Üretim Teknikleri ve Teknolojisi Plastik Şekil Vermenin Temel Esasları İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU İMALAT YÖNTEMLER İ II PLAST İK ŞEK İL VERMEN İN TEMEL ESASLARI Plastik şekil verme i şleminde üç temel kuvvet uygulanır. Şekil de ği ştirmenin temel kuralı: (Hacim Sabitli ği) TOZ METALURJ İS İ ÜRET İM METALURJ İS İ (Arındırma) HAMMADDE (Cevher halinde) PR İMER METALURJ İ (Metaller) KAYNAK DÖKÜM PLAST İK ŞEK İL VERME TALA ŞLI İMALAT Çekme Basma Burma l 0 l h h 0 b 0 b V 0 = VİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Şekil de ği ştirmenin temel kuralı: (Hacim Sabitli ğinin Matematiksel Olarak Bulunması) Numunelerin çekme esnasındaki durumları Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi e ğrisi ile anla şılır. Çekme Deneyi Makinesi l b h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l l ln b b ln h h ln 1 ln l l . b b . h h 1 l . b . h l . b . h l . b . h l . b . h ? + ? + ? + = + + = = = _ _ Her iki tarafın “ln” ini alırsak 45° + + + + İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Plastik şekil verme en güzel çekme deneyi e ğrisi ile anla şılır. Gevrek Malzemelerin Akma Mukavemetinin Bulunu şu Hooke Kanunu ? =E.? Konstrüksiyon ve Tasarımcılar için Plastik Şekil Verme Bölgesi (Dövme, haddeleme, ekstrüzyon,tel çekme) Tala şlı İmalat ?=G. ? % ? ? Homojen deformasyon % ? ? ? ak 0,2 Dökme Demir Çelik Bakır 0.002 %0.2 İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU L 0 L Ø D 0 Ø Ø D D Çekme E ğrisinden Elde Edilen Mekanik Özellikler 1) Elastiklik Modülü E= ? / ? = tan ? Tan ? küçük ise yumuşak zayıf malzeme Tan ? büyük ise katı güçlü malzeme 2) Akma Mukavemeti 3) Çekme Mukavemeti 4) Kopma Mukavemeti 5) % ? uzama 6) % Kesit Daralması A 0 :Ba şlangıç kesit alanı A k :Kırılma sonrası kesit alanı 7) Poisson oranı ? ide = 0.50 ? ger = 0.25 – 0.40 ? çel = 0.36 ? Zn = 0.32 8) Rezilyans Numunenin , kuvvet uygulandı ğında absorbe etti ği enerjiyi kuvvet kaldırıldı ğında geri verme özelli ği olarak tanımlanır. Rezilyans çekme e ğrisinin elastik sınırına kadar olan kısmın ? ekseni ile arasındaki alan ile ifade edilir. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % ? 0 ak ak A F = ? 0 max çek A F = ? 0 kop kop A F = ? 100 . uzunluk ilk uzunluk ilk - uzunluk son % = ? 100 . L L - L % 0 0 = ? 100 . A A - A % 0 k 0 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? 0 0 L L D D 2 . U ak ak R ? ? = ? % ?İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 9) Tokluk Tokluk malzemeyi koparmak için harcanan enerjinin bir ölçüsü olup ? - ? e ğrisinin altında kalan alanı ifade eder Gerçek E ğri - Mühendislik E ğrisi Mühendislik Gerilmesi Mühendislik Birim Şekil De ği ştirme Gerçek Gerilme Gerçek Birim Şekil De ği ştirme ? g B % ? müh , % ? ger ? müh A ( ? g – ? g ) ( ? müh – ? müh ) C ? ? % % ? 0 müh A F = ? 0 müh A F = ? ? ? ? ? ? ? = + - = - = - = ? ? 0 müh 0 0 0 0 0 0 müh L L 1 1 L L L L L L L L L g g ger A F = ? ? ? ? ? ? ? ? ? = - = = = ? ? 0 0 L L L L L L ln L ln L ln L ln L dL 0 0 gİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İli şki Bulmu ştuk Bulmu ştuk İki nolu denklemde L/L 0 ’ ın yerine de ğeri yazılırsa Bulunur. Mühendislik Gerilmesi ile Gerçek Gerilme Arasındaki İli şki Bulmu ştuk Bulmu ştuk Hacim sabitli ği ifadesinden ( V 0 = V ) de ğerler yerine yazılırsa Mühendislik Uzaması ile Gerçek Uzama Arasındaki İli şkinin Matematiksel Olarak Tespiti ? müh 0.01 0.05 0.20 1 2 5 10 ? g 0.01 0.048 0.18 0.69 1.1 1.8 2.4 Mühendislik Gerilmesi ile Gerçek Gerilme Arasındaki İli şkinin Matematiksel Olarak Tespiti ? müh 0.01 0.05 0.20 1 2 5 10 ? g ? müh = 20 kg/mm 2 Alınırsa Formülünden () [] bulunur. . Buradan olur. L L . A F L A . L F konursa yerine de 2 bulunur. degeri nin A' L A . L L A . L bölünürse ye L taraf iki Her olur. A . L A . L 1 g 0 0 0 0 g 0 0 0 0 müh müh + ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? = = ? = = ? ? ? ? ? ? = + ? 0 müh L L 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? = ? 0 L L ln g 2 ( ) 1 ln müh g + = ? ? 0 müh A F = ? g g ger A F = ? 1 2 ) 1 g müh müh .( + ? ? = ?İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Gerçek Çekme Diyagramı Mühendislik Çekme Diyagramı Gibi Bir Maksimumdan Geçmez Denklemlerin Yorumu: Gerçek çekme e ğrisinin e ğimi gerçek gerilme de ğerine e şit oldu ğu anda, çekme kuvveti de maksimum de ğerini almaktadır. Bu sonuç fiziksel bakımdan, gerilme artı şının kesit küçülmesi nedeni ile gerilmedeki dü şmeyi dengeledi ğinin göstergesidir. Çekme kuvvetinin maksimum oldu ğu noktaya kadar pekle şme nedeni ile gerilmedeki artı ş, kesit küçülmesi nedeni ile gerilmedeki dü şü şten fazladır. Çekme e ğrilerinde, plastik alanda pekle şme derecesi sürekli küçülür. Bunun sonucu pekle şme sebebi ile gerilmenin yükseltilmesi gere ğini azaltır. Sonuçta çekme kuvvetinin maksimum oldu ğu noktada 4 no lu denklem elde edilir. Şekil de ği şiminin daha da artması plastik dengesizli ğe yol açar çubuk büzülmeye ba şlar ve bu bölgede yo ğunla şan şekil de ği ştirme sonucunda parça kopar. Bununla beraber tüm çekme deneyi boyunca ve çekme kuvvetinin maksimum olmasından sonrada pekle şme devam etti ği 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 de ği ştirmenin çubu ğun o anındaki çapının ölçülmesi ile hesaplanabilece ği a şa ğıdaki denklemden görülür. g g g g g g g g g g d d 0 d dF A . d d . A d dF A d dL . L A d dA ? = ? = ? - ? = - = - = ? ? ? ? ? ? 3 Elde edilir Denklem 1 ve 3 ten yazılırsa Maksimum çekme kuvvetinde olaca ğından bulunur. 4 L dL d 0 d dL . A d dA . L ) L . A ( d d d dV A.L) (V d dA . d d . A ) A . ( d d d dF g g g g g g g g g g g g = = + = = = ? + ? = ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? Gerçek Kuvvetin Gerçek Şekil De ği ştirme İle Artı ş Hızı 2 1 Bulunur oldu ğu göz önüne alınarak Şeklinde Plastik şekil de ği şiminde çekme çubu ğunun boyunca hacmin sabit kaldı ğı dü şünülürse L . A L . A 0 0 = ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? = ? D D ln 2 A A ln L L ln 0 0 0 gİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Ludwig’in De ği şik Malzemeler İçin Yakla şık Gerçek Gerilme - Gerçek Şekil De ği ştirme E ğri Denklemleri 1) Tam Elastik Malzemeler (Cam, seramik, dökme demir) 2) Rijit, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli 3) Rijit, Lineer Pekle şen Malzemeler ve Dinamik Modeli 4) Elastik, Tam Plastik Malzemeler ve Dinamik Modeli 5) Elastik,Lineer Pekle şen Malzemeler ve Dinamik Modeli P P ? ? ? ? g = K. ? n n = 0 P P ? ? ? g = ? ak + K. ? n n = 0 K = ? P ? ? ? g = ? ak + K. ? n n ? 0 K ? 0 P ? ? ? g = K. ? n + K. ? n n = 0 n = 0 K = ? _ P ? ? ? g = K. ? n + K. ? n n = 0 K ? 0 n ? 0 İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU So ğuk Şekil Verme Pekle şme Üsteli (n)’nin ( ? g – ? g ) e ğrilerine etkisi: So ğuk şekil vermenin temeli, pekle şme (sertle şme) nin meydana gelmesidir. Pekle şme üsteli (n = 0 – 1 ) arasında de ği şir. Malzemeyi so ğuk olarak deforme etti ğimizi farz edelim. Dökümden çıkmı ş 6-7 numuneyi ayrı ayrı %10, %20, %30, %40 olacak şekilde deforme edip çekelim. Gerilme – Uzama – Deformasyon E ğrisi ? ? K n = 1 n = 1/2 n = 0 0 1 % %1 10 0 % %2 20 0 % %3 30 0 % %4 40 0 % %0 0 ? % ? 0 %10 %20 %30 %40 % ? ? ak k ? çek ? çek ? ak İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU So ğuk Şekil Verme – Toparlanma (Poligonizasyon) ve Yeniden Kristalle şme E ğrileri Sıcak Şekil Verme Genellikle 0.5 T m ’nin üstündeki deformasyon sıcaklıklarında yapılır. Sıcak i şlemle gaz bo şlukları giderilir. Uzayan taneler küçük ve e ş eksenli olur. Oksit, sülfür, nitrür gibi istenmeyen maddeler kırılır ve üniform şekilde da ğılır. Şekil verme için gerekli enerji azalır, şekillendirme kolaylı ğı artar. Sıcak şekil vermede deformasyon hızı (?' ) çok önemlidir. Sıcak şekil vermede ( ? g – ? g ) e ğrisi a şa ğıdaki gibidir. Sıcak şekil vermede mühendislik deformasyon hızını aşağıdaki şekilde bulabiliriz. S So o ğ ğu uk k Ş Şe ek ki il l V Ve er rm me e T To op pa ar rl la an nm ma a ( (P Po ol li ig go on ni iz za as sy yo on n) ) Y Ye en ni id de en n K Kr ri is st ta al ll le e ş şm me e % ? t zaman t zaman ? ? % % ? % % ? ? ? ç çe ek k ? ? a ak k A Al lt t t ta an ne e Y Ye en ni id de en n k kr ri is st ta al ll le e ş şm me e O Or ri ij ji in na al l Y Ya ap pı ı O Or ri ij ji in na al l Y Ya ap pı ı U Uz za am mı ı ş ş T Ta an ne el le er r T T< <0 0, ,3 3T T 0 0, ,3 3T T m m < >0 0, ,5 5T T S Se er rt tl li ik k ? ? %? ger 0 0 müh L L L - = ? olur. 0 L V müh 0 L V dt dL . 