18
1 SAC ŞEKİLLENDİRME İŞLEMLERİ Kalınlıkları diğer iki boyutlarına (genişlik ve uzunluk) göre küçük olan nispeten ince başlangıç parçalarının kesme ve şekillendirme işlemleridir. 6 mm ve altında kalınlığa sahip olan parçalar sac, 6 mm üzerinde kalınlığa sahip olan parçalar plaka olarak adlandırılır. Sac şekillendirme ile imal edilen parçalar; otomobil, uçak, tren, lokomotif gövdeleri, inşaat ekipman ve aletleri, beyaz eşya, ofis mobilyası, mutfak eşyaları ve içecek kutuları başta olmak üzere çok geniş bir alanda kullanılan ticari önemi yüksek ürünlerdir. İş parçası çok kalın ve gevrek olmadığı sürece genellikle işlem soğuk şartlarda gerçekleştirilir. Sac metal şekillendirme işlemleri dört ana grupta incelenir: Kesme, Bükme, Derin çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli iki keskin kenar arasında makaslama işlemidir. Uygulamada basıncı yoğunlaştırarak işlemi kolaylaştırmak için giyotin de denilen zımba eğimli yapıdadır. Kesme işleminde ana iş parçasından ayrılan kısım ürün veya hurda olabilir.

SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

  • Upload
    others

  • View
    52

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

1

SAC ŞEKİLLENDİRME İŞLEMLERİ

Kalınlıkları diğer iki boyutlarına (genişlik ve uzunluk) göre küçük olan nispeten ince başlangıç

parçalarının kesme ve şekillendirme işlemleridir. 6 mm ve altında kalınlığa sahip olan parçalar sac, 6

mm üzerinde kalınlığa sahip olan parçalar plaka olarak adlandırılır. Sac şekillendirme ile imal edilen

parçalar; otomobil, uçak, tren, lokomotif gövdeleri, inşaat ekipman ve aletleri, beyaz eşya, ofis

mobilyası, mutfak eşyaları ve içecek kutuları başta olmak üzere çok geniş bir alanda kullanılan ticari

önemi yüksek ürünlerdir. İş parçası çok kalın ve gevrek olmadığı sürece genellikle işlem soğuk şartlarda

gerçekleştirilir. Sac metal şekillendirme işlemleri dört ana grupta incelenir: Kesme, Bükme, Derin

çekme, Gererek şekillendirme.

1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli iki keskin kenar arasında makaslama işlemidir.

Uygulamada basıncı yoğunlaştırarak işlemi kolaylaştırmak için giyotin de denilen zımba eğimli

yapıdadır.

Kesme işleminde ana iş parçasından ayrılan kısım ürün veya hurda olabilir.

Page 2: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

2

Sac metal kesmedeki işlem parametreleri zımba ile kalıp arasındaki boşluk, sac kalınlığı, malzeme cinsi,

mukavemeti ve kesme uzunluğudur. Kesme işlemindeki boşluk ( c ) zımba ile kalıp arasındaki mesafe

olup malzeme özelliğine ve sac kalınlığına bağlı olarak belirlenir. Geleneksel işlemlerde sac kalınlığının

% 4 ila 8’i kadar olan boşluk çok hassas tıraşlama ve parça çıkarma işlemlerinde sac kalınlığının % 1’i

kadardır. Boşluk optimum değerinden küçük olduğunda gerekli kesme kuvveti büyürken, boşluğun

fazla olması çapağı büyüterek ürün kalitesini olumsuz etkiler.

Sac metalin cinsine ve kalınlığına bağlı olarak boşluk;

cc tA

şeklinde ifade edilir. Burada; t sac kalınlığı ve cA müsaade edilebilir boşluk değeri olup; düşük

dayanımlı malzemeler için 0,045; orta dayanımlı malzemeler için 0,060 ve yüksek dayanımlı

malzemeler için 0,075 değeri kullanılır. Buna göre bD çaplı yuvarlak bir iş parçası için zımba çapı

2bD c ve kalıp boşluğu çapı bD iken

hD çaplı yuvarlak bir delik için zımba çapı hD ve kalıp boşluğu

çapı 2hD c olmalıdır.

Page 3: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

3

İş parçası veya hurdanın kalıptan dışarı kolay çıkabilmesi için kalıp boşluğuna 0,25o ila 1,5o eğim verilir.

