macun Dövmelerin

Transkript

macun Dövmelerin
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
İMALAT YÖNTEMLERİ II
PLASTİK ŞEKİL VERMENİN TEMEL ESASLARI
HAMMADDE
(Cevher halinde)
ÜRETİM METALURJİSİ
(Arındırma)
PRİMER METALURJİ
(Metaller)
DÖKÜM
TOZ METALURJİSİ
PLASTİK ŞEKİL VERME
KAYNAK
TALAŞLI İMALAT
Plastik şekil verme işleminde üç temel kuvvet uygulanır.
Basma
Burma
Çekme
Şekil değiştirmenin temel kuralı: (Hacim Sabitliği)
b0
b
h0
h
l0
V0 = V
l
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Şekil değiştirmenin temel kuralı:
(Hacim Sabitliğinin Matematiksel Olarak Bulunması)
h 0 .b 0 .l 0
h.b.l
=
h 0 .b 0 .l 0 h 0 .b 0 .l 0
1=
h b l Her iki tarafın
. . “ln” ini
h 0 b 0 l 0 alırsak
ln 1 = ln
l
b
h
+ ln
+ ln
l0
b0
h0
0 = + ϕ h + ϕ b + ϕl
_
+
+
Numunelerin çekme esnasındaki durumları
45°
Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır.
Çekme
Deneyi
Makinesi
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi eğrisi ile anlaşılır.
Talaşlı İmalat
σ
Homojen
deformasyon
Plastik Şekil Verme Bölgesi
(Dövme, haddeleme,
ekstrüzyon,tel çekme)
τ=G.γ
Konstrüksiyon ve
Tasarımcılar için
Hooke Kanunu
σ =E.Ɛ
%Ɛ
Gevrek Malzemelerin Akma Mukavemetinin Bulunuşu
σ
Dökme Demir
σak
0,2
Çelik
Bakır
0.002
%0.2
%Ɛ
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Çekme Eğrisinden Elde Edilen Mekanik Özellikler
1) Elastiklik Modülü
σ
E= σ / Ɛ = tan α
Tan α küçük ise yumuşak zayıf malzeme
α
α
Tan α büyük ise katı güçlü malzeme
α
α
2) Akma Mukavemeti
σ ak =
Fak
A0
3) Çekme Mukavemeti
σçek =
Fmax
A0
4) Kopma Mukavemeti
σ kop =
5) % Ɛ uzama
%ε =
6) % Kesit Daralması
7) Poisson oranı
υide = 0.50
υger = 0.25 – 0.40
υçel = 0.36 υZn = 0.32
α
%Ɛ
Fkop
A0
L - L0
son uzunluk - ilk uzunluk
.100
.100 % ε =
L
ilk uzunluk
0
%ψ =
A0 - A k
.100
A0
A0 :Başlangıç kesit alanı
Ak :Kırılma sonrası kesit alanı
ØD
 ∆D 


D
υ=  0 
 ∆L 


L
 0
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.
ØD 0
L0
L
σ
σ .ε
U R = ak ak
2
%Ɛ
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
9) Tokluk
σ
Tokluk malzemeyi koparmak için harcanan
enerjinin bir ölçüsü olup σ
kalan alanı ifade eder
- Ɛ eğrisinin altında
Gerçek Eğri - Mühendislik Eğrisi
σmüh
σg
%Ɛ
(σg – Ɛ g )
B
C
(σmüh– Ɛ müh )
A
σ müh =
F
A0
% Ɛ müh , % Ɛ ger
Mühendislik Gerilmesi
σ müh =
F
A0
ε müh =
Mühendislik Birim Şekil Değiştirme
L − L0
L L0
L
=
−
=
−1
L0
L0 L0 L0

L
ε
1
+
=
 müh
L 0 

Gerçek Gerilme
σger =
Fg
Ag
L
L
 L 
dL
= ln L = ln L − ln L 0 = ln 
Gerçek Birim Şekil Değiştirme ε g = ∫
 L0 
L
L L
0
0
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İlişki

L
+
=
1
ε
 müh
L 0 

1
Bulmuştuk
 L 
ε g = ln 
 L0 
2
Bulmuştuk
ε g = ln (ε müh + 1)
İki nolu denklemde L/L0’ ın yerine değeri yazılırsa
Bulunur.
Mühendislik Gerilmesi ile Gerçek Gerilme Arasındaki İlişki
σ müh =
F
A0
1
Bulmuştuk
σ ger =
Fg
2
Ag
Bulmuştuk
Hacim sabitliği ifadesinden ( V0 = V ) değerler yerine yazılırsa
L 0 .A 0 = L .A
olur. Her iki taraf L ye bölünürse
L 0 .A 0 L .A
=
A' nin degeri bulunur. 2 de yerine konursa
L
L
F
F  L 
 olur.
σg =
=
.
L 0 .A 0
A 0  L 0 
L
Buradan
σ g = σ müh . ε müh + 1 bulunur.
[
)]
(
Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İlişkinin
Matematiksel Olarak Tespiti
Ɛ
müh
Ɛg
0.01
0.05
0.20
1
2
5
10
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
σg
σ müh = 20 kg/mm2 Alınırsa
Formülünden
σg = σ müh .(ε müh
+ 1)
2
5
10
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Gerçek Çekme Diyagramı Mühendislik Çekme Diyagramı Gibi Bir Maksimumdan
Geçmez
Gerçek Kuvvetin Gerçek Şekil Değiştirme İle Artış Hızı
dσ g
dF
d
dA
=
+ σg .
(σ g .A ) = A.
dε g dε g
dε g
dε g
Şeklinde
1
Plastik şekil değişiminde çekme çubuğunun boyunca hacmin sabit
kaldığı düşünülürse
(V = A.L)
dV
d
dA
dL
=
+ A.
= 0 Bulunur
( A.L ) = L.
dε g dε g
dε g
dε g
dε g =
dL
L
2
olduğu göz önüne alınarak
Denklemlerin Yorumu: Gerçek çekme
eğrisinin eğimi gerçek gerilme değerine eşit
Elde edilir 3
olduğu anda, çekme kuvveti de maksimum
değerini almaktadır. Bu sonuç fiziksel
Denklem 1 ve 3 ten
bakımdan, gerilme artışının kesit küçülmesi
dσ g
nedeni
ile
gerilmedeki
düşmeyi
dF
= A.
− σ g .A yazılırsa
dengelediğinin
göstergesidir.
Çekme
dε g
dε g
kuvvetinin maksimum olduğu noktaya kadar
pekleşme nedeni ile gerilmedeki artış, kesit
Maksimum çekme kuvvetinde
küçülmesi nedeni ile gerilmedeki düşüşten
dF
fazladır. Çekme eğrilerinde, plastik alanda
= 0 olacağından
pekleşme derecesi sürekli küçülür. Bunun
dε g
sonucu pekleşme sebebi ile gerilmenin
dσ g
yükseltilmesi
gereğini azaltır. Sonuçta
4
= σg bulunur.
çekme kuvvetinin maksimum olduğu
dε g
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.
dA
A dL
=− .
= −A
dε g
L dε g
Dairesel kesitli çubuklarda gerçek şekil değiştirmenin çubuğun o anındaki çapının ölçülmesi
ile hesaplanabileceği aşağıdaki denklemden görülür.
A 0 .L 0 = A.L
 L 
A 
D 
ε g = ln  = ln 0  = 2 ln 0 
 A 
 D 
 L0 
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)
σ
σg = K. Ɛ n
n=0
P
Ɛ
2) Rijit, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli
σ
σg = σak + K. Ɛn
n=0 K=∞
P
Ɛ
3) Rijit, Lineer Pekleşen Malzemeler ve Dinamik Modeli
n
σ
Ɛ
σg = σak + K. Ɛ
n≠0
K≠0
P
4) Elastik, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli
σ
n
Ɛ
n
σg = K. Ɛ + K. Ɛ
n=0 n=0
K=∞
_
P
5) Elastik,Lineer Pekleşen Malzemeler ve Dinamik Modeli
σ
n
n
σg = K. Ɛ + K. Ɛ
n=0 K≠0
n≠0
Ɛ
P
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Soğuk Şekil Verme
Pekleşme Üsteli (n)’nin (σg – Ɛ g ) eğrilerine etkisi:
σ
n=1
n = 1/2
n=0
K
%0
0
1
%10
%20
%30
%40
Ɛ
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
σak
σ
σçek
σçek
%40
%φ
σak
%30
%20
%10
0
%Ɛ
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Soğuk Şekil Verme – Toparlanma (Poligonizasyon) ve Yeniden Kristalleşme Eğrileri
T<0,3T
σ
0,3Tm<T<0,5Tm
T>0,5T
σçek
%Ɛ
σak
%Ɛ
%φ
t zaman
t zaman
Toparlanma
Yeniden Kristalleşme
(Poligonizasyon)
Soğuk Şekil Verme
Orijinal
Yapı
Uzamış
Taneler
Alt tane
Yeniden Orijinal
kristalleşme Yapı
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.
σ
Sertlik
%Ɛ ger
Sıcak şekil vermede mühendislik deformasyon hızını aşağıdaki şekilde bulabiliriz.
ε müh =
L − L0
L0
ε müh
•
 L − L0 

L
=  0 =
ε müh =
•
d 
dt
V
L0
olur.
V
1 dL
.
=
L 0 dt L 0
dL
dt
= V
Deformasyonu
yapan takımın
hızı
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Gerçek deformasyon hızı ise aşağıdaki şekilde bulunur.
ε ger = Ln
ε
•
ger
=
L
L0

L
d  Ln
L0
ε ger = 
dt
•



dL
= V
dt
Deformasyonu yapan takımın hızı
1  dL 
V
  ε ger = olarak bulunur.
L  dt 
L
•
Gerçek gerilmenin hıza bağlı formülü aşağıdaki şekilde yazılır.
σ ger =
C .ε
m
•
ger
C : Mukavemet katsayısı
m : Şekil verme hızı hassasiyet katsayısı
(m) şekil verme hızı hassasiyet katsayısının şekil verme yöntemine göre değerleri
aşağıdaki şekildedir.
1)
2)
3)
4)
Soğuk şekil vermede
Sıcak şekil vermede
Süper plastisitede
Newton sıvılarında
m < 0.1
0.3 < m < 0.4
m > 0.5
m=1
-0.05 < m < 0.05
+0.05 < m < 0.3
0.3 < m < 0.7
m=1
olarak alınır.
ise malzeme sünek değildir, gevrektir.
ise malzeme sünektir.
ise malzeme süper plastiktir.
ise malzeme cam gibi akar
Plastik Şekil Verme Mekanizmaları
1.
2.
3.
4.
Kayma Mekanizması - (%99)
İkizlenme Mekanizması - (%1)
Yayılma Sürünmesi – (%-)
Tane Sınırlarının Kayması – (%-)
Kayma Mekanizması İle PŞV
a
a
b
Kayma Öncesi
b
Kayma Sonrası
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Kritik Kayma Gerilmesi Hesabı (Schmid Kanunu)
Kuvvet İlişkileri
F
Fr
buradan
F
Fr = F. cos λ
cos λ =
λ
A
Fr
Alan İlişkileri
φ
cos ϕ =
A0
A=
A0
A
buradan
A0
cos ϕ
Kritik kayma gerilmesini hesaplamak istersek ;
Fr F.cos λ
F
=
=
.cos λ.cos ϕ buradan
A0
A
A0
cos ϕ
[ τ k = σ n .cos λ . cos ϕ ] olur
τk =
Açılara değer verirsek φ = λ = 0° iken;
Örn: Cam ve dökme demirler
τ k = σ n .cos 0 . cos 0 ⇒ [τ k = σ n ]
Açılara değer verirsek φ = λ = 45° iken;
τ k = σ n .cos 45° . cos 45°
τk = σn .
2
2
.
2
2
=
σn
2
σ 

⇒ τ k = n 
2 

İkizlenme Mekanizması İle PŞV:
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)
─
3.
─
─
T° ↓↓, Ɛ° ↑↑
(ikiz)
Oluşum düzlemleri açısından
Tek bir kayma düzlemi üzerinde kayarak (kayma)
Referans düzleme göre simetrik harekette (ikiz)
Yayınma Sürünmesi
Yoluyla PŞV:
Oluşum şartı T° ↑↑,
Tane Sınırı Kayması
Yoluyla PŞD:
Oluşum şekli ; T° ↑↑,
Ɛ°↓
ise
Atomlar
plastik
deformasyonun
olduğu tarafa doğru
sürüklenerek
Ɛ°↓ Tanelerin birbirine
göre
konumlarını
değiştirmesiyle P.Ş.D’
ye katkısı olur.
SOĞUK VE SICAK ŞEKİL VERMEDE "KUVVET" ve "İŞ" HESABI
W = F . ∆h
İş Hesabı
Küçük şekil değiştirmeler için
Ø d0
F
h
V h dh
(h)
dw = A.kf.dh.
⇒ ∫ dw =A.h.kf ∫
(h)
h
h h
Ø d1
h0
W = V. kf. ln h
h1
h0
h1
2
Malzemenin sağlamlığı :(kf) (kp/mm )
Gerekli olan kuvvet:
A.kf=mm2.kp/mm2=kp
İdeal kuvvet : (Fid) = A.(kfid)
Gerçek Kuvvet : (Fg) = A.(kfg)
h
W = V. kf. ln 0
h1
0
0
1
1
= (ln h 0 − ln h 1 )
φ
(verim)
W id
V.kf id .ϕ kf id
=
=
=η
W ger
V.kf g .ϕ
kf g
Bazen "Özgül iş" kullanılır
W = V.kf. ϕ
⇒
W

 V = kf. ϕ 

kf id 
η =

kf
g 

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)
a) Fger = A . kf ger
π.d 0 2 3,14.( 20) 2
=
⇒ A 0 = 314mm 2
A0 =
4
4
Hacim sabitliği kuralından
h
A 0 .h 0 A.h
=
⇒ A0 0 = A
h
h
h
 10 
314.  = A ⇒ A = 628mm 2
5
Deformasyon miktarı
ϕ = ln
h0
h1
=
ln
10
= ln 2 ⇒ ϕ = 0,693 ⇒ ϕ = % 69,3
5
kf
3
Nmm/mm
1000
800
a
600
a
400
200
0
40
80
120
φ %φ
Diyagramdan takip edilerek % 69,3 deformasyon oranı için kf = 800 N/mm bulunur.
Diyagramdan bulunan kf = kfideal’dir.
kf id
800
=η⇒
= 0,80 ⇒ kf ger = 1000 N / mm 2
kf ger
kf ger
Fger = 628.1000 = 628000 N
b ) Wger = V .kf ger .ϕ
= (A 1 .h 1 ). kf ger .ϕ
= (628.5).10 00.0,693 = 2176020 Nmm
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:
Fdöv = k f . A1
(k f = σ ak ) Wiş = Fdöv .ε
dir.
Fdöv = σ ak . A1
Hacim sabitliğinden;
A 0 .h 0 = A1.h1
dw iş = Fdöv .dε
ε
∫ dw iş = σak . A1 ∫ dε
0
h
A1 = A 0 . 0 bulunur Buradan
h1
Wiş = σak . A1. ε
h0
h1
Wiş = σak . A1. ln
Fdöv = k f . A 0 .

h0 
F
.
A
.
=
σ
bulunur
ak
0
 döv
h1 

Fdöv = σ ger . A1
[F
döv
0
h0
h1

h0 
 Wtopiş = V.σak . A1. ln h 

1
Pekleşen bir malzeme ise kuvvet hesabı ;
σm
σak
ε
Toplam dövme işi ;
Wtopiş = V.∫ Fdöv .dε
]
= (K.ε n ). A1 olur.
ε
Wtopiş = A 0 .h 0 .∫ .K.ε n .A1. dε
Wtopiş = A 0 .h 0 .
 h 
K.ε n
.A1. ln 0 
 h 
n +1

1
 h 
Wtopiş = A 0 .h 0 .σ m .A1. ln 0 
 h 

1
Şayet dövülen parça dikdörtgen prizması şeklinde ise;
2w
σy
y
µ.σy
σx
h0
2a
a
σx
x
Plastik şekil verme hesap yöntemlerinden “gerilme
teorisi” esas alındığında Dövme gerilmesi:
σ y = - (σ ak ). e 2µ (a − x ) / h
Malzeme pekleşen ise dövme gerilmesi:
σy = - (
2
.σ ak ). e 2µ (a − x ) / h
3
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Dövme kuvveti:
a
Fdöv = 2w ∫ ( -σ y ) dx
0
a
Fdöv = 2w ∫ ( -σ ak . e 2µ ( a − x ) / h .dx )
0
Bu integralin sonucu
[Fdöv
= 2.w.a. σ m ]
µ .a 

σ m = σ ak . 1 +
 Aynı zamanda
h 

F
σ m = döv olur.
2.a.w
Şayet parça silindirik koordinatlarla verilmişse;
Dövme gerilmesi:
σ z = -(σ ak ). e 2µ ( R − r ) / h
Fz
Malzeme Pekleşirse Dövme gerilmesi:
δθ
r
R
2
σ z = - ( .σ ak ). e 2µ ( R − r ) / h
3
σ m = σ ak .(1 +
Dövme kuvveti:
µ.Fz
2µR
)
3h
Fr ∂d
dr
Fθ
Fdöv = π.R 2 .σ m = ...kp
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
h1=50 mm
h0=100 mm
Ø d0=150 mm
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
d1 = d 0 2 .
Silindirik parçalar için
Fdöv = ( π.R 2 ).σ m
R ve σ m i hesaplayalım
Hacim sabitliğinden;
V0 = V1
A 0 .h 0 = A1 .h 1
π.d 0 2
π.d12
.h 0 =
.h 1 buradan
4
4
h
d1 2 = d 0 2 . 0
h1
h0
100
= 150 2 .
= 212 mm
50
h1
⇒ R 1 = 106 mm
2µR 

σ m = σ ak .1 +
formülünde
3h 

σ ak = k f = K.ε n yazabiliriz.
h
= ln 2 = 0,693 bulunur.
ε = ln h 0 = ln 100
50
1
Buradan
σ ak = 103 .(0,693) 0,17 = 97 kp / mm 2
2.0,2.106 

σ m = 97.1 +
 ≅ 124 kp / mm 2
3.50 

Fdöv = (3,14.106 2 ).124 ≅ 4378 ton bulunur.
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
5-8
8-12
Basit şekilli çapaksız
Basit şekilli çapaklı
Karışık şekilli
Çözüm
Fdöv = k f .A1.ϕ
Fdöv = σ ak A1.ϕ buradan
σ ak =
Fdöv
A1.ϕ
Maksimum ve minumum akma için
F
F
σ ak min = döv
σ ak max = döv
A1.ϕ
A1.ϕ
σ ak min =
10 000 000
19355.12
σ ak min = 43 kp / mm 2
bulunur
σ ak max =
10 000 000
19355.8
σ ak max = 64,5 kp / mm 2
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.
Kapalı kalıpta sıcak dövme
İzotermal
2. ORBİTAL DÖVME: Dövülecek olan malzemenin yörünge hareketi yapan bir üst
kalıp ile rotasyon hareketi olmayan bir alt kalıp arasında dövülerek şekillendirilmesidir.
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
(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.
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.
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.
6500 TON
5000 TON
10000 TON
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.
5-150 TON
5-150 TON
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
10-250 TON
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.
50-350 TON
ElectricMotor
Bush
Main Shaft
Gear Wheel
Oil Cup
Rolling Key
Clutch
Pinion
Check Nut
Ram (Slide)
Bolster Plate
Clutch Rod
Ram Guides
Sleeve
Fly Wheel
V-Belt
Pressure Screw
Main Body
Stand
Die Clamp
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
Vidalı Pnömatik Pres:
30-500 TON
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.
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
DÖVME KUSURLARI
DÖVME KUSURLARI
1. Hammaddeden gelen kusurlar:
a. Katmer Kusuru:
b. Gereğinden fazla malzeme(∆V):
c. Gözenek (porozite) kusuru: Dövme ile
yalnızca bu kusur düzeltilebilinir.
2. Kalıp Tasarımından Gelen Kusurlar:
a. Keskin Köşe Kusuru
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
E-Profil Köşebent T-Profil
Levha Saç
Ray Çubuk Profil
Şerit
Çubuk Filmaşin Çubuk
Yuvarlak
Dikişsiz Boru
İnce Tel
Dikişli
Boru
I-Profil
Teneke
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
Kavrama Muylu
Gövde
Merdanenin Yapısı:
Malzemesi: DD (alaşımlı alaşımsız)
DÇ (alaşımlı alaşımsız)
HADDE DÜZENEĞİ
Merdaneler Miller Dişliler Volan Devir
Düşürücü
Motor
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.
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
MERDANE DÜZENLERİ
İkili Tersinir
İkili
Üçlü
Planet Düzeneği
Dörtlü
Altılı
1800 m/dak 1060 m/dak 640 m/dak 398 m/dak 248
/d k
0.2
6
0.3
4
0.5
6
0.9
0
1.4
5
Seri Haddeleme
ARTIK GERİLMELER
Büyük Çaplı
Küçük Çaplı
←Çeki Bası→
←Çeki Bası→
2.2
5
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
Ara Çizgi
Alt Ezme
Haddeleme Çizgisi
Üst Ezme
AÇIK PASO - KAPALI PASO
Açık Paso
Ara çizgi paso içinde
kalıyorsa açık paso
Kapalı 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
R
∆h/2
θ
h0
h
θ
∆h/2
R
∆h = h 0 − h = (R − RCosθ) + (R − RCosθ)
∆h ∆h
+
= R.(1 − Cosθ) + R.(1 − Cosθ)
2
2
∆h = 2R.(1 − Cosθ)
∆h =
HADDELEMEDE HIZ HESABI
N=Nötr Düzlem
VSAÇ HIZI = V MERD . HIZI .Cos θ
V0
V1
N
GİRİŞ BÖLGESİNDE
Vs − V m .Cos θ < 0
ÇIKIŞ BÖLGESİNDE
Vs − V m .Cos θ > 0
NÖTR DÜZLEMDE
Vs = V m .Cos θ
θ
Vm.Cos θ
Vm
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME KUVVETLERİ
Fhad .Sinθ ile Fsür .Cosθ kuvvet bileşenleri etkilidir.
Fsür = Fhad .µ ilişkisi vardır.
a ) Eğer Fsür .Cosθ > Fhad .Sinθ ise
Fhad .µ.Cosθ > Fhad .Sinθ
Sinθ
Cosθ
µ > tgθ olur
µ>
θ
Fhad
θ
θ
θ
θ
Haddeleme başlar
b) Eğer Fsür .Cosθ = Fhad .Sinθ ise
Fsür
Fhad .µ.Cosθ = Fhad .Sinθ
Sinθ
Cosθ
µ = tgθ olur
µ=
Haddeleme sınır şartıdır.
c) Eğer Fsür .Cosθ < Fhad .Sinθ ise
Fhad .µ.Cosθ < Fhad .Sinθ
Sinθ
Cosθ
µ < tgθ olur
µ<
Haddeleme olmaz
MAKSİMUM KALINLIK AZALMASI HESABI
a ) tgθ yazarsak; tgθ =
Lp
∆H 

R −

2 

b) Pisagor bağıntısını yazarsak
R
Lp
θ
Lp
Lp
∆h/2
Lp
2
2
2
∆H 

2
+ R −
 =R
2 
İhmal

2
∆H ∆H
+ R 2 − 2.R.
+
= R2
2
4
[
2
L p = R.∆H ⇒ L p ≅ R.∆H
]
c) (a)’ da yerine koyarsak
tgθ =
R.∆H
⇒ tgθ =
∆H
R−
2 İhmal
R.∆H
=
R2
Her iki tarafın karesi alınırsa;
tg 2 θ =
∆H
R
[
∆H
⇒ ∆H = R.tg 2 θ ⇒ (tgθ = µ ) ⇒ ∆H max = R.µ 2
R
]
bulunur
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME İŞLEMİNDE BASINÇ
Giriş Bölgesinde
p=
θm
dθ
θ
α
N
h
.σ m .e µ (β0 −β)
ho
2
σm =
3
σ ak ⇒ σ m = 1,15.σ ak
Çıkış Bölgesinde
p=
h
.σ m .e µβ
ho
Katsayılar

R
R 

θ
.Arctg. m
β = 2.

0
h
h 
1
1

 R 
R

.Arctg. θ
β = 2.
h
h 
1
 1
HADDELEME BASINCI EĞRİSİ
F =
α
θm
0
α
∫ p .b .R .d θ + ∫ p .b .R .d θ
Basınç P kp/mm2
Çıkış
θ açısı (Radyan)
Giriş
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
HADDELEME GÜCÜ HESABI
Bant eni b, Yay uzunluğu L, ortalama mukavemet σm, küçük
sürtünme katsayısı değerleri için haddeleme kuvveti
L.b = alan
2
σm = σak = 1,15.σak
3
Fhad ≅ L.b.σm ⇒ L ≅ R.∆h
olur
M
L
≅ Fhad.
2
2
Sürtünme kuvvetini esas alarak
moment bulmak istersek;
L
= 0,5.L
2
L
Soğuk Haddeleme için 2,5 = 0,4.L
Sıcak Haddeleme için
Tek
N=
θm
α
M
= ∫ µ.Fhad R.dθ − ∫ µ.Fhad R.dθ
2 α
0
M
=
2
merdane
2.π.n
M
.w ⇒ w =
60
2
Çift
M
=
2
merdane
L 2.π.n 1 

