NTE7 TALASIZ RETM YNTEMLER 2 KONU BALIKLARI Plastik

ÜNİTE-7 TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ -2

KONU BAŞLIKLARI • Plastik Şekil Verme Yöntemi • Toz Metalurjisi Yöntemi • Kaynakla Birleştirme Yöntemi

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemi Şekil değiştirme; bir malzemenin kuvvet etkisi altında başlangıçtaki boyutunun değiştirilmesi olarak ifade edilmektedir. Şekil değişimi elastik veya plastik olabilmektedir. Elastik şekil değişimi; kalıcı olmayan şekil değişimi, plastik şekil değişimi; kalıcı olan şekil değişimi olarak ifade edilir. Malzemeleri şekil değiştirme yeteneğine göre sünek ve gevrek olarak sınıflandırılabilir. Malzemeye kuvvet uygulandığı zaman; bu kuvvetin etkisi ile malzemenin yapısında kalıcı bir şekil değişiminden sonra kırılma meydana geliyor ise bu tür malzemelere Sünek Malzeme, önemli bir şekil değişimine uğramadan malzemede kırılma meydana geliyor ise Gevrek Malzeme denmektedir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemi Malzemelere etki eden kuvvetler, malzeme üzerinde basma, çekme ve kayma biçiminde şekil değişimine sebep olurlar. Elastik şekil değişiminde uygulanan gerilme ile şekil değişimi arasında lineer bir ilişki vardır ve bu ilişki Hook Kanunu ile ifade edilir. Hook Kanunu σ = E. ε • σ = Gerilme, E=elastisite modülünü, ε=elastik bölgede birim şekil değişimi Malzemeye uygulanan kuvvet artırılmaya devam edilirse, elastik bölgeden sonra plastik şekil değişimi başlar.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemi Plastik Şekil Değişimine Etki Eden Faktörler Malzemelerin plastik şekil değişimi sırasındaki davranışları; malzemenin kimyasal bileşimi, içyapısı, şekil verme sıcaklığı, şekil verme hızına bağlıdır. Malzemenin kimyasal bileşim ve içyapısına göre; malzeme ya kolayca şekil değiştirir ve istenen biçimi alır veya zor şekil değiştirir, istenen biçimi almadan kırılır. Şekil değişimi sırasında malzemenin sıcaklığına bağlı olarak plastik şekil değişimi, “soğuk şekil değiştirme” ve “sıcak şekil değiştirme” olarak ikiye ayrılır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemi Plastik Şekil Değişimine Etki Eden Faktörler Sıcak şekil değiştirmede; şekil değişiminin ortaya çıkardığı içyapı ve mekanik özelliklerdeki değişmeler şekil değişimi sırasında ortadan kalkar ve malzeme şekil değişiminden önceki özelliklerine sahip olur. Soğuk şekil değiştirmede ise; şekil değişimi sonundaki özellikler, başlangıçtaki özelliklerden farklıdır ve herhangi bir işlem yapmadan malzeme eski özelliklerini kazanamaz. Soğuk şekil değiştirmede, şekil değişiminin ilerlemesiyle; malzemenin şekil değişimine karşı mukavemeti artar. Eğer şekil değişimine devam edilirse, malzemede çatlama ve yırtılmalar meydana gelebilir. Soğuk şekil değişimi sonunda malzemenin mukavemeti ve sertliği artar, sünekliği azalır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Metal ve alaşımların plastik (kalıcı) şekil değişiminde kullanılan yöntemleri, uygulama biçimlerine göre şu şekilde sınıflandırılabilir:

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Kütle Şekillendirme Kütle şekillendirme yöntemleri büyük deformasyonlarla ve şekil değişiklikleriyle karakterize edilir. Kütle terimi, yüzey/hacim oranı düşük olan parçalar anlamındadır. Başlangıç parça şekilleri, silindirik kütükler ve dikdörtgen çubukları içerir ve plastik şekil verme işlemlerinden sonra ise kesitlerinde değişim söz konusudur. Kütle şekillendirme yöntemleri şu şekildedir:

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Kütle Şekillendirme -Haddeleme Yöntemi Parçaların, birbirine zıt yönde dönen iki merdanenin arasından belli bir basınç ve sürtünme ile geçerek şekillendirilmesi işlemidir. Haddelemede kesit daralırken boyca uzama gerçekleşir. İşlem sıcaklığına göre sıcak ve soğuk haddeleme olmak üzere ikiye ayrılır. Sıcak haddeleme ile çeliklerde kütük gibi yarı ürünler ile levha, çubuk, boru, ray ve profiller gibi çeşitli ürünler elde edilebilirken, soğuk haddelemede ise sac, folyo, ince çubuk ve tel gibi küçük kesitli ürünler elde edilebilir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Kütle Şekillendirme -Dövme Yöntemi Dövme yöntemi; metalleri istenilen şekle sokmak için çekiç, pres vb. takım ve makineleri kullanarak şekil verme işlemidir. İşlemin yapılması sırasında faydalanılan gereçlere göre dövme işlemi açık kalıpta dövme veya kapalı kalıpta dövme olarak ikiye ayırmak mümkündür. Açık Kalıpta Dövme; karşılıklı hareket eden iki çene arasında malzemenin şekillendirilmesidir. Bu işleme şahmerdan veya çekiç gibi makinelerle yapılan sıcak dövme işlemi de denmektedir. Kapalı Kalıpta Dövme; sistemde zımbalar iş parçasını komple kaplayacak şekilde tasarlanır. Parça, iki kalıp yarımı arasında sıkıştırılarak şekillendirilir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Kütle Şekillendirme -Ekstrüzyon Yöntemi İstenilen şekle bağlı olarak üretilmiş kalıba konulmuş metalin, yüksek basma kuvvetiyle kalıptan çıkacak şekilde akmaya zorlayarak şekil verme işlemidir. Bir tüpten diş macununun çıkarılması gibi düşünülebilir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Kütle Şekillendirme -Tel ve Çubuk Çekme Yöntemi Çekme; metalin bir kalıptan geçirilmesi için, diğer taraftan bir çekme kuvveti tatbik edilmesi işlemidir. Çubuk ve tel çekmede değişik büyüklükler için farklı teçhizat kullanılmasına rağmen, kullanılan esas prensip aynıdır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Sac Metal Şekillendirme -Bükme İşlemleri Boru, kutu, kap, tank, kazan ve gemi teknesi gibi mamuller, saclara plastik şekil verilerek elde edilir. Sacları bükmek, kıvırmak, sıvamak, damgalamak ve çekerek kap şekline getirmek gibi işlemlerin hepsi birer plastik şekil verme usulüdür.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Sac Metal Şekillendirme -Derin veya kap çekme işlemi Sac levhalardan kap şeklinde cisimler elde etmek için kullanılan en önemli usullerden birisi derin çekmedir. İmal edilecek olan parçanın açılmış şekline uygun bir sac parçası, çekme matrisi üzerine konur. Pot çember adı verilen bir bastırıcı sac levhayı tutar ve bir ıstampa sac parçasını matris deliğinden geçirerek, iş parçasının elde edilmesini sağlar.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Plastik Şekil Verme Yöntemleri Sac Metal Şekillendirme -Sıvama Yöntemi Kenarları içeriye doğru dönük, dönel şekilli kaplar sıvama ile imal edilirler. Düz sac rondela veya önceden preste bir ön şekil verilmiş iş parçası sıvama tezgâhlarının miline takılmış olan kalıbın alnına dayanır ve bir baskı ile desteklenir. İş parçasının ortası delik olduğu takdirde, rondela bir vida ile kalıba tespit edilir. Tezgâh çalışmaya başladıktan sonra, sıvama kalemiyle rondelanın ortasından çevresine doğru bastırılarak parçanın kalıbın şeklini alması sağlanır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz Metalurjisi Yöntemi Toz metalurjisi, metal veya metal dışı tozların farklı birçok işlemden geçirilerek kullanılabilir parçalar hâline dönüştürülmesini içeren bir mühendislik bilimidir. Yüksek kaliteli ve karmaşık parçaların ekonomik olarak üretilebilmesi, toz metalürjisini cazip kılmaktadır. Toz metalürjisi yöntemi ile şekillendirilen parçalar otomotiv, uzay, sağlık ve tekstil gibi sanayinin farklı alanlarında kullanılmaktadır, uygulamaları oldukça geniştir. Dişli çarklar, elektrik kontakları, nükleer güç yakıt elemanları, ortopedik gereçler, yüksek sıcaklık filtreleri, uçak fren balataları ve jet motor parçaları metal tozlarından üretilen parçalara örnek olarak verilebilir. Bu yöntem toz üretimi, üretilen tozların karıştırılması, tozların preslenmesi, sinterleme ve isteğe bağlı işlemler (yağ emdirme, çapak alma, vb. ) olmak üzere belirli aşamalardan oluşur.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz metalürjisi yöntemiyle parça üretiminin aşamaları