Gerekli kesme kuvveti;

F tL

bağıntısı ile hesaplanır. Burada; iş parçasının kayma dayanımını, t sac kalınlığını ve L kesme kenarı

uzunluğunu ifade eder. Bu hesaplamada tüm kesitin aynı anda kesildiği kabul edilmekle birlikte,

uygulamada eğimli zımba ile işlemin zamana yayıldığı unutulmamalıdır.

Örnek: 150 mm çapındaki yuvarlak bir disk 3,2 mm kalınlığındaki sert çelikten kesilerek çıkartılmıştır.

İş parçasının kayma dayanımı 310 MPa olduğuna göre zımba ve kalıp çapları ile kesme kuvvetini

hesaplayınız.

(3,2)(0,075) 0,24cc tA mm

Kalıp boşluğu çapı= 150bD mm

Zımba çapı= 2 150 2(0,24) 149,52bD c mm

( ) 310(3,2) (150) 467 469bF tL t D N

Kesme işleminin pek çok farklı uygulaması bulunur.

Page 4: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

4

2. BÜKME: Tarafsız eksen etrafında eğilen sacın çekme ve basma gerilmeleri altında

şekillendirilmesi işlemidir. Metal plastik deformasyona uğrayarak kalıcı şekil değiştirir. Yük

kalktıktan sonra şekil değişiminin elastik kısmı geri yaylanmaya neden olur. Bükme işlemi sac

kalınlığında özellikle eğilme bölgesinde az da olsa bir incelmeye neden olur.

Bükme işleminde kullanılan yaygın iki yöntem; V bükme ve kenar bükmedir (kıvırma). Genellikle

abkant preslerle yapılan V bükme ile çok ve çok geniş açılar elde edilebilir.

Page 5: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

5

Kenar bükmede basınçlı bir sac tutucu iş parçasını kalıba bastırırken zımba parçayı kalıp kenarı üzerine

eğer. Maksimum kıvırma açısı 90o’dir. Daha yüksek açılar için silme kalıbı denen karmaşık ve pahalı

ekipmanlar gerektiğinden yüksek imalat miktarlarında kullanılırlar.

Pek çok farklı uygulama şekli bulunur.

Kanal bükme U bükme Serbest (havada) bükme

Page 6: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

6

Dirsek bükme Kırıştırma Tüp bükme

Bükmede eğme (bükme) yarıçapı ( R ) sac kalınlığına göre küçükse, bükme esnasında sac uzama eğilimi

gösterir. Son bükülmüş kesitin gerdirme olmadan önce tarafsız eksen boyunu ifade eden ve eğme

toleransı veya müsaade edilebilir eğme olarak adlandırılan değer bükmede önemli olup;

2 ( )360

b baA R K t

bağıntısı ile ifade edilir. Burada; '180o eğme açısını ( ' ) 180o’ye tamamlayan açı değeri ve

baK ise gerdirme tahmin faktörü olup eğme yarıçapının sac kalınlığına göre küçük olduğu durumlarda;

2R t için 0,33 ve 2R t için 0,50 değeri kullanılabilir. Şekil vermeden sonra zımba kaldırıldığında

bükülen parçada kalan elastik enerji toparlanma ile parçayı orijinal şekline döndürmeye çalışır. Özellikle

saclarda kesitin zayıflığı nedeniyle önemli olan bu olay geri yaylanma olarak adlandırılır.

Geri yaylanma ile bükme açısı büyür. Geri yaylanma;

' '

'

t

t

SB

bağıntısı ile ifade edilir. Burada, '

t zımba açısıdır. Elastiklik (Young) modülünün ( E ) ve akma

dayanımının (akma ) artışıyla artan geri yaylanmayı telafi etmek için kullanılan iki yaygın yöntem

bulunur: aşırı bükme ve ezme (aşırı yükleme). Aşırı bükmede zımba açısı ( '

t ) ve radyüsü (tR ) istenen

Page 7: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

7

bükme açısından biraz daha küçük yapılır. Ezmede ise parça kalıp ile zımba arasında belirli bir kuvvet

ile sıkıştırılarak bükme bölgesinde plastik deformasyon arttırılır ve pekleşme sağlanarak geri yaylanma

azaltılır.