0 L 1 dt 0 L 0 L L d müh = ? ? ? ? ? ? ? ? = • • ? ? = = - V dt dL = Deformasyonu yapan takımın hızı İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Gerçek deformasyon hızı ise a şağıdaki şekilde bulunur. Deformasyonu yapan takımın hızı Gerçek gerilmenin hıza ba ğlı formülü a şağıdaki şekilde yazılır. C : Mukavemet katsayısı m : Şekil verme hızı hassasiyet katsayısı (m) şekil verme hızı hassasiyet katsayısının şekil verme yöntemine göre de ğerleri aşağıdaki şekildedir. 1) So ğuk 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 de ğildir, 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 P ŞV bulunur. olarak L V dt dL L 1 dt L L Ln d L L Ln ger ger 0 ger 0 ger = ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? = = • • • ? ? ? ? V dt dL = m ger . C ger • ? = ? b b a K Ka ay ym ma a Ö Ön nc ce es si i K Ka ay ym ma a S So on nr ra as sı ı a İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Kritik Kayma Gerilmesi Hesabı (Schmid Kanunu) Kritik kayma gerilmesini hesaplamak istersek ; Açılara de ğer verirsek ? = ? = 0° iken; Örn: Cam ve dökme demirler Açılara de ğer verirsek ? = ? = 45° iken; İkizlenme Mekanizması İle P ŞV: Alan İli şkileri ? = = ? cos . F F buradan F F cos r r ? = = ? cos A A buradan A A cos 0 0 [] olur cos . ? .cos ? buradan ?.cos .cos A F cos A ? F.cos A F n k 0 0 r k ? ? ? = ? = ? = = Kuvvet İli şkileri F F r ? ? A 0 A [] n k 0 cos . 0 cos n k ? . ? ? ? = ? = ? ? ? ? ? ? = ? = = = ° ° 2 ? 2 ? 2 2 . ? . ? n k n 2 . 2 n k 45 cos . 45 cos n k ? ? ? İkiz öncesi İkiz sonrası İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Kayma ile ikiz arasındaki farklar ; 1. Atomların yer de ği şimi açısından ¦ a, 2a, 3a, 4a (kayma) ¦ a, a, a, a (ikiz) 2 3 4 2. Olu şum açısından ¦ T° normal, ?° kritik (kayma) ¦ T° vv, ?° ^^ (ikiz) 3. Olu şum düzlemleri açısından ¦ Tek bir kayma düzlemi üzerinde kayarak (kayma) ¦ Referans düzleme göre simetrik harekette (ikiz) Yayınma Sürünmesi Yoluyla P ŞV: Olu şum şartı T° ^^, ?° v ise Atomlar plastik deformasyonun oldu ğu tarafa do ğru sürüklenerek Tane Sınırı Kayması Yoluyla P ŞD: Olu şum şekli ; T° ^^, ?° v Tanelerin birbirine göre konumlarını de ği ştirmesiyle P. Ş.D’ ye katkısı olur. SO ĞUK VE SICAK ŞEK İL VERMEDE "KUVVET" ve " İŞ" HESABI Malzemenin sa ğlamlı ğı :(kf) (kp/mm 2 ) Gerekli olan kuvvet: A.kf=mm 2 .kp/mm 2 =kp İdeal kuvvet : (F id ) = A.(kf id ) Gerçek Kuvvet : (F g ) = A.(kf g ) ? ? ? ? ? ? ? = ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? = = = ? ? = = - = = = ? = = ? ? kf. V W V.kf. W kf kf kf kf . V.kf . V.kf W W h h ln kf. V. W ) h ln h (ln h ln kf. V. W h dh A.h.kf dw (h) (h) A.kf.dh. dw ?h . F W g id g id g id ger id 1 0 1 0 h h h h h h 0 1 0 1 0 1 ? ? Küçük şekil de ği ştirmeler için F V Bazen "Özgül i ş" kullanılır ? (verim) İş Hesabı Ø d 0 h 0 Ø d 1 h 1 İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Problem Yumu şak tavlı C35 (% 0,35 C) çeli ğinden çapı d 0 = 20 mm olan silindirik parça 10 mm yükseklikten 5 mm’ lik yüksekli ğe so ğuk dövmeyle indirilmektedir. Verim 0,80 kabul edildi ğine göre; a) F ger = ? b) W ger =? (Verilen kf ve özgül i ş diyagramı veriliyor) Diyagramdan takip edilerek % 69,3 deformasyon oranı için kf = 800 N/mm bulunur. Diyagramdan bulunan kf = kf ideal ’dir. 3 , 69 % 693 , 0 1 0 2 0 0 0 0 2 0 2 2 0 0 ger ger 2 ln 5 10 ln h h ln miktarı n Deformasyo mm 628 A A 5 10 . 314 A h h A h h . A h h . A kuralından sabitli ği Hacim mm 314 A 4 ) 20 .( 14 , 3 4 ?.d A kf . A F a) = ? = = = ? ? ? ? = = ? = ? ? ? ? ? ? = ? = = ? = = = 40 80 120 a 1000 800 600 400 200 0 kf a ? %? Nmm/mm 3 N 628000 1000 . 