ZIMBA, BURÇ (MATRİS) BOŞLUKLARI; Zımba boşluğunun doğru seçilmemesi bir çok soruna yol açabilir; • • • • • •
Zımba şapkasının kırılması Pul veya çapağın üstte kalması, geriye çekilmesi Pul veya çapağın sıkışması Zımba ucu, alnında kırılmalar Zımba sarmaları Zımba aşınmaları
Sorunlarının önemli kısmının arkasında zımba burç boşluklarının doğru verilmemesi yatar. DELME SÜRECİ Delme süreci 6 ard arda aşamadan meydana gelir. • • • • •
•
İlk darbe (ımpact): Zımbanın delinecek malzeme ile ilk teması. Darbe (Impact) şeklindedir. Delme(Penetration): Zımbanın delinecek malzeme içinde ilerlemesi; Kopma-Yırtılma (break): Zımbanın malzeme içinde malzemede kopma yırtılmanın meydana geldiği an Yırtılmanın tamamlanması (snap through): Zımbanın malzeme içinde ilerleyerek yırtılmanın tamamlanması Sona erme (bottom): Zımbanın burç içine girmesi ve yolculuğunu tamamlaması Geri Dönüş (Withdrawal): Zımbanın delinen malzemenin içinden geçerek geri dönüşünü tamamlaması
Darbe
Delme
Kopma
Kopma tamamlanma Sona erme Geri çekilme sı
Delme sürecinin her aşamasında ortaya çıkan kuvvetler farklıdır. Aşağıda ortaya çıkan kuvvetler ve boşluğun kuvvetlerin armasında ve azaltılmasında etkisi anlatılacaktır. TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
DARBE
DARBE GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK
Omuz
Zımba Yönü
Malzeme akışı iyi
Azalmış Omuz teşekkülü
Darbe, zımbanın delinen malzeme ile ilk temas anıdır. Tezgahdaki salgı, boşlukların kapanıp, esnemelerin bitip koçun bir an için durduğu noktadır (tezgah salgı, boşluk, eğilme konuları başka bir bültende ele alınacaktır). Bu noktada şiddetli bir baskı gücü birkir ve zımba üzerinden yukarı doğru şok dalgaları şeklinde yük iletimi olur. Öteden beri zımba ve matris arasındaki boşluk, genel geçer bir kural olarak, tek taraflı olarak malzeme kalınlığının %5’i şeklinde (toplamda sağlı sollu %10) verilir. Makul bir çapak çapak yüksekliği sağlandığı ve alttan çıkan pul veya malzeme çapağı kontrol altına alınabildiği için bu kural uygulana gelmiştir. Yukarıdaki soldaki şekil tek taraflımalzeme kalınlığının %5’i boşluk uygulandığında ortaya çıkan durumu göstermektedir. Görüldüğü gibi delinen malzeme baskı güçleriyle plastik deformasyona uğramakta ve delme çeperinde omuz oluşturmaktadır. Sağdaki şekilde ise boşluk malzeme kalınlığına göre %9-20 (tek taraflı) arasında verilmiş (sağdaki resim ejektörlü-çıkarıcılı bir zımbayı temsil etmektedir. Bu durumda alttan çıkan pul veya çapağın kontrol edilmesi mümkündür) ve zımbanın tabi olduğu darbe ciddi bir şekilde azaltılmıştır. Bu durumda delinen malzeme sadece çekme gerilimine tabii olmakta ve delme boşluğuna doğru akmaktadır.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
DELME
GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK
Yüksek Baskı Gerilimi
DE MÜHE Zımba MÜHE UYGU Yönü UYGU %9-20 (T %9-20 (T BOŞ BOŞ Ejektörlü Ejektörlü MÜHE Zımba MÜHE UYGU Yönü UYGU %9-20 (T %9-20 (T BOŞ Yüksek Germe Gerilimi
Burç kuvveti Zımba Kuvveti
Artan tork
Zımba Kuvveti
Malzeme tarafından oluşturulan direnç pres gücü tarafından yenilmesini takiben zımba delinen malzemenin yüzeyine girmeye başlar. Hem zımba hem de burç(matris) kendi tarflarından kesmeye başlar. Verilen zımba boşluğu neticesi malzemenin delinen kısmı (pul-çapak) alta doğru bel verir. Bu nedenle zımba ile malzeme arasında bir vakum(boşluk) yuvası oluşur. Söz konusu vakum sonraki delme aşamalarında bir faktör olarak ortaya çıkacaktır. KOPMA-KIRILMA