.
N = 2. Fhad. .
 L = m, Fhad = N
2 60 1000

2.π.Fhad.L.n


N = 60000 KW GÜÇ FORMÜLÜ


θm
α
α
θm
0
∫ b.µ.p.R.R.dθ − ∫ b.µ.p.R.R.dθ
α
b.µ.p.R 2 .dθ − ∫ b.µ.p.R 2 .dθ
∫
α
0
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
2 π.Fhad .L .n
[KW] bulunur. L = m , Fhad = N
60000
a ) L = R ∆ h = 305 .( 25 , 4 − 20 ,3) = 305 . 5,1 = 39 , 44 mm
N mot =
b ) Fhad = L .b.σ m
h0
R
θ
θ
R
σm
h
K .ε n
=
⇒
n +1
ε = ln h
0
h
= ln
25 , 4
= 0 , 224
20 ,3
21 .0 , 224 0 , 2
= 13 kp / mm 2
0,2 + 1
Fhad = 39 , 44 .230 .13 ≅ 1179260 N
σm =
c ) İki merdane için güç
N=
2 .π.1179260 N . 39 , 44 . 10 − 3 m . 100 dev / dak
⇒ N = 487 KW
60 000
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)
(a)
1.Düz
yüzeyli matris
(b)
2.Konik girişli matris
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
İMALAT YÖNTEMLERİ II
Doç.Dr.İrfan AY-Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU
EKSTRÜZYONUN MEKANİĞİ
EKSTRÜZYON ORANI
A0=İlk takoz kesidi
A1=Ürün kesidi
L0=İlk takoz uzunluğu L1=Ürün uzunluğu
Ekstrüzyon Oranı:
R=
A0
A1
veya R =
L1
L0
R ≅ 10 − 1000
Rijit tam plastik bir malzemede iş ifadesi:
U = σ ak .ε ⇒ U = σ ak . ln
A0
⇒ U = σ ak . ln R
A1
Tüm hacimde yapılan iş ifadesi:
W = U.( A 0 .L 0 )
Istampanın yaptığı iş:
W ıs = Kuvvet x Yol ⇒ W ıs = Fıs .L 0 ⇒ W ıs = (p ıs .A 0 ).L 0
Her iki iş eşitlenirse:
Wtop = W ıs
U.A 0 .L 0 = p ıs .A 0 .L 0 ⇒ U = p ıs
[σ ak .lnR = p ıs = p ext ]
bulunur.
Pekleşen malzemeler için:
p ext = p ıs = 1,7.σ ak . ln R
Eğer sürtünme varsa (rijit tam plastik malzeme için):
1+ β  β
p ıs = σ ak .
.( R − 1) [β = µ. cot α ]
 β 
Sürtünme kuvveti:
45°
2
π.D 0
Psür .
= k . π.D 0 .L 0
4
2
D
2L 0
π.D 0
σ
Psür .
= ak .π.D 0 .L 0 ⇒ Psür . 0 = σ ak .L 0 ⇒ Psür = σ ak
4
2
2
D0

2L 0
Pext = Psür + Pıs ⇒  σ ak
D0


 2L
Pext = σ ak  0 + 1,7.lnR 

 D0

 + (1,7.σ ak . ln R )

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 oranı ifadesi:
2
π.D 0
2
D
A
127 2
= 6,25
R = 0 = 4 2 = 02 =
A1
50,8 2
π.D1
D1
4
Gerçek şekil değiştirme hızı değeri:
ε • = 6.V0 . ln R = 6.254 . ln 6,25 = 22 1
D0
127
s
Bu hızın mukavemete etkisi(σm):
σ = C.ε •
m
= 13,36.( 22) 0, 06 = 16,1 kp / mm 2
σm= σak kabul edilerek ekstrüzyon basıncı:
 2L

 2.254

Pext = σ ak  0 + 1,7.lnR  = 16,1.
+ 1,7.ln6,25  = 114,5 kp / mm 2
D
127


 0

Buradan ekstrüzyon kuvveti:
2
Fext = Pext .
π.D 0
π.127 2
= 114,5.
= 1450 ton bulunur.
4
4
EKSTRÜZYON BASINCI
Pext
Direkt ekst.
İndirekt ekst.
Yandaki eğride ekstrüzyon basıncı ile toplam kurs boyu
arasındaki ilişki gösterilmiştir. Direkt ekstrüzyonda
maksimum ekstrüzyon basıncına metal takozun yarısına
kadar getirildiğinde ulaşılmaktadır.
Istampa kursu
EKSTRÜZYON BASINCINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Sürtünme: µsür ne kadar yüksekse Pext o kadar yüksek olur.
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.
1.
2.
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.

Benzer belgeler