Upload
buikhanh
View
249
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
ÜRETİM SÜREÇLERİ
VE
SÜREÇ SEÇİMİ
İÇİNDEKİLER
• Giriş
• Süreçleri Sınıflandırma
• Şekillendirme Süreçleri
• Montaj (Birleştirme)
• Yüzey işlemleri
• Sistematik Süreç Seçimi
• Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
• Süreç (işlem), bir malzeme için uygulanan şekillendirme,
bağlama(montaj) ya da bitirme (yüzey) metotlarından biridir.
Tasarımın başında doğru işlemi seçmek oldukça önemlidir. Aksi
taktirde süreci daha sonra değiştirmek oldukça büyük
masraflara neden olabilir.
• Tasarım gereksinimleri yani parçanın üretileceği malzeme,
boyutu, şekli, hassaslığı ve kaç tane üretileceği seçimi etkiler.
• Her süreç bir kısım nitelikler ile karakterize edilir.
• Sürecin seçimi, süreç nitelikleri ile tasarım gereksinimlerinin en
iyi şekilde uyuşmasıyla gerçekleşir.
Giriş
• Şekilde görüldüğü üzere Malzeme, Şekil ve Süreç etkileşim
içerisindedir.
Giriş
Üretim süreçlerinde özellik kontrolü
• Metaller haddeleme ve dövme ile güçlendirilir; Çeliklere
sertlik ve tokluk kazandırmak için ısıl işlem uygulanır; E
modülü ve mukavemeti arttırmak için polimerler çekilir;
Dayanım artırmak için seramikler sıcak preslenir...
• Haddeleme ve dövme, metallerin sertliğini ve dokusunu
(tekstür) değiştirir ve içerdikleri inklüzyonları hizalayarak
mukavemet ve sünekliği arttırır.
• Isıl işlem, mukavemet, süneklik ve tokluğun manipüle
edilmesine izin verir.
• Kompozitler, işlenene kadar mevcut değildir; İşlenmeden
önce, sadece polimer çorbası ve bir elyaf yığınıdır.
Malzeme özelliği ve şeklinin etkisi
• Malzeme özellikleri ve şekli proses seçimini sınırlar:
sünek malzemeler dövülebilir, haddelenebilir ve
çekilebilir; kırılgan olanlar toz yöntemleriyle
şekillendirilmelidir. Makul (düşük) sıcaklıklarda düşük
viskoziteli sıvılara eriyen malzemeler dökümle
şekillendirilebilir.
• Şekil de süreç seçimini etkileyebilir. İnce şekiller,
haddeleme veya çekme ile kolaylıkla yapılabilir, ancak
dökümle yapılamaz. İçi boş şekiller dövme ile
oluşturulamaz, ancak dökümle veya kalıplama ile
üretilebilirler.
Süreçlerin Sınıflandırılması
• Birincil şekillendirme: Döküm, kalıplama,
deformasyon, toz yöntemleri, kompozitler oluşturma
yöntemleri ve hızlı prototipleme gibi özel yöntemler.
(Şekil oluşturulur)
• İkincil süreç: Şekilleri veya özellikleri değiştirir; Burada
zaten şekillendirilmiş bir cisme özellikler ekleyen "işleme"
ve yüzey/yığın özelliklerini arttıran "ısıl işlem" uygulanır.
• Son süreç: Birleştirme, yüzey işleme veya bitirme
işlemleri gerçekleştirilir.
Süreçleri Sınıflandırma
Süreçleri Sınıflandırma • İlk satır birincil şekillendirme süreçlerini, altındaki satır talaş kaldırma ve ısıl
işlemler ikincil süreçleri ve devamında montaj ve yüzey işlemleri takip
etmektedir.
Süreçleri Sınıflandırma
• Süreçleri daha ayrıntılı olarak düzenlemek için,
hiyerarşik bir sınıflandırmaya ihtiyacımız var. Süreç
evreninin üç ailesi vardır: şekillendirme, birleştirme ve
bitirme. Bu şekildeki şekillendirme ailesi sınıfları
göstermek üzere genişletilmiştir: döküm, deformasyon,
kalıplama ve benzeri. Bu kalıplardan bir tanesi, üyelerini
göstermek için tekrar genişletilir: ekstrüzyon, enjeksiyon
kalıplama ve benzeri.
• Bunların her biri belirli özelliklere sahiptir: ele alabileceği
malzemeler, yapabileceği şekiller, boyutları, hassasiyeti
ve optimum parti boyutu (kalıplamanın ekonomik olarak
yapabileceği birim sayısı).
Süreçleri Sınıflandırma • Süreç krallığının, şekillendirme ailesinin genişletilerek sınıflandırılması.
