Plastik Şekil Verme İlkeleri PDF

Plastik Şekil Verme İlkeleri 1. Giriş Plastik şekil verme, katı durumdaki metallere hacimleri sabit kalacak şekilde uygulanan şekil verme işlemidir. Plastik şekil vermenin belirgin özellikleri; 1. Plastik şekil vermede malzemenin kütlesi ve hacmi sabit kalır, biçimi değişir. 2. Yüksek sıcaklık...

Plastik Şekil Verme İlkeleri 1. Giriş Plastik şekil verme, katı durumdaki metallere hacimleri sabit kalacak şekilde uygulanan şekil verme işlemidir. Plastik şekil vermenin belirgin özellikleri; 1. Plastik şekil vermede malzemenin kütlesi ve hacmi sabit kalır, biçimi değişir. 2. Yüksek sıcaklıklarda yapılan plastik şekil verme malzemelerin döküm yapısını nispeten ortadan kaldırır. 3. Soğuk biçimlendirme ile yapılan plastik şekil verme malzemelerde mukavemet artışına yol açar. 4. Plastik şekil verme ile şekillendirilen parçalarda boyut hassasiyeti yüksektir. Özellikle soğuk şekillendirme ile çok kaliteli yüzeyler elde edilir. 5. Plastik şekil verme işlemlerinde kullanılan tezgah ve takımlar Hom. Plast. Def.Het. Plast. Def. Demir dışı bir malzemenin çekme diyagramı 3. Malzemelerin Mukavemet ve Sünekliğini Etkileyen Faktörler k şekil vermede uygulanması gereken kuvvet malzemenin akma ve çekme dayan te alınarak belirlenir. 1 − 𝜎 𝑎= 𝜎 𝑜 +𝑘 𝑑 2 Hall Petch Eşitliği: Tane boyutu ile akma dayanımı arasındaki ilişki Malzemelerin mukavemeti (σ) şekil değiştirme miktarı (ε), deformasyon hızı () ve sıcaklığın (T) bir fonksiyonu olarak ifade edilir. σ = f (ε ,Bu ε̇ ,parametrelerin T) mukavemete etkisi kristal yapılarına göre değişir.  m değerinin çekme deneyi yardımıyla belirlenmesi Sıcaklığın kristal yapılı malzemelerin mekanik özelliklerine ğiştirme miktarı veya oranı malzemelerin mukavemetinden başka diğer özellikler lçüde etkiler ∆σ=α.G.b √ ∆ρ Bu denklemde yer alan Δσ deformasyon sertleşmesi nedeniyle malzeme mukavemetinde meydana gelen artışı, α 0,3-0,6 arasında değişen malzeme sabitini, G kayma elastisite modülünü, b Burgers vektörünü Δρ ise dislokasyon yoğunluğunda meydana gelen artışı ifade eder. Soğuk şekil değiştirme oranın malzemelerin bazı özelliklerine etkisini gösteren eğriler  Soğuk deforme edilen malzemelerin süneklik, elektriksel iletkenliği ve korozyon dirençlerinin azalması bu malzemelerin kullanımını kısıtlar. Bu olumsuzlukların giderilebilmesi için bu malzemelerin içyapılarının yeniden düzenlenerek özelliklerinin iyileştirilmesi gerekir. Bu nedenle soğuk deforme edilen malzemelere tavlama işlemi uygulanır. Tavlama işlemi toparlanma, yeniden kristalleşme ve tane büyümesi aşamalarından oluşur. eformasyon ve tavlama işlemlerinin metal malzemelerin yapı ve bazı özelliklerin.6. Malzemelerin Şekillendirilebilirliği Plastik şekil verme yöntemlerinin bazılarında çatlama, kırılma ve boyun verme şekillendirilebilirlik sınırı olarak alınır. nmenin olumsuz etkilerini azaltmak için uygulanan yağlama Yağlamanın etkileri Plastik şekil verme yöntemleri Haddeleme Dövme Kütlesel şekillendirme Ekstrüzyon Tel ve Çubuk Kütlesel şekillendirme yüzey Çekme Plastik şekil alanı/hacim veya yüzey Kesme, dilme, alanı/kalınlık oranları verme nispeten düşük olan ayırma parçaların plastik deformasyon yolu ile Bükme şekillendirilmesi olarak tanımlanır Sıvama Sac Gererek şekillendirme şekillendirme Derin çekme Sac şekillendirme yüzey alanı/kalınlık yüksek olan oranı çok parçaların Çeşitli işlemler plastik deformasyon yolu ile şekillendirilmesi olarak tanımlanır.  