628 F mm / N 1000 kf 80 , 0 kf 800 kf kf ger 2 ger ger ger id = = = ? = ? = ? Nmm 2176020 00.0,693 (628.5).10 . kf ). .h (A . kf . V W ) b ger 1 1 ger ger = = ? = ? =İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU DÖVME YOLUYLA PLAST İK ŞEK İL VERME Dövmenin Tanımı: Yanlızca basma kuvvetlerinin etkisi altında genellikle sıcak, yarı sıcak veya so ğuk olarak parçaya plastik şekil verme i şlemine dövme (forging) denir.Birçok parça yüksek mukavemet istendi ğinde dövme yoluyla şekillendirilir. Dövme Yöntemleri Açık Kalıpta Dövme (Open-Die Forging): Bu dövmenin özelli ği parçanın yanlara do ğru rahatça geni şleyebilmesidir. Silindirik bir parçada dövme sonucu fıçıla şma olu şur. Açık Kalıp Örnek Fıçıla şma Olayı: Fıçıla şma dövülen parçanın bombele şmesidir. İki nedenle meydana gelir. a. Sürtünme: Dövülen parça alt ve üst kalıpla temas halinde oldu ğundan temas eden yerlerde malzeme kolay akamaz orta kısmı daha kolay akar. b. Sıcaklık Farkı: Tav fırınından çıkan parça kalıp içine konulur. De ğen kısımlarda ısı kaçı şı hızlı olur.Parçanın ortası hala sıcaktır. Bu sıcaklık farkından malzemenin ortası kolay akar kenarlar zor akar. İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Fıçıla şma Olayından kurtulmak için: a. Alt kalıp sarkaç şeklinde hareket ettirilir. b. Alt kalıp a şa ğı yukarı hareket ettirilir. c. Alt kalıp sa ğa sol hareket ettirilir. Böylece sürtünme yarı yarıya azalır. Bombele şmede yarı yarıya dü şer. Kapalı Kalıpta Dövme (Closed-Die Forging) Bu dövmenin özelli ği karma şık şekilli parçaların dar toleranslar içinde elde edilebilmesi için yapılmasıdır. Çapaklı dövme, çapaksız dövme ve damgalama (stamping) gibi çe şitleri vardır. Çapaklı dövme Bu dövmenin özelli ği V+ ?V hacminin çok iyi ayarlanması gerekti ğidir. Çapaksız dövme (Hassas Dövme) Bu dövmenin özelli ği asla ?V hacmini kabul etmemesidir. Dolayısıyla V hacmi çok iyi ayarlanmalıdır. Dövmeden sonra makinede i şlem gerektirmeyebilir. İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Yı ğma dövme (Upset Forging) Bu dövmenin özelli ği kapalı kalıpla dövme sınıfına girmesidir. Cıvata ba şı gibi yı ğma gerektiren parçalara uygulanır. Damgalama (Stamping) Bu dövmenin özelli ği paralar madalyalar ve küçük kabartma parçalarının genellikle so ğuk olarak kapalı bir kalıpta hassas olarak dövülmesidir. Malzemeye akma mukavemetinin 5-6 katı kuvvet uygulanır. Çok ince detaylar elde edilir. Ya ğ kullanılmaz. Örnek Damgalama (Stamping) İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU DÖVMEN İN MEKANİĞ İ Rijit tam plastik bir ideal malzeme sürtünmesiz şekilde dövüldü ğünde ; Kuvveti Hesabı: İş Hesabı: Pekle şen bir malzeme ise kuvvet hesabı ; Toplam dövme i şi ; Şayet dövülen parça dikdörtgen prizması şeklinde ise; Plastik şekil verme hesap yöntemlerinden “gerilme teorisi” esas alındı ğında Dövme gerilmesi: Malzeme pekle şen ise dövme gerilmesi: ? ? m ? ak ? ? ? ? ? ? ? = = = = ? = ? = = 1 0 0 ak döv 1 0 0 f döv 1 0 0 1 1 1 0 0 1 ak döv ak f dir. 1 f döv h h . A . F h h . A . k F h h . A A .h A h . A A . F ) (k A . k F Hacim sabitli ğinden; bulunur Buradan bulunur ? ? ? ? ? ? ? = ? = ? = ? = = = ?? 1 0 1 ak topi ş 1 0 1 ak i ş 0 1 ak i ş 0 1 ak i ş döv i ş döv i ş h h ln . A . . V W h h ln . A . W . A . W d A . dw d . F dw . F W ? ? ? ? ? ? [] . olur A ). . K ( F A . F 1 n döv 1 ger döv ? = ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? + = = = ? ? 1 h 0 h ln . A . . h . A W 1 h 0 h ln . A . 1 n . K . h . A W d . A . . K . h . A W d F . V W 1 m 0 0 topi ş 1 n 0 0 topi ş 1 n . 0 0 topi ş . döv topi ş ? ? ? ? 2w h 0 2a a x y ? y ? x ? x µ. ? y h / ) x a ( 2µ ak y e ). ( - - ? = ? h / ) x a ( 2µ ak y e ). . 3 2 ( - - ? = ?İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Dövme kuvveti: Şayet parça silindirik koordinatlarla verilmi şse; Dövme gerilmesi: Malzeme Pekle şirse Dövme gerilmesi: Dövme kuvveti: Problem 1: Çapı 150 mm olan yüksekli ği 100 mm olan silindirik bir parça oda sıcaklı ğında açık kalıpta dövülecektir. Dövülecek malzemenin mukavemet katsayısı K=103 kp/mm 2 dir. Pekle şme üsteli n=0,17 Sürtünme katsayısı µ=0,2 alınarak yükseklik 50 mm indi ğinde dövme kuvveti ne olur? Çözüm [] olur. 2.a.w F zamanda Aynı h a . µ 1 . 