PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ - PDF Free Download
Download "PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ"
1 PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ Metalik malzemelerin geriye dönüşü olmayacak şekilde kontrollü fiziksel/kütlesel deformasyona (plastik deformasyon) uğratılarak şekillendirilmesi işlemlerine genel olarak plastik şekillendirme denir.
2 PLASTİK ŞEKİLVERMEDE UYGULANAN KUVVETLER Plastik şekillendirme işlemi, çekme, basma, eğme, kayma, burma vb kuvvetlerinden biri veya birkaçının eşzamanlı uygulanmasıyla gerçekleştirilir.
3 BİRİNCİL (PRİMER ) PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ Birincil plastik şekillendirmede başlangıç malzemesi olarak (hammadde) metal kütük/ingot/biyet kullanılır. Malzeme daha çok kütlesel deformasyona yol açan haddeleme, ekstrüzyon, dövme gibi işlemlerden geçirilir. Mamul olarak profil, çubuk, saç (levha /bobin ) gibi ara ürünler üretilir. Sıcak haddeleme Tavlama Soğuk hadde Isıl işlem İngot Homejenizasyon Sıcak Ekstrüzyon Isıl işlem Sıcak dövme Isıl işlem
4 İKİNCİL ( SEKONDER ) PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ Eğme/bükme/basit kesme, sıvama, çekme, gerdirme vs. işlemler bu türdendir. Bu yöntemlerde malzeme deformasyonu genel olarak basit veya bileşik bükme veya basit kesme veya bunların tümü veya birkaçının kombinasyonuyla oluşur.
5 SÜNEK METALLERDE ELASTİK VE PLASTİK ŞEKİL DEĞİŞTİRME
6 ELASTİK DEFORMASYON Metalik malzemelerin çoğunda, uygulanan eksenel yük elastik limit altında kaldığı müddetçe kalıcı şekil değişimi meydana gelmez. Elastik limite kadar, yük ile uzama miktarı doğru orantılı (lineer) olarak değişir. Eksenel yük altında çekme sonucu elde edilen bu grafiğe gerilim-gerinim diyagramı da denir. Bu ilişkiden malzemelerin elastikiyet (elastisite) modülü hesaplanır; E = σ / ε ELASTİK LİMİT Gerilme-gerinim diyagramında elastik davranışın sona erdiği nokta elastik limit olarak bilinir. Elastik limit sonrasında, malzemenin ilk plastik bozunuma uğradığı sınır akma mukavemetini gösterir (şekilde YS noktası). Akma noktasındaki elastik deformasyon (gerinim) çoğu mühendislik malzemeleri için % 0.5 in altındadır. Akma noktası, mühendislik uygulamalarında, genellikle %0.2 oranında kalıcı bir deformasyona karşılık gelen mukavemet sınırı olarak kabul edilmektedir.
7 ATOMİK ÖLÇEKTE PLASTİK DEFORMASYON-1 Kristal yapılı (kristalin) malzemelerde plastik deformasyon atomik düzlemlerin kayması sonucu meydana gelir. Atomik yapıdaki bu bozunum soğuk deformasyon sertleşmesinin (pekleşme) de nedenidir.
8 Kayma, atom yoğunluğunun en yüksek olduğu düzlemelerde ve çizgisel atom yoğunluğunun en yüksek olduğu yönlerde gerçekleşir. ATOMİK ÖLÇEKTE PLASTİK DEFORMASYON-2
9 MİKRO YAPIDA PLASTİK DEFORMASYON Tek kristalli çinko numunede eksenel çekme sonucu meydana gelen kayma düzlemleri. Çok kristalli bakırda çekme sonucu oluşan kayma düzlemleri. Kayma, her bir tanecikte farklı yönlerde gerçekleşmekte.