HADDELEME Malzemeleri, eksenleri etrafında dönen ve merdane adı verilen iki silindir arasından geçirerek yapılan şekil verme işlemine haddeleme denir. Hadde merdaneleri aynı hızla, ancak zıt yönde dönerler. Soğuk haddeleme: Sınırlı kesit değişiminin talep edildiği durumlarda uygulanır. Sıcak haddeleme: Büyük oranlarda kesit daralmasının istendiği durumlarda uygulanır. Hadde ürünü örnekleri a) Daire kesitli çubuk, b) Kare kesitli çubuk, c) Altı köşe veya altıgen çubuk, d) Yassı ürün, e) T demiri, f) Köşebent, g) U demiri, h) I demiri i) Ray demiri Haddeleme işleminin şematik gösterimi Çeşitli hadde ürünlerinin kesit şekli ve boyutları Külçe Haddele kare kesitli ara ürün blum ve kütük, dik dörtgen kesitli me ara ürün slab Haddele Slab me ince kesitli yassı ürünler, sac, levha, bant Merdaneler Silindirik gövdeli düz merdane ( yassı ürün elde etmek için kullanılır) Kalibreli merdane takımı ( farklı şekillere sahip profiller elde etmek için kullanılır) Merdane düzenine göre hadde tezgahları a) Tek yönlü ikili b) Üçlü c) Dörtlü d) Çoklu grup (küme) ve e) Tandem haddeleme  Çeşitli haddeleme işlemleri Konik merdanelerin ekseni ile silindirik iş parçasının ekseni arasında 6° ‘lik açı bulunur. Bu durum iş parçasının dönmekte olan merdaneler tarafından çekilmesine yol açar. annesman yöntemi ile dikişsiz boru üretimi Ovalama yöntemi ile cıvata üretimi Halka haddeleme Amaç: Cidar kalınlığının azaltılıp, çapının genişletilm  DÖVME Dövme malzemeleri uygun kalıp içerisinde darbe veya basınç etkisiyle şekillendirme işlemi olarak tanımlanır. Bu işlemde malzemenin tane boyutu küçültülerek mekanik özellikleri de iyileştirilir. Dövme işlemi kullanılan kalıplara ve makinelere göre sınıflandırılır. Kullanılan kalıplara göre: a) Açık kalıpta dövme: Bu işlemde ya düzlemsel ya da basit kalıplar arasına yerleştirilen iş parçasına basma kuvveti uygulanır. Açık kalıpta dövme işleminde malzeme en az bir doğrultuda serbest şekil değişimine maruz kalır. Bu yöntem sayıca az fakat hacimsel olarak büyük parçaların dövülmesinde ve de boyut ve şekil hassasiyeti aranmayan durumlarda kullanılır. Deformasyon homojen Malzeme ile kalıp yüzeyleri arasındaki sürtünme genişlemeye izin vermemesi nedeniyle iş parçası fıçı şeklini almaktadır. Buna fıçılaşma denir. rtünmesiz yığma [ parçanın boyu kısalırken, çapı büyür] b) Kapalı kalıpta dövme: Bu yöntemde malzeme istenilen şeklinin boyutlarına sahip kalıplar arasında dövülmektedir. Malzeme kalıp tarafından çevrelendiği için serbest şekil değişimi söz konusu değildir. Bu yöntemde uygulanan yüksek basınç nedeniyle malzeme kalıbın tüm ayrıntılarını doldurur. Bu durum karmaşık şekilli parçaların çok küçük boyut toleranslarında üretilmesine olanak verir. Kapalı kalıpta dövme çapaklı ve çapaksız dövme olarak ikiye ayrılır. (a) (b) (a) Kapalı kalıpta çapaklı dövme (b) kapalı kalıpta çapaksız dövme Dövme ile üretilen bazı makine parçaları Çapaksız dövme işlemine ait tipik bir uygulama: madeni paraların üretiminde kullanılan damgalama işlemi DÖVME CİHAZLARI Kullanılan makinelerin çalışma prensibine göre; Şahmerdanla dövme ve presle dövme olmak üzere ikiye ayrılır. Şahmerdanla dövmede, plastik şekillendirme iş parçasının yüzeyine uygulanan darbelerle gerçekleştirilir. Preslerde ise, malzemenin plastik şekil değiştirmesi statik basma kuvvetleri altında ve nispeten yavaş hızlarda yapılır.  