• Her üye belirli niteliklere göre karakterize edilir.
• Süreç seçimi bu niteliklerin tasarım gereksinimleriyle örtüşmesiyle ilgilenir.
Süreçleri Sınıflandırma • Süreç krallığının, birleştirme(montaj) ve yüzey işlemleri ailelerinin
genişletilerek sınıflandırılması.
Süreçleri Sınıflandırma
• Daha önce olduğu gibi, her üyenin özellikleri vardır. Birincisi
birleştirilen malzemeler. Bundan sonra öznitelik listesi
şekillendirme için farklılık gösterir. Burada, bağlantının
geometrisi ve yüklenme şekli önemlidir. Bağlantının
sökülebileceği ya da sökülemeyeceği, su geçirmez olacağı,
elektriksel olarak iletken olduğu ve benzeri şartlar
bulunmaktadır.
Şekillendirme Süreçleri: Döküm
Dökümde bir sıvı bir kalıbın içine dökülür ya da kuvvetle itilir ve
orada soğuyarak katılaşır. Döküm, kalıplamadan farklı olarak
sıvının düşük viskoziteye sahip olup kalıbın içine yerçekimi ile
(kum kalıp döküm ya da hassas döküm) ya da düşük basınçlar
ile dolmasını (basınçlı döküm) kapsar.
Tek seferlik döküm kalıpları ucuzdur. Büyük parçaların dökümü
için metal kalıpları pahalı olabilir. Bu uçlar arasında bir takım
diğer döküm yöntemleri vardır: kabuklu kalıba döküm, hassas
döküm, alçı kalıp ve benzeri.
Bir dökümün toleransı ve yüzey kalitesi, kum dökümünde
kötüyken hassas kalıp dökümleri için mükemmel seviyededir.
Şekillendirme Süreçleri: Döküm
Hassas Döküm
Kum Kalıp Döküm Basınçlı Döküm
Düşük Basınç Döküm
Şekillendirme Süreçleri: Döküm
Döküm şekli, sıvının kolayca akıp kalıbın tüm kısımlarını
dolduracak şekilde tasarlanmalıdır.
Katılaşma sırasında katı kabuk içinde sıvı paketleri
kalmamalıdır, bunlar büzülme boşlukları yaratırlar. Mümkünse et
kalınlığı üniform olmalıdır. Girintili-çıkıntılı şekillerden kaçınılmalı
bunlar sıcak yırtılmalara neden olur.
Metal kalıba dökülürken akış türbülanslıdır, yüzey oksitlerini ve
kalıntıları içerisine alarak hapseder ve döküm kusurlarına neden
olur. Bunlar vakum veya gaz basıncı ile yönlendirilen akışın
laminer olacak şekilde sıvı metalin kalıbın altından
doldurulmasıyla önlenir.
Şekillendirme Süreçleri: Kalıplama
Kalıplamada, malzeme kalıplanırken oldukça yüksek
viskoziteye sahiptir başlıca malzemeler termoplastikler ya da
camlardır.
Sıcak ve viskoz sıvı bir kalıp içine yüksek basınç ile itilir ya da
enjekte edilir burada soğur ve katılaşır. Kalıp tekrarlanan
basınç, sıcaklık ve kalıptan parçayı ayırırken oluşan
aşınmalara dirençli olmalıdır dolayısıyla pahalıdır.
Ayrıntılı şekiller kalıplanabilir fakat bu durumda kalıp şekli ve
ayırma-sökme işlemleri karmaşık hale gelebilir.
Şekillendirme Süreçleri: Kalıplama
• Termo-şekillendirme kalıpları ucuzdur. İşlemde, ısıtılmış
bir polimer tabakasını tek parçalı kalıp üzerine
preslemek için gaz basıncı veya vakum kullanır.
• Üfleme kalıplama da, bir polimer veya cam boşluğunu
bölünmüş bir dış kalıba genişletmek için gaz basıncı
kullanır. Süt şişeleri gibi ucuz parçaların seri üretimi için
hızlı, düşük maliyetli bir işlemdir.
• Metaller gibi polimerlerde ekstrüzyonla üretilebilir;
Hemen hemen tüm çubuklar, tüpler ve diğer prizmatik
bölümler bu şekilde yapılır.
Şekillendirme Süreçleri
Üflemeli Kalıplama
Enjeksiyon kalıplama
Polimer Ekstrüzyon
Isıl biçimlendirme
Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon
Deformasyon yöntemleri sıcak, ılık ya da soğuk (Malzemenin
erime noktasına (Tm) göre soğuk) uygulanabilir.