2.w.a. F sonucu integralin Bu ) dx . e . - ( 2w F dx ) - ( 2w F döv m ak m m döv a 0 h / ) x a ( 2µ ak döv a 0 y döv = ? ? ? ? ? ? ? + ? = ? ? = ? = ? = ? ? - R r ? ? h / ) r R ( 2µ ak z e ). -( - ? = ? h / ) r R ( 2µ ak z e ). . 3 2 ( - - ? = ? ) h 3 R 2 1 .( ak m µ + ? = ? ...kp . R . F m 2 döv = ? ? = µ.F z F z F r ?d dr F F ? ? Ø d 0 =150 mm h 0 =100 mm h 1 =50 mm İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Problem 2: Çapa ğı dahil izdü şüm alanı A=19355 mm 2 olan çok karma şık şekilli bir parça 10 000 tonluk bir preste dövülecektir. Parçanın minimum ve maksimum akma sınırları ne olabilir? Verilenler: ? = düzeltme katsayısı Parça şekli 3-5 Basit şekilli çapaksız 5-8 Basit şekilli çapaklı 8-12 Karı şık şekilli Çözüm 1 0 . 2 0 2 1 1 2 1 0 2 0 1 1 0 0 1 0 m m 2 döv h h d d buradan h . 4 d . h . 4 d . h . A h . A V V ; den sabitli ğin Hacim ım hesaplayal i ve R ). R . ( F için parçalar Silindirik = ? = ? = = ? ? ? = bulunur. ton 4378 124 ). 106 . 14 , 3 ( F mm / kp 124 50 . 3 106 . 2 , 0 . 2 1 . 97 mm / kp 97 ) 693 , 0 .( 103 Buradan bulunur. 693 , 0 2 ln 50 100 ln h h ln z. yazabiliri . K k formülünde h 3 R 2 1 . mm 106 R mm 212 50 100 150 h h d d 2 döv 2 m 2 17 , 0 ak 1 0 n f ak ak m 1 . 2 1 0 . 2 0 1 ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? + = ? = = ? = = = = = = ? ? ? ? ? ? ? µ + ? = ? = ? = = = bulunur mm / kp 5 , 64 mm / kp 43 19355.8 000 000 10 19355.12 000 000 10 . A F . A F için akma minumum ve Maksimum . A F buradan . A F . .A k F 2 max ak 2 min ak max ak min ak 1 döv max ak 1 döv min ak 1 döv ak 1 ak döv 1 f döv = ? = ? = ? = ? = ? = ? = ? ? = = ? ? ? ? ?İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU DÖVMEDE BAZI KAVRAMLAR 1. İZOTERMAL DÖVME: Kalıbın i ş parçası sıcaklı ğına kadar ısıtılması izotermal dövmedir. Pahalı bir yöntemdir. Titanyum ve Nikel gibi malzemeler dövülür. 2. ORB İTAL 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 YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Orbital Dövme Örnek 3. RADYAL DÖVME: Genellikle so ğuk, gerekti ği 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 YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU (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 YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU DÖVME MAK İNALARI Hidrolik Presler: Bu preslerde koç hızı nispeten dü şüktür. 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 de ği şkendir.Alt ölü noktada yük çok yükseldi ğinden a şırı 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 di şli çok büyük adımlı bir vida sistem içinde serbestçe döner. Bir mile ba ğlı iki disk vardır.milin ucuna volan ba ğlanmı ştır. Kare vida ucundaki disk sürtünme ile kendisine dik olan iki diske inme ve çıkma durumuna göre sürterek a şa ğı 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 TON 50-350 TONİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU Vidalı Pnömatik Pres: Çekiçler ( Şahmerdanlar): En ucuz dövme makineleridir. Koç hızları 3-9 m/s arasında de ği şir. A ğırlık düşmeli çekiç, Güç dü şmeli çekiç, kar şı vuru şlu çekiç ve pnomatik çekiç tipleri mevcuttur. En çok kullanılan dövme makinesidir. Günümüzde maksimum çekiç kapasitesi ? 120 ton dur. 30-500 TONİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 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 Kö şe Kusuru b. Gere ğinden fazla malzeme( ?V): d. Kalıntı (inclusion) kusuru:İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU b. Fazla hammadde dar kalıp alanı kusuru c. İkincil çeki gerilmeleri sebebiyle çatlak oluşumu İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 3. Isıl İşlemden Kaynaklanan Kusurlar a. Tufal Olu şumu: Dövme i şleminden önce tufal mutlaka giderilmelidir. b. Dekarbürizasyon (Karbonsuzla şma): Karbon kaybına u ğrayan tabaka dövme sonrası tala ş kaldırılarak giderilecekse sorun olmaz. İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDELEME YOLU İLE İMALAT Slab Blum Kütük Levha Saç Şerit Çubuk Filma şin Çubuk İnce Tel Diki şsiz Boru Teneke Diki şli Boru Ray Çubuk Profil E-Profil Kö şebent T-Profil I-Profil Yuvarlak Yassı Çokgen KareİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDELEME: İki tane döner merdanenin basma kuvvetinin etkisiyle araya giren malzemeye so ğuk yada sıcak olarak plastik şekil verme i şlemine haddeleme denir. Haddeleme yoluyla kare, yuvarlak, yassı, çokgen, kesit, kö şebent, T demiri, I demiri, U demiri, ray gibi mamuller üretilir. Haddelemenin en temel hammaddesi 1x1x1,5 m boyutlarında çok büyük ingotlardır. Bunlar yere dö şeli tav fırınlarında tavlandıktan sonra vinçlerle kaldırılarak blok haddelerinden geçirilirler.Ve ilk yarı mamuller olan slab, blum ve kütük adını verdi ğimiz yarı mamuller elde edilir. Slab dikdörtgen kesitli; blum ve kütük kare kesitlidir. Her 3 yarı mamulden sırasıyla elde edilen di ğer yarı mamuller yukarıdaki şekilde görülmektedir.Bu tablonun önemli oldu ğu unutulamamalıdır. MERDANE YAPISI HADDE DÜZENE Ğİ Şekle göre çok büyük güçlü bir motor (400 - 1500 BG) önce yava ş hızla dönerek volan’ı belli bir kritik hıza getirir. Böylece volan dönme enerjisi ile yüklenmi ş olur. Merdaneler arasında haddelenecek malzemenin geçmesinde bu enerjiden istifade edilir. Motor devri haddeleme olayı için çok yüksek oldu ğundan dü şürülmesi gerekir. Küçük di şli, büyük di şli ikilisinde bu istek yerine getirilir.Hareket ileten di şlilerin her birinde aynı devir ve güç bulunur. Hareket millerle merdanelere iletilir. Böylece merdaneler çalı şır. En sondaki üçlü merdaneye ayak tabir edilir. Piyasada tekli, ikili, üçlü ayaklarla çalı şıldı ğı gibi on, on bir ayaklı düzeneklerde mevcuttur. Kavrama Muylu Gövde Merdanenin Yapısı: Malzemesi: DD (ala şımlı ala şımsız) DÇ (ala şımlı ala şımsız) Merdaneler Miller Di şliler Volan Devir Motor Dü şürücü İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 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 /d k Seri Haddeleme 2.2 5 1.4 5 0.9 0 0.5 6 0.3 4 0.2 6 Planet Düzene ği Büyük Çaplı ‹Çeki Bası› ‹Çeki Bası› Küçük Çaplı İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU ÇUBUK VE PROF İLLER İN HADDELENMES İ Profiller Kalibre: Merdanenin yüzeyine açılmı ş uygun profiller Paso: Kar şılıklı iki merdane bir araya geldi ğinde ortaya çıkan şekle denir. ÇUBUK VE PROF İLLER İN HADDELENMES İ 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 dı şında kalıyorsa kapalı paso İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDELEMEN İN MEKANİĞ İ KALINLIK AZALMASI HESABI HADDELEMEDE HIZ HESABI h 0 R R h ?h/2 ?h/2 ? ? ) Cos 1 .( R 2 h ) Cos 1 .( R ) Cos 1 .( R 2 h 2 h h ) RCos R ( ) RCos R ( h h h 0 ? - = ? ? - + ? - = ? + ? = ? ? - + ? - = - = ? V 0 V 1 N V m V m .Cos ? ? N=Nötr Düzlem ? = > ? - < ? - ? = Cos V V 0 Cos V V 0 Cos V V Cos . V V . m s . m s . m s HIZI . MERD HIZI SAÇ G İR İŞ BÖLGES İNDE ÇIKI Ş BÖLGES İNDE NÖTR DÜZLEMDE İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDELEME KUVVETLER İ MAKS İMUM KALINLIK AZALMASI HESABI F had F sür ? ? ? ? ? olur tg Cos Sin Sin . F Cos . . F ise Sin . F Cos . F ) c olur tg Cos Sin Sin . F Cos . . F ise Sin . F Cos . F ) b olur tg Cos Sin Sin . F Cos . . F ise Sin . F Cos . F ) a . F F Cos . F Sin . F had had had sür had had had sür had had had sür had sür sür had ? < µ ? ? < µ ? < ? µ ? < ? ? = µ ? ? = µ ? = ? µ ? = ? ? > µ ? ? > µ ? > ? µ ? > ? µ = ? ? ili şkisi vardır. E ğer E ğer E ğer Haddeleme ba şlar Haddeleme sınır şartıdır. Haddeleme olmaz ile kuvvet bile şenleri etkilidir. [] ()[] bulunur tg tg . R H R H tg R H R H . R tg 2 H R H . R tg ) c H . R L H . R L R 4 H 2 H . R . 2 R L R 2 H R L ) b 2 H R L tg yazarsak; tg ) a 2 2 2 p 2 p 2 2 2 2 p 2 2 2 p p 2 max R.µ ?H = ? µ = ? ? ? = ? ? ? = ? ? = ? = ? ? ? - ? = ? ? ? ? ? = = ? + ? - + = ? ? ? ? ? ? ? - + ? ? ? ? ? ? ? - = ? ? Pisagor ba ğıntısını yazarsak İhmal (a)’ da yerine koyarsak İhmal Her iki tarafın karesi alınırsa; ? R ?h/2 L p L p İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDELEME İŞLEM İNDE BASINÇ HADDELEME BASINCI E ĞR İS İ ? ? ? ? ? ? ? ? ß ? ? ? ? ? ? ? ? ß ? = ? = ? ? ? = ? ? = ? = ? = µß ß - ß µ 1 h R . Arctg . 1 h R . 2 1 h R . Arctg . 1 h R . 2 e . . h h p . 