KAPALI
KALIPTA ÇAPAKLI DÖVME
Prof. Mehmet Emin YURCİ YILDIZ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA BÖLÜMÜ
26 ARALIK 1991
KAPALI KALIPTA gAPAKLI DdVME (KALIP TASARIMI) Mehmet Emin YURCI*
1. KALiPTA BigtMLENDIRME: Kalip genelde ayni boyut, bigim ve ozellikleri gosteren pargalann imalltmda kullanilan onemli bir takimdir. Soz konusu pargalarin seri imalati kalipl a n n kullamlmasiyla gergekle§tirilebilmektedir. Kalip ile imalltta belirir bir olgii ve bigim tamligi siirekli olarak saglanabildigi gibi, pargalar kisa sureli ve basit bir isgilikle elde edilmis olmaktadir. Kalipta sekillendirme yontemlerinden birisi olan Kapali Kalipta Dovme gapakli Dovme konusu ile ilgili kalip tasarimi a^amasinda, gerek dovme parga ve gerekse kalibi gogu kez birlikte ele almak gerekmektedir.
2.Kalipta Dovme ve Basma Basta da deginildigi gibi imal edilecek dovme pargalar arasmda bigim, boyut e§itligini saglamak, imalati belirli olgu tamligi limitleri iginde gergekle§tirebilmek, kolay ve hizli bir bigimlendirme ile ekonomik bir seri imalata yonelmek, sicak §ekillendirmenin saglayabildigi yiiksek mukavemet ozelliklerine ula§mak, kalipta dovme ve basmanm getirdigi onemli avantajlar olmaktadir. Kalip, gerek malzemesi ve gerekse i§gilik yoniinden pahali bir takim olarak bilinirse de, imal edilecek parga sayismin arti§i ile birim parga maliyetinin gok du^tiigu gortilraektedir. §ekil 1fde, ayni parganin gelik dokum, serbest veya kalipta dovme ve basma ile imal edilmesi durumunda, parga sayismin arti§iyla birim parga maliyetinin nasil degi^tigi gorillmektedir. Serbest dovme ve basma ile imalatta parga sayismin arti^i ile maliyet degi§raemekte, gerek gelik dokiira ve gerekse kalipta dovme ve basraada d(i§iimler meydana gelmektedir. Parga sayisi fazla oldugu takdirde, en ekonomik yontem kalipta dovme ve basma olmaktadir.
Prof,, Yildiz Universitesi Makina Muhendisligi BolCimii
136
mekteyiz. Malzemelerin büyük bir çoğunluğunun dövülerek şekillendirilebildiklerini görmekteyiz. Çeşitli çelik türleri başta olmak üzere, bakır ve alaşımları, alüminyum ve alaşımları, titan ile Co, Mo, Ta, W gibi metal ve alaşımları; hatta Be, Zi gibi malzemeler dövülerek biçimlendiril eb i 1mek t ed i r. Dövme parça türlerine bakıldığında, bunları dört ayrı grupta toplamak mümkündür : a)Çeşitli motor ve taşıt parçaları (dişli,krank, kam ve tahrik milleri, supap ve itecekler, kardan mafsalı, kilbütör kolu, istavroz, rotlar, akslar, dingil, süspansiyon çubuk ve elemanları vb.) b)Bağlama elemanları (civata, saplama, perçin vb.) c)El takımları (Pens, kazma, çekiç, kerpeten vb.) d)Çeşitli makina parçaları (inşaat, maden, tarım alet ve makinaları vb.) e)Uçak ve uzay teknolojisi ile ilgili binlerce tür dövme parça. Görüldüğü üzere, çeşitli sanayi dallarında kullanılacak binlerce türden dövme parça, çeşitli malzemelerden imal edilebilmektedir. Bunlar, genellikle kritik yüklenme durumları gösteren ve yüksek nitelikler beklenen parçalar olmaktadır. Dövme sanayiinin kapasitesinin büyük bir kısmını motor, makina ve uçak sanayiine hazırlanan parçalar tutmaktadır. Yukarıda sayılan özellikler yanında, dövme işlemi, sonradan uygulanacak işlemler yönünden de iyi bir uyum göstermektedir. Dövme parçalarda gözeneklilik ve yapı hatalarının bulunmayışı, ince taneli ve homojen yapı şekli, bu parçaların kolayca kaynak edilmesini, talaşlı işlenebilmesini sağlamaktadır. Ayrıca, dövme parçalar, ısıl işlemlerin her türlüsü ile yüzey kaplama ve montaj gibi işlemlere de uyum göstermektedir. 2.2. Dövme ve Basma İşlemlerinin Karakteristikleri Serbest ya da kalıpta şekillendirme işlemleri dövülmek veya basılmak suretiyle gerçekleştirilebilmektedir. Dövme işleminde, şekillendirme hızı yüksek olup, bunun için yüksek hızlı bir makina (şahmerdan, eksantrik dövme presi gibi) kullanılabilir. Dövme işleminde, özellikle karmaşık şekilli ve kaburgalı parçalar imal edilebilir. Basmada ise şekillendirme hızı düşüktür ve bu işlemde de düşük hızlı bir makina (hidrolik pres, vidalı pres gibi) kullanılabilir. Basmada, şekillendirme daha derinlemesine olup, daha ziyade yassı, simetrik ve basit şekilli parçalar imal edilebilir. Dövmede hızın yüksekliği nedeniyle, özellikle büyük parçalarda şekillendirme yüzeysel kalabilmekte
13er
ve cekig tarafi daha iyi sekil almaktadir. Bu yiizden parganm karma§ik §ekilli tarafi gekig tarafina getirilmektedir. Dovme ve basraa i§Lemi ile birlikte, piiskilrtme ve yukseltme §eklinde rnalzeme hareketleri de saglanabilmektedir. Dovme yontemi, enerjiye dayali bir i§lem olup, belirli toplam §ekil degistirme i§inin pargaya iletilip son §ekil elde edilinceye kadar darbe etkisi siirduriilmektedir. Basina i§leminde isef ayni amagla basing uygularanakta ve bu l§lem k u w e t e dayali olmaktadir. Dovme yonteminin degi§ken faktorleri lie bunlann, dovrae parga yapismi ve dayanim durumunu etkileyi§ §ekilleri §u tabloda agiklanabilir:
2.3.Dovme Tesisindeki Makina ve Donatimlar Bu makina ve donatimlan §u §ekilde gruplandirmak raumkundur: 2.3.1.Makinalar : Dovme tesisinde esas olarak dort tip makina bulunmaktadir: a)§ekil degi§tirme i§i ya da kuwetini
saglayan §ahmerdan, pres
gibi asil makinalar b)§ekillendirilecek ilkel pargayi, yari mamullerden kesip hazirlamada kullamlan testere, makas gibi yardimci makinalar c)Daha ziyade on ve ara §ekillendirme amaciyla kullamlan dovme haddesi; kivirma, delme, yigma, puskurtme gibi hazirlik i§lemlerinin gergekle§tirilebilecegi diger bir yardimci makinalar grubu d)Kaliplarin i§lenecegi ge§itli takim tezgahlari, elektroerozyon ve elektrokirayasal i§leme makinalari
139
2.3.2.Tav Ocakları Sıcak şekillendirilen parçanın tavlanmasında kullanılacak tav ocakları tesisin diğer bir yönünü oluşturmaktadır. Bunlar katı, sıvı ve gaz yakıtla; ya da elektrikle (direnç, endüksiyon) çalışan çeşitli tipten fırınlardır. 2.3.3.Takımlar En önemli takım, parçanın dövüleceği kalıp olmaktadır. Ayrıca, açık ve yarı açık dövme işlemleri için kullanılacak çeşitli baskı, dövme ve basma takımları, çapak kesme kalıpları da bu gruba dahil edilebilir. 2.3.4.Ölçme Takımları ve Yardımcı Takımlar Dövme parçanın boyut ve biçim tamlığmın kontrolunda kullanılan şablon, mastar, ölçme kancası gibi takımlar ile diğer ölçme araçları ve sıcaklık ölçüm cihazları ölçme takımları arasında sayılabilir. îş parçasının kaldırma, çevirme ve iletilmesinde kullanılan tutma ve taşıma vasıtaları, çeşitli kıskaç,kanca, askı ve sepetler de yardımcı takımlar olarak gruplandırılmaktadır. 3.Dövme ve Basma Kalıpları 3.1 .Kalıpların Sınıflandırılması Kalıplar değişik yönlerden sınıflandirilabilmektedir. Dövme kalıpları genel olarak iki parçalı ve kapalı kalıp şeklinde düzenlenirler (Şekil 2 ) .
ve cekig tarafi daha iyi sekil almaktadir. Bu yiizden parganm karma§ik §ekilli tarafi gekig tarafina getirilmektedir. Dovme ve basraa i§Lemi ile birlikte, piiskilrtme ve yukseltme §eklinde rnalzeme hareketleri de saglanabilmektedir. Dovme yontemi, enerjiye dayali bir i§lem olup, belirli toplam §ekil degistirme i§inin pargaya iletilip son §ekil elde edilinceye kadar darbe etkisi siirduriilmektedir. Basina i§leminde isef ayni amagla basing uygularanakta ve bu l§lem k u w e t e dayali olmaktadir. Dovme yonteminin degi§ken faktorleri lie bunlann, dovrae parga yapismi ve dayanim durumunu etkileyi§ §ekilleri §u tabloda agiklanabilir:
2.3.Dovme Tesisindeki Makina ve Donatimlar Bu makina ve donatimlan §u §ekilde gruplandirmak raumkundur: 2.3.1.Makinalar : Dovme tesisinde esas olarak dort tip makina bulunmaktadir: a)§ekil degi§tirme i§i ya da kuwetini
saglayan §ahmerdan, pres
gibi asil makinalar b)§ekillendirilecek ilkel pargayi, yari mamullerden kesip hazirlamada kullamlan testere, makas gibi yardimci makinalar c)Daha ziyade on ve ara §ekillendirme amaciyla kullamlan dovme haddesi; kivirma, delme, yigma, puskurtme gibi hazirlik i§lemlerinin gergekle§tirilebilecegi diger bir yardimci makinalar grubu d)Kaliplarin i§lenecegi ge§itli takim tezgahlari, elektroerozyon ve elektrokirayasal i§leme makinalari
139
§ekil 5, a~diiz, b-kink ve c-egrisel bolme yiizeyli kaliplar
Bazi hallerde, kaliplar gapak yiizeyinin durumuna gore de s i m f landirilabilmektedir. llerideki konulardan "Kalip Tipinin SecimiMnde de agiklandigi gibi, kalxplar bu kez kapali, serbest ve simrlandirilmi§ gapakli olarak nitelenebilmektedir (gekil 6 ) . 3.2.Dovme ve Basma Kaliplarinm
Tasanmi
3.2.1.Kalip Tasariimnin llkeleri Kaliplarm boyutlandinlmasi ve dizayni, birtakim standartlar, amprik esaslar ve deneyimlere dayanmaktadir. Cunku uygulamada rastlanan ka~ lip arizalarmin buylik bir cogunlugu, konstrliksiyon ve boyutlandirma hatalarma bagli bulimmaktadir. Ornegin, k a l i b m gereginden buyiik bo~ yutlu tutulmasi, hantal ve kullani§siz kaliplara, malzeme kayiplarma; gereginden kuglik tutulmasi ise k a l i b m deformasyonuna neden olmaktadir. Bundan dolayi, k a l i b m dizayni gergekle§tirilirken dovme parga biiyiikliigll, tipi ve sayisi ile birlikte, eldeki makinanm ozellikleri de gozoniinde tutulmalidir. Diger ornekler olarak, hassas ve yeterli bir kilavuzlamanm yapilmami§ olmasi zamansiz a§inmalara, graviir konuraunun uygun belirlenememesi k a l i b m ve makinanm anormal zorlanmalara maruz kalmasma yol acacaktir. Bu orneklemeler daha gogaltilabilir ve kalip d i z a y n m m gerektigi §ekilde yapilmasinm ne derece onemli oldugu agikga ortaya c^kar. Dizayn konusunda, analize dayali ve genelle§tirilmi§ esaslardan ziyade, deneyime dayali standartlar ve amprik veriler soz konusudur. Ciinkii, binlerce tiir dovme parganm herbiri degi§ik geometri ve biiylikluktedir. Bu bakimdan, konu hakkmda kesin kurallar koymak miimklin olamamaktadir. Ancak uyulmasi gereken asgari ko§ullar bulunmaktadir. A s l m d a kalip dizaynmi, dovme parga dizaynmdan ayri du§iinmek cogu kez mumkiin degildir. gtinku dovme parganm §ekli, ayni zamanda kalip bloguna oyulacak gravllr §eklini de belirlemi§ olmaktadir. Bu bakimdan, her ikisinin de birlikte ele almmasi gerekmektedir. Siparigi onerilen ve
141
daha onceden tasanmi yapilmis olan i§ parcasi dovme teknigine uygun olmayabilir. Bu.bakimdan, parca (izerinde bigirasel degi§ikliklere gidilebilecegi gibi, esasen dovme tekniginin gerektirdigi birtakim boyutsal ve bigimsel degi§iklikler de vardir. Bunlarm verilen imalat resmi iizerinde mutlaka gercekle§tirilmesi gerekmektedir. Kalip dizaynina ili§kin olarak yukarida onemi ve esaslan agiklanan bu uygulamalar ayri ayri ele almip incelenecektir. 3.2.2. Kalip Tipinin Segirai Imal edecegimiz dovrae parca £gin uygun bir kalip tipi secirainde, yine bu pargamn bicimi, sayisi ve boyut hassasiyeti rol oynamaktadir.
