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.