15 , 1 3 2 e . . h h p m 0 m o ak m ak m m o ) ( 0 Giri ş Bölgesinde Çıkı ş Bölgesinde Katsayılar ? ? ? m N d ? Basınç P kp/mm 2 ? açısı (Radyan) ? ? ? ? ? ? + ? = m d . R . b . p d . R . b . p F 0 Giri ş Çıkı şİMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 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 dönü ş hızı 100 dev/dak. Haddelenen malzemenin mukavemet katsayısı K= 21 kp/mm 2 , pekle şme üsteli n=0,2 oldu ğuna göre N motor gücünü hesaplayın? ÇÖZÜM ? ? ? ? ? ? ? = = = ? ? ? ? ? ? ? = ? = ? = = = ? ? ? ? ? ? ? = ? = ? = KW 60000 .L.n F . . 2 N N F , m L 1000 1 . 60 n . . 2 . 2 L . F . 2 N 60 n . . 2 w w . 2 M N L . 4 , 0 5 , 2 L L . 5 , 0 2 L 2 L . F 2 M olur h . R L . b . L F . 15 , 1 3 2 alan b . L had had had had m had ak ak m Bant eni b, Yay uzunlu ğu L, ortalama mukavemet ? m , küçük sürtünme katsayısı de ğerleri için haddeleme kuvveti Sıcak Haddeleme için So ğuk Haddeleme için Tek merdane Çift merdane GÜÇ FORMÜLÜ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? µ - ? µ = ? µ - ? µ = ? µ - ? µ = 0 2 2 0 0 had had d . R . p . . b d . R . p . . b 2 M d . R . R . p . . b d . R . R . p . . b 2 M d . R F . d . R F . 2 M m m m Sürtünme kuvvetini esas alarak moment bulmak istersek; h 0 KW 487 N 000 60 dak / dev 100 . m 10 . 44 , 39 . N 1179260 . . 2 N ) c N 1179260 13 . 230 . 44 , 39 F mm / kp 13 1 2 , 0 224 , 0 . 21 224 , 0 3 , 20 4 , 25 ln h h ln 1 n . K . b . L F ) b mm 44 , 39 1 , 5 . 305 ) 3 , 20 4 , 25 .( 305 h R L ) a N F , m L bulunur. [KW] 60000 n . L . F . 2 N 3 had 2 m 0 m m had had had mot 2 , 0 n = ? ? = ? = = + = ? = = = ? + = ? ? = = = - = ? = = = ? = - ? ? İki merdane için güç R ? h ? R İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU HADDE KUSURLARI Basma Kuvvetleri Sebebiyle Do ğan Kusurlar: 1. Haddelerin e ğilip farklı kalınlıkta ürün çıkması: Merdanelerin e ğilmesi sonucu kenarlarda basma ve ortalarda çekme gerilmeleri do ğar. 2. Saçlarda dalgalı kenar olu şumu: Kenarlarda kalınlı ğın orta kısma kıyasla daha dü şük 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 de ğilse ortası çatlar. Şekil de ği şimi homojen de ğilse malzemede yeteri kadar sünek de ğilse kenarı çatlar. 4. Timsah a ğzı çatlaması: Bu kusur şekil de ği şiminin homojen olmamasına ve ba şlangıçta ingotta var olan bir kusura ba ğlı olarak olu şur. Sürtünme Kuvvetleri Sebebiyle Do ğan Kusurlar: 1. Sacın iki ucunun yuvarlakla şması: Saç boyca uzarken yayılır sürtünme kuvvetleri buna engel olur orta kısımda sürtünme fazla oldu ğundan kenarlar çok geni şler. Sonuçta kenarlardaki kalınlık azalması ortada boyca uzamaya dönü şür. Sacın ba şı ve sonu yuvarlak olur. 2. Sacın ortadan ikiye ayrılması: Sürtünme sebebiyle ortada basma kenarlarda çeki gerilmeleri do ğar, bu çeki gerilmeleri malzeme sünek olmadı ğı taktirde orta kısım kenarlara kıyasla çok fazla uzarsa saç ortadan ikiye bölünür. İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 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 verdi ğimiz kalıp içerisinden geçirilir. Böylece ekstrüzyon yoluyla imalat gerçekle şmi ş olur. Dört tip ekstrüzyon yöntemi vardır. 1. Direkt Ekstrüzyon Yöntemi: Alttaki şekilden de görülece ği 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. D İREKT EKSTRÜZYON YÖNTEM İ İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 2. İndirekt Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntemin direkt ekstrüzyondan farkı metal takozun sabit durması kalıbın metal takoza do ğru 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 akı şkan vasıtasıyla yok edildi ği yöntemdir. Direkt ekstrüzyona benzerdir. H İDROL İK EKSTRÜZYON PRES İ (1000 TONLUK) İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU 4. Darbeli Ekstrüzyon Yöntemi: Bu yöntem Pb, Al, Mg, Cu gibi hafif metallerin so ğuk olarak ekstrüze edilmesidir. Macun ve ilaç tüpleri bu yolla üretilirler. 