§ekil 6. Ce§itli kalip tipleri (gapak olu§umuna gore)
§ekil 6a'daki kaliplarin cevresinde capak olu§tnayacagindan bunlar kapall kaliplardir, hassas parcalarm dovlilmesinde ve soguk ve sicak yigma ile gergekle§tirilen kismi geni§letneli gubuk ve tiip §ekllndekl parcalarm imalatmda y a y g m olarak rastlanmaktadir. §ekil 6b ve 6cf deki kaliplarin ozelligi, capagi kendileri kesmeleridir. Bunlar da ince, boyut hassasiyeti olan ve keskince kenarli dovtne parcalarm §ekillendirilmesinde kullanilmaktadir. §ekil 6d f de basit capak yilzeyli bir kalip gosterilmektedir. Ancak, burada rondela deligi kalip taraf m d a n bo§altilraakta, boylece Ic cap olcusii belirlenirken di§ c^p olgusii serbest birakilmaktadir, §ekil 6e f de ise dovme parca imalatmda en Cok kullanilan sinirli c^pakli bir kalip tipi goriilmektedir. Burada, graviir c^vresinde bir capak bo^lugu olu§turularak, capagm yigilmasi saglanmaktadir. Ornegin, motor ve makina sanayii icin imal edilen pek cok celik dovme parcamn kalip tipi bu §ekildedir. Sekil 6f» en basit capak yilzeyi §ekli olan, dilz capak yiizeyli kalibi gostermektedir. Bu kalip tipinde, basit bicimli ve olcu hassasiyeti araranayan dovme pargalar imal edilmektedir.
143
3.2.3.
Kademelendirme Dövme işleminde basit parçalar tek gravürde dövülerek şekillendirilebilmektedir. Ancak, karmaşık şekilli parçaların tek gravürde elde edilebilmesi bazı hallerde mümkün olmamaktadır. Bundan dolayı, bu gibi parçalar için bir veya birkaç adet ön ve ara dövme kademeleri öngörülmektedir (Şekil 7 ) . Böylelikle ön şekillendirme ile parçanın son biçimiyle uyumlu bir malzeme dağılımı sağlanmış, malzeme akışı kolaylaştırılıp zaman kayıpları, kalıbın aşırı zorlanması ve hızlı aşınması önlenmiş, boyutların korunması sağlanmış olmaktadır. Aynı zamanda, toplam şekil değiştirme işi çeşitli kademelere dağıtılarak makina kapasitesinden daha verimli bir şekilde yararlanılmış olur. A n c k , kademeli dövmenin kalıbı büyütüp maliyetini arttırdığı bir gerçektir. Dolayısıyla, parça biçimi, imalat sayısı ve makina kapasitesi zorunlu kıldıkça kademeli dövmeye başvurulur. Bununla birlikte, tek bir kalıp gravürü nadiren kullanılmaktadır (Örneğin, dişlileri dövülmesinde). Ön dövme işlemi, çoğunlukla kalıpta, parça sayısının fazla olması halinde dövme haddelerinde, bazen de serbest' dövme ve basma suretiyle uygulanmaktadır. Ön ve ara şekillendirme gravürlerinin aynı kalıp bloğunda yer alması tercih edilen bir durumdur. Ancak,gravürlerden birisinin önceden kullanım dışı kalması sorun yaratabilir.
Dövme kademelerinin düzenlenmesinde, pratik deneyimler ve benzer parça grupları gözönünde tutularak, hacımsal birikimlerin önceden hazırlanmasına çalışılmaktadır. Bunun için de dövme paylarının, çapak paylarının uygun şekilde verilmesine, parçanın ön kademeden, sona doğru incelip genişleyerek şekillendirilmesine, herbir kısmın bağımsız şekillendiriliyormuş gibi düşünülmesine ve malzemenin yanal geçişlere zorlanmamasına dikkat edilmelidir, tikel parça şekli olarak, kesilmiş yuvarlak veya kare kütükler, kalın levhalar ile yuvarlak çubuklar en çok rastlanan yarı mamul tipleridir. Ön şekillendirme gravürünün şeklinin belirlenmesi için kesit taşıma yöntemi uygulanmaktadır (Şekil 7 ) .
Şekil 8. Kesit taşıma yöntemi ile ön şeklin belirlenmesi Bu yöntemde, izlenen işlem sırası şöyledir : 1. Dövme parçanın, belirli ölçek dahilinde üstten ve yandan görünüşleri çizilir. 2. Dövme parçanın etrafına çapak ilavesi (^ min.6,5 mm genişliğinde) yapılır. 3. Görünüşlerin yanında ve belirli uzaklıkta bir temel referans çizgisi alınır. 4. Dövme parça düzgün geometrik şekillere ayrılır. 5. Görünüşler üzerinden belirli aralıklarla yatay ışınlar geçirilir. Bunların, parçanın geometrik kısımlarını sınırlayan bölgeler ile karakteristik noktalarından geçmesine özen gösterilir ve temel çizgiye kadar uzatılırlar.
iç;
6. I s m l a n n belirlemi§ oldugu herbir kesit alani hesaplanarak, degerler bu l^mlar lizerine not edilir. 7. Tetnel gizgi iizerine diizenlenen olgekli bir skalaya herbir kesit degeri
i§aretlenir. l§aretlenen bu noktalardan da siirekli bir egri
gegirilir. 8. Yedinci maddede gizilen egrinin lizerine capak kesitleri ta§marak ilave edilir. Boylelikle ikinci bir egri daha elde edilir. 9. Belirlenen ikinci egri uzerindeki noktalann, temel gizgiye olan uzakliklari olculraek suretiyle, skaladan toplam kesit degerleri okunur ve i§mlar uzerine tekrar not edilir. 10. Her noktadaki kesit degerine kar$ilik olan cap degerleri hesaplanir (D= 2^ F/TT ). Bulunan bu degerler de, yandaki referans ekseni lizerine ortalanmak suretiyle ta§imr. Bu noktalann birle^tirilmesiyle de on §ekli belirleyen egri profill gikarilmi§ olmaktadir. Elde edilen on §ekil duz bir ^ekilde basildigmda dovme parga §ekli yakla§ik olarak elde edilecek ve yukarida deginilen hususlar da saglanmis olacaktir. Ayrica, elde edilen on ^eklin max. c a p m a ve hacim sabitligi esasma gore ilkel parca boyutu belirlenmi§ olacaktir.
Konuya ili§kin olarak yapmi§ oldugumuz bir ara§tirmada,
(2)
gerek on §ekil
ve gerekse ilkel parca boyutlandirmalari icin Autol^d uygulamasi ile En Kiiciik Kaiser Yontemi denenmi§tir. Yukarida aciklanan uygulama ile ilgili olarak geli§tirdigimiz bir cizim yonteminden elde edilen sonuc §ekil:9fda gosterilmii bulunmaktadir. Ayrica, bundan sonraki ilkel parcaya geci§ a§amasi icin de soz konusu ara§tirmamizda(2) En Kiiciik Karrier Yonteminin uygulanmasi denenmi§tir. Burada on §ekil kesitini belirleyen egri, bir dogruya donii§tlirulerek ilkel parca c a p i m n belirlenmesinde kolaylik saglanmaktadir. Ayni zamanda, iekillendirme acismdan g a p m max. oldugu konum tespit edilebilmektedir (§ekil:10). Boylece hacim belirlenmesinde uygulanan ve bazen zahmetli hesaplamalar gerektiren yakla§ik hesaplama tarzlari yerine bu yontemin uygulanmasi ile ustiin bir hassasiyet ve kolaylik saglanacagi iimidindeyim.
146
Kalipta dovme i§lemi ile imal edilecek parganin olgii ve bigim t a m l i g m m saglanmasmda, on ve ara graviir §ekillerinin uygun olarak belirlenmesinin onemi biiyiiktiir. Bununla birlikte, soz konusu a§ama oldukga karma§ik; deneyim ve yetenek gerektiren bir husustur. Konuya pratik bir yakla§imda bulunabilmek amaciyla Tablo: 'den yararlanilabilir. Bu tabloda, a§agi dogru inildikge ve saga dogru ilerlendikge geometri daha karma§ik olmaktadir. Dovme pargalarm %70 f i uguncii s m i f a dahil edilebilir. Tablo: 1, gerek on §eklin ve gerekse dovme maliyetinin belirlenmesinde oldukga yararli ve yardimcidir. Ancak, boyutlandirmalar agismdan yetersiz kaldigmdan yukandaki yontemlere ba§vurulmasi gerekmektedir. Qunku, on §ekil tasarimi, kalipta dovmenin en gug ve kritik bir i§lemi olmaktadir. Bu i§lemin dogru olarak gergekle§tirilebilmesi igin, kalipta malzeme aki§ hatasi bulunmayacagmdan, kalibm tarn olarak dolacagmdan ve gapak kaybmin min. duzeyde olu§acagmdan emin olmak gerekmetedir. On §eklin belirlenmisindeki genel esaslari §6yle ozetlemek miimklindur: 1. Parga uzunlugu boyunca, on §ekildeki herbir kesit alanimn, dovme pargamn o noktadaki kesiti ile gapak kesitinin toplamma e§it olmasi gerekmektedir. 2. Turn igbukey kavis yarigaplari, dovme parganm kavislerinden daha buyuk yarigapli olmalidir. 3. On §eklin kesiti, dovme parga kesitine gore daha dar ve daha yiiksek tutulmalidir. Daha ziyade, basma ile §ekillendirmeye agirlik vermek ve ekstriizyon ile aki§i miimkiin oldugu kadar minimize etmek gerekmektedir. §ekil:
'de, on §ekil tasarimma ili§kin olarak uygulamadan bazi tipik ornek-
ler gosterilmi§tir. Sonug olarak, ozetlemek gerekirse, son graviirdeki ideal aki§ §ekli plastik aki§ gosteren metalin kalip-i5 pargasi ig yuzeyinde ilave kayma etkisi yaratmadan gapak bo§luguna dogru ilerleyebilmesidir. Boylece bir aki§ §eklinde, gerek slirtunnie, gerek dovme kuweti ve gerekse kalip a§inmasi minimum duzeye inmis olacaktir.
147
— » 2b + 2a £x - 2 Ly 3b j 3 ••"'-
2(b+a Ex.-E y.)= J J
0
3a 3b Bu iki ifadeden
y- ax+b
dogrusu bulunmaktadir.
Bu uygulamada daf koordinatlarin alinip tiirev ifadelerinde yerlerine koranasiyla
her iki ifadeden a ve b-degerleri elde edilir. Dolayisiy-
la# egriden yaklagik bir dogru gecirilmig olur. Boylece, elc altnan ornek parca igin bu dogru ile sinirlanan kesik koni seklinde bir hacim eLde edilir. Buradan da iLkel parga hacmi daha kolay bir §ekilde hesapLinabilir. 3.2.4. Bolme Yiizeyinin Belirlenmesi Genel kural olarak, bolme yiizeyi vuru§ eksenine dik secilmekte, parga simetrik ise ve eni ile boyu arasmda bliyiik bir fark yoksa, simetri ekseni bolme yiizeyi olarak kabul edilmektedir. Eger simetri ekseni en biiyiik olgii^ boliiyorsa, dogal olarak bu eksen bolme yiizeyi olarak ahnaraaz. C^nkii, bu durumda graviir derinliginin artmasi nedeniyle, k a l i b m kalmligi da fazla olmaktadir, Bunun biiyiik s a k m calari vardxr. §6ylekif derin bir graviiriin i§lenmesi giig ve pahali olacak, kalip hantal ve kullam§siz bir duruma girecek ve makina iizerine montaji da sorunlar yaratacak, ayrxca doviilen parganm, ka— liptan gikarilmasi zorlagacaktir. Ornegin, bir di§li cark igin higbir zaman simetri ekseninden bolme yiizeyi diizenlenemez. Belirlenen bolme yiizeyi, graviiriin i§lenmesinde minimum tala§ payx gerektirecek tarzda diizenlenmi§ olmalxdxr. §ekil 9fda dovme pargalara uygulanan ba§lica kesit §ekilleri gosterilmekte, §ekil 10'da da yine ce§itli kesitler i.gin bolme yiizeyi segeneklerinin tartx^xlmasx yapxlmaktadir.
1S1
k a l i b m dizaymni, konstriiksiyonunu ve maliyetini, ayrica dovme donatiminin segimini, gapak kesme kalibtnm diizenlenmesini, malzerae kullanimini ve pargaya uygulanacak tala§li bitinne igleminin gergekle$tiri~ lecegi diizlemlerin pozisyonunu da etkileyecek, ya da bunlarm segi— minden etkilenecektir. §ekil 1tfde de iki a y n dovme parga igin bolme yiizeyleri tarti§ilmaktadir. Sagdaki pargamn ug kismi sonradan serbest biikme ile dik konuma getirilecektir.
(Yanli§)
(Dogru)
(Yanli§)
(Dogru)
§ekil 11. Iki a y n dovme parga i^in bolme yiizeyi tarti§masi.
3.2.5. Qekme ve t§leme Paylari Kalip gravlirii iginde sicak gekillendirilen dovme parga o» 750 -1200 C lik tav sicakliklarmda bulunabilmektedir. Dolayisiyla dokiim i^leminde de soz konusu oldugu gibi, parga agirligi ve I S I iletim katsayisma bagli olarak i§lem sonunda belirli bir soguma hizi ile ortam sicaklig m a inilecektir. Bunun sonucu olarakta kendini cekme ile boytitsal kiigiilmeler ortaya gikacaktir. 0 halde, boyutlardaki degi§imlerin kar§ilanabilmesi igin, oyulan graviir boyutlarina bu paylarm ilave edilerek onlem almmasi gerekmektedir. Verilecek paylar yakla§ik olarak goyledir (Tablo 1 ) :
-4 K= a.t.10 (%)
Dovme Parga Malzemesi
800°
o 950
o 1100
C35
7. 0,84
% 1,16
% 1,48
C45
% 0,88
% 1,22
% 1,60
C90
% 1,24
% 1,62
% 2,03
X!2CrNii88
% 1,50
% 1,85
% 2,20
Tablo 1. Bazx celik tiirlerine ve tav sicakliklarma gore verilecek % gekme paylari (K)
154
Ayrıca, pratikte yaklaşık olarak, adi karbonlu çeliklerde % 1,2-1,5 manganlı sert çeliklerde % 2; alüminyumda % 1,5-2; bakırda % 1,4-1,8; f prinçte % 1,4-2 lik çekme payları verilmektedir. Kalın parçalar kalıptan çıktıktan sonra da soğumasını sürdüreceğinden, çekme payı için üst değerlerin, ince parçalar ise hemen soğuyacağından alt değerlerin seçilmesi gerekmektedir. Dövme parçalara uygulanacak talaşlı bitirme işlemi için verilecek paylar, dövülen parçanın yüzey hassasiyetine, boyutlarına, oksidasyon ve dövme karakteristiklerine bağlı olmaktadır. Aslında birçok dövme parçaya talaşlı bitirme işlemi uygulanmamakta, ya da çoğu kez parçanın sadece belirli yüzeylerine uygulanmaktadır, Makinalar gözönüne alındığında, şahmerdanlar ve yatay yığma makinaları için verilecek payların, preslerden daha büyük tutulması gerekmektedir. Pratik uygulamalar farklılık göstermekle birlikte, verilecek talaş payları genelde ve yaklaşık olarak şu şekilde seçilebilir: Orta boyutlu alüminyum ve magnezyum alaşımından dövme parçalar için % î ,5 mm alınır ve küçük boyutlu çelik ve titan parçalar için de aynı pay verilebilir. Orta büyüklükteki çelik dövme parçalar genellikle min. 3 mm.lik ; büyük boyutlu çelik parçalar ile titan parçalar ise 4,5-6,5 mm.lik paylar gerektirirler. Dövülmesi güç olan alaşımlar için de 6,5 mm f ye kadar talaş payı öngörülebilir. 3.2.6.Eğimler Kalıp gravürlerine bölme yüzeyinden itibaren eğimler verilmektedir. Böylelikle, dövme işleminden sonra parçanın kalıp içinden çıkarılması kolaylaştırıldığı gibi, aynı zamanda malzemenin gravür içindeki akışına da yardımcı olunmaktadır. Metal, eğik yüzeylerde daha küçük bir dirençle karşılaşır ve kalıbı daha rahat doldurabilir. Ancak, çoğu kez bu eğimlerden dolayı dövme parçaya ek paylar verilmesi gerektiğinden malzeme kayıpları olmaktadır. Önceki konuda da değinildiği gibi, kendini çekme ile parça özüne doğru gerçekleşen büzülmeler sonucu parça gravür yüzeylerinden ayrılırken, göbek, kaburga vb. çıkıntılı kısımları sıkabilmektedir. Dolayısıyla, bu gibi iç yüzeylere, dış yüzeylerden daha fazla eğim verilerek, parçanın kalıp içinden çıkarılması kolaylaştırılmağa çalışılmaktadır. Dövme parçalar için DİN 7523 f e göre verilebilecek eğim açıları Tablo 2 M e gösterilmiştir. Eğim açıları, her zaman için dövme yönünde ve parça kenarının, bölme yüzeyini kestiği noktadan itibaren ölçülmektedir. Eğim açılarının gereğinden küçük tutulması şekil değiştirme kuvvetinin artmasına ve parçanın güç çıkarılmasına, gereğinden büyük tutulması ise malzeme kaybanm artmasına neden olmaktadır.
155
Kullanılan Makina
tç Yüzeyler Eğim
Açı
1:6 1:10
Kullanım
Eğim , Açı
9°
Normal parça
1:6
9°
Yüksek kaburgalı
6°
Kısa kaburgalı
1:10
6°
Normal parça
1:20
3
Geniş yüzeyli parça
1:10
6°
1:20
3°
Geniş yüzeyli parça Normal parça
1:50
3°
tticili kalıp
1:20 1:50
3° 1°
Flanşlı parça Normal
0°
Yayvan parça
Şahmerdan
Pres
Dış Yüzeyler
1:6
9°
1:10
6°
1:20
3°
1 :20
3°
1:50
0-1°
Yığma Makinası
Fazla derin gravür Normal parça fticili kalıp Derin gravür veya deliklerde
Kullanım
#
Tablo 2. Dövme parçalar için verilebilecek kenar eğimleri. Eğim açısı değerlerinin belirlenmesinde Şekil I2 f deki grafikte kullanılabilir. Bunun için, gravür yüksekliği (h)/gravür derinliği (b) oranının saptanması ve bu boyutlara göre bir seçime gidilmesi gerekmektedir. Ayrıca, bu konuda gravür derinliği ile malzeme türü ve kullanılacak makinayı esas alan tablolar da bulunmaktadır.
Yığma makinaları ile sıcak şekillendirmede, hem kalıba, hem stampa yüzeyine ve hem de tabana eğimler verilmektedir (Şekil 13).
(a)
(b)
Şekil 14. Parçanın doğal eğimlerinden yararlanma durumları
Bazı hallerde eğim açısı vermek yerine, parçanın doğal eğimlerinden f yararlanma yoluna gidilmektedir. Örneğin, Şekil I4a daki küb için 2.seçenek tercih edildiğinde, hem ayrıca eğim verilmesine gerek kalmamakta ve hem de bölme yüzeyi süreklilik gösteren bir yüzeyi bölmemiş, yüzey bitiminden düzenlenmiş olmaktadır. Böylelikle malzeme ve işçilik tasarrufu sağlanmaktadır. Aynı zamanda, t.seçeneğe göre düzenlenecek bir kalıbın işlenmesi de daha güçtür. Ancak, 2.seçenek için ön ve arka yüzeylere eğim verilmesi gerekmektedir. Konuya ilişkin diğer bir örnekte, Şekil I4b f de gösterilmiş bulunmaktadır. Karmaşık bir kesit şekli gösteren bu parça için seçilen kırık bölme yüzeyi sayesinde işleme payları minimuma inecektir.
Şekil 15. Kap şeklindeki parçalarda dip eğimleri.
Geniş tabanlı kap veya kanal şeklindeki parçaların gravürlerinde, merkezden çevreye doğru eğim verilmektedir. Bu eğim, malzemenin üst kalıbın etkisiyle çevreye doğru yürümesine ve kalıbın dolmasına yardımcı olmaktadır. Buna, dip eğimi denmektedir. 3.2.7.Kenar ve Köşe Yuvarlatmaları Kalıplarda, keskin köşe veya yetersiz kavisler istenmeyen durumlardır. Çünkü, bu kavisler malzemenin kalıp içindeki akışını düzenlerler. Aksi takdirde, yetersiz kavis durumunda köşelerden ters akışlar meydana gelerek, bunlar katmer hatası oluştururlar.