Bükme işleminin etkin şekilde gerçekleşebilmesi için gerekli kuvvet; zımba ve kalıbın geometrisi, sacın

dayanımı, kalınlığı ve enine bağlı olup en yüksek kuvvet;

2

bf çK wtF

D

bağıntısı ile hesaplanır. Burada; ç sac metalin çekme dayanımı, w sac genişliği, t sac kalınlığı, D

kalıp açıklık boyutu ve bfK ise bükme faktörü olup bükme işleminin türüne bağlıdır. V bükme için bu

faktör 1,33 iken kenar bükme için 0,33 değerini alır.

Örnek: V bükme ile şekildeki gibi bükülen bir sac metalin elastiklik modülü 205 GPa, akma dayanımı

270 MPa ve çekme dayanımı 450 MPa olduğuna göre başlangıç sac boyunu ve kalıp açıklık boyutu 2,5

mm için bükme kuvvetini hesaplayınız.

4,5 2 6,4 0,33baR mm t mm K

'180 180 1202 ( ) 2 ( ) 2 (4,75 0,33*3,2) 6,08

360 360 360b ba baA R K t R K t mm

Sac boyu; 38 25 69,08bL A mm

Page 8: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

8

V bükme için 1,33bfK

2 2(1,33)(450)(44,5)(3, 2)109 090

2,5

bf çK wtF N

D

Sac bükme ile flanş bükme, katlama, dikme ve kıvırma gibi işlemler gerçekleştirilir.

Düz flanş bükme Germeli flanş bükme Sıkı flanş bükme

Katlama Dikme Kıvırma

Bükme ile tüp ve boru şeklindeki iş parçaları da şekillendirilir.

Germeli bükme

Page 9: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

9

Derin çekmeli bükme

3. DERİN ÇEKME: Silindirik ve prizmatik kap şekillerin veya daha karmaşık konkav parçaların

imalatında kullanılan yöntemdir. İşlem, iş parçasının kalıp boşluğu üzerine yerleştirilerek zımba

ile sacın boşluğa doğru itilerek akıtılmasıyla sağlanan sac şekillendirme işlemidir.

Çapı bD olan sacın çapı

pD olan zımba ile kalıp boşluğuna itilerek derin çekilmesi işleminde malzeme

akışının etkin şekilde gerçekleşebilmesi için yaygın olarak bir baskı plakası (sac tutucu) ile sacın etek

kısımlarına basınç uygulanarak hareketi yavaşlatılır. Bu nedenle yırtılma olmaması için kalıp ve zımba

köşeleri yuvarlatılır. Köşe yuvarlatma olmaması durumunda istenmeyen delme işlemi gerçekleşir. Kalıp

ve zımba kenarları arasındaki boşluğa kalıp boşluğu ( c ) denir ve değerinin sac kalınlığından ( t ) en az

% 10 fazla olması gerekir ( 1,1c t ). Derin çekme işlemi esnasında sac dar bir bölgeye akmaya

zorlandığından dolayı parçada karmaşık gerilme ve deformasyon durumları ortaya çıkar. Sac tutucu

kuvvetinin gereğinden fazla olması sacın yırtılmasına, az olması ise kırışmaya neden olur.

Derin çekme oranı işlemi ölçmede kullanılan en önemli parametre olup;

b

p

DDR

D

Page 10: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

10

bağıntısı ile hesaplanır. Derin çekilebilirliğin ifadesi olan bu değer zımba ve kalıp köşe yuvarlatmalarına,

sürtünme şartlarına, çekme derinliğine ve sac metalin süneklik ve anizotropi gibi özelliklerine bağlı olup

normal şartlarda maksimum değeri 2 civarındadır. Derin çekmeyi karakterize eden diğer önemli bir

parametre indirgeme olup;

b p

b

D Dr

D

bağıntısı ile hesaplanır. 2DR kabulüyle 0,5r olur. Sac kalınlığının sac çapına oranı ( / bt D ) da

önemli bir derin çekme parametresi olup değerinin % 1’den büyük olması istenir. Bu oran küçüldükçe

sacın kırışma eğilimi artar. Bu üç değerin sınır değerleri aşması durumunda genellikle derin çekme

işlemi ılık veya sıcak şartlarda gerçekleştirilir veya işlem kademelendirilerek kademeler arasında

yumuşatma işlemi yapılır.

Derin çekme için gerekli kuvvet yaklaşık olarak;

( ) ( )( 0,7)bp ç

p

DF D t

D

bağıntısı ile hesaplanır. Sac tutucu kuvveti ise yine yaklaşık olarak;

2 20,015( ) [ ( 2,2 2 ) ]h akma b p dF D D t R

bağıntısı ile hesaplanır. Burada, dR kalıp köşe yarıçapıdır. Sac tutucu kuvveti genellikle derin çekme

kuvvetinin % 30’u kadardır.