Ekstrüzyon, sıcak dövme ve sıcak haddeleme (T>0,55Tm)
kalıplamaya benzer fakat malzeme burada tamamen katıdır ve
bir vizkos sıvı değildir.
Yüksek sıcaklık akma dayanımını düşürür ve aynı zamanda
yeniden kristallenmeye izin verir bu durumlar biçimlendirme
basıncını düşürür.
Ilık işlem (0,35 Tm<T<0,55 Tm) Toparlanmaya izin verir fakat
yeniden kristallenme olmaz.
Soğuk dövme, haddeleme ve çekme (T<0,35 Tm) pekleşmeyi
sağlar ve nihai ürünün mukavemetini arttırır. Bunun bedeli
yüksek biçimlendirme basınçları uygulanmasıdır.
Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon
• Dövülmüş parçaların kalınlığında hızlı değişim ve keskin
radyal kıvrımlardan kaçınılmalıdır çünkü her ikisi de
yüksek bölgesel gerilimlere neden olur. Bunlar da
malzemenin yırtılmasına ya da kendi üzerine
katlanmasına kıvrılmasına neden olur.
• Metallerin sıcak dövülmesi, şeklin daha büyük
değişimlerine izin verir, ancak genellikle oksidasyon ve
çarpıklık yüzünden kötü bir yüzey ve tolerans verir.
Soğuk dövme daha hassas tolerans ve yüzey kalitesi
verir, ancak dövme basınçları daha yüksektir ve
deformasyonlar pekleşme ile sınırlandırılmıştır.
Şekillendirme Süreçleri: Deformasyon
Ekstrüzyon
Dövme
Haddeleme
Savurma
Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi
Toz Şekillendirme yöntemleriyle ince toz malzemeler presle
şekillendirildikten sonra sinterlenirler. Toz, soğuk preslenip daha
sonra sinterlenebilir (difüzyon birleşimi sağlamak için 0,8 Tm'ye
kadar ısıtılır); ısıtılmış bir kalıpta preslenebilir veya bir ince
preformda bulunan, bir hidrostatik basınç altında ("sıcak
izostatik presleme" veya "HIP") ısıtılabilir.
Ergime noktası çok yüksek olan ve deforme edilemeyecek kadar
güçlü metaller toz haline getirilebilir ve daha sonra toz
metalurjisi ile şekillendirilebilir. Hemen hemen her malzeme, toz
olarak basınç ve ısıya maruz bırakılarak şekillendirilebilir.
Bu metod küçük metal parçaları üretiminde ekonomiktir.
Kesitler üniforma yakın olmalı, çünkü toz köşelerde kolayca
akmaz. Şekil basit olmalı ve kalıptan kolayca çıkarılmalıdır.
Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi
• Seramiklerin dökülmeleri zordur ve deforme edilmeleri
imkansızdır dolayısıyla rutin olarak bu yöntemler
kullanılır.
• Slip döküm, toz süspansiyonu alçı kalıp içerisine dökülür.
Alçı kalıp suyu emer ve yarı ıslak çamur kurutulur ve
fırınlanır. Toz enjeksiyon kalıplamada bir seramik toz
polimer bağlayıcı karışımında klasik olarak kalıplanır.
Kalıplanan kısım pişirilir.
Şekillendirme Süreçleri: Toz Metalurjisi
Sıcak İzostatik Presleme
Kalıp presleme ve sinterleme Toz Enjeksiyon Kalıplama
Slip (Çamur) Döküm
Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler
Kompozit üretim yöntemleri genel olarak polimer esaslı
sürekli ya da kesilmiş fiber takviyeli kompozit üretimlerini
kapsar.
Büyük parçalar filament sargısıyla ya da karbon, cam ya da
Kevlar fiber emdirilmiş hasırların istiflenerek gerekli
kalınlığına preslenmesi ve kürlenmesi ile üretilir. Parçaların
üretimi otomatiktir fakat üretim hızı yavaştır.
Eğer parça kritik ise ultrasonik test, bütünlüğü sağlamak için
gerekebilir.
Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler
Yüksek bütünsellik vakum ya da basınç torbalı kalıplama ile
sağlanır bu yöntemlerde hava kabarcıkları sıkıştırılarak
polimerleşme öncesi uzaklaştırılır.
İstifileme metodları az sayıda yüksek performanslı, özel
hazırlanmış parçalar için uygundur.
Daha genel parçalar (tenis raketi gibi) kesilmiş fiber
kompozitlerin preslenerek ve ısıtılarak fiber içeren bir hamur
reçine şeklinde üretilir. Bu metodlar bulk molding compound
(BMC) ya da sheet molding compound (SMC) olarak bilinirler.