ıs?
Katmer
Katmer
§ekil 16. Kalip kavislerinin, kalibm dolmasi tizerindeki etkisi.
§ekil I6fda sol taraf yeterli kavis verilmesini halinde kalibm tarn ve uygun bir §ekilde dolmasini; sag taraf ise yetersiz kavisin yarat— tigi ters aki§ olayim gostermektedir. Malzeme ucu, izlemesi gereken ylizeyi degilde, kar§i yiizeyi takip etmekte ve donerek birle§mektedir. Ancak, bu soguk yiizeylerin birle§mesi oldugundan bir katmer gatlagi olu§maktadir. Katmer hatasim onlemek igin, kesitteki kemer k a l m l i g i m n , kaburga k a l m l i g m a e§it veya daha biiylik olmasi* gerekmektedir. §ekil degi§tir— me direnci yllksek olan metalleri doverken kaburgalar daha k a l m tutulmalidir. Ayrica, kaburga ytiksekliglnin, kaburga geni^llginin sekiz kat m d a n buyilk olmamasi gerekir. Bu oran, cogu kez: 4:1 ve 6:1 arasmda segilmektedir. Kavis yaricaplarmin segimi igin DIN 7523ften yararlatiilabilir. Tablo 3 f te, parga tipi ve kavisin konumu ile boyutlara gore bu segimin nasil yapilacagi gosterilmektedir. Alttaki gekiller ornek parc^lar olarak verilmi§tir. Boyutlar h 1 .h 2 .d i
25 40 63 100 160
25 40 63 100 160 250
Dig Kenar kavisleri (r ,mm) "Turn dovme parca lar icin" 2 3 4 6 8 10
Girinti kavisleri (r ,mm) Normal 4 6 10 16 25 40
Minimum 4 5 6 8 10 16
Yigma Kafalarmdaki Kavisler (r ,mm)
4
2 3 5 8 12 20
Tablo 3. Graviir kavisleri (Alttaki ^ekiller Tablo 3Tiin agiklanmasma kolaylik getirmek iizere verilmi§tir) .
158
3.2.8.Çapak Boşluğu Tipleri ve Boyutlandırılması Kalıpta dövme tekniğinin gereği olarak parça h a c m m a ilave edilen çapak payının, kalıp kapanırken taşabilmesi gerekmektedir, tşte bu taşma boşluğuna, çapak boşluğu denmekte ve parça büyüklüğü ve tipi, dövülen malzeme cinsi, dövme makinası tipi ve gücüne göre değişik boyut ve şekillerde düzenlenmektedir. Kalıpta şekillendirilmek üzere gravür içine konan ilkel parça hacminin, dövme parça hacmmdan biraz büyük tutulması, kalıp içinde basınç etkisi yaratmakta ve kalıp daha iyi dolmaktadır. Bununla birlikte, söz konusu hacım değerlerinin eşit tutularak, parçanın çapaksız dövüldüğü durumlar da (örneğin çubuktan yığma ve püskürtme işlemleri, kıymetli metallerin şekillendirilmesi gibi) mevcuttur. Ancak, çapaklı dövme en çok rastlanan uygulama şeklidir. Şekil 1 7 M e düz çapak boşluğu, Şekil 18 f de de çeşitli çapak boşluğu tipleri görülmektedir.
Şekil 18.Çapak boşluğu tipleri,
Kalıpta dövülen parçaların dövme yönündeki ölçülerinin istenen değerde gerçekleşebilmesi, çapak kalınlığının eşit tutulması ile mümkündür.
Ozellikle du§ura sahmerdanlarmda bunu saglayabilmek oldukga giigtiir. gunku, herbir pargamn veya pargalardaki herbir bolgenin sicakliklarini birbirine e§it tutabilmek zordur. Ostelik, alt kalibm sicakligi da siirekli artmaktadir. Dolayisiyla, gapak ile dovme parga arasmda olu§an sicaklik farki akraayi zorla§tiracak ve sekillendirme igin daha buyuk kuwetlere ihtiyag duyulacaktir. Bu farkin buytimesi gapak gatlamasi hatasim da yaratir ve gatlak dovme pargaya dogru ilerleyebilir. DOz gapak yiizeyli kaliplar bu sakmcayi nispeten azaltmaktadir. Bu tip kaliplar, kaba i§giligin yeterli olabildigi dovme pargalarda, du§um §ahmerdanlarinda, sahmerdan gekici ya da pres ba§ligmin veya (1st kalip blogunun buyuk tutuldugu hallerde ve biiyiik kapasiteli preslerde kullamlabilmektedir. Ancak yukarida deginilen sakmcaya ragmen, kaburgali ve karma§ik §ekilli pargalarda malzemenin gapak yiizeyinden a k i § i m n zorla§tirilmasi ozellikle istenmektedir. Sekil !8fde en gok kullanilan gapak bo^lugu tipleri gosterilmi§tir. Bunlardan 18a, her durumda ve genel olarak gok kullanilan bir gapak boslugu tipidir. T8b ise, gapak kesme sirasmda dovme parganin, kaliba yerle^tirilraesinde 180 gevirrae gerekiyorsa tercih edilmektedir. B u ^ k gapak hacimlari soz konusu oldugu takdirde 18c §ekli kullamlraaktadir. I8df de, graviir ile gapak boglugunu birle§tiren gapak e§igi uzerine gevresel olarak bir kanalcik agilmi§tir. Qapak kesiti bu kisimda hizla soguyarak e§ige takilma yapar ve aki§ frenlenir. Boylelikle, dogan tepki sonucu kalipta yukselme saglanir ve kaburgali, karma§ik §ekilli pargalann ^eklinin tain olarak elde edilmesi miimkun olu,r. 18e gekli de ince kesitli ve keskin kenarli dovme parga tiplerinde tercih edilmektedir. gutikii, bu tip pargalar gabuk soguduklarmdan gapaga I S I gegi§i gok az olmakta ve gapak ucu daha ba^langigta hemen sogumaktadir• Dolayisiyla malzeme aki§ma kar^i buyiik bir direng olu§tugundan, ince kesitli pargalann dovme kaliplarmda gapak yuzeyinin kiigiik tutularak direncin azaltilmasi yoluna gidilmektedir, Aksi takdirde kalip tam kapanamayacak ya da biiyiik zorlamalara maruz kalacaktir. Bu tip kalipl a r m , kursu ayarlanabilen tezgahlarda kullanilmasi gerekmektedir. I8f §ekli, TSa'nin bir ba§ka diizenleni§ §ekli olup yine geiiel bir gapak bo^lugu tipi olmaktadir.
160
Tablo 4. Çapak boyutlarının düzenlenmesi
Çapak boşluğunun boyutlandırılmasında Tablo 4 f ü kullanmak mümkündür. Bunun için, dövme parçanın çapaksız izdüşüm alanının hesaplanmış olması gerekmektedir. Diğer boyutlara gelince, s = (2 f 3) s alınabilir, b boyutunun da kalıp kapanma yüzeyini fazla küçültmeyecek şekilde düzenlenmesi gerekir. Şahmerdanlarda, çekiç ve üst kalıp bloğu ağırlığının herbir tonu için, 25.000-30.000 mm 2 lik yüzey alanı öngörülmektedir. Ayrıca,
s = 0,015 /T 0,125
<~
(mm)
ve
<0,07
amprik esaslarına göre de boyutlandırma yapılabilir.
§ekil 19'da kalip biiyukltigiine gore gapak yuzeyi tipleri goriilmektedir. Buradan da bir boyutlandirmaya gitmek miimkiindur. 3.2.9.Kaliplarin Boyutlandirilmasi ve
Bigimleri
Dovme kaliplari, kalip geliklerinden dikdortgen, kare prizma ya da silindirik bigimlerde imal edilirler. Biyel, krank ve eksantrik milleri vb. uzunca pargalar igin prizmatik, kuguk dovme pargalar ile yuvarlak sekilli pargalar iglnde silindirik kalip bloklari hazirlamr. Kalip blogunun boyutlandirilmasmda, blok Cizerine i§lenecek graviiriin kenarlara olan uzakligi esas alinir. Deneyimlere dayali olarak belirlenen bu boyutlarm segiminde Tablo 5 kullamlabilir. Tablo 5 f in kullanilmasma yardimci olmasi yoniinden, §ekil 20fdeki ornekler verilmi§tir.
Blok Yuksekligi P a y l a r i a(nun) Kenar (Gravdr^Gravilr) (Kenar-Graviir) H(mni) Gravlir Derinligi h(mm) 6 10 16 25 40 63 100 125 160
I 12 20 32 40 56 80 110 130 160
10 16
100 100
25
125
32 40 56 80 100 110
160 200 200
250 355 400
Tablo 5. Kalibm boyutlandirilmasmda verilecek paylar. Tablo 5fteki degerler, min. degerleri gosterdiginden, pratikte bir alt siradan segim yaptnak uygun olmaktadir. Bu segimde, onceki konuda da deginildigi gibi, yeterir geni§likte bir garpma yiizeyinin saglanmasi esastir. Bunun igin kilavuz paylarimn da ayrica ilave edilmesi gerekir. Aksi takdirde kalip deformasyonlari ortaya gikabilecektir. Asinma halinde, graviir yeniden oyularak tam §eklini almasi saglanir ve buna paralel olarak, kalip bolme yuzeyi de i§lenip tra§lanir. Boylelikle ayni kalip blogunun defalarca kullanilmasi saglamr. Tablo 5 f teki yiikseklik H degerleri, ^10-25 mm.lik bir yeniden i§leme (tra§lama) olanagi tanimaktadir• Bu pay, dovme parga sayisma gore daha da fazla C M O - I O O mm.ye) tutulabilir ve higbir zaman igin yeniden i§leme ile gosterilen min. degerlerin a l t m a inilmesine izin verilmez. Ciinkii, bu durumda kalip blogunda gatlamalar ortaya gikabilir.
m
Tasarımı gerçekleştirilen her kalıp için ayrı bir dövme makinası tahsis edilemeyeceğine göre, tesiste mevcut olan tezgahlar ile uyumlu bir dizayna gidilmesi esastır. Burada, montaj kolaylığı, güvenlik ve malzeme tasarrufu sağlayacak konstrüksiyonlar düşünülmelidir. Büyük kalıp blokları tezgah başlığı ile altlığına direkt olarak bağlanmaktadır. Ancak, küçük kalıpların bağlanmasında bir tutucuya ihtiyaç vardır. Küçük boyutlu kalıp bu tutucu içine yerleştirilerek, hem malzeme tasarrufu hera de montaj kolaylığı sağlanır. Esasen,tezgah üzerine bağlanan tutuculara çeşitli dövme kalıpları bağlanabilmelidir. Böylece f pratiklik ve zaman kazancı da sağlanmış olur. Şekil 20 de, tutuculaf rın iki ayrı kullanıra şekli; Şekil 21 ve Tablo 6 da da yükseklik ayarlı bir tutucu ve bunun boyutlandırılması gösterilmektedir.
Şekil 21. Yüksekliği ayarlı tutucu Tablo 6.Tutucuların boyutlandı(h kalıp, h altlık yükrılması. seklikleri). Kalıpların, tutucular üzerine tespitinde sıkı geçme, pim veya kamalı bağlantılar uygulanabilir. Sıkı geçmede, tutucu ısıtılır ve gerekiyorsa kalıp -60°C a kadar soğutabilir. Yaratılan genleşme farkı ile sıkı geçme sağlanır. Bunlar, yuvarlak şekilli kalıp bloklarının bağlantı tarzlarıdır. Prizmatik kalıp blokları için öngörülmüş bulunan bazı tipik konstrüksiyonlar Şekil 22 f de gösterilmektedir.
163
^'V^>
W +.&*-+,
Pimli kilavuzlamada, pira caplan Tablo 8 f den secilebilir. Diger boyutlara gelince, pim ucu yiiksekligi h= (1 f 1,5) d alinmali; list kalip pargaya degmeden once kilavuzlama baslamis., pira yuvasma girmi§ olmalidir. Esasen bu kural turn kilavuzlama tipleri igin de gegerlidir. Pimlerin, alt kalip igine gomtilii boylari I * (1,5 T 2) d; list kaliptaki pira list boslugunun c= 0,15 d almmasi gerekmektedir. Dovme makinasi kayitlarmdaki bosluklar nedeniyle kagik vuruslan onleyip agizlamayi kolaylas.tirmak bakimmdan, pini u g l a n konik olarak hazirlamr (§ekil 26). Pim delikleri, her iki kalip birlikte ve tam ekseninde yatak hassasiyetinde i§lenmektedir. Kalibm biiytikliigune gore *\* 0,2-0,5 mm.lik bo§luk verilmektedir. Konik }mvali kilavuzlama §eklinin (§ekil 23d) en onemli sakmcasi, tam bir kilavuzlama durumunun ancak kalibm tam oturmasi ile gergekle^ebilmesidir. Daha ust konumlarda konik yiizeylerin geregi olarak belirli bir bogluk kalacaktir. Dolayisiyla, burada etkin bir kilavuzlamadan soz edilemez. Silindirik yuvali kilavuzlama (§ekil 23e) ise, latali kilavuzlamanm ozel bir halidir. Hatta oradaki boyutlandirma esaslari silindirik yuvali igin de yakla^ik olarak gegerlidir. Yukaridaki kilavuzlama §ekillerinden latali kilavuzlama, sadece tek yonlli olarak yanal kuwetleri kar§ilayabildigi halde, digerleri her yonden gelebilecek yanal zorlamalari da kar§ilayabilirler. Latali, ko§eli ve yuvarlak yuvali kilavuzlama §ekillerinde bo§luk degerleri, kalibm buyliklugiine ve istege gore ^0,25-2 mm. arasmda tutulabilmektedir. Kalip kilavuzlarmm bir baska pratik yarari da, dovme makinasinm kayitlarmdaki bo^luklan zamanmda farkedebilmemizi saglamasidir. Bunlarin kenarlarmdaki a§mmalar goriildiigiinde, yapilacak ayarlama ile kayit bosluklari giderilmege cali§ilir# Turn kilavuzlama sekilleri kar§ila§tirildigmda, pimli kilavuzlamanm, ali§tirma ve degi§tirilm^ vb. yonlerden oldukga elveri§li oldugu goriilraektedir. Burada aciklanmi§ olan tipik kilavuzlama §ekillerinin d i ^ m d a , i§letmelerin kendi dizaym olan bazi ozel kilavuzlama tarzlari da bulunmaktadir. 3.2.11.Kaliplarm Makinalara Baglanmasi Kaliplar, §ahmerdan gekici ile altligma; ya da pres ba§ligi ile tablas m a vida veya kamalarla baglanabilmektedir. Vidali baglanti, sagladigi ayar kolayligi dolayisiyla sahmerdan kayit hassasiyetinin ve rijitligin dii^iik oldugu halatli ve kayis.li dii§lim §ahmerdanlarmda kullanilmaktadir. §ekil 27 f de bu tip bir baglanti gosterilmektedir. Burada, gerekli hallerde, vida ile kalip blogu arasma ara pargalari yerle^tirilmektedir.
166
§ekil 28 afda tipik bir pabuglu baglanti goriilmektedir. Pabuglu baglantida, pabuc ylizeyleri parlak i§lenmemeli, (izerinde i§lem i z l e r i bulunarak siirtilnme etkisi a r t t i r i l m a l i d i r . Ayrica, baglanti ylizeyleri paralel olmali, gergi civatalari raumkun oldugu kadar kaliba yakm diizenlenmelidir. Boylelikle yeterli bir gergi kuweti kaliba iletilmi? olacaktir. §ekil 28 bfde ayar esnekligi saglayan merdiven destekli baglant i , 28 c'de de kalip ytiksekliginin fazla oldugu dururalarda tercih edilen yuvali baglanti §ekli goriilmektedir. Civata boylarimn railmklin o l dugu kadar kisa tutulmasi baglantmin r i j i t l i g i yoniinden onemlidir. Kamali baglanti, vidali olanlara gore daha glivenli oldugundan tercih edilraektedir. Esasen iist kalip ya da (1st ta^iyici daima kama ile tespit edilmelidir. Kaliplar, tezgah iizerine kirlangig gegme ile kamalanirl a r . Tezgah (Izerindeki ya da ta^iyicilardaki kama ynvalari genellikle paralel i^lenmi^lerdir. Bu durumda, kama egiminin kalip bloguna v e r i l mesi gerektiginden blogun i^lenmesi biraz guclesmektedir. Aslmda egim-
167
leri tutucular ya da makinalar üzerine aktarmak mümkün olabilse, bağlanacak kalıp bloklarının işlenmesi kolaylaşacaktır. f
Kamalı bağlantıların boyutlandırılmasmda Şekil 29 ile Tablo 9 dan yararlanılabilir. Tablo 9Maki değerler ortalama değerler olup kama eni b, küçük kalıplar için ^30 mm; büyük kalıplar için de o,40-50 mm seçilebilir. Kırlangıçların köşeleri yuvarlatılmış olmalıdır.
Kamalı tespit şekilleri değişik tarzlarda uygulanabilmektedir. Tek taraftan tek kama ile tespit şeklinde merkezleme için ayar zorlukları ortaya çıkmaktadır. (Şekil 30-1a). Bu sakıncayı giderebilmek için karşı yuvaya paralel parçalar konur (Şekil 3Q-1b). Tek kamalı, tespit yöntemi bloğun ayar gerektirmediği durumlarda ve özellikle blokların tezgah başlığına bağlanmasında uygulanmaktadır. Kama yüzeylerinin paralel kalacağı bağlantı şeklinde tek taraftan çift kama düzenlenmiştir. (Şekil 30-2). Böylece bloğun eğik işlenmesine gerek kalmamaktadır. Ayar alanını genişletebilmek için de, her iki taraftan çift kama uygulamasına başvurulmaktadır (Şekil 30-3). Ancak, burada da kama yüzeyle-
1SS
rine dikkat etmek, paralelligin korunmasini saglamak gerekmektedir. Her iki kama birlikte kamalanacak olursa paralellik korunur (§ekil 3O-3b). Aksi takdirde, blok egik konumda tespit edilmi§ olur (§ekil 3O-3a) . Bu durumda kaymayi giderebilmek igin gerekirse blok yiizeyleri i§lenir. §ekil 30-4 ve 5 f te ise, duz kenarli tespit §ekilleri gosterilmektedir. Bunlar, daha ziyade kiigiik kapasiteli tezgahlar (^16.000 Kgfm f y e ) icin gegerli olmaktadir. §ekil 30.6fda gift taraftan gift kamali tertip; §ekil 30.7 f de, buna ilaveten taban kamasi da bulunmaktadir. Bunlar daha koraplike tespit gekilleri olmaktadir.
§ekil 30. Kamali tespit §ekilleri Sekil 31 f de de f dovme kaliplarinin ge^itli tespit §ekillerine ait ornekler goriilmektedir. ^ekil 31 a f da, bir kalip ta§iyicismin karaalar ile baglani§i; 31 b f de alt ve ust ta§iyicinm f vidali ve kamali baglantilarla tespiti; 31 c f de tespit bilezikleri kullanalrak baglama; 31 d f de vida ve kama kullanarak tespit; 31 e f de vidali ve silindirik yuvali tespit; 31 f f ve g f de de ta§iyicilar yardimi ile konik ve silindirik yuvali tespit §ekilleri; 31 h f de de ozel bir delme kalibmdaki bilezikli ve ozel somunlu baglanti §ekilleri gosterilmektedir. Biitiin bunlar, konstriiktor tarafmdan daha degi§ik §ekillerde de kullamlmi§ olabilir. 3.2. i2.Kalibm Dengelenmesi Kalip blogu lizerine oyulan graviir ile gapak bo^lugu her ikisi birlikte k a l i b m ig §eklini olu^turmaktadir. Bunun geometrisi, yeri, alt ve list kaliplara dagilimi vb. hususlar tamamen dovme parga ve dolayisiyla kalipta dovme teknigi ile ilgilidir. Daha onceden de incel^ndigi gibi, kalip ig §ekli ile dovme pargamn dizayni, gogu kez ayni anlamdadir. Burada ele almacak olan konu, graviiriin kalip blogu (izerindeki yeridir. K a l i b m ve makinanm dengeli zorlanmasi ve gali§masi agisindan konu gok onemlidir.
169
§ekil 31. Kalibi etkileyen kuwetler. Kalibm ve makinamn moment altmda kalmasi istenmeyen bir husustur. Ancak, pratikte bunu saglayabilmek son derecede giig oldugundan, mumkiin oldugu kadar kiigiik egme zorlamalarmm ortaya gikmasi saglanmaya gallSilmaktadir. Burada P f in tatbik noktasi olan N , makina ekseni ile belirlenmektedir ve sablttir. Bununla birlikte P f n m tatbik noktasi olan N *nin yerinin de belirlenmesi gerekmektedir. Ancak boylelikle bu iki eksenin caki§tirilmasi ve e mesafesinin sifirlanmasi yonunde bir diizenlemeye gidilebilir. Ara§tincilar f gapak (izerindeki basmcin e§it kalmasi ko§ulu ile kalip tarn doldugunda ortaya gikan ve pargayi gevreleyen capak geometrisinin agirlik merkezini N f nin tatbik noktasi olarak ongormektedir. Bununla birlikte, gapak geometrisine parga kesitini de dahil ederek agirlik merkezini bulmak yakla^ik olarak a3rni sonucu vermektedir, Ancak, N noktasmi bu §ekilde tam olarak belirlemi§ olsak dahi, i§lem esnasmda parganin gostermi§ oldugu §ekil degi§tirme direncinin herbir noktada farklilik gostermesi bu noktamn kaymasma yol agmaktadir. Ciinku, dogal olarak parganin ge^itli bolgelerinde birbirinden farkli profiller ve kesitler bulunacak; bunlarm tepkileri de birbirinden farkliliklar gosterecektir. Degi§ik kesitlerdeki §ekil degi^tirme orani, sicaklik ve siirtiinme vb. farkliliklar, §ekil degi§tirme direncinin de degi§mesine dolayisiyla N2 noktasimn kaymasma yol agacaktir. Hatta pargalar aras m d a da kiigiik farkliliklar olabilir. §u halde, x-x diizlemindeki e mesafesini tam olarak sifirlamak mumkiin olamadigma gore, bunun minimumda
19O
§ekil 32. Cizim. yontemi ile ^ ' n i n belirlenmesi. Burada, dovrae pargamn tepklsine ili^kin bile^ke kuwetin tatbik noktasi olan N2 f nln belirleranesinde iki yontem izlenmektedir. Bu yontemlerden ilki, gizim e s a s m a dayanmaktadir. Ozellikle basit geometrik yiizeylere ayrilabilecek olan basit ^ekilli dovme parcalar igin §e^il 32fdeki cizim yontemi uygulanabilir, Bu yontemde, dovine parga kesiti basit elemanlara (Fj dairesi, ?2 ^Cgeni, F3 dikdortgeni) ayrilip, herbirinin yiizey agirlik merkezleri (S , S ve S ) saptanmi§tir. Daha sonra, bu yiizey alanlari k u w e t gibi aii§linulerek bir temel gizgisi (izerine ta§inmaktadir. Sonugta, §ekildeki gizim sirasi izleranek suretiyle N2?yi belirleyen eksenlerden bir tanesi bulunur. Daha sonra 33011 cizim sirasi diger eksen iizerinde de tekrar edilerek, N2 ? y e a ^t eksenlerden digeri de belirlenmis olur. Bu iki eksenin kesim noktasi olan N2, parga kesitinin yiizey agirlik merkezi ve ayni zaraanda parcamn gostermi^ oldugu §ekil degi§tirme direncine ait bile§ke tatbik noktasidir.
17/
Sekil 33 Grafik ve hesaplama yontemi. tkinci yontemde ise, gapak agirlik merkezi ve dolayxsiyla N2, grafik ve hesaplama yontemi ile belirlenmektedir (§ekil 3 3 ) . Bunun igin izlenen i§lem sirasi §oyle olmaktadir: 1)Bir(x-y) koordinat sistemi Cizerine, graviir ve gapak §ekilleri gizilir, 2)Qizilen yiizeyden dy e§it araliklarinda i§mlar gegirilir ve bunlar saga dogru tizatilir (§ekil 33.1) # 3)§ekil 33.1fdeki g pargalari,(y-g)koordinat sistemine ta^mir (§ekil 33-2a). 4)Bu yiizeyin alani F Q , planimetre ile olglilmek suretiyle belirlenir. 5)§ekil 33~2afdan, herbir i§in igin gyj carpunlari hesaplanir. 6)Hesaplanan gy* garpimlari (y-gy) dcsen takimi (izerine
ta§imr,
7) (y-gy)eksen takimmda gizilen egrinin altmda kalan alan planiraetre ile olgiiliip belirlenir ( / ygdy) .
8)y
= Iziiz. G
F
G
YG capak yuzeyi agirlik merkezinin (N f nin) tadir.
du^ey koordinati olmak-
Simetrik olmayan dovme pargalar igin tek koordinatm bulunmasi, yeterli
i-i
olmayaeagmdan, ayni i§lemler diger eksen uzerinde de tekrarlanarak x^ koordinati da bulunur. Sonugta, bunlann kesim noktasi ^2^^ belirleyecektir. Belirlenmis olan bu N2 noktasi, makina ekseni (Nj) ile gakistinlmak suretiyle k a l i b m makina uzerine baglanmasi gergekle§tirilmelidir. Kalibm makina uzerine baglanmasmda, yukaridaki yontemlerle belirlerani§ bulunan N2 noktasimn, Nj (makina ekseni) ile gaki§tirilmasma dikkat edilmelidir. Kalip blogu uzerinde tek graviir yer almissa, onceki konuda (3.2.11) aciklanmi§ olan baglantilari bu iki noktayi (N1 ve N2> gaki§tiracak §ekilde dlizenlemek miimkiindur. Blok uzerinde birden fazla graviir yer almi§sa, bu ilkeyi saglayabilmek cok giigtur. Ancak, konu pratik bakimdan ele a l m d i g m d a , on §ekil verme graviirlerindeki k u w e t degerlerinin son graviire gore gok kliguk kaldiklari goriilmektedir. gtinku son graviirde, dovrae parca ve capak tarn bir geni§leme yapmakta; ayni zamanda isi kaybedip incelmektedir. Biitiin bunlar §ekil degi§tirme direncinin artmasma neden olmaktadir. Bundan dolayi son §ekil verme gra"* viirii kalip blogunun ortasma acilipf diger on ve ara §ekillendirme graviirleri ise bunun etrafma yerle§tirilmektedir. Boylelikle, kalip kilavuzlari ile makina kayitlarimn nispeten d(i§lik momentler altmda kalmasi saglanmi§ olmaktadir. 3.2.13.Kalip Malzemeleri Kalip malzemelerinin secimi
§u ozelliklere dayali olarak yapilmaktadir:
a)Ii3csek basing ve agir §ok etkili yiiklemelere kar§i dayanim yetenegi: 0-100 Kgf/mm2 nin uzerindeki degerlere ve bazi hallerde de ^200 Kgf/mm ye kadar ula§abilen degi§ken zorlamalara dayanabilmesi gerekmektedir. b)Isil genle§me ve gatlama etkilerine kar§i dayanim yetenegi: Kalip blogu kesitinin ortalarmda 80-150°C arasmda ve graviir yiizeylerinde de ^650°C a kadar ulagabilen heterojen sicaklik dagilimlan sonucu farkll genle^meler ve agir mekanik zorlamalarm da etkisi ile olu§an yiizey catlaklari ve b u n l a n n ilerlemesi soz konusu olabilmektedir, c)tlnifora sertle§ebilme yetenegi: Yuksek sertlik degerleri, kalip ic yiizeylerindeki malzeme aki§i ile olu§an kuwetli a^inma etkilerine kar§1 avantajli ise de, a^iri sertlik kalibm kirilmasma da neden olabilmektedir. Bu bakimdan tavsiye edilen max. sertlik degeri 514 Brinellfe kadar gikabilmekte ve cogu uygulamada da bu degerin altmda kalmaktadir. Sertligin uygun sekilde belirlenmesi onemli bir konudur. Qunku, kalip kirilmalari makina ve donatimlann zarar gormesine, imalatta onemli gecikmelere, hatta operatorun yaralanmasma yol agabilir. Bu bakimdan , eraniyetli sertlik degerleri esas olarak dovme parcanin malzemesi, buyuklugu, sayisi, kullamlan makina tipi (§ahmerdan veya pres)ve
173
'-JL
gravürün derinliği ile belirlenmektedir. d)Aşınma etkisine karşı dayanım yeteneği: Sıcak şekillendirilen metalin, kalıp yüzeylerinden akışı sırasında ortaya çıkan kuvvetli aşındırma etkisine karşı dayanım yeteneği de diğer bir faktördür. Kalıplar için, en uygun çelik cinsi ile sertlik değerlerinin kombinasyonunu şu faktörler belirlemektedir : t. Dövme parçanın şekli, boyutları ve ağırlığı, 2. Şekillendirilen malzemenin bileşimi, 3. Dövme sıcaklığı, 4. Dövülecek parça sayısı, 5. Kullanılan makina (şahmerdan, pres), 6. Kalıp çeliğinin maliyeti 7. Kalıp gravürlerinin işlenme s ı r a s ı (sertleştirmeden önce vaya sonra), 8. Dövme toleransları 9. Kurulu tesiste edinilen deneyimler ve daha önceki benzer uygulamalar, 10. Yedek donatımların elde bulundurulma durumu. Şu halde, yukarıdaki seçim kriterleri ve zorlanma durumları da gözönünde bulundurularak, kalıp malzemesinden beklenen özellikleri şöylece özetlemek mümkündür: Yüksek sıcaklık değerleri altında zorlanan kalıbın kalıcı deformasyonlar göstermemesi ve dolayısıyla yüksek akma sınırı ile sürekli dayanım değerlerine, yüksek sertlik ve aşınma dayanımı özelliklerine sahip olması, dinamik zorlamalara karşı süneklik özelliği bulunması gerekmektedir. Ayrıca, sıcaklık değişimlerine karşı hassasiyet göstermemeli, talaşlı işlemeye ve ısıl işlem uygulamalarına da elverişli olmalıdır. Bir dövme kalıbı için malzeme seçiminin şu ilkelere 'göre yapılması gerekmektedir : a)Dövme parçanın malzemesi: Dövme parça malzemesine uygulanan tavlama sıcaklığındaki şekil değiştirme dayanımı ile tav sıcaklığı, bu konudaki başlıca faktörler olmaktadır. Akma gerilmesi düşük olan çeliklerin biçimlendirilmesinde, kalıp malzemesi olarak sertliği ve aşınma dayanımı daha düşük olan takım çelikleri kullanılabilmektedir. b)Kullanılan makina: Pres kalıpları daha sert tutulabilir. Çünkü, şahmerdanlarda daha etkin bir dinamik zorlama söz konusudur. Buna ilaveten, pres kalıplarının ısıya dayanımının daha fazla olması gerekmektedir. Çünkü, şekillendirme süresi ve dolayısıyla tavlı parçanın kalıp ile temas süreci daha uzundur.
c)Parça sayısı: Dövülecek parça sayısı fazla olduğunda sertliği ve aşınraa dayanımı yüksek olan kalıp malzemelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Yine parça sayısının fazla olması halinde, tutuculu kalıp düzenlemelerine gitmek ekonomik olmaktadır. d)Gravürün biçimi: Sığ gravürler için daha düşük süneklik gösteren yüksek sertlikte çelikler; derin ve karmaşık şekilli gravürler içinde sünekliği yüksek İslah çelikleri kullanılmaktadır. e)Kalıp boyutu: Küçük kalıplarda, kalıp çeliğinin toplam kalıp maliyeti içindeki payının küçük olmasına karşın, kalıp boyutları büyüdükçe bu pay da artmaktadır. Tablo !0fda kalıp büyüklüklerine göre sertlik değerleri verilmektedir. Uzunluğu
Yaklaşık Ağırlığı
(mmxmm)
(mm)
(Kg)
Brinell
255x380 255x430 380x510 380x710
510 510 915
408 455
444-477 388-429 341-375 302-331 269-293
Kalıp Kesiti
+
1220 +
1475 2725 +
Sertlik Rockwell C 47-50 42-46 37-40 32-36 28-31
Tablo Î0: Sertleştirilip menevişlenmiş kalıp blokları * için, normal boyut ve ağırlık sınırlamalarına göre öngörülmüş bulunan sertlik aralıkları. (Listedekilerden daha düşük sertlik değerleri için de sertleştirilmiş ve menevişlenmiş kalıp blokları uygun olmaktadır. + : isteğe bağlıdır.) Kalıp bloğunun imal edileceği malzemenin seçiminde Şekil 34fteki grafik kullanılabilir. Burada, dövme parçanın ağırlığına ve gravürün derinliğine göre dayanım değerleri O belirienebilmektedir. Ç
Kalıp blokları için kullanılacak malzemeler genel olarak kütük veya blok şeklinde bulunmaktadır. Dövme blokların boyutları standardize edilmiş olup, 200 x 140 x 300 mm. ile 375 x 350 x 950 mm. arasında değişmektedir. Ancak, standart dışı kalıp blokları da imal edilmektedir. Kalıp blokları önceden tavlanmış ya da ıslah işlemi görmüş olabilmektedir. Kütükler ise tavlanmış olarak bulunmaktadır. Islah edilmiş kalıp bloklarını kullanmak işlenme güçlükleri yaratıyorsa da (O = 125 Kgf/mm .ye kadar), ısıl işlem imkanlarının elverişli olmadığı Railerde bunlar
1PS
govdesi nispeten siinek kalmaktadir. Ayrica, a § m a n kisimlarin kolaylikla degi§tirilebilmesi ve raalzeme tasarrufu saglaraasi ekonomiklik agis m d a n gok elveri$lidir.
Celik Tiirti
Kimyasal Bile§im (%) C Mn Si Cr
Ni
Mo
W
V
5,00
2,50
-
0,40
AISI-SAE Takira Qelikleri
H 10
0,40
H 11
0,35
-
5,00
1,50
-
0,40
H 12
0,35
-
5,00
1,50
1,50
0,40
H 13
0,35
-
5,00
1,50
-
1,00
H 14
0,40
5,00
-
5,00
-
H 21
0,35
3,50
-
9,00
-
H 26
0,50
4,00
-
18,00
1,00
0 1
0,90 1,00
0,50
-
0,50
-
A 2
1,00
5,00
1,00
-
-
D 2
1,50
12,00
1,00
-
-
-
-
Diger Alagimli
Takira Celiklen
6 G
0,55
0,80
0,25
1,00
-
0,45
0,10
6 F2
0,55
0,75
0,25
1,00
1,00
0,30
0,10
6 F3
0,55
0,60
0,85
1,00
1,80
0,75
0,10
6 F4
0,20
0,70
0,25
-
3,00
3,35
-
6 F5
0,55
1,00
1,00
0,50
2,70
0,50
6 F6
0,50
-
1,50
1,50
-
0,20
-
6 F7
0,40
0,35
-
1,50
4,25
0,75
-
6 HI
0,55
-
-
4,00
-
0,45
0,85
6 H2
0,55
0,40
5,00
-
1,50
1,00
1,10
•-
0,10
Tablo 11. Kalip bloklan,graviir elemanlari (goralegi) ve gapak kesme kaliplari igin kultamlan geliklerin kimyasal bile$imleri. Tablo 1 1f de,kaliplar igin kullanabi iecegimiz gelik tiirlerinin, AISI-SAE normlarma gore gosterili§ gekllleri ile kimyasal bile§imleri verilmektedir.
17?
!*
Tablo 12Me de, dovulecek malzeme tiiru, kullanilan raakina (§ahmerdan veya pres) ile dovme parca boyutuna gore kalip, graviir elemani (gomlek) ve zimba malzemelerinden beklenen sertlik degerleri gosterilmektedir.Bu tabloya ait referans parca tipleri (1,2,3,4,5,6) a§agida gos terilmi^tir.
Tablo 13fte ise, kalip malzemelerinln DIN 17006fya gore verili§ §ekilleri ile kullanim durumlari gosterilmektedir. Bu tablodan da goriilebilecegi uzere, kalip malzemelerinde genellikle % % 0,30-0,55 C ile Cr, Ni, Mo, W, V vb. ala§im elemanlari bulunmaktadir. Cr-Ni ve Cr-Ni-Mo alasimli celikler yilksek bir suneklik Szelligi gosterirler. Bu kalip gelikleri, derin ve karma$ik §ekilli graviirler ile hafif metallerin §ekillendirilmesinde kullamlmaktadir. W ala^imli celikler ise, yilksek lsil dayanirn ozelligi saglarlar.
3.2.14.Dovme Toleranslari ve tlkel Parga Boyutlari Kalipta dovlilen parganm, her defasmda tam olarak ayni boyutlarda elde edilmesi mumkiin degildir. Kullanilan kalip ve makina ile dovme ko$ullarinin geregi olarak, pargalar belirli tolerans limitleri arasmda irnal edilirler. §ahmerdan, pres ve yatay yigma makinalarmda dovillen pargalar igin ongorillen tolerans limitleri DIN 7520-7529 ile verilmektedir. Bu tolerans degerleri, dovlilen parcanm uzunluk, geni§lik ve kalmlik bo— yutlannda verilmekte, ayrica enine ve boyuna yondeki kagikliklar ile gapak kesim toleranslari da belirlenmektedir. Ancak, ilgili tablolari kullanabilmek igin, onceden dovme parcaya ili^kin bazi bilgilerin derlenmesi gerekmektedir. Bunlar, parga agirligi, malzeme grubu, kari§iklik faktorii ile bolme yiizeyi §eklidir, Parga agirligi, dovme parca §ekli basit elemanlara ayrilarak hesaplanabilir ya da onceden tespit edilmi§ olabilir.
183
Malzeme grubu ise, dövülecek çelik malzemenin karbon oranı ve alaşım elemanlarının oranları ile ilgili olmaktadır. Burada, M
grubu: C 4 7* 0,65 ve alaşım elemanlarının (Mh, Ni, Mo, Cr,V, W) toplamı $ %> 5 olan çelikleri;
M
grubu: C > % 0,65 ve alaşım elemanlarının toplamı > % 5 olan çelikleri
kapsamaktadır. Bölme Yüzeyi şekli, parçanın durumuna göre düz, simetrik, asimetrik şekilli olarak nitelenmektedir (Şekil 36).
Şekil 36. Bölme yüzeyi şekillerinin ayırımı (a-düz, b-simetrik, c-asimetrik). "DİN 7526"
Standardın öngördüğü tabloların kullanılabilmesi için belirlenmesi gereken diğer bir kriter de karışık faktörüdür. Bunun için, dövme parça en büyük boyutlarına göre düzgün geometrik şekle (silindir, prizma) tamamlanır. Daha sonra, dövme parçanın ağırlığı, düzgün geometrik şeklin ağırlığına oranlanır. Böylelikle, karışıklık faktörü hesaplanmış olmaktadır (S= G /G ). Konuya ilişkin olarak verilen tipik örnekler f Şekil 37 de gösterilmektedir.
Şekil 37. Düzgün geometrik şekillere tamamlanan tipik dövme parça örnekleri (a-silindir, b-prizma) . tfDIN 7526"
Bundan sonra tablonun kullanımına geçilebilir (Tablo 14). Belirlenmiş olan parça ağırlığı, malzeme grubu ve karışıklık faktörüne göre boyutsal toleranslar;bölme yüzeyi şekli de dikkate alınarak ve sola doğru bir ilerleme ile çapak ve kaçıklık toleransları saptanabilir. Tabloda, bazı aralıklardaki eğik geçişlere dikkat edilmelidir.
Tablo 14. Dovrae toleranslari (DIN 7526)
Kaliba doviilmek lizere konacak ilkel pargamn boyutlandirxlmasmda, kalmlik toleransimn, ongordiigii fazlalikta ( + pay) dikkate almabilmekt e , bunun gerektirdigi kCigiik hacimsal pay ilave edilmektedir.
3.2.i5.Qapak Kesme Kaliplari Dovme pargalann cevresinde ve deliklerin ortasmda olu§an gapagm kesilerek ve delinerek alinmasi gerekraektedir. Bunun igin gapak kesrae ve delme k a l i p l a r i kullamlmaktadir.
§ekil 38. Capak kesim t a r z l a n (a-gapak a r t i g i , b-diiz kesim).
(Japak kesme i^lemi, parganm biiyukliigune gore soguk veya sicak olarak yapilabilmektedir. Kesme bolgesinde bir gapak a r t i g i kalabilir (5ekil 38 a ) . Bu durumda kesme kuweti kiiguktur ve dii§{ik kapasiteli bir pres bu 15 igin y e t e r l i o l a b i l i r . Ancak, bu yiizeyin sonradan I§lenecek bit yiizey olmasi, ya da kalintimn bir sorun te§kil etmemesi gerekmektedir.
185
Sekil 43. Ozel blr gapak kesme kalibi. 3.2.16.Kaliplarin tmali Kaliplarin imalatmda uygulanan yontemler a$amali olarak du§tlniilebilir Buradakl ilk a§araa hazirliktir. Ilk olarak, kutiikten blogun kesilmesi ya da blogun oneeden §eklllendirllml§ olmasi gerekli kontrol §ablonlar m m ve i§lenecek gravilr modellerinin imali hazirlik a§amasmi olu§turmaktadir. ikincl olarak, dokiim, dovme-basma, haddeleme suretiyle imal edilml§ olan bloklarin tala§li kaba I^lenme a§amasi gelmektedir. Bu a§amada, imalat resmlnln ongordCigii boyut ve biQime tam olarak ulaSilmaz. Sonrakl a§ama olan Ince i§leme siireclnde, kalip resminin boyutl a r m a tam olarak ula^ilmaktadir. Bu arada, kalibm ali§tinlmasi, I S I I i§lem, taglaraa, parlatma, montaj vb, i§lemler de bu grupta ele alinmaktadir. En son . a§ama kalibm. i§Ietmeye alinmasidir. Bunun igin de, kalibm §ahmerdan veya pres (izerinde cali§tinlarak test edilmesi gerekmektedlr. Hazirlanan §ablonlar ile pargalar kontrol edillr, hatalarm saptanmasi ve giderllmesine cali§ilir. Bu l§lemlerin de tamamlanmasmdan sonra kalip kullamlablllr duruma glrmektedlr, Kaliplarin Imalinde tala§li, tala§siz §ekll verme, dSkilm ve erozlf yontemler uygulanabilmektedir. Tala§li §ekil vennede, klasik tezgahlar lie tornalama, frezeleme, planya etme, deline ve ta§lama. . vb. i§lemler uygulanarak kalibm imali yoluna gidilebilir. Bu arada, dii§ey frezeler, kopya frezeleri, pantograf tezgahlan da kullanilabilrnektedir.
188
§ekil 44. Dii§ey freze ile
1-tzleme ueu,2-kayitlama,3-hassas yay, 4-sinyal aparati,5-freze ba§ligi,6-elektrik motoru,7-hareket vidasi,8-dii§ey siitun, )-parmak freze, 10-rediiksiyon di$lileri 11-hareket vidasi,12-tabla,13~i§ parkasL, 14-model. kopya frezelerinde i§leme ve uygulanan i§lemler.
Bir $ahmerdan kalibmin tala§li i§lenerek $ekillendirilmesinde, izlenen i§lem sirasi genel olarak §6ylece ozetlenebilir : 1) Yassi yari mamul iizerindeki markalama i§lemi yapilir ve kalip blogu kesilir. 2) Markalanmi§ olan noktalardan, vine kancalarimn takilmasi Igin gerekli delikler delinir. 3) tkl ayri kalip blogunun planyalanmasi ve ali§tirilmasi (bolme yiizeyi, kenar yilzeyler, kirlangiglar ve kama oluklarmin vb. caki§tirilmasi) . 4) Graviirlerin oyulmasi (Graviirler basit §ekilll Ise, yapilan markalamaya gore d(i§ey frezelerde i§lenmesi yoluna gidi.lir. Graviir karma§ik §ekllll oldugu takdirde elektroerozyon teknlglnin uygulanmasi gerekmektedir). 5) On ve ara graviirlerin oyulmasi 6) Pargamn §ekillendirilmesi esnasmda graviirden graviire ta§iranasL igin gubuk ucunda dovme yapilmaktadir. Bunu saglamak (izere, graviirleri di§ariya baglayan bogazlar gerekmektedir. Gerek bu bogaz ve gerekse capak bo§lugunun agilmasi bu a^amada gergekle§ir. Ayrica, bu bogazlardan kontrol amaci ile kur§un dokumii de yapilmaktadir. 7) Referans a h n a n ko§eye gore alt ve iist kalip birlikte planya edilir (tstendigi takdirde, bitirme i^lemi esnasmda kalip graviirlerinin gaki§tirilip kontrol edilmesinden sonra da planya etme i§lemine gegilebilir). 8) Bolme yiizeyi ile kirlangig yuvalarimn dayanma yiizeyleri, yiizey ta§— lama makinasmda ta§lanir. Deformasyonlari ortadan kaldirmak amaciyla ta§lama i§lemi, isil i§lemden sonra uygulanir. 9) Dii^ey freze tezgahlarinda, kama yuvalari ile oluklari markalanir.
189
Kalipta yanal zorlamalari alan kar§i yiizeyler ya da sapmalan onlemek igin ilave kayitlama yiizeyleri de var ise, bunlar en son olarak i§lenirler.Talagsiz §ekil verme He kalip imalinde, kalip graviirii soguk veya sicak basma ile bigimlendirilmektedir. Soguk basma ile raadeni para, madalya, saat pargasi vb. parcalarin, sicak basma ile de makas, pens, kerpeten vb. daha kalinca pargalarm graviirleri §ekillendirilmektedir. Basma esnasmda olu§an gokiintii ile birlikte kenarlar yuvarla§la§acag m d a n , gergek gravxir yiiksekliginden daha fazlaca (2-4 mm) bir §ekillendirme uygulanir ve daha sonra da yiizey planya edilerek ,gravxir normal §ekline getirilir. Basma ile §ekillendirmede, yiiksek mukavemette, sertle§tirilmi§ stampalar kullamlmakta, i§lem oldukga yava§ (0,003-0,2 mm/s) uygulanmaktadir. Ozellikle soguk basmada, basing degerleri gok ylikseldiginden (^200-300 Kgf/mm ye) bazi derince graviirlii kaliplarm §ekillendirilmesinde ara tavlamalara gerek goriilmektedir. Basma sirasmda yanal olarak yayilmayi onlemek igin, blok bir halka tutucu igine yerle§tirilir (§ekil 4 5 ) . Sicak basmada, stampa boyutunun gekme payi kadar biiyiik tutulmasi gerekmektedir. Diger toleranslar da dikkate almdiginda, sicak basma ile imal edilecek bir kalip igin stampa boyutu a §u §ekilde belirlenmektedir : T- O
E a = a(T+K)+ —o 2
(mm)
Burada, a: i§ pargasinin boyutu (mm) K: Kendini gekme (%) T £ : §ekillendirme yontemi ile ilgili tolerans (T_^ (0/6-0,7)T) T: Dovme toleransi (— :toplam) Ornegin, a= 45 mm.lik bir i§ pargasi boyutunun rini belirlemek igin; T= 1,6 mm, gine gore,
K= % 1.8,
a = 45(1+1,018)+ o
stampa (izerindeki dege-
kalip imalat toleransi da 0,3 mm olarak verildi-
* * ' 2
= 46,3
mo olmaktadir.
§ekil 45. Kalip graviiriinCin basma ile §ekillendirilmesi.(i-Kalip blogu, 2-Stampa, 3-Tutucu
halka, 4-5-Sertle§tirilmi§ baski plakalari)
/Jo
Sekillendirmeyi kolayla§tirmak igin, stampalar basmca dayamkli yaglar He yaglaranakta veya yumu§ak metal (Cu) kaplanmaktadir. Sicak §ekillend i m e d e molibdendisiilf it kati yaglayici olarak kullanilniaktadir. Basma ile §eklllendlrme esnasmda lifler kesllmedigi gibi, cokiintiiye bagli olarak siirekli ve siki blr llf yapisi olu§maktadir. Bu durum, graviiriin ve dolayisiyla kalibm dayanimi yonilnden cok elveri§lidir. Kalip omrii tala§li sekillendirmeye gore 1,5-3 kat artabilmektedir. Ozellikle gok sayida kalip imalati soz konusu oldugunda basma Ile kalip imali elveri§li olmaktadir. Kaliplarin imalinde doktim yontemi de uygulanabilmektedir. Ancak, bu kaliplar sadece yava§ kurslu preslerde kullanilmakta; §ahmerdan kalibi olarak higbir zaman i$in kullanilmamaktadir. Esasen gerek dovme kalibi ve gerekse graviir elemanlari igin cogu kez dovme bloklar kullamlmaktadir. Dokiim kaliplarin ba^lica avantaji, kalip yapim ve i§letme maliyetini du§lirmesidir. Kabuk kaliplama yontemi uygulanmak suretiyle sicak i§ takim gelikleri dokiildilgiinde, bitirme i§lemi olarak yalnizca ylizeylerin parlatilmasi yeterli olabilmektedir. Ozellikle karma§ik graviirlii kaliplarda i§leme maliyetinin onemli olgiide du§tiigii gortilmektedir. Pratikte, dokum kaliplarin graviirleri a§mdiktan sonra yeniden i§lenmemekte; yalnizca ergitilip yeniden dokmek suretiyle degerlendirilebilmektedir. Kalibm uzun siireli kullamlabilmesi, derin ve karma§ik §ekilli gravlirlerin bulunmasi hallerinde i^gilik saatinden % 50 f ye yakla§an bir tasarruf saglanabilmektedir. Ayrica, genel olarak dovme bloktan tala§li i§lemeye gore kalip maliyetinde % 30fluk bir dii§me goriilmektedir, Kalip imalatmda diger bir yontem de agmdirma esasma (erozif) dayanan elektroerozyondur. Elektroerozyon yontemi ozellikle karma§ik §ekilli ve hassas graviirlerin ye sert malzemelerin i§lenmesinde elveri§li olmaktadir. Yontem, dovme, sac §ekillendirme, plastik enjeksiyon, basingli dokiim, sinterleme ve cam §ekillendirme kaliplari ile ekstrilzyon ve cekme matrislerinin ozel hadde profillerinin l§lenmesinde geni§ bir uygulama alani bulmaktadir. Klasik imalat yontemleri ile i§lenemeyen malzeme ve pargalar elektroerozyon yontemi ile rahatlikla i^lenebilmektedir. Elektroerozyon yontemi ile i§lemede, dielektrik sivi ortammda, parga ile elektrod arasmda olu§turulan elektrik de§ar]lari ve dolayisiyla kivilcm atlamalari ile a§indirma saglanmaktadir (§ekil 46). Boylece, i§lem esnasmda elektrodun bigimi blok uzerine kopya edilmi§ olmaktadir. Kivilcim atlamalarimn gergekle§tigi kratercikler ile iyonize kanaldaki sicaklik degerleri 10.000-12.000°Cfa kadar gikabilmekte; malzeme iyonize hale geginektedir• 01u§an buharla§ma ile yilzeyden ayrilan metal partiklilleri, dielektrik sivi ortam tarafmdan bolgeden uzakla§-
191
Şekil 46. Elektroerozyon donatımı.
tırılmakta ve daha sonra da filtrede ayrılmaktadır. Ancak aşınma yalnızca blokta değil, az da olsa elektrodta da meydana gelmektedir. Uygulanan şekillendirme karakteristiklerine, parça ile elektrod malzemesi türlerine göre bu aşınma, iş parçasının (0,1-0,5)'i kadar olabilmektedir. Elektrodlar grafit, bakır, wolfram, prinç, nikel, çinko vb. değişik malzemelerden talaşlı şekillendirme ile imal edilmektedir. Arkın kararlılıkla oluşabilmesi için, ark boyu (0,005-0,2 mm) bir servomekanizma ile sürekli sabit tutulmaktadır. Normal olarak, elektrod (-), blok ise (+) kutuptur. Ancak, .bazı elektrod türlerinde ve kaba işlemede ters kutuplamada söz konusu olabilmektedir. Kullanılan jeneratör, alternatif akımı, değişik karakteristiklerde kesikli doğru akıma çevirmektedir. Bu jeneratörlerde galişma gerilimi 50-120 V, akım şiddeti ise 2-150 Amper arasında değişmektedir. Frekans 1 - 4 O ' K H Z deşarj süresi ise birkaç mikrosaniyeye kadardır. İşlem oldukça yavaştır Kalıp bloğu üzerinden 1 kg.lık bir talaş kaldırabilmek için ^5 saatlik süre gerekmektedir. Elektroerozyon ile şekillendirmede, parça ve donatım üzerinde mekanik zorlanma söz konusu değildir, işlem ısıl etkiye dayanmaktadır. Bu bakımdan çok ince parçalar dahi kolayca işlenebilir. Çok sert malzemelerin, ısıl işlem görmüş blokların işlenebilmesi önemli avantajlardır. Parçanın ısıl işlem sonrası deformasyon göstermesi sorunu kalmamaktadır, işlem otomatik olduğundan operatörün tezgah başında beklemesini gerektirmemektedir. Elektroerozyon donatımlarının oldukça pahalı, işlemin yavaş oluşu, elektrod aşınması dezavantajlı yönleridir Elektroerozyonun diğer bir uygulama şekli tel erozyon donatımlarıdır Burada bir tel elektrod kullanılmakta, ark tel ile parça arasında oluş-
maktadir. Prensip ayni olmakla birlikte. burada parganin §erit testereye benzer §ekilde kesilmesi soz konusudur. Dolayisiyla klasik elektroerozyon yonteminde kor delik §eklindeki dovme kaliplan Imal edilebilirken, burada boydan boya delik §eklindeki sac sekillendimie ve gapak kesme kaliplari ile ekstruzyon ve soguk cekme matrisleri Imal edilmektedlr. Telin blogun kesmesi esnasmdaki ilerleme hareketi parga §ekline gore programlanmaktadir (§ekil 4 7 ) .
§ekil 47, Tel erozyon i§leminin esasi. Elektroerozyonun diger blr ozel uygulamasi da elektrokimyasal i§leme yontemidir. Prensip olarak ayni olmakla birlikte, a§indirma etkisini arttirmak amaciyla elektrokimyasal I§lemede dielektrik sivi olarak kimyasal bile§ikler (NaCH, NaCl vb.) kullanilmaktadir. Boylece, bunun da a§indinci etkisinden yararlanilmaktadir.. Kalip imalatmda / uygulanan ge§itli yontemlerin saglayabildikleri hassasiyet, Tablo I4fte boyntsal sapma olarak verilmektedir. imalat Yontem:
Boyutsal Sapmc
Frezeleme i§lemleri Donel 3Kizeylerin tornalanmasi Soguk basma ile §ekillendirme Sicak basma ile §ekillendirme Erozif yontemler (elektroerozyon
0,1-0,5 mm. 0,05-0,1 mm. 0,05-0,1 mm. 0,2-0,5 mm. 0,05-0,3 mm.
Tablo 17. §ekillendirme yontemlerine gore boyutsal sapmalar.
Kalip imalat yontemleri arasmdaki bir ba§ka kar§ila§tirma da §ekil 49 f da verllmi§tir. Bu §ekllde, parcanm karma§iklik derecesine gore modelin fiati ile parga sayisma gore beher parganin fiati kar§ila§tirmali bir bigimde gosterilmektedir.
- JS:
194
KAYNAKÇA 1- Kalıp İmal Tekniği, Prof. Mehmet Emin YURCİ, Yıldız Üniversitesi, 1989. 2- Kalıpta Dövme ve Basmada ön Şekil Tasarımında Autolad Uygulaması ve İlkel Parça Boyutlandırılmasma En Küçük Karder Yöntemi İle Yaklaşım (ARAŞTIRMA), Prof. Mehmet Emin YURCİ, Yıldız Üniversitesi, 1989. 3- Gesenkschmieden von Stahl Kurt Lange Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1958. 4- Forging Industry Handbook J.E.Jenson Forging Industry Association, Ohio, 1966. 5- Das Gesenkformen R.Eschelbach ' Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, 1970. 6- Forging Desing Handbook The American Society for Metals, Ohio, 1972. 7- Metals Handbook Forging and Casting, Vol.5 American Society for Metals Metals Park, Ohio, 1972. 8- Dies, Moulds and Jigs V.Vladimirov Mir Publishers, Moskow, 1982. 9- Talaşsız Şekil Verme, Prof. Mehmet Emin YURCİ, Yıldız Üniversitesi, 1989.
-202.-