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz Metalurjisi Yöntemi - Toz Metal Parça Üretimi Toz metalürjisi ile parça üretimi nihai ölçülerde ve hassas boyutlarda parça üretimine imkân verdiğinden çok önemli ve üretim miktarı ve karmaşıklığı göz önüne alındığında, oldukça ekonomik sayılabilecek bir üretim tekniğidir. Bu teknikle, parça üretimi çeşitli aşamalardan oluşmaktadır. Bunlar; -Karıştırma -Presleme -Sinterleme ve sinterleme sonrası işlemlerdir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz Metalurjisi Yöntemi - Toz Metal Parça Üretimi -Karıştırma Bu yöntemde karıştırma işlemi sırasında metal tozuna varsa diğer alaşım elementleri ilave edilir. Tozlarla birlikte uygun bir yağlayıcı da belirli oranlarda ilave edilir. Yağlayıcı olarak genellikle mum kullanılır. Karıştırma yönteminde önceden alaşımı yapılmış tozlar kullanmaksızın karıştırma sırasında alaşım yapma imkânı vardır. Demir tozlarının bu şekilde çok sıkışmaları ve alaşım elementlerinden dolayı sertleşmeleri önlenmiş olur.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz Metalurjisi Yöntemi - Toz Metal Parça Üretimi -Sıkıştırma işleminde zıt yönlü zımbaların, tozları bir kalıp içinde sıkıştırdığı presleme işlemidir. Sıkıştırma çelik veya karbür kalıplar içinde 300 -800 MPa gibi basınçlarla yapılır. Parçalar sinterleme öncesi sıkıştırma sonucu yeterli mukavemeti aldıklarında kalıptan çıkarılır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Toz Metalurjisi Yöntemi - Toz Metal Parça Üretimi -Sinterleme, gözenekli yapıda bir form kazandırılmış tozların yüzey alanının küçülmesi, partikül temas noktalarının büyümesi ve buna bağlı olarak gözenek şeklinin değişmesine ve gözenek hacminin küçülmesine neden olan ısıl olarak aktive edilmiş malzeme taşınımı şeklinde tanımlanabilir. Sinterleme metalin erime sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta yapılır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi Malzemeler, tek bir parçadan ziyade birden fazla parçanın bir araya getirilmesiyle daha fazla işlev kazanmaktadırlar. İki veya daha fazla parçayı bir araya getirmeye birleştirme veya bağlama denir. Genel olarak bağlama elemanları çözülebilen ve çözülemeyen bağlama elemanları olmak üzere iki gruba ayrılır. Çözülemeyen birleştirme elemanları olarak kaynak, perçinli birleştirme, lehimleme ve kaynak sayılabilir. Çözülebilen birleştirme elemanları ise cıvata, pim, perno, kama ve sıkı geçme sayılabilir. Bilindiği gibi bütün kaynaklı birleştirmelerde bir ısıya ihtiyaç vardır ve bu ısı sayesinde kaynaklı birleştirmeler yapılabilmektedir. Çoğu kaynak işlemi, herhangi bir basınç uygulanmadan, sadece ısı ile oluşturulur. Kaynak, kalıcı bir bağlantı sağlar ve birleştirme yöntemleri arasında malzeme kullanımı ve fabrikasyon maliyetleri bakımından genellikle en ekonomik olanıdır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi Kaynak yöntemleri; ergitmeli ve ergitmesiz olmak üzere iki gruba ayrılır. Ergitmeli kaynak türleri; - oksi-gaz kaynağı yöntemi - elektrik ark kaynağı yöntemi - gaz altı kaynak yöntemi - toz altı kaynak yöntemi - direnç kaynak yöntemi - Elektron ışın kaynağı yöntemi - lazer kaynağı yöntemi Ergitmesiz kaynak türleri; - ultrasonik kaynak yöntemi - difüzyon kaynak yöntemi - sürtünme kaynak yöntemi - patlamalı kaynak yöntemi

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmeli Kaynak Yöntemleri - Oksi-Gaz Kaynak Yöntemi Oksi-Gaz kaynağı; parçaların oksi-gaz alevi ile ergitilerek ek yerlerinden birleştirilmesidir. Bu kaynak genelde ince sac kaynaklarından sızdırmazlık gereken yerler ile kalorifer boru bağlantı kaynaklarında kullanılır. Elektrik ark kaynağına nazaran çok yumuşak ve basınca dayanıklı kaynak verdiği için basınçlı boru kaynaklarında tercih edilir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmeli Kaynak Yöntemleri - Elektrik Ark Kaynağı Yöntemi Elektrik ark kaynağında, üzeri özel bir örtü ile kaplanmış olan elektrod ile iş parçası arasında ark oluşturulur. Ark, elektrodun iş parçasına çarpmasıyla (kibrit çakar gibi) tutuşturulur, ark ısısı elektrodu ve örtüyü eritir. Eriyen örtünün oluşturduğu cüruf ve gazlar kaynak banyosunu havanın zararlı etkilerinden korur.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmeli Kaynak Yöntemleri - Gazaltı Kaynağı Yöntemi Bu yöntemle kaynak için gerekli ısı, sürekli beslenen ve eriyen bir tel elektrotla kaynak banyosu arasında oluşturulan ark yoluyla ve elektrottan geçen kaynak akımının elektrotta oluşturduğu direnç ısıtması yoluyla üretilir. Elektrot çıplak bir tel olup, bir elektrot besleme tertibatıyla kaynak bölgesine sabit bir hızla sevk edilir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmeli Kaynak Yöntemleri - Tozaltı Kaynağı Yöntemi Tozaltı kaynağı yüksek hızlı bir kaynak yöntemidir. Bu yöntemde ark, kaynak sırasında kaynak bölgesine verilen kaynak tozu altında tutuşturulur. Kaynak sırasında kaynak banyosu, kaynak tozu ile örtülür. Kaynağa yakın olan toz eriyerek kaynak yüzeyinde cüruf oluşturur, böylece kaynak banyosu hava içindeki oksijen ve hidrojenin zararlı etkilerinden korunmuş olur. Artan toz, kaynak bölgesinden emilerek tekrar toz deposuna gönderilir ve tekrar kullanılır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmeli Kaynak Yöntemleri - Direnç Kaynağı Yöntemi Direnç kaynağı; iş parçalarından geçen elektrik akımına karşı iş parçalarının gösterdiği dirençten sağlanan ısı ve aynı zamanda basınç tatbikiyle yapılan kaynak usulüdür. - Elektron Işın Kaynağı Yöntemi Kaynak için gerekli ısının, parça yüzeyine yüksek hassasiyette odaklanmış ve yönlenmiş yüksek yoğunlukta elektron demeti ile sağlandığı eritme kaynak yöntemi olarak açıklanır. - Lazer Kaynağı Yöntemi Yoğunlaştırılmış enerji ışınlarının kullanıldığı teknolojik kaynak yöntemidir. Küçük boyutlardaki parçaların kullanıldığı üretim alanlarında, klasik birleştirme yöntemlerinin kullanılmadığı durumlarda kullanılmaktadır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmesiz Kaynak Yöntemleri - Ultrasonik Kaynak Yöntemi iki parçanın bir arada tutulduğu ve birleştirmek üzere arayüzeye ultrasonik frekansta titreşimsel kayma gerilmeleri uygulandığı katı hâl kaynak yöntemidir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmesiz Kaynak Yöntemleri - Difüzyon Kaynak Yöntemi Genellikle kontrollü bir atmosferde, difüzyon ve birleşimin oluşmasına yeterli süre ısı ve basınç kullanan katı hâl kaynak yöntemidir. Yüzeylerdeki plastik deformasyon minimum olmasına rağmen difüzyon için gereken süre, birkaç saniyeden birkaç saate kadar uzayabilir. Uzay ve nükleer endüstrilerde yüksek dayanımlı ve refrakter metallerin birleştirilmesinde kullanılmaktadır.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmesiz Kaynak Yöntemleri - Sürtünme Kaynak Yöntemi Sürtünme kaynağında, birleşmenin, basınçla birlikte sürtünme ısısıyla oluşturulduğu katı hâl kaynak yöntemidir.

