Bölüm 17:Sac Şekillendirme

DeGarmo’s Materials and Processes in Manufacturing

17.1 Giriş

� Sac şekil verme işlemleri, düzlem içi gerilme kuvvetlerini ve kütlesel şekil vermeye göre daha düşük kuvvetleri gerektirir.

� Hemen hemen tüm sac şekil verme işlemleri, � Hemen hemen tüm sac şekil verme işlemleri, ikincil işlem olarak kabul edilir.

� Sac şekillendirmenin başlıca yöntemleri� Kesme (shearing)

� Bükme (bending)

� Çekme (drawing)

17.2 Kesme İşlemleri

� Kesme (shearing)- talaş oluşturmadan malzemenin mekanik olarak kesilmesi veya eritme veya yakma işlemlerinin kullanılması.� Her iki kesme bıçakları düzdür.

Kıvrımlı bıçaklar, farklı şekiller elde etmek için � Kıvrımlı bıçaklar, farklı şekiller elde etmek için kullanılır.� Sac kesme(Blanking)� Delme (Piercing)� Kertikleme(Notching)� Traşlama(Trimming)

Kesme İşlemleri

� Kırılma ve yırtılma en zayıf noktadan başlar ve sürekli olarak devam eder veya aralıklı olarak yakındaki en zayıf yerden devam eder. � Pürüzlü ve düzensiz kenarlar oluşur.� Pürüzlü ve düzensiz kenarlar oluşur.

� Zımba ve kalıp, düzgün hizaya ve açıklığa sahip olmalıdır.

� Kesilen kenarlar için yüzey işlemlerine gerek duyulmaz.

Şekil 17-1 (Solda) Zımba ve kalıp ile basit sac kesme (simple blanking).

Şekil 17-2 (Sağda) (Üstte) Genellikle kesilmiş yüzeylerde deformasyonlar ve kırıklara sahip bölgelere rastlanır. (Altta) Kesilmiş kenarların büyütülmüş görünüşü. (Courtesy of Feintool Equipment Corp., Cincinnati, OH.)

Şekil 17-3 (Solda) Hassas kesme: Kesmede düzgün kenarlar elde etmek için şekilli bir baskı levhası kullanılır. Baskı levhası metale basınç uygular. Ayrıca ters yönde bir zımba da kullanılır.

Şekil 17-3 Şekil 17-2 de gösterilen parçanın düzgün kesilmiş yüzeyleri. (Courtesy of Feintool Equipment Corp., Cincinnati, OH.)

Kesme Çeşitleri

� Basit kesme: Sac metal düz bir çizgi boyunca kesilir.

� Dilme- Dar bir genişliğe sahip çok

Figure 17-5 Bir çubuğu düzgün kesmek için baskı (compression) durumuna sokulur.

genişliğe sahip çok sayıda sac ruloları elde etmek için kullanılan uzunlamasına kesme işlemi. Figure 17-6 A 3-m (10ft) power shear for 6.5 mm

(1/4-in.) steel. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

Delme (Piercing) ve Sac Kesme(Blanking)

� Delme (piercing) ve sac kesme(blanking), bir parçanın sırasıyla şekilli bir zımba ve şekilli bir bir kalıp tarafından zorlanarak sac metalden ayrıldığı kesme işlemleridir.

� Sac kesme (blanking): Çıkarılan parça, çalışma parçası haline gelir.

� Delme (piercing): Çıkarılan parça hurda olur ve kalan levha çalışma parçasını oluşturur.çalışma parçasını oluşturur.

Şekil 17-7 Sac kesme ve delme arasındaki fark

Delme ve Sac Kesme Çeşitleri

� Lancing- bir çizgi veya delik oluşturur.

� Delikleme (Perforating)- Çok sayıda birbirine yakın delik oluşturur.

� Kertikleme (Notching)- Varolan bir ürünün � Kertikleme (Notching)- Varolan bir ürünün kenarlarında bir bölüm kaldırır.

Delme ve Sac Kesme Çeşitleri� Traşlama(Shaving)-

kesilmiş bir parçanın yüzeyinden az miktarda metal malzemenin kesilerek uzaklaştırıldığı yüzey bitirme işlemi.

� Damgalama(Cutoff)-Levhadan, bir zımba ve Levhadan, bir zımba ve kalıp kullanarak parça ayırma işlemi.

� Dinking- Lastik, fiber veya kumaş gibi mukavemeti düşük malzemelerden kesilerek şekil elde edilmesi.

