitede 0.3 < m < 0.74) Newton sıvılar ında 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 Sınırlar ının Kayması – (%-)

Kayma Mekanizması İle PŞV

bulunur.olarakL

V

dt

dL

L

1dt

L

LLnd

L

LLn

ger ger

0ger

0ger

=

=

==

••

•

εε

εε

Vdt

dL=

m

ger .Cger

•ε=σ

b b

a

K K aayymmaa ÖÖnncceessii K K aayymmaa SSoonnrraassıı

a


12/43


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==λcos.FF

buradan F

F

cos

r

r

ϕ=

=ϕ

cos

AA

buradan A

Acos

0

0

[ ] olur cos.λ.cosσ

buradan λ.cos.cosA

F

cos

AλF.cos

A

F

nk

00

r k

τ

τ

ϕ=

ϕ=

ϕ

==

Kuvvet İlişkileriF

Fr

φ

λ

A0

A

[ ]nk 0cos.0cosnk σ .σ ττ =⇒=

=⇒==

= °°

2

σ

2

σ

2

2 .σ

.σ

nk

n2 .2

nk

45cos.45cosnk

ττ

τ

İkiz öncesi İkiz sonrası


13/43


Kayma ile ikiz arasındaki farklar ;

1. Atomların yer değişimi açısından ─ a, 2a, 3a, 4a (kayma) ─ a, a, a, a (ikiz)

2 3 42. 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 SürünmesiYoluyla PŞV:

Oluşum şartı T° ↑↑,Ɛ°↓ ise Atomlar

plastikdeformasyonunolduğu tarafa doğrusürüklenerek

Tane Sınırı Kayması Yoluyla PŞD:

Oluşum şekli ; T° ↑↑,Ɛ°↓ Tanelerin birbirine

göre konumlar ını değiştirmesiyle P.Ş.D’ye katk ısı olur.

SOĞUK VE SICAK ŞEK İL VERMEDE "KUVVET" ve "İŞ" HESABI

Malzemenin sağlamlığı :(kf) (kp/mm2)Gerekli olan kuvvet:A.kf=mm2.kp/mm2=kpİdeal kuvvet : (Fid) = A.(kf id)Gerçek Kuvvet : (Fg) = A.(kf g)

ϕ=⇒ϕ=

===

ϕ

ϕ=

=

−==

=⇒=

=

∫∫

kf.V

W V.kf.W

kf

kf

kf

kf

.V.kf

.V.kf

W

W

h

hlnkf.V.W

)hlnh(lnhlnkf.V.W

h

dhA.h.kf dw

(h)

(h)A.kf.dh.dw

∆h.FW

g

id

g

id

g

id

ger

id

1

0

10

h

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


14/43


Problem Yumuşak tavlı C35 (% 0,35 C) çeliğinden çapı d0= 20 mm olan silindirik parça 10 mmyükseklikten 5 mm’ lik yüksekliğe soğuk dövmeyle indirilmektedir. Verim 0,80 kabuledildiğine 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 = kf ideal’dir.

3,69%693,01

0

2

00

00

20

220

0

ger ger

2ln5

10ln

h

hln

miktar ınDeformasyo

mm628AA5

10.314

Ah

hA

h

h.A

h

h.A

kuralındansabitliğiHacim

mm314A4

)20.(14,3

4

π.dA

kf .AFa)

=⇒=== ϕϕϕ ⇒=

=⇒=

=⇒=

=⇒==

=

40 80 120

a

1000

800

600

400

200

0

kf

a

φ %φ

Nmm/mm3

N6280001000.628F

mm/ N1000kf 80,0kf 800

kf kf

ger

2ger

ger ger

id

==

=⇒=⇒= η

Nmm217602000.0,693(628.5).10

.kf )..h(A

.kf .VW) b

ger 11

ger ger

==

ϕ=

ϕ=


15/43


DÖVME YOLUYLA PLASTİK ŞEK İL VERME

Dövmenin Tanımı: Yanlızca basma kuvvetlerinin etkisi altında genellikle sıcak, yar ı sıcakveya soğuk olarak parçaya plastik şekil verme işlemine dövme (forging) denir.Birçok parçayüksek mukavemet istendiğinde dövme yoluyla şekillendirilir.