Örnek: Çapı 75 mm ve yüksekliği 50 mm olan silindirik bir kap derin çekme ile imal edilmektedir.

Başlangıç sacının akma dayanımı 175 MPa, çekme dayanımı 300 MPa, çapı 138 mm ve kalınlığı 2,4 mm

olduğuna göre işlemin uygunluğunu inceleyerek derin çekme ve sac tutucu kuvvetini hesaplayınız.

138 1,84 275

b

p

DDR

D

Page 11: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

11

138 750,46 0,5

138

b p

b

D Dr

D

/ 2,4 /138 0,017 0,01bt D

olduğundan işlem uygundur.

138( ) ( )( 0,7) (75)(2,4)(300)( 0,7) 193 396

75

bp ç

p

DF D t N

D

2 20,015( ) [ ( 2,2 2 ) ]h akma b p dF D D t R

2 2(0,015)(175) [138 (75 2,2(2,4) 2*6) ] 86 824hF N

Derin çekme işleminin farklı bir uygulaması ters (zıt veya karşıt) derin çekmedir.

Derin çekme işleminin sac tutucu kullanmadan gerçekleştirilen uygulamaları da bulunur.

Page 12: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

12

Derin çekme işleminde, sacın dar bir bölgeye akmaya zorlanmasından dolayı parçada karmaşık gerilme

ve deformasyon durumları ortaya çıktığından ve hassas olarak analiz edilmesi gereken bir işlem

olduğundan pek çok farklı kusur ortaya çıkması söz konusudur.

Etek (Flanş) buruşması Duvar buruşması

Yırtılma Kulaklanma Çizilme

Derin çekilmiş bir parçada sac etek kısımlarından tutulduğundan kabın yan yüzeylerinde incelme

gerçekleşir ve kalınlık homojen olmaz. Daha düzgün bir duvar kalınlığı elde etmek için ütüleme işlemi

yapılır.

Page 13: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

13

4. GEREREK ŞEKİLLENDİRME: İş parçasının uç kısımlarından çenelerle tutularak gerdirildiği ve

istenen şekle eğildiği sac şekillendirme işlemidir. Gerdirme ve eğmenin bileşke etkisi işlem

sonundaki geri yaylanmayı azaltır. Düşük imalat miktarlarında da ekonomik olan yöntem

havacılık ve uzay endüstrisinde yaygın kullanılır ve karmaşık geometrilerin elde edilmesine

imkân sağlar.

Yaygın kullanılan diğer sac şekillendirme işlemleri; merdane ile eğme, sıvama, patlatma, elektrohidrolik

şekillendirme ve elektromanyetik şekillendirme işlemleridir.

Merdane ile eğme

Page 14: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

14

Geleneksel sıvama

Kanal sıvama

Page 15: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

15

Dıştan tüp sıvama İçten tüp sıvama

Patlatarak şekillendirme

Elektrohidrolik şekillendirme

Page 16: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

16

Elektromanyetik şekillendirme

Sac metalin belirli bölgelerinin şekillendirilmesi için çeşitli sac şekillendirme işlemleri kullanılır.

Kabartma

Çentik açma

Özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde uzun yıllardır kullanılan bir yöntem olan kauçuk zımba ile

şekillendirme elastik zımba sayesinde iş parçasındaki yüzey hasarlarını azaltır.

Page 17: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

17

Bu yöntemin daha gelişmiş ve etkin bir uygulaması kauçuk diyaframla birlikte hidrostatik etkinin

kullanıldığı hidro şekillendirme işlemidir.

Sac metal işlemlerinde kullanılan presler sabit alt tabla ve hareket verilen zımbadan (koç) oluşan bir

makina takımıdır. Koç zemine doğru hareket eder ve tekrar zeminden uzaklaşarak çeşitli kesme ve

şekillendirme işlemlerini yapar.

Page 18: SAC - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/eminerdin@hititedutr300420180H7S... · çekme, Gererek şekillendirme. 1. KESME: Sac metalin biri sabit biri hareketli

18

Sac metal pres makinalarında tahrik için üç temel yöntem kullanılır.

Eksantrik Kranklı Oynar bağlantılı