10 PLASTİK DEFORMASYONUN MALZEME MİKRO YAPISINA ETKİSİ Soğuk plastik deformasyon sonucu iş parçasının bazı mekanik özellikleri gelişir; işlem türüne göre bazı yönlerde malzemenin çekme dayanımı, sertliği artar. Bununla birlikte malzeme hala önemli ölçüde sünekliğe ve buna bağlı yüksek tokluk değerine sahiptir. Bu tür malzemeler darbeli çalışma ortamları için idealdir. Deformasyon sertleşmesi sonucunda, düşük dayanımlı yumuşak malzemelerin mukavemeti önemli ölçüde artırılabilir.
11 SOĞUK DEFORMASYON ORANI Çok aşamalı plastik deformasyona uğratılmış malzemelerde aşırı sertleşme meydana gelebilir. Bunun sonucunda, artan şekil değiştirme kuvveti işlem esnasında aşırı takım basıncı üretir. Bu durum kullanılan takımların/ekipmanın zarar görmesine (deformasyon veya aşınma) ve/veya iş parçasının çatlamasına/yırtılmasına yol açabilir. Soğuk deformasyon sonucu malzemelerin akma dayanımında (dolayısıyla elastikiyet modulünde) yüksek oranlarda artış sağlanabilir. Çekme dayanımına kıyasla, akma dayanımındaki artış daha yüksek oranlarda gerçekleşir.
12 TAVLAMA-1 Plastik deformasyon işlemi öncesi bazı durumlarda iş parçasının belirli sıcaklıklarda tavlanmasını gerekebilir. Bu tavlama işlemi amacına göre üçe ayrılır: İşlem tavı veya ara tavlama (< 0.3 Tm) Tm: Ergime derecesi Kendine gelme tavı ( Tm). Yeterli zamanın tanınması halinde, malzeme oluşan aşırı sertleşme bu tavlama ile kısmen önlenir. Ancak lifsi(fiberimsi) yapı genel olarak muhafaza edilir. Yeniden Kristalleşme tavı (> 0.5 Tm): Bu sıcaklıklarda atomlar hareket ederek büyük ölçüde deformasyondan arınmış eş eksenli tane yapısını meydana getirirler. Buna olaya yeniden kristalleşme denir. Bu tanelerin boyutu deformasyon oranına, sıcaklığa ve süreye bağlı olarak değişir.
13 TAVLAMA-2 Belli bir sıcaklıkta yeniden kristalleşme meydana gelebilmesi için malzemenin belli oranda soğuk deformasyona uğratılmış olması gerekir. Bu orana kritik deformasyon oranı denir ve mühendislik malzemeleri için bu oran %2 ile %18 arasında değişir. Bu oranın altında işlem gören malzemelerde yeniden kristalleşme meydana gelmez. Ayrıca artan soğuk deformasyon oranı yeniden kristalleşme sıcaklığının düşmesine neden olur.
14 TAVLAMA-3 Yeniden kristalleşmiş tanelerin boyutu soğuk deformasyon oranıyla ters, tavlama sıcaklığı ile doğru orantılı olarak değişmektedir.
15 0.5 Tm üzerindeki sıcaklıklarda yapılan işlemler sıcak plastik şekillendirme olarak bilinir. Bu sıcaklıklarda malzeme atomları kolay hareket edebildiklerinden difüzyon meydana gelir. Bu nedenle deformasyon sertleşmesi çok küçük oranlarda kalır. İşlem anında deformasyon sertleşmesi ve yumuşama (yeniden kristalleşeme) birbirini dengeler. SICAK PLASTİK DEFORMASYON-1
16 SICAK PLASTİK DEFORMASYON-2 Sıcak plastik şekillendirmede deformasyon sertleşmesi gerinim hızının bir fonksiyonudur. Sabit bir sıcaklıkta, gerinim hızını artırmak suretiyle belli oranda deformasyon sertleşmesi elde etmek mümkündür.
17 PLASTİK ŞEKİL VERMEYİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER Malzemenin mekanik ve fiziksel özellikleri Malzeme geometrisi Takım/makine/kalıp özellikleri Sürtünme/yağlama şartları İşlem sıcaklığı İşlem hızı Deformasyon oranı Güç gereksinimi Nihai metalürjik/mekanik özellikler Yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet
ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI