Metallerin İmalat İşlemleri: 4 Teknik

Bu makale metallerin imalat işleminde kullanılan ilk dört teknik üzerine ışık tutmaktadır. Teknikler şunlardır: 1. Döküm 2. Şekillendirme 3. İşleme 4. Kaynak.

Teknik # 1. Döküm:

Döküm belki de metallere ve alaşımlara şekil vermenin bilinen en eski yöntemidir. Uygun bulunduğunda, cevherden nihai ürüne en kısa yoldur ve genellikle en ekonomik olanıdır. Bu günlerde teknikler hemen hemen tüm metalleri ve alaşımlarını dökmek için geliştirilmiştir ancak yine de gri döküm demir gibi çok üstün döküm özelliklerine sahip bazı özel malzemeler vardır.

Bir malzemenin döküm kabiliyeti, akışkanlık, büzülme, gözeneklilik, gerilme ve ayrılma özelliklerine göre çeşitli faktörlere bağlıdır. Bir malzemenin döküm kabiliyet endeksi, eğer yüksek akışkanlık, düşük büzülme, emici gazlar için düşük afinite, düşük gerilmeler ve homojen mukavemetli ise yüksektir.

Bu özelliklerin, en azından teorik olarak kesin bir erime noktasına sahip olan saf metallerde ve ötektiklerde gerçekleştiği bulunmuştur. Bununla birlikte, saf metaller genellikle düşük güce sahiptir, bu nedenle esas olarak alaşımlar gerçek uygulamaların çoğu için dökülür. Bu nedenle, seçim açıkça ötektiklere ve ötektik yakın alaşımlara düşmektedir.

Dökümler, külçeler ve şekillendirilmiş dökümler gibi iki ana kategoride gruplandırılabilir. Toplam kullanılan malzemelerin yaklaşık% 75'i külçe şeklindedir. Bununla birlikte, bu tartışmadaki ana kaygımız şekillendirilmiş dökümlerdir.

Dökümler birkaç gramdan birçok tona kadar çıkabilir. Belki de, dökümün yaptığı en ağır nesne, dünyanın yedi harikasına dahil olan Rodos Clossus'un bronz heykeli idi. Bununla birlikte, günümüzde ağır dökümler genellikle meraktan ayrılarak, makine yapıları, volanlar ve türbinler için taban plakaları vb.

Dökümler, kural olarak, basınç dayanımı açısından iyidir ancak zayıf uzama ve düşük çekme dayanımı vardır. Döküm için olağanüstü iyi kabul edilen malzemeler arasında dökme demir dışında bakır, alüminyum, çinko nikel ve magnezyum alaşımları bulunur.

Tipik dökümlerin bazıları şunlardır:

Kasnaklar, volanlar, motor blokları, takım tezgahı yatakları, dişli boşlukları, türbin kanatları, dökme demir borular vb.

Teknik # 2. Oluşturan:

Döküm işleminden sonra, metallerin ve alaşımlarının basınç uygulanarak, çekiç darbelerinde olduğu gibi ani bir darbe veya hidrolik preslerde olduğu gibi yavaş yoğurma işlemi ile istenen şekillerin verildiği şekillendirme işlemini takip edin. Bir metalin yeniden kristalleşme sıcaklığının altındaki mekanik çalışmasına 'Soğuk Çalışma' adı verilir ve bu sıcaklığın üzerinde gerçekleştirilen 'Sıcak Çalışma' olarak bilinir. Hem sıcak hem de soğuk işlem (veya biçimlendirme) sanayide yoğun bir şekilde uygulanmaktadır.

Malzemelerin çoğu oluşturulabilir veya dövülebilir, ancak kural olarak, döküm için en uygun malzemeler zayıf şekillendirme özelliklerine sahiptir. Genel olarak, biçimlendirme için en uygun malzemeler, katılaşma sırasında örneğin katı çözelti alaşımları gibi uzun bir duygusal aralıkta olanlardır.

Pek çok alaşım özelliği, katı çözeltilerin doğasından etkilenir, örneğin, süneklik ve elektriksel iletkenlik düşürülürken mevcut olan çözünen miktar ile mukavemet ve sertlik artışı, bir malzemenin biçimlendirme kalitesine, genellikle, sac malzeme için şekillendirilebilirlik ve daha kalın şekillendirme kabiliyeti denir. bölümler ve malzemenin sünekliği ile ilişkilidir. Şekillendirmeye dahil edilebilecek işlemler, bükme, derin çekme, ekstrüzyon, HERF (yüksek enerji hızı oluşturma), eğirme, rulo bükme, gerdirme oluşturma; dövme ise, üzülme, soğuk yönlendirme, döner dövme, dövme vb. içerebilir.

Biçimlenebilirlik testi genellikle, tabaka malzemesinin çatlamaya kadar gerildiği Erichsen cupping testi ile yapılır. Öte yandan dövme kabiliyeti, metalin dövme koşullarında çatlamadan deforme olma kabiliyetidir. En iyi dövme yeteneği testlerinden biri, başlangıçtaki çubuk çapına erişilebilen maksimum maksimum çap çapının oranı olarak ifade edilen sinir bozucu testtir. Soğuk pozisyon için bu oran genellikle pozisyon limiti olarak adlandırılır.

Dövme yetenek endeksi, F = D _m / D _i

Nerede, = _i = İlk çubuk çapı

D _m = Çatlama olmadan üzerek elde edilebilecek maksimum çap.

Dövme Malzemeleri:

Materyallerin, Şekil 1.2'de gösterildiği gibi, genellikle gözeneklerin bir kısmı ile birlikte, Şekil 1.2'de gösterildiği gibi üç tip birim hücre, BCC (vücut merkezli kübik), FCC (yüz merkezli kübik) ve HCP'de (altıgen kapalı paketli) oluştuğu bulunmuştur. Bu üç hücre yapısı kategorisi altında bilinen metaller.

Yüz merkezli kübik metaller genel olarak en iyi sünekliğe sahiptir. Genellikle en çok tahakkuk ettirilirler. Altıgen kapalı paketlenmiş metaller, oda sıcaklığında en az dayanıklıdır, ancak çoğu sıcak dövme olabilir. Bir metal tabaka halinde derin olarak çekilebilirse, çubuk şeklinde soğuk dövme veya soğuk başlı olabilir