Dövme Yöntemleri

Açık Kalıpta Dövme (Open-Die Forging): Bu dövmenin özelliği parçanın yanlara doğrurahatça genişleyebilmesidir. Silindirik bir parçada dövme sonucu f ıçılaşma oluşur.

Açık Kalıp Örnek

Fıçılaşma Olayı:

Fıçılaşma dövülen parçanın bombeleşmesidir. İki nedenle meydana gelir.a. Sürtünme: Dövülen parça alt ve üst kalı pla temas halinde olduğundan temas eden

yerlerde malzeme kolay akamaz orta k ısmı daha kolay akar.b. Sıcaklık Fark ı: Tav f ır ınından çıkan parça kalı p içine konulur. Değen k ısımlarda ısı

kaçışı hızlı olur.Parçanın ortası hala sıcaktır. Bu sıcaklık fark ından malzemenin ortası kolay akar kenarlar zor akar.


16/43


Fıçılaşma Olayından kurtulmak için: a. Alt kalı p sarkaç şeklinde hareket ettirilir.b. Alt kalı p aşağı yukar ı hareket ettirilir.c. Alt kalı p sağa sol hareket ettirilir.

Böylece sürtünme yar ı yar ıya azalır. Bombeleşmede yar ı yar ıya düşer.

Kapalı Kalıpta Dövme (Closed-Die Forging)Bu dövmenin özelliği karmaşık şekilli parçalar ın dar toleranslar içinde elde edilebilmesi içinyapılmasıdır. 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 iyiayarlanmalıdır. Dövmeden sonra makinede işlem gerektirmeyebilir.


17/43


Yığma dövme (Upset Forging)Bu dövmenin özelliği kapalı kalı pla dövme sınıf ına girmesidir. Cıvata başı gibi yığmagerektiren parçalara uygulanır.

Damgalama (Stamping)Bu dövmenin özelliği paralar madalyalar ve küçük kabartma parçalar ının genellikle soğukolarak kapalı bir kalı pta hassas olarak dövülmesidir. Malzemeye akma mukavemetinin 5-6katı kuvvet uygulanır. Çok ince detaylar elde edilir. Yağ kullanılmaz.

Örnek Damgalama (Stamping)


18/43


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 “gerilmeteorisi” esas alındığında Dövme gerilmesi:

Malzeme pekleşen ise dövme gerilmesi:

ε

σm

σak

σ=

=

=

=

σ=

σ==

1

00ak döv

1

00f döv

1

001

1100

1ak döv

ak f dir. 1f döv

h

h.A.F

h

h.A.k F

h

h.AA

.hAh.A

A.F

)(k A.k F

Hacim sabitliğinden;

bulunur Buradan

bulunur

σ=

σ=

σ=

σ=

=

=

∫ ∫

1

01ak topiş

1

01ak iş

01ak iş

01ak iş

döviş

döviş

h

hln.A..VW

h

hln.A.W

.A.W

dA.dw

d.Fdw

.FW

ε

ε

ε

ε

εε

[ ] .olur A)..K (F A.F

1n

döv

1ger döv

ε=

σ=

σ=

+=

=

=

∫

∫

1h0hln.A..h.AW

1h0h

ln.A.1n

.K

.h.AW

d.A..K .h.AW

dF.VW

1m00topiş

1

n

00topiş

1n

.00topiş

.dövtopiş

ε

εε

ε

2w

h 0

2aa x

y σy

σx σxµ.σy

h/)xa(2µak y e).(-

−σ=σ

h/)xa(2µak y e)..

32 (- −σ=σ


19/43


20/43


Problem 2: Çapağı dahil izdüşüm alanı A=19355 mm2 olan çok karmaşık şekilli bir parça10 000 tonluk bir preste dövülecektir. Parçanın minimum ve maksimum akma sınırlar ı neolabilir?Verilenler:

φ

= düzeltme katsayısı Parça şekli

3-5 Basit şekilli çapaksız

5-8 Basit şekilli çapaklı

8-12 Kar ışık şekilli

Çözüm

1

0.2

02

1

1

21

0

20

1100

10

m

m2

döv

hh

dd

buradanh.4

d.h.

4

d.

h.Ah.A

VV

;densabitliğinHacim

ımhesaplayaliveR

).R .(F

için parçalar Silindirik

=

π=

π

=

=

σ

σπ=

bulunur.ton4378124).106.14,3(F

mm/kp12450.3

106.2,0.21.97

mm/kp97)693,0.(103

Buradan

bulunur.693,02ln50

100ln

h

hln

z.yazabiliri.K k

formülünde

h3

R 21.

mm106R

mm21250

100150

h

hdd

2döv

2m

217,0ak

1

0

nf ak

ak m

1

.2

1

0.