Şekil 17-10 Dinking işlemi.

Delme ve Sac için Takım ve Kalıplar

� Delme ve sac kesmede kullanılan tezgahların temel bileşenler: zımba, kalıp, ve sıyırıcı.

� Zımba ve kalıplar, düzgün hizalanmalıdır. Açıklığın hizalanmalıdır. Açıklığın bütün sınır boyunca sabit kalması sağlanmalıdır.

� Zımbalar yüksek mukavemetli takım çeliklerinden imal edilir.

Şekil 17-11 Delme ve sac kesmede kullanılan tezgahların temel bileşenler.

Sac Kesme İşlemi (blanking)

Şekil 17-12 Bir kare yüzlü zımba (solda) ve açısal kesme (sağda) içeren sac kesme (sağda) içeren sac kesme işlemi. Maksimum kuvvet ve temas stroğuarasındaki farka dikkat edin. Toplam iş (eğri altındaki alan) her iki işlemiçin de aynıdır.

Delme ve Sac Kesme için Tasarım

� Tasarım kuralları� Delinecek deliklerin çapları, metalin kalınlığından

küçük olmamalıdır. � Deliklerin aralarındaki veya kenarlarla arasındaki

mesafe en azından metalin kalınlığına eşit mesafe en azından metalin kalınlığına eşit olmalıdır.

� Toleranslar mümkün olduğunca büyük tutulmalı.� Levha üzerinde oluşturulacak parçaların şablonu

en az hurda oluşturacak şekilde düzenlenmelidir.

17.3 Bükme� Bükme, yüzey alanında

değişimin çok az yada hiç olmadığı, bir doğrusal eksen etrafında gerçekleşen metalin plastik şekil değişimidir.

� Şekillendirme (forming) : bir kalıpla çok sayıda bükme kalıpla çok sayıda bükme yapılır.

� Çekme ve germe şekil değişiminin ekseni doğrusal değil veya bağımsız değil

� Toparlanma (springback) Şekil 17-17 (Üstte) Sac metalin bükümünde dış kısımlarda çekme ve iç kısımlarda basma gerilmeleri oluşur. (Altta) Büklüm bölgesinin üst bölgelerinde, yandan görüldüğü üzere, orta kısımlar , kenarlara göre daha incedir.

Bükme Açısı (Bar Folder and Press Brake)

� Caka makinası(Bar folders) en fazla 150 derecelik açı

� Presler daha kalın sacları bükebilir. İnce malzemede daha karmaşık bükmeler yapabilir.

Şekil 17-20 Presler çok çeşitli açılarda ve biçimlerde şekil verebilirler. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

Caka Makinası (Bar Folder)

Şekil 17-18 Bir caka makinasının parçaları

Presler

Şekil 17-19 (Sol) CNC’li bir press (Courtesy of DiAcro Division, Acrotech Inc., Lake City, MN.) (Sağ)Oluk oluşturan bir pres kalıbı. (Courtesy of Cincinnati Incorporated, Cincinnati, OH.)

Bükme için Tasarım

� Bükme işlemini tanımlamada bir takım faktörler önemlidir. � Metali kırmadan verilebilecek en küçük bükme çapı

belirlenmelidir.

� Metal yumuşaklığı

� Malzemenin kalınlığı

Şekil 17-22 Minimum bükme radiusu (kalınlığa göre) ve bükülen malzemenin sünekliği ( Tek eksenli çekme testinde meydana gelen alandaki daralma olarak) arasındaki ilişki

Bükmede Göz Önünde Tutulacak Noktalar� Eğer zımba radyusu

büyük ve bükme açısı derin değilse toparlama (springback) fazla gerçekleşir. gerçekleşir.

� Daha keskin bükmede yüzeylerdeki gerilmeler akma noktasını aşabilirler. Şekil 17-23 Bükme ekseni haddeleme yönüne dik

olmalıdır. Kesişen bükmeler yapılacaksa haddeleme yönüne açı yapacak şekilde olmalıdır.

Bükme için Tasarım

� İstenilen hassasiyette bir büküm elde etmek için bükülecek parçanın boyutlarına karar verilmelidir.

� Büküldüğünde metaller incelir.

Şekil 17-24 Başlangıç sac malzemenin (L) uzunluğuna karar vermek için bir yöntem. İncelme yüzünden oluşan parçanın boyu uzar. l1, l2, ve l3 istenilen boyutlardır. D nin değerini bulmak için tabloya bakın. R: bükme radius, t: kalınlık.

Boru Bükme� Dış çap, cidar kalınlığı, bükme radisu

Şekil 17-28 (a) Sac malzemeyi boru haline getiren boru bükme boru haline getiren boru bükme işleminin şematik gösterimi. (b) Bu işlemle boru dışında çeşitli şekiller de üretilir.

Merdaneli Bükme

� Merdaneli bükme bir metal şeridin bir sıra şekil verici merdanelerden geçerken dereceli olarak bükülmesi işlemidir.

� Bu işlemde sadece bükme gerçekleşir ve bütün bükümler diğerlerine paraleldir.

� Çok çeşitli şekiller üretilir. Fakat geçiş, kurulum ve ayarlamalar uzun süre alabilir.

Şekil 17-29 Kutu profil üretmek için sekiz merdaneli bir dizi. (Courtesy of the Aluminum Association, Washington, DC.)

17.4 Çekme ve Germe İşlemleri� Çekme, plastik şekil değiştirmenin düz

olmayan bir eksen boyunca gerçekleştiği ve düz sac malzemenin üç boyutlu bir parçaya dönüştüğü bir üretim ailesini ifade eder.

� Sıvama(Spinning) : bir soğuk şekil verme işlemidir. � Sac metal döndürülür ve bir erkek kalıp veya

mandrel üzerinde şekillendirilir

� Dönel simetrik şekiller üretilir.� Küreler, yarım küreler, silindirler, ziller ve paraboller

Sıvama(Spinning)

Şekil 17-32 (Üstte) Sıvama işleminin aşamaları.

Şekil 17-33 Sıvama ile üretilen parçalar. (Courtesy of ACME Metal Spinning, Minneapolis, MN.)

Kesme şekillendirmesive Germe Şekillendirme� Kesme şekil verme

sıvamanın bir çeşididir.

� Germe şekillendirmede iki taraftan tutturularak asılı duran sac, bir blok tarafından şekillendirilir.

Figure 17-34 Schematic representation of the basic shear-forming process.

Şekil 17-37 Gerdirme ile sac şekillendirme.

Derin Çekme

� Derin çekme genellikle silindirik ve dikdörtgen prizma şeklindeki kaplar üretmek için kullanılır.

� Kilit değişkenler:� Sac ve zımba çapı

� Zımba ve kalıp radius

� Açıklık

� Sac kalınlığı

� Yağlama

� Tespit basıncı Şekil 17-38 Derin çekme işleminin şematik gösterimi

Derin Çekmede Sınırlamalar

� Kırışma ve yırtılma derin çekme işleminde görülen genel sınırlamalardır.

� Bu sınırlamalarla baş etmek için çeşitli teknikler kullanılır:teknikler kullanılır:� Çekme boncukları.

� Kalıpta dikey çıkıntılar ve bunlarla eşlesen oluklar ve sac tutucular.

� Nihai boyutlara ulaşmak için traşlama yapılabilinir.

Sac Malzemenin Özelikleri

� Hangi şekil verme işleminin uygun olduğunu karar vermede, malzemenin çekme mukavemeti çok önemlidir.

� Sac metal genellikle anizotropiktir. Özelikleri yön ve doğrultuyla değişir.yön ve doğrultuyla değişir.

� Şekil verirken meydana gelen kusurların çoğunluğu incelmeden veya yırtılmadan kaynaklanır.

� Şekil vermek için en uygun yöne karar verirken birim şekil değişimi analizi yapılır.

17.7 Presler

Şekil 17-56 Preslerde kullanılan çeşitli tahrik mekanizmalarının şematik gösterimi.

Presler

Şekil 17-57 C-pres. (Courtesy of Blow Press, Guelph, Ontario, Canada)

Şekil 17-58 Hidro-mekanik düz pres(Courtesy of Allsteel, Salaberry-de-Valleyfield, Canada)

Özet

� Sac şekillendirme işlemleri çeşitli kategorilerde gruplanabilir:� Kesme (Shearing)� Bükme (Bending)� Çekme (Drawing)� Şekil verme (Forming)� Şekil verme (Forming)

� Basit bir sac verme işlemi pres, zımba (veya ram) ve bir dizi kalıptan oluşur.

� Malzemenin özellikleri, başlangıç malzemesinin geometrisi ve üretilmesi istenen parçanın geometrisi en iyi yöntemin seçiminde önemli bir rol oynar.