TALAŞSIZ ÜRETİM YÖNTEMLERİ Kaynakla Birleştirme Yöntemi – Ergitmesiz Kaynak Yöntemleri - Patlamalı Kaynak Yöntemi Yüksek hızlı patlamanın iki metal yüzeyi hızla birleştirilmesini sağladığı katı hâl kaynak yöntemidir. Bu yöntemde ilave metal kullanılmaz, dış ısı uygulanmaz, difüzyon oluşmaz ve kaynak için geçen zaman çok kısadır.

ÖZET Malzemenin kalıcı şekillendirme işleminin yapıldığı yöntem, plastik şekil değiştirme yöntemidir. Bu yöntemde, şekil değiştirme yeteneğine sahip sünek malzemelere akma mukavemeti üzerinde bir kuvvet uygulanarak, üretilmek istenen parçanın şekline sahip kalıp ve zımba arasında şekillendirme işlemi gerçekleştirilir. Şekil değiştirme sıcaklığına göre sıcak ve soğuk şekil verme olarak sınıflandırılabildiği gibi, malzemelerin hacim/yüzey oranlarına göre de kütle şekillendirme ve sac şekillendirme olarak da sınıflandırılabilir. Malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılan talaşsız üretim yöntemlerinden ve çözülemeyen birleştirme yöntemi olan kaynak yöntemiyle, aynı ya da farklı cins malzemelerin ısı/basınç ile birleştirilmesi sağlanır. Kaynak yöntemleri ergitmeli ve ergitmesiz olmak üzere iki gruba ayrılır. Bütün kaynaklı birleştirmelerde bir ısıya ihtiyaç vardır ve bu ısı sayesinde kaynaklı birleştirmeler yapılabilmektedir. Çoğu kaynak işlemi, herhangi bir basınç uygulanmadan, sadece ısı ile oluşturulur. Kaynak, kalıcı bir bağlantı sağlar ve birleştirme yöntemleri arasında malzeme kullanımı ve fabrikasyon maliyetleri bakımından genellikle en ekonomik olanıdır.