Şekillendirme Süreçleri: Kompozitler
Vakum ve Basınç torbalı Kalıplama
Filament Sargı
Püskürtmeli yerleştirme(istifleme)
Çekmeli-sıkma (Pultrusion)
Şekillendirme Süreçleri:
Prototipleme
CAD katı modelleme yazılımları tarafından sayısal olarak
üretilen kompleks şekillerin örneklemelerine olanak sağlar.
Buradaki motivasyon bir nesnenin estetik yönünden
görünümünü sağlamaktır.
Prototip, döküm gibi geleneksel işlemler için kalıpların
yapılabildiği örnek halinde kullanılabilir. Veya karmaşık
montajlarda-karmaşık geometrinin geçerliliğini, parçaların
uygunluğunu, montajı ve erişilebilirliği doğrulamak için
kullanılır.
Şekillendirme Süreçleri:
Prototipleme
• Tüm hızlı prototipleme yöntemleri, iç oyukları, çıkıntıları
olan büyük karmaşık şekilleri oluşturabilir; ancak şu
andaki hassaslık, en iyi ihtimalle ± 0,3 mm ile sınırlıdır.
• Bu yöntemde, üç boyutlu baskı yerine katmanlar halinde
tabakalar oluşturulur ve yöntem yavaştır (tipik olarak
birim başına 4-40 saat).
• En az altı geniş sınıf vardır.
Şekillendirme Süreçleri
1.Şekil, tarama başlığı tarafından
ince diş macunu katmanı gibi
beslenerek oluşturulabilir (3D-
yazıcı).
2. Fotoğrafa duyarlı bir
monomerin taranan lazere bağlı
polimerizasyonu (stereo litografi
veya SLA). Her taramadan
sonra, çalışma parçası kademeli
olarak indirilir ve taze monomer
yüzeyini örtmeye başlar.
Şekillendirme Süreçleri 3. Yapışkan kağıt elemanlarının taranmış lazerle kesilmesi.
Her kağıt tabakası bir lazer ışını ile kesilir ve bir diğerine ısı ile
yapıştırılır.
4. Mikro devre üretmek için kullanılan ekran tabanlı teknoloji
(katı zemin kürleme veya SGC). Bir dizi ardışık ekran, UV
ışığına duyarlı bir monomeri polimerleştirir ve katman katman
şekli oluşturur.
5. Lazerle sinterleme (SLS), bileşenlerin doğrudan
termoplastik, metal veya seramikten imal edilmesini sağlar.
SLA'da olduğu gibi bir lazer, bir yatak parçasını tarar ve kirişin
çarptığı ince bir yüzey tabakasını sinterler. Yüzey boyunca
yeni bir parçacık katmanı süpürülür ve lazer sinterleme adımı,
üç boyutlu bir gövde oluşturarak tekrarlanır.
Şekillendirme Süreçleri
Kalıp modeli üretimi
Model bırakma Üç boyutlu basım
Lamine edilmiş obje üretimi
Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat
• Metal, polimer veya seramikten yapılmış olan hemen
hemen tüm mühendislik bileşenleri imalat sırasında bazı
işlemlere tabi tutulur. Bunu mümkün kolaylaştırmak için
tasarımda simetriyi yüksek tutmak önemlidir. Simetrik
şekiller daha az işlem gerektirir.
• Metallerin işlenebilirlikleri, talaş oluşum kolaylığı,
pürüzsüz yüzey verme yeteneği ve ekonomik bir takım
ömrü verme becerisi açısından büyük farklılıklar gösterir.
Zayıf işlenebilirlik daha yüksek maliyet anlamına gelir.
Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat
• Çoğu polimer, nihai bir şekle dönüştürülür. Gerektiğinde
işlenebilir ancak düşük modülleri, talaşlı imalat işlemi
esnasında elastikiyetle sapmalar göstererek toleransı
sınırlar. Seramik ve camlar yüksek toleransta
zımparalanabilir (teleskopların aynalarını düşünün).
• Ultrasonik kesme, kimyasal öğütme ve su, kum
püskürtme, lazer ışınları ile kesim gibi uygulamalar
içeren birçok "özel" işleme tekniği vardır.
Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat
• Sac metal şekillendirme, delme, bükme ve germeyi içerir.
Delikler, tabaka kalınlığından daha küçük çapta delinemez.
• Bir tabakanın bükülebileceği minimum yarıçap,
biçimlenebilirliği, bazen tabaka kalınlığının katları cinsinden
ifade edilir. Yarıçap mümkün olduğunca büyük olmalı ve
t'den daha az yapılmamalıdır. Şekillendirilebilirlik aynı
zamanda sacın boyun vermeden ve hasara uğramadan
gerildiği veya çekildiği miktarı belirler.
Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat
• Şekillendirme sınır diyagramı daha kesin bilgiler verir:
Başarısızlığa neden olacak olan tabaka düzlemindeki ana
gerilmelerin kombinasyonunu gösterir. Parça, bu sınırı
aşmayacak şekilde tasarlanmıştır. Parlatma çoğunlukla, finiş
ve toleransı artırmak için döküm, kalıp veya toz ürünlerine
uygulanan ikincil bir işlemdir.
Şekillendirme Süreçleri: Talaşlı İmalat
Elektrik boşaltımlı işleme
Tornalama ve Frezeleme Derin çekme, Delme, bükme, Germe
Su püskürtmeli kesme
Talaşlı işleme
Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme
• Hemen hemen her malzeme yapışkanlarla birleştirilebilir,
ancak sağlam, dayanıklı bir bağ sağlanması zordur.
Cıvata, perçin, zımbalama ve sıkma rakorları polimerleri
ve metalleri birleştirmek için sıklıkla kullanılır ve
gerekirse sökülebilecek özelliklere sahiptir.
• Birleştirme proseslerinin en büyük sınıfı olan kaynak,
metalleri ve polimerleri birleştirmek için yaygın olarak
kullanılmaktadır.
• Sürtünme kaynağı ve sürtünme karıştırma kaynağı, farklı
metaller arasında bir bağ oluşturmak için sürtünmeden
kaynaklanan ısı ve deformasyona dayanır. Seramikler
kendilerine, camlara ve metallere difüzyonla
bağlanabilirler.
Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme
• Bileşenler kaynak yapılacaksa, üretildikleri malzeme
yüksek bir kaynaklanabilirlik ile karakterize edilmelidir.
• Düşük bir termal iletkenlik, düşük bir ısı girdisi ile kaynak
yapılmasını sağlar, ancak soğutma üzerinde daha büyük
çarpılmalara neden olabilir.
• Düşük termal genleşme, daha az çarpılma riski oluşturur.
• Katı çözelti, yaşlandırılmış bir alaşımdan daha iyidir,
çünkü kaynağın her iki tarafındaki ısıdan etkilenen
bölgede aşırı yaşlanma ve yumuşama meydana gelebilir.
Şekillendirme Süreçleri: Birleştirme
• Kaynak her zaman iç gerilmelere neden olur. Isıl işlemle
giderilebilir, ancak bu ilave maliyet demektir, bu nedenle,
etkisini iyi bir tasarımla en aza indirgemek gerekir.
• Bunu başarmak için, kaynak yapılacak parçalar mümkün
olduğunca eşit kalınlıktan yapılır, kaynaklar gerilme veya
sapmanın en az kritik olduğu yerde bulunur ve toplam
kaynak sayısı en aza indirilir.
Montaj (Birleştirme)
metal ark kaynaklama
Yapıştırma Bağlama tutturma
Sıcak bar (çubuk) polimer kaynaklama
Mekanik özellikleri artırmak için
uygulanan son işlemler
• Taşlama, cilalama ve parlatma, hassas yüzeyleri ve
pürüzsüzlüğü artırır, özellikle rulman yüzeyleri için
önemlidir.
• Elektroliz, korozyona ve aşınmaya direnç sağlamak için
bir bileşenin yüzeyine ince bir metal katman bırakır.
• Kaplama ve boyama, büyük ölçüde dışbükey yüzeylere
sahip basit şekilli parçalar için kolaydır: Kanallar, aralıklar
ve yuvalara ulaşmak zordur.
• Eloksal, fosfatlama ve kromatlama, yüzey üzerinde oksit,
fosfat veya kromat tabakası oluşturarak aşınma direnci
kazandırır.
Yüzey işlemleri
Isıl işlem Karbürleme
Mekanik Parlatma Elektrikli kaplama
Anotlama
Mekanik özellikleri artırmak için
uygulanan son işlemler
• Isıl işlem birçok malzeme için gerekli bir uygulamadır.
Çökelme sertleşmesi yapılan alüminyum, titanyum ve
nikel alaşımları, kontrollü bir ısıl işlemle üretilen çökeltiler
ile dayanım kazanırlar: yüksek sıcaklıktan su verme ve
daha düşük bir sıcaklıkta yaşlandırma.
• Çeliklerin sertliği ve tokluğu benzer şekilde kontrol edilir:
"östenitleme" sıcaklığından su verilerek tavlama ve
temperleme.
• Su verme; bununla bağlantılı ani termal daralma, bileşeni
çarpıtmak veya parçalamak için yeterince büyük
gerilmeler üretebilir. Gerilmeler düzgün olmayan bir
sıcaklık dağılımından kaynaklanır ve bu da bileşenin
geometrisiyle ilgilidir.
Estetik özellikleri artırmak için
uygulanan son işlemler
• Elektrokaplama ve eloksallama.
• Organik solvent bazlı boyalar yüksek yüzey kalitesinde
dayanıklı kaplamalar verir ancak solvent çevreye zarar
verir.
• Su bazlı boyalar bunları aşar, ancak daha yavaş kurur ve
elde edilen boya filmi daha az mükemmel olur.
• Polimer toz boya ve polimer tozu püskürtme işleminde,
termoplastik-naylon, polipropilen veya polietilen filmi,
parlak renkli olabilecek koruyucu bir katman bırakarak
yüzeye bırakılır.
Estetik özellikleri artırmak için
uygulanan son işlemler
Malzeme Özellikleri Açısından Süreçler
Özellik çizelgelerindeki malzeme kabarcıklarının derecesi, özelliklerin işlemeye tabi tutulma
derecesine ilişkin fikir verir. Alttaki çizelge, metaller için alaşımlama, ısıl işlem ve soğuk şekil
verme ile kontrol edilme derecesini göstermektedir.
Malzeme Özellikleri Açısından
Süreçler
• Kompozitlerin ve köpüklerin kabarcıklarının oldukça farklı
şekilleri, ilk özelliklerinin lif içeriğine ve yönüne bağlı
olma biçimini yansıtmaktadır.
• Polimerlerin ve elastomerlerin modül ve mukavemeti
zincir uzunluğuna ve çapraz bağlanmanın derecesine
bağlıdır, yapıların direkt olarak işleme tabi tutulması
yönleri.
• Özellikle seramiğin gücü, işlemden doğrudan etkilenen
mikroyapının bir başka yönü olan poroziteye bağlıdır.
Sistematik Süreç Seçimi
Strateji: Tasarımın diğer yönleri gibi süreç
seçimi tekrarlı bir prosedürdür.
1. İlk tekrar, bir veya daha fazla olası işlem
yolu verir.
2. Ardından, imalatı kolaylaştırmak için
tasarım mümkün olduğunca en umut verici
rotaya uyarlanacak şekilde yeniden
düşünülmelidir.
3. Son seçim, maliyet modellerinin
kullanılmasını gerektiren süreç maliyetinin
karşılaştırılmasına ve dokümantasyona
dayanmaktadır: kılavuzlar, vaka
incelemeleri ve ilgili ürünler için kullanılan
proses rotalarının örnekleri.
Dokümantasyon ayrıca, proses ve malzeme
özellikleri arasındaki bağlantının ele
alınmasında yardımcı olur.
Çeviri
• Bileşenin işlevi, malzeme ve şeklin ilk tercihini belirler.
Bu tercih, süreç seçimine de kısıtlamalar getirir:
• Teknik açıdan: seçilen süreç işe yarayabilir mi?
MALZEME VE SÜRECİN UYUMLULUĞU!!!
• Kalite açısından: seçilen süreç işi yeterince iyi yapabilir
mi?
KUSURLARI ÖNLERKEN İSTENEN HASSASİYETE,
YÜZEY ÖZELLİKLERİNE VE NİTELİK PROFİLLERİNE
ERİŞMEK!!!
• Süreçlerin genel amacı maliyeti en aza indirmektir.
Serbest değişkenler büyük ölçüde süreci ve işlem
parametrelerini (sıcaklık, akış hızı vb.) seçmekle
sınırlıdır.
Sistematik Süreç Seçimi
• Süreç gereksinimlerinin çevrimi
Fonksiyon Süreç ne yapmalı (Şekillendirme?, Montaj?,
Yüzey işlemleri?)
Kısıtlamalar Hangi malzeme, şekil, boyut, hassaslık vb.
Sağlamalı
Amaç Ne maksimum ya da minimum olmalı (Maliyet?,
Zaman? Kalite?)
Serbestlik
değişkenleri
Süreç seçimi
Süreç devam opsiyonları
Ayırma (Ayıklama)
• Ayırma aşaması, kısıtlamaları uygular; bunlara uymayan
işlemleri ortadan kaldırır. Bazı işlem nitelikleri basit
sayısal aralıklardır; işlemin uygulayabileceği bileşen
boyutu veya kütlesi, elde edilebilen hassaslık veya yüzey
pürüzlülüğü gibi.