5. Boru Ekstrüzyonu : Bu yöntemde diki şsiz burular ekstrüzyonla üretilirler. Silindirik takozlar dolu veya deliklidir. Direkt ekstrüzyonda hem dolu hem delikli takoz kullanılırken indirekt ekstrüzyonda yanlızca delikli takozdan boru üretilir. Istampaya ba ğlı bir mandrel kullanılır. MATR İSLER (KALIPLAR) Sıcak ekstrüzyon kalıpları genellikle sıcak i ş takım çeli ğinden yapılır. İki tipi çok kullanılır. Birincisi demir dı şı malzemeler için, ikincisi demir esaslılar için a şa ğıda görülmektedir. Düz yüzeyli matrislerin yuvarlatma yarıçapları olmasına kar şılık, konik giri şli matrislerde V giri ş esastır. Düz yüzeyli matrislerin yatak uzunlu ğu daha fazla konik esaslılarınki daha kısadır (a) (b) 1.Düz yüzeyli matris 2.Konik giri şli matris İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU EKSTRÜZYONUN MEKANİĞ İ EKSTRÜZYON ORANI [] ? ? ? ? ? ? ? ? + = ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + = ? = ? ? = ? ? ? = ? ? = ? ? µ = ß - ? ? ? ? ? ? ? ? ß ß + ? = ? = = ß 1,7.lnR D 2L ? P 0 0 ak ext ) R ln . . 7 , 1 ( D L 2 P P P D L 2 P L . 2 D . P L . D . . 2 4 D . . P L . D . . k 4 D . . P cot . ) 1 R .( 1 . p R ln . . 7 , 1 p p ak 0 0 ak ıs sür ext 0 0 ak sür 0 ak 0 sür 0 0 ak 2 0 sür 0 0 2 0 sür ak ıs ak ıs ext Pekle şen malzemeler için: E ğer sürtünme varsa (rijit tam plastik malzeme için): 45° Sürtünme kuvveti: [] ext ıs ak p p .lnR ? = = = ? = = = ? = ? = = ? = ? ? = ? ? = - ? = = ? ıs 0 0 ıs 0 0 ıs top 0 0 ıs ıs 0 ıs ıs ıs 0 0 ak 1 0 ak ak 0 1 1 0 p U L . A . p L . A . U W W L ). A . p ( W L . F W Yol x Kuvvet W ) L . A .( U W R ln . U A A ln . U . U 1000 10 R L L R veya A A R A 0 = İlk takoz kesidi A 1 =Ürün kesidi L 0 = İlk takoz uzunlu ğu L 1 =Ürün uzunlu ğu Ekstrüzyon Oranı: Rijit tam plastik bir malzemede i ş ifadesi: Tüm hacimde yapılan i ş ifadesi: Istampanın yaptı ğı i ş: Her iki i ş e şitlenirse: bulunur.İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU PROBLEM Çapı 127 mm, uzunlu ğu 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 de ği ştirme hızı ? · =6.(V 0 /D 0 ).lnR Cu için 300-900°C arasında C=13,36 kp/mm 2 m=0,06 veriliyor. EKSTRÜZYON BASINCI Yandaki e ğride ekstrüzyon basıncı ile toplam kurs boyu arasındaki ili şki gösterilmi ştir. Direkt ekstrüzyonda maksimum ekstrüzyon basıncına metal takozun yarısına kadar getirildi ğinde ula şılmaktadır. EKSTRÜZYON BASINCINI ETK İLEYEN FAKTÖRLER 1. Sürtünme: µ sür ne kadar yüksekse P ext o kadar yüksek olur. 2. Ekstrüzyon oranı [R = A 0 /A 1 veya L 1 /L 0 ]: Ekstrüzyon oranı büyük olursa P ext da büyük olur. 3. Ekstrüzyon Hızı (v ext ): Bu hız büyük olursa P ext da büyük olur. 4. Ekstrüzyon Sıcaklı ğı (T ext ): Metal takozun sıcaklı ğı ne kadar yüksek olursa ekstrüzyon basıncı P ext da o kadar dü şük olur. ton 1450 4 127 . . 5 , 114 4 D . . F mm / kp 5 , 114 . 1 , 16 mm / kp 1 , 16 ) 22 .( 36 , 13 . C s 1 22 25 , 6 ln . 127 254 . 6 R ln . D V . 6 25 , 6 8 , 50 127 D D 4 D . 4 D . A A R 2 2 0 ext 2 2 06 , 0 0 0 2 2 2 1 2 0 2 1 2 0 1 0 m = ? = ? = = ? ? ? ? ? ? + = ? ? ? ? ? ? ? ? + = = = = ? = = = = = ? ? = = • • ? ? = ext 0 0 ak ext P 1,7.ln6,25 127 2.254 1,7.lnR D 2L ? P Ekstrüzyon oranı ifadesi: Gerçek şekil de ği ştirme hızı de ğeri: Bu hızın mukavemete etkisi( ? m ): ? m = ? ak kabul edilerek ekstrüzyon basıncı: Buradan ekstrüzyon kuvveti: bulunur. Istampa kursu P ext Direkt ekst. İndirekt ekst. İMALAT YÖNTEMLER İ II Doç.Dr. İrfan AY-Ar ş.Gör.T.Kerem DEM İRC İO ĞLU EKSTRÜZYONLA İMALATTA MALZEME AKI ŞI Ekstrüzyon i şleminde alıcı kovanın kö şelerinde bir miktar malzeme hareketsiz kalır. Bu bölgeye ölü bölge adı verilir. Ekstrüzyon basıncı – Istampa kursu e ğrisinden de görülece ği gibi i şlemin sonuna do ğru bu ölü bölge fazla basınç gerektirir. EKSTRÜZYON PRESLER İ EKSTRÜZYON KUSURLARI 1. Ürünün yüzeyinde çatlak olu şması: Sebebi: Takoz sıcaklı ğı yüksek, sürtünme yüksek, ekstrüzyon hızı yüksek veya Takoz sıcaklı ğı dü şük, matris yatak uzunlu ğu boyunca metal yapı şırsa Pext bir yükselir bir alçalır. Bu da çatlamaya neden olur. 2. Ürünün içinde oksit birikmesi: Metal takoz sıcakken so ğuk olan alıcıya de ğince oksit olu şur 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 çavu ş i şareti (>>) çatlaklarının olu şması: Sebebi: (h/L) oranıdır. Bu oran büyüdükçe şekil de ği ştirme homojenli ğini kaybeder. Ortada ikincil çeki gerilmeleri adı verilen hidrostatik çekme gerilmesi do ğar. Bu ise çavu ş i şaretli (>>) çatlakların do ğmasına neden olur.