KOPMA-KIRILMA GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK
Baskı Gerilimi
Kırılmadan önce daha fazla Çatlak delme
TEKNİK Bülten sayı 4
Germe Gerilimi
Daha iyi akma
Kırılmadan önce daha az delme
31 Ekim 2007
Delinen malzeme gerilim kuvvetinin üst sınırına gelince zımba ve matrisin delme ağızları arasında çatlamaya başlar ve neticede kırılma meydana gelir. Kırılma noktası hem delinen malzemenin iç çeperinde hem de çıkan pulun dış çeperinde açıkca görülür. Sağdaki resimdeki gibi zımba boşluğunun arttırıldığı durumlarda (ejektörlü) kesme gücü ciddi biçimde azalır. YIRTILMANIN TAMAMLANMASI YIRTILMANIN TAMAMLANMASI GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK Vakum Cebi
MÜHE Zımba MÜHE UYGU UYGU Yönü %9-20 (T %9-20 (T BOŞ BOŞ Ejektörlü Ejektörlü Yay
Delme Stresi Terse dönüyor Cebi
Vakum Cebinin Boşalması
Malzemenin gerilim kuvvetinin tamamen yenilmesi ile pul veya çapak malzemeden aniden kopar. Zımba üzerindeki yükün ani boşalmasıyla zımba üzerinde ani bir şok oluşur ve sıklıkla zımba kafası zarar görür veya kırılır. Bu aşamada şok şeklinde geri yüklenme genellikle kesilen malzemenin sertliği ile ilgilidir. Sertliği daha fazla olan malzemeler daha fazla ters şok yaratır.
Normal zımbalarda pul-çapak serbest kaldığında zımbanın önünü tıkar. Genleşir ve burcu tıkama ihtimali yüksektir. Ejektörlü zımbalarda vakum cebi tahliye edilir ve pul-çapak ejektör vasıtasıyla sıkışmadan kolaylıkla aşağıya itilir.
SONA ERME
Zımba yolculuğu sona erdiğinde burç (matris) içerisine yaklaşık 0,020 ila 0,030 inç arasında (0,5-0,75 mm). Daha fazla girdiğinde aşırı aşınma meydana gelecektir. Zımba ne kadar fazla girerse, geri dönüşte o kadar vakum oluşur. Oluşan vakun pul-çapağı yukarı çeker.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
SONA ERME
GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK
MÜHEN MÜHEN UYGUL UYGUL %9-20 (T %9-20 (T BOŞ BOŞZ Ejektörlü MÜHEN Ejektörlü Z Zımba MÜHEN UYGU Yönü UYGU %9-20 (T %9-20 (T BOŞ BOŞ Ejektörlü Ejektörlü Tatlı geçme
Sıkışma
Pul sıkışması
GERİ DÖNÜŞ
Pul serbest
GERİ DÖNÜŞ GENEL GEÇER UYGULAMA %5 (Tek taraflı) BOŞLUK
Aşırı aşınma
Asgari aşınma
Sıyırma kuvveti fazla
Sıyırma kuvveti az
Zımbanın geri dönüş aşaması zımba üzerindeki aşınmaları yaklaşık 2/3’ünden mesuldür. Aynı zamanda pul-çapağın yukarı çakilmesi bu aşamada olur. Normalde genel geçer uygulanmada ortaya çıkan delik zımba çapından 0,05 mm küçük olduğu için zımbanın çıkma noktasında her seferinde sıkı geçme oluşur. Dolayısıyla sürtünme yoluyla aşırı aşınma meydana gelir. Boşluk arttırıdığında pul-çapağın ebadı küçülür ve pul-çapak boşta kalır.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
ZIMBA BURÇ-MATRİS BOŞLUĞU İLE İLGİLİ NOTLAR-NASIL GÖZLENİR •
•
•
•
Boşluk az olduğunda zımba uclarında bilezik görünümleri ortaya çıkar. Bu görünümler yırtılmanın tamamlanması aşamasında zımba ucunda malzemenin geri yaylanması neticesi, zımbaya sarılması neticesi oluşur. Malzeme ile zımba arasında oluşan sıkışma ısı oluşturur ve zımba ucunun hemen gerisinde renk değişmeleri meydana getirir ve zımba ısıl işlemini tahrip eder. Bu da zımba ömrünü azaltır. Oluşan delik özellikleri verilen boşlukla bağlantılıdır. Genel geçer boşluk verildiğinde ortaya çıkan kesme derinliği (burnish) malzeme kalınlığının %40-60’ıdır. Ejektörlü zımbalarda %2040’tır. Genel geçer boşlukta delik çapı zımba çapından küçüktür. Boşluk arttırıldığında delik çapı zımba çapından büyük olur. Bu ise sıyırma aşınmasını azaltır ve zımba ömrünü uzatır. Genel uygulama zımba boşluğunun