Ekstrüzyon Ekstrüzyon, takoz adı verilen silindirik bir metal parçanın bir kovan (alıcı) içerisinde büyük bir kuvvetle sıkıştırılıp, bir kalıptan geçirilerek şekillendirilmesi işlemi olarak tanımlanır. Bu işlemle elde edilen ürünler : Çubuk, boru, şerit gibi düz ve uzun ürünler, Alüminyum gibi yumuşak malzemeler kullanarak karmaşık şekilli profiller de üretilebilmektedir. Ekstrüzy Direkt (doğrudan) ekstrüzyon on Endirekt (dolaylı) ekstrüzyon Kovan ve kalıp hareketsiz Piston ve ucuna bağlanmış kalıp hareketsiz Takoz ile kovan arasında sürtünme var. Takoz kovanla birlikte kalıba itilir Takoz ile kovan arasında sürtünme yok.  Diğer ekstrüzyon yöntemleri Hidrostatik ekstrüzyon Darbe ekstrüzyonu Koekstrüzyon Endirekt ekstrüzyonla püskürtme Elektrik kablosunun ekstrüzyon yöntemi ile kurşun kaplanması oru Ekstrüzyonu Boru ekstrüzyonu strüzyon kuvvetini etkileyen faktörler Ekstrüzyon için gerekli kuvvet; kstrüzyon türüne kstrüzyon oranına kstrüzyon sıcaklığına Deformasyon hızına ürtünme kuvvetlerine bağlıdır. Ekstrüzyon oranına ( R ); Direkt ve endirekt ekstrüzyon işlemleri için ekstrüzyon basıncının pistonun hareket mesafesine göre değişimi  Ekstrüzyonda Malzeme Akışı Ölü bölge Yüksek sürtünme Çok yüksek sürtünme (a) Direkt ekstrüzyonda (b) ve (c) homojen olmayan (d) Endirekt ekstrüzyonda meydana gelen malzeme akışı meydana gelen homojen malzeme akışı homojen malzeme akışı Sürtünme az veya hiç yok  Çubuk, Tel ve Boru Çekme Bir metalik malzemenin matris adı verilen bir kalıp içersinden çekilerek kesit alanının küçültülüp, boyunun uzatılmasına tel veya çubuk çekme işlemi denir. Ürün kesitleri: Genellikle daire, bazı durumlarda kare ve altıgen Çubuk ve tel çekme işlemlerinin şematik gösterimi Hareket mekanik veya hidrolik sistemle gerçekleşir. Çubuklar düz bir şekilde çekilir Çubuk çekme işleminin şematik gösterimi  Teller kangal veya bobin halinde sarılarak çekilir. Tel çekme işleminin şematik gösterimi Tel çekme tezgahının şematik resmi  Boru Çekme İşlemi Sabit silindirik malafa ile çekme Sabit konik malafa ile çekme Zımba ile itme veya tüp çekme Hareketli silindirik çubuk ile ile çekme  METALİK SACLARIN ŞEKİLLENDİRİLMESİ Taslak hazırlama Şekillendirme Kesme Bükme Delme Sıvama Dilme Gererek biçimlendirme Ayırma Kauçuk ve patlayıcı ile şekillendirme Derin çekme ullanılan cihazlar: Mekanik ve hidrolik presler Kesme, Dilme ve Ayırma İşlemleri Zımba ve kalıp yardımıyla yapılan sac kesme işleminin şematik gösterimi  (a) Çevre kesme, (b) Delme yırma işleminin şematik gösterimi Dilme işlemlerinin şematik gösterimi  BÜKME Parçanın çekmeye ve basmaya zorlanan kısımlarını ayıran Elastik toparlanmadan sonra malzemede oluşan kalıntı gerilmelerin dağılımı ac bükme işleminde boyutlar ve gerilme dağılımının gösterimi Geri yaylanma  Çeşitli bükme işlemleri Geri yaylanmanın azaltılması veya önlenmesi için yapılan işlemler: a ve b aşırı bükme, c: bükme işleminin yalnız plastik deformasyonla gerçekleştirilmesi, d: bükülen bölgeye bükme kuvvetine ters yönde kuvvet uygulama  Sıvama İşlemi Metalik düz bir sacın dönen bir kalıp üzerine bastırılarak dairesel simetriye sahip derin bir parça elde edilmesi işlemine sıvama denir. Sıvama ile üretilen parça örnekleri  Gererek Biçimlendirme Uçak kanadı sacının şekillendirilmesi Derin Çekme Derin çekme, metalik sacdan üç boyutlu bir kap üretme işlemi olarak tanımlanır. Bu işlemde kullanılan zımbanın tabanı düz olduğu için elde edilen ürününün de tabanı düz olur. İşlem soğuk olarak gerçekleştirilir. Metal içecek kutuları, mermi kovanları, otomotiv sac parçaları üretiminde kullanılmaktadır.  Kauçuk Yastık İle Şekillendirme (Guerin Yöntemi) *Kauçuk yastık sayesinde alt kalıba yerleştirilen saca üniform basınç uygulanır. Sac alttaki kalıbın şeklini alır. *Kauçuk yastık sayesinde ürünün dış yüzeyinde herhangi bir aşınma veya çizilme olmaz. * Bu yöntem uçak endüstrisinde flanşlı parçaların üretiminde kullanılır. Yüksek Hızda Şekillendirme Ani zorlanmalar oluşturularak darbeli şekilde kuvvet uygulanması sonucunda kısa sürede gerçekleştirilen plastik şekillendirme yöntemleri yüksek hızda şekillendirme olarak tanımlanır. 1. Patlayıcı ile şekillendirme 2. Hidrolik ve Elektrohidrolik şekillendirme 3. Elektromanyetik şekillendirme Bazı kauçuk şekillendirme ürünleri Patlayıcı İle Şekillendirme Patlayıcı ile şekillendirme emniyet açısından sıvı banyosunda (örneğin su) gerçekleştirilir. İş parçası tespit çemberi ile kalıba bağlanır. Bunların üzerine ise patlayıcı (örneğin TNT) konur. Kalıp boşluğundaki hava boşaltılır. Daha sonra patlayıcı ateşlenir ve gaz oluşumuyla birlikte şok dalgaları meydana gelir, diğer bir ifadeyle patlama sonucu bir basınç oluşur. (1). Bu dalgalar malzemeye şok etkisi yaparak kalıp boşluğunun şeklini almasına yol açar (2). Kalınlığı 25 mm’ye, çapı 3,5 m’ye varan çelik levhalar ve et kalınlığı 25 mm’ye varan tüpler bu yöntemle şekillendirilir. Hidrolikşekillendirme Guerin yöntemine benzer bir yöntemdir, ancak burada kauçuk yastık yerine kauçuk diyafram kullanılır. Basınç değeri 100 MPa’a kadar çıkabilir ve bu basınç değeri şekillendirilen derin parçalardaki kırışma oluşumunu engeller. Derin kaplar geleneksel derin çekme işlemi yerine hidrolikşekillendirme yöntemiyle şekillendirilebilir. Bu yöntemde oluşturulan basınç iş parçasının zımbaya boylu boyunca temas etmesini sağlar ve böylece sürtünmeyi artırıp, derin kapların tabanına yakın bölgelerinde gözlenen yırtılmaya neden olan çekme gerilmelerini azaltır.  Elektrohidrolik Şekillendirme Elektrohidrolik şekillendirme su altına yerleştirilen iki elektrot arasında elektrik enerjisinin deşarj edilmesiyle gerçekleştirilir. Elektrik enerjisi kapasitörler vasıtasıyla biriktirilmektedir. Deşarj sırasında oluşan şok dalgası su vasıtasıyla sac yüzeyine etki eder ve sacı kalıbın şeklini almaya zorlar. Patlamaya göre daha küçük parçaların şekillendirilmesine elverişlidir. Ayrıca bu işlem patlayıcı ile şekillendirmeye göre daha güvenlidir. Elektromanyetik Şekillendirme Elektromanyetik şekillendirmede, iş parçası içersinden akım geçen bir bobin tarafından oluşturulan bir elektromanyetik alanın uyguladığı kuvvet etkisi ile şekillendirilir. Bir kondansatör ile akım verilen bobin bir manyetik alan oluşturur ve bu alan iş parçasında kendi manyetik alanını oluşturan eddy akımlarının meydana gelmesine yol açar. Birincil ve ikincil manyetik alanların zıtlaşması sonucunda büyük bir mekanik kuvvet elde edilir ve bu kuvvet sayesinde iş parçası kalıp boşluğu içerisinde deforme edilerek şekillendirilir. Bu işlem tüp biçiminde parçaların üretiminde kullanılır.