201

ε

ε

≅=

≅

+=σ

==σ

====

==σ

µ+σ=σ

=⇒

===

bulunur

mm/kp 5,64mm/kp 43

19355.800000010

19355.1200000010

.A

F

.A

F

içinakmaminumumveMaksimum

.A

F

buradan.AF

..Ak F

2maxak

2minak

maxak minak

1

dövmaxak

1

dövminak

1

dövak

1ak döv

1f döv

=σ=σ

=σ=σ

=σ=σ

=σ

σ=

=

ϕϕ

ϕ

ϕϕ


21/43


DÖVMEDE BAZI KAVRAMLAR

1. İZOTERMAL DÖVME: Kalı bın iş parçası sıcaklığına kadar ısıtılması izotermaldövmedir. Pahalı bir yöntemdir. Titanyum ve Nikel gibi malzemeler dövülür.

2.

ORBİTAL DÖVME: Dövülecek olan malzemenin yörünge hareketi yapan bir üst kalı p ile rotasyon hareketi olmayan bir alt kalı p arasında dövülerek şekillendirilmesidir.

Kapalı kalıpta sıcak dövme İzotermal


22/43


Orbital Dövme Örnek

3.

RADYAL DÖVME: Genellikle soğuk, gerektiği zaman sıcak olarak 2 veya 4 tane çekicin radyal hareketiyle çubuk veya tüp şeklindeki parçalar ın (kademeli miller, tabancatüfek namlular ı ve tüpler) dövülmesidir.

(a) Various movements of the upper die in orbitalforging (also called rotary, swing, or rocking-dieforging); the process is similar to the action of a mortarand pestle. (b) An example of orbital forging. Bevelgears, wheels, and rings for bearings can be made bythis process.


23/43


(a) Schematic illustration of the rotary-swaging process. (b) Forming internal profiles on atubular workpiece by swaging. (c) A die-closing type swaging machine, showing forming of astepped 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 mandreldiameter. (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.


24/43


25/43


Vidalı Pnömatik Pres:

Çekiçler (Şahmerdanlar): En ucuz dövme makineleridir. Koç hızlar ı 3-9 m/s arasındadeğişir. Ağırlık düşmeli çekiç, Güç düşmeli çekiç, kar şı vuruşlu çekiç ve pnomatik çekiçtipleri mevcuttur. En çok kullanılan dövme makinesidir. Günümüzde maksimum çekiçkapasitesi ≈ 120 ton dur.

30-500 TON


26/43


DÖVME KUSURLARIDÖVME KUSURLARI

1. Hammaddeden gelen kusurlar:a. Katmer Kusuru:

c. Gözenek (porozite) kusuru: Dövme ileyalnızca bu kusur düzeltilebilinir.

2. Kalıp Tasarımından Gelen Kusurlar:a. Keskin Köşe Kusuru

b.

Gereğinden fazla malzeme(∆V):

d. Kalıntı (inclusion) kusuru:


27/43


b. Fazla hammadde dar kalıp alanı kusuru

c. İkincil çeki gerilmeleri sebebiyle çatlak oluşumu


28/43


3. Isıl İşlemden Kaynaklanan Kusurlara. Tufal Oluşumu: Dövme işleminden önce tufal mutlaka giderilmelidir.

b. Dekarbürizasyon (Karbonsuzlaşma): Karbon kaybına uğrayan tabaka dövmesonrası talaş kaldır ılarak giderilecekse sorun olmaz.