• Sıralamada, daha önce olduğu gibi bir veya daha fazla
hedef belirlenir; en belirgin olan bu maliyeti en aza
indirgemektir. Bazı uygulamalarda maliyet ne olursa
olsun kaliteyi en üst düzeye çıkarmak amacıyla hedef
değiştirilebilir.
Sıralama
Sistematik Süreç Seçimi
• Seçim Tabloları
•Daha öncede bahsedildiği üzere her süreç bir dizi nitelikler
ile karakterize edilir. Bunlar basit matris ve çubuk grafikleri ile
gösterilir. Ayıklama yapabilmemiz için seçim araçları sağlar.
Basılı kopyalar şeklinde olanlar sadece belirli sayıda süreç
ve niteliklerini gösterirler. Bilgisayar yazılımlarında çok
fazlası mevcuttur.
Sistematik Süreç Seçimi •
Sü
reç-M
alz
em
e M
atr
isi:
Şekillendirme işlemleri en
üstte, malzeme ailesini
tanımlayan renkli
noktalarla işaretlenmiş
uyumlu kombinasyonlar
bulunmaktadır. Ayırma için
kullanımı basittir:
Malzemeyi belirleyin ve
süreci okuyun veya tam
tersi: süreci belirtin ve
malzemeleri okuyun.
Süreç-Malzeme Matrisi: • Matristeki noktaların diyagonal yayılımı, her bir materyal
sınıfının-metaller, polimerler ve benzerlerinin-kendi
proses güzergah takımlarına sahip olduklarını ortaya
koymaktadır. Bazı örtüşmeler vardır - toz metodları hem
metaller hem de seramiklerle uyumludur, hem polimerler
hem de camlar kalıplanır.
• İşleme (şekillendirme için kullanıldığında) neredeyse tüm
ailelerle uyumludur. Yapıştırıcılar ve tutturucular kullanan
birleştirme işlemleri çok yönlüdür ve çoğu malzemede
kullanılabilirken, kaynak yöntemleri malzemeye özeldir.
Bitirme işlemleri öncelikli olarak daha sert malzemeler,
özellikle metaller için kullanılır; Polimerler
şekillendirilmek üzere kalıplanır ve dekoratif amaçlar
dışında nadiren işlenir.
Sistematik Süreç Seçimi
• Süreç-Şekil Matrisi:
Şekillendirme en zor karakterize edilen niteliktir. Birçok işlem,
aletin veya malzemenin dönmesini içerir. Bu da düşüncelerimizi
eksenel simetriye, yönlendirir. Tornalama, eksenel simetrik
(dairesel) şekiller oluşturur; ekstrüzyon, çekme ve haddeleme
hem prizmatik şekiller hem de dairesel ve dairesel olmayan
şekiller üretir. Bazı işlemler üç boyutlu şekilleri oluşturabilir ve
bunların bazıları içi boş şekiller de yapabilirken bazıları
yapamazlar. Saç şekillendirme süreçleri düz şekiller ya da
çanaksı şekiller yapar.
Süreç-Şekil Matrisi:
Şekillendirme süreçleri: kütle ve
kesit kalınlığı • Bir işlemin yapabileceği bileşenin boyutunun sınırları
vardır. Boyut hacim ya da kütle ile ölçülebilir.
• Her bir çubuk, prosesin yetenekli olduğu boyut aralığını
aşırı teknik zorlanma olmaksızın kapsar. Her şey daha
küçük veya daha geniş uçlara esnetilebilir ancak
ekipman artık standart değildir ve ekstra maliyet getirir.
Bu nedenle, dar aralıklarla başarısız olan, ancak
gerekirse yeniden değerlendirilip kullanılabilecek
süreçlere ayırma basamağında dikkat edilmelidir.
Sistematik Süreç Seçimi • Kütle çubuk grafiği:
Sistematik Süreç Seçimi Kesit kalınlığı çubuk grafiği: Şekil, her şekillendirme prosesinin
kabiliyetine sahip olan kesit kalınlığı aralıkları için ikinci bir çubuk grafiğini
göstermektedir. Aralıkların alt sınırı- minimum kesit kalınlığı – sürecin
dayattığı fiziksel sınırlardır.
Tolerans ve yüzey
pürüzlülüğü çubuk grafikleri • Bir bileşenin hassaslığı ve yüzey finişi, kalitesinin
durumudur. Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü R ile ölçülürler.
Bir bileşen boyutları belirtildiğinde yüzey kalitesi de belirtilir,
ancak mutlaka yüzeyin tamamında olmayabilir. Yüzey
kalitesi, bir conta oluşturmak için çiftleşmesi gereken
flanşların yüzleri veya yivlerde ilerleyen sürgü gibi temas
yüzeylerinde kritik öneme sahiptir. Ayrıca, yorulma çatlaması
başlatma direnci ve estetik nedenlerden ötürü önemlidir.
• Y boyutundaki tolerans T,
• Yüzey pürüzlülüğü üst sınır olarak, örneğin R <100 μm
olarak belirtilir.
Sistematik Süreç Seçimi •Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü çubuk grafikleri
Sistematik Süreç Seçimi •Tolerans ve yüzey pürüzlülüğü çubuk grafikleri
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Üretilecek parça maliyetinin bir kısmı hangi malzemeden
yapılacağıdır. Geri kalan kısım ise üretim sürecidir (şekillendirme,
montaj ya da yüzey işlemleri). Detaylara inmeden önce 4 temel
kural maliyetleri düşürmek için akılda tutulmalıdır.
Standart tutmak: Sizin istediğiniz parça başkaları tarafından
üretilmiş ise satın almak üretmekten daha ucuzdur. Kimse
üretmemiş ise tasarımınızı standart stoklardan( plaka, çubuk, tüp)
yapmak daha standart olmayan şekiller ya da özel döküm ya da
dövmeden üretmekten daha ucuz olur. Mümkün olduğunca
standart malzemelerle çalışmak geri dönüşüm noktasında da
yardımcı olur.
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Basit tutmak; eğer parça talaşlı imalat ile işlenecekse,
kelepçelenmeli. Defalarca sıkıştırılıp, yönlendirilmesi maliyeti arttırır.
Şayet parça kaynatılacak ya da lehimlenecek ise torçun
yetişebileceği ve ne yapıldığının görülebileceği bir yerler olmalı.
Kısımları kolay toplanabilmeli: Parçaları toplamak zaman alır ve
zaman maliyet demektir.
1. Parça sayısını en aza indirin.
2. Montaj sırasında kendi kendine hizalanacak parçaları tasarlayın.
3. Hızlı olan birleştirme yöntemlerini kullanın; punta kaynakları,
genellikle yapışkanlardan daha hızlıdır.
Gerektiğinden daha fazla performans tanımlamamalı; Yüksek
dayanımlı metaller yüksek miktarda alaşımlanır. pahalı katkılarla,
yüksek performanslı polimerler kimyasal olarak daha kompleks
yapılardır, yüksek performanslı seramikler yüksek üretim kalitesi
gerektirir. Bütün bunlar maliyet getirir.
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Seçim için ekonomik kriter;
Bir kalem açmak istiyorsan, bir bıçak ile halledebilirsin. Eğer bin
tane açmak istersen elektrikli kalem açıcı alman yeterli. Eğer
milyon tane açmak istersen, otomatik besleyen, tutan ve açan bir
sistem gerekir. Farklı boy ve kalınlıklarda kalemler ile ilgileniyorsan
kalem boyutlarını ölçen sensörlü mikro-işlem kontrollü akıllı
sistemler gerekir.
Süreç seçimi kaç tane kalem açacağına bağlı olarak değişmektedir
ve buna yığın büyüklüğü (miktarı) denir.
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması Seçim için ekonomik kriter; Kalem açma miktarına bağlı göreceli maliyet
Bıçak çok pahalı değil ama yavaş,
dolayısıyla işçilik maliyeti yüksek.
Diğer süreçler aşamalı olarak
sermaye yatırımı gerektirir ancak işi
daha hızlı yapar, böylece işçilik
maliyetlerini düşürür. Sermaye
maliyeti ve hız arasındaki denge
eğrilerin şeklini verir. Bu şekildeki en
iyi seçim en düşük eğridir - 100
kalem için bıçak; 102 ila 104 arası bir
elektrikli kalemtıraş, 104 ila 106 arası
otomatik bir sistem ve benzeri. Her
işlem ekonomik bir parti boyuna
sahiptir.
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Ekonomik yığın miktarı; Üretim Süreçleri ve Üretim Miktarları
Ekonomik Yığın Miktarı ve
Maliyet Modeli
• Süreç maliyeti, modelleyicinin kontrolünde değil, çok
sayıda bağımsız değişkene bağlıdır. Ekonomiyi seçime
dahil etmenin kolay yolu, aday süreçleri ekonomik parti
büyüklüğüne göre sıralamak ve istediğiniz aralıkta
ekonomik olanı korumaktır.
• Bunun için bir maliyet modeli oluşturmak daha uygundur.
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Maliyet Modeli: Bir Maliyet modeli için girdiler
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Maliyet Modeli:
Tanımlar Sembolleri ve Birimleri
Süreç Maliyetlerinin Sıralanması
Maliyet Modeli: Alüminyum Krank kolu için 3 alternatif süreç