delik çapından bağımsız olarak verilmesidir. Bu her zaman doğru değildir. Bazı hallerde delik çapı malzeme kalınlığına kıyasla küçükleşir ve bu durumda genel geçer boşluk iyi netice vermez. Gerekli zımba kuvveti artar. Delik kesme derinliği artar aşırı çapak oluşur. Söz konusu sorun delik çapı malzeme kalınlığının 1,5 mislinin altına düştüğünde daha belirgin hale gelir. Delik çapı küçüldüğünde tek taraflı boşluğu %1 arttırmak iyi olur. Örnek olarak delik çapı malzeme kalınlığına eşit ise tek taraflı %4 boşluk iyi netice verir. Çıkan pul-çapaktaki kesme derinliği ve yırtılma derinliği deliktekine benzer bir görünün arzeder. Aşağıdaki resimdeki örnekler tek taraflı %6 boşluk verilerek üretilmiştir. Geniş çaplı pullar yaklaşık %25 kesme derinliği oluşturur. Bu delik çapının malzeme kalınlığından 1,5 mislini aştığı durumlarda tipik bir sonuçtur. Delik çapının malzeme kalınlığının altına indiği durumlarda ise kesme derinliği artar. Bu durumlarda delik kenarlarında çapak ta artar.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
•
Aşağıdaki şemada boşluğun az olduğu veya çok olduğu durumlarda kopma anı stilize edilmektedir.
Soldaki resimde boşluk az verilmiştir. Zımba ve matrisin kesmeya başlaması sırasında çatlaklar düzensiz oluşmakta ve ikincil kesme(shear) meydana gelmektedir. Ortadaki resimde boşluklar normaldir ve çatlamalar hat boyunca düzgün başlamaktadır. Son resimde ise boşluk fazladır ve çatlamalar verevine oluşmaktadır. •
Aşağıdaki şemada boşluğun az veya çok verilmesi durumlarında çıkan pul-çapağın durmları stilize edilmiştir.
En soldaki resimde boşluk fazla verilmiştir. Pul-çapağın üst kısmında torbalanma vardır.Dikine taranan kısımlar kesme derinliğini gösterir. Kumlu gösterilen alanlar yırtılma alanlarıdır. 2. resim ortalama boşlukla elde edilen sonuçtur. 3. resim boşluğun az olduğu durumdur. Kesme derinliğiği artmış ve yırtılma bölgesinde ikincil kesme (shear) izleri vardır. Son resim ise boşluğun çok az olduğu durumdurç Yırtılma neredeyse yoktur. ZIMBA BOŞLUĞU VERİLMESİ •
• •
Zımba boşluğunun nasıl verilmesiyle ilgili olarak literatürde belirgin bir yakalaşım yoktur. Çok sık rastlanan durum genel geçer kuralla ilgilidir. Bu gibi durumlarda delinen malzemenin kesme dayanımına ve delik çapına ve malzeme kalınlığına bakılmaksızın tek taraflı %5, hatta %10 şeklinde boşluk tanımlaması yapılmaktadır. Bu yaklaşım özellikle delik çapının malzeme kalınlığına kıyasla küçük olduğu durumlarda doğru netice vermemektedir. Delik çapının malzeme kalınlığına kıyasla küçük olduğu durumlarda boşluğun belli bir oranda (bazı literatürde %20) arttırılması önerilmektedir.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
•
Bazı kaynaklar ise zımba boşluğunu delinecek malzemenin bir fonksiyonu olarak vermektedir. Aşağıda aippunch şirketine ait bir tablo verilmektedir.
Normal zımba Kesme Kuvveti
Malzeme Özelliği
PSI (kg/cm2)
Genel
Malzeme Örnekleri Genel
5,000 (350) to
Yumuşak 20,000 (1410) Aluminyum
Ejektörlü zımba
Kesme Kesme zımba % derinliği zımba % derinliği Boşluğu Boşluğu (Burnish) (Burnish) (Toplam) (Toplam) (% T) (% T) 8 - 14%
50-70
Orta
20,000 (1410) to 50,000 (3520)
Soğuk çekme 8 - 14% çelik
40-60
Sert
50,000 (3520) to 80,000 (5620
Paslanmaz Çelik
30-50
Çok sert
80,000 (5620) to 140,000 (9840)
Temperlenmiş 8 - 14% Çelik
8 - 14%
10-30
15 - 18%
18 - 24%
24 - 30%
30 - 40%
30-50 20-40 10-30 5-20
Delik çapının 1,5x Malzeme kalınlığından az olduğu durumlarda boşluklar arttırılmalıdır.
TEKNİK Bülten sayı 4
31 Ekim 2007