29/43


HADDELEME YOLU İLE İMALAT

Slab Blum Kütük

Levha Saç ŞeritÇubuk Filmaşin Çubuk

İnce Tel

Dikişsiz Boru

Teneke DikişliBoru

Ray Çubuk Profil

E-Profil Köşebent T-Profil I-Profil

Yuvarlak Yassı Çokgen Kare


30/43


HADDELEME: İki tane döner merdanenin basma kuvvetinin etkisiyle araya girenmalzemeye soğuk yada sıcak olarak plastik şekil verme işlemine haddeleme denir. Haddelemeyoluyla kare, yuvarlak, yassı, çokgen, kesit, köşebent, T demiri, I demiri, U demiri, ray gibimamuller üretilir. Haddelemenin en temel hammaddesi 1x1x1,5 m boyutlar ında çok büyükingotlardır. Bunlar yere döşeli tav f ır ınlar ında tavlandıktan sonra vinçlerle kaldır ılarak blok

haddelerinden geçirilirler.Ve ilk yar ı mamuller olan slab, blum ve kütük adını verdiğimiz yar ı mamuller elde edilir. Slab dikdörtgen kesitli; blum ve kütük kare kesitlidir. Her 3 yar ı mamulden sırasıyla elde edilen diğer yar ı mamuller yukar ıdaki şekilde görülmektedir.Butablonun 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 arasındahaddelenecek malzemenin geçmesinde bu enerjiden istifade edilir. Motor devri haddelemeolayı için çok yüksek olduğundan düşürülmesi gerekir. Küçük dişli, büyük dişli ikilisinde buistek yerine getirilir.Hareket ileten dişlilerin her birinde aynı devir ve güç bulunur. Hareketmillerle merdanelere iletilir. Böylece merdaneler çalışır. En sondaki üçlü merdaneye ayak

tabir edilir. Piyasada tekli, ikili, üçlü ayaklarla çalışıldığı gibi on, on bir ayaklı düzeneklerdemevcuttur.

Kavrama Muylu GövdeMerdanenin Yapısı:Malzemesi: DD (alaşımlı alaşımsız) DÇ (alaşımlı alaşımsız)

Merdaneler Miller Dişliler Volan Devir MotorDüşürücü


31/43


MERDANE DÜZENLER İ

ARTIK GER İLMELER

Üçlü

İkili İkili Tersinir

Dörtlü Altılı

1800 m/dak 1060 m/dak 640 m/dak 398 m/dak 248

Seri Haddeleme

2.25

1.45

0.90

0.56

0.34

0.26

Planet Düzeneği

Büyük Çaplı

← eki Bası→ ← eki Bası→

Küçük Çaplı


32/43


ÇUBUK VE PROFİLLER İN HADDELENMESİ

ProfillerKalibre: Merdanenin yüzeyine açılmış uygun profiller

Paso: Kar şılıklı iki merdane bir araya geldiğinde ortaya çıkan şekle denir.

ÇUBUK VE PROFİLLER İN HADDELENMESİ

AÇIK PASO - KAPALI PASO

Ara Çizgi

Haddeleme Çizgisi

Alt Ezme

Üst Ezme

Açık Paso Kapalı Paso

Ara çizgi paso içindekalıyorsa açık paso

Ara çizgi paso dışındakalıyorsa kapalı paso


33/43


HADDELEMENİN MEKANİĞİ

KALINLIK AZALMASI HESABI

HADDELEMEDE HIZ HESABI

h0

R

R

h

∆h/2

∆h/2

θ

θ

)Cos1.(R 2h

)Cos1.(R )Cos1.(R 2

h

2

hh

)RCosR ()RCosR (hhh0

θ−=∆

θ−+θ−=∆

+∆

=∆

θ−+θ−=−=∆

V0 V1 N

Vm

Vm.Cos θ θ

N=Nötr Düzlem

θ=

>θ−


34/43


35/43


HADDELEME İŞLEMİNDE BASINÇ

HADDELEME BASINCI EĞR İSİ

β

β

σ=

σ=σ⇒σ=σσ=

θ=

θ=

µβ

β−βµ

1h

R .Arctg.

1h

R .2

1hR .Arctg.

1hR .2

e..h

h p

.15,13

2e..

h

h p

m0

m

o

ak mak mm

o

)( 0

Giriş Bölgesinde

Çık ış Bölgesinde

Katsayılar

α θ

θm

N

dθ

B a s ı n ç P k p / m

m 2

θ açısı (Radyan)

∫∫θ

α

α

θ+θ=m

d.R . b. pd.R . b. pF0

Giriş Çık ış


36/43


37/43


HADDE KUSURLARI

Basma Kuvvetleri Sebebiyle Doğan Kusurlar:

1. Haddelerin eğilip farklı kalınlıkta ürün çıkması:

Merdanelerin eğilmesi sonucu kenarlarda basma ve ortalardaçekme gerilmeleri doğar.

2. Saçlarda dalgalı kenar oluşumu:Kenarlarda kalınlığın orta k ısma k ıyasla daha düşük olması, orta

k ısımda fazla uzama, fakat serbestçe yayılamama sonucukenarlarda dalgalanmaya sebep olur.

3.

Saçların ortasında ve kenarlarında çatlaklar:Orta k ısım fazla uzarken malzeme yeteri kadar sünek değilse ortası çatlar. Şekil değişimi homojen değilse malzemede yeteri kadarsünek değilse kenar ı çatlar.

4.

Timsah ağzı çatlaması: Bu kusur şekil değişiminin homojen olmamasına ve başlangıçtaingotta 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 k ısımdasürtünme fazla olduğundan kenarlar çok genişler. Sonuçta kenarlardakikalınlık azalması ortada boyca uzamaya dönüşür. Sacın başı ve sonuyuvarlak olur.

2. Sacın ortadan ikiye ayrılması:Sürtünme sebebiyle ortada basma kenarlarda çeki gerilmeleri doğar, bu çekigerilmeleri malzeme sünek olmadığı taktirde orta k ısım kenarlara k ıyasla çokfazla uzarsa saç ortadan ikiye bölünür.


38/43


EKSTRÜZYON YOLU İLE İMALAT

EKSTRÜZYON TANIMI

Bu imalat yöntemi genellikle hafifmetaller (Al,Cu,Mg, vs gibi içinuygulanır.Metal bir takoz bir alıcı kovan içine konur bir ıstampavasıtasıyla metal takoza bask ı yapılır. Metal takoz zorla matrisadını verdiğimiz kalı p içerisindengeçirilir. Böylece ekstrüzyonyoluyla imalat gerçekleşmiş olur.Dört tip ekstrüzyon yöntemivardır.

1. Direkt Ekstrüzyon Yöntemi: Alttaki şekilden de görüleceği gibi metal takoz alıcı kovan içine konur ıstampayla bastır ılır. Matris içerisinden geçirilir. Ürün çıkar. Bu yöntemdemetal takozun son safhalar ında kuvvet ihtiyacı çok artar. “Artık malzeme” kalı bın içinegiremez kesilip atılması gerekir. Hacmin %18-20 si artık malzemedir. Takozla alıcı kovanarasında sürtünme çoktur. Kuvvet ihtiyacı da fazladır.

DİREKT EKSTRÜZYON YÖNTEMİ


39/43


2. İndirekt Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntemin direkt ekstrüzyondan fark ı metaltakozun sabit durması kalı bın metal takoza doğru gelmesidir. Böylece alıcı kovanla metaltakoz arasında sürtünme olmaz. Ürün ıstampanın içinde kalmak zorundadır. “Artık malzeme”hacmin %5-6 sı kadardır. Kuvvet ihtiyacı direk ekstrüzyondakinin %75 i kadardır. Sürtünmeyoktur.

3. Hidrostatik Ekstrüzyon Yöntemi: Alıcı ile takoz arasındaki sürtünmenin bir ak ışkanvasıtasıyla yok edildiği yöntemdir. Direkt ekstrüzyona benzerdir.

HİDROLİK EKSTRÜZYON PRESİ (1000 TONLUK)


40/43


4. Darbeli Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntem Pb, Al, Mg, Cu gibi hafif metallerin soğukolarak ekstrüze edilmesidir. Macun ve ilaç tüpleri bu yolla üretilirler.

5. Boru Ekstrüzyonu : Bu yöntemde dikişsiz burular ekstrüzyonla üretilirler. Silindiriktakozlar dolu veya deliklidir. Direkt ekstrüzyonda hem dolu hem delikli takoz kullan ılırkenindirekt ekstrüzyonda yanlızca delikli takozdan boru üretilir. Istampaya bağlı bir mandrelkullanılır.

MATR İSLER (KALIPLAR)

Sıcak ekstrüzyon kalı plar ı genellikle sıcak iş tak ım çeliğinden yapılır. İki tipi çok kullanılır.Birincisi demir dışı malzemeler için, ikincisidemir esaslılar için aşağıda görülmektedir.

Düz yüzeyli matrislerin yuvarlatma yar ıçaplar ı olmasına kar şılık, konik girişli matrislerde Vgiriş esastır. Düz yüzeyli matrislerin yatak

uzunluğu daha fazla konik esaslılar ınki dahak ısadır

(a)

(b)

1.Düz yüzeyli matris

2.Konik girişli matris


41/43


EKSTRÜZYONUN MEKANİĞİ

EKSTRÜZYON ORANI

[ ]

+=

σ+

σ⇒+=

σ=⇒σ=⇒πσ

=π

π=π

αµ=β−

β

β+σ=

σ==

β

1,7.lnR D2LσP

0

0ak ext

)R ln..7,1(D

L2PPP

D

L2PL.

2

D.PL.D..

24

D..P

L.D..k 4

D..P

cot.)1R .(1

. p

R ln..7,1 p p

ak

0

0ak ıssür ext

0

0ak sür 0ak

0sür 00

ak

2

0sür

00

20

sür

ak ıs

ak ısext

Pekleşen malzemeler için:

Eğer sürtünme varsa (rijit tam plastik malzeme için):

45°Sürtünme kuvveti:

[ ]extısak pp.lnR σ ==

=⇒=

=

=⇒=⇒=

=

σ=⇒σ=⇒σ=

−≅==

ε

ıs00ıs00

ıstop

00ısıs0ısısıs

00

ak

1

0ak ak

0

1

1

0

pUL.A. pL.A.U

WW

L).A. p(WL.FWYolxKuvvetW

)L.A.(UW

R ln.UA

Aln.U.U

100010R L

LR veya

A

AR

A0=İlk takoz kesidi A1=Ürün kesidiL0=İlk takoz uzunluğu L1=Ürün uzunluğuEkstrüzyon Oranı:

Rijit tam plastik bir malzemede iş ifadesi:

Tüm hacimde yapılan iş ifadesi:

Istampanın yaptığı iş:

Her iki iş eşitlenirse:

bulunur .


42/43


PROBLEMÇapı 127 mm, uzunluğu 254 mm olan bir bak ır takozdan 800 °C sıcaklıkta ekstrüzyonla 50,8mm çapında bir çubuk elde ediliyor. Ekstrüzyon hızı 254 mm/s dir. Düz yüzeyli bir matriskullanılmaktadır. 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 boyuarasındaki ilişki gösterilmiştir. Direkt ekstrüzyondamaksimum ekstrüzyon basıncına metal takozun yar ısınakadar getirildiğinde ulaşılmaktadır.

EKSTRÜZYON BASINCINI ETK İLEYEN 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..5,114

4

D..F

mm/kp5,114.1,16

mm/kp1,16)22.(36,13.C

s

12225,6ln.

127

254.6R ln.

D

V.6

25,68,50

127

D

D

4

D.4

D.

A

AR

22

0ext

2

206,0

0

0

2

2

2

1

2

02

1

20

1

0

m

=π

=π

=

=

+=

+=

===σ

==

===π

π

==

•

•

ε

ε =

ext

0

0ak ext

P

1,7.ln6,25127

2.2541,7.lnR

D

2LσP

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 e x t

Direkt ekst.

İndirekt ekst.


43/43


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 görüleceğigibi işlemin sonuna doğru bu ölü bölge fazla basınç gerektirir.

EKSTRÜZYON PRESLER İ

EKSTRÜZYON KUSURLARI

1. Ürünün yüzeyinde çatlak oluşması: Sebebi: Takoz sıcaklığı yüksek, sürtünmeyüksek, ekstrüzyon hızı yüksek veya Takoz sıcaklığı düşük, matris yatak uzunluğu boyuncametal yapışırsa Pext bir yükselir bir alçalır. Bu da çatlamaya neden olur.

2. Ürünün içinde oksit birikmesi: Metal takoz sıcakken soğuk olan alıcıya değinceoksit oluşur ve yüksek sürtünme sebebiyle oksit malzeme akarken ürünün içine girer.Önlemek için ıstampanın önüne ön levha konur çapı biraz küçük tutulur. Böylece oksit alıcıdakalır.

3.

Ürünün merkezinde çavuş işareti (>>) çatlaklarının oluşması: Sebebi: (h/L)oranıdır. Bu oran büyüdükçe şekil değiştirme homojenliğini kaybeder. Ortada ikincil çekigerilmeleri adı verilen hidrostatik çekme gerilmesi doğar. Bu ise çavuş işaretli (>>)çatlaklar ın doğmasına neden olur.

Documents

Plastik Şekil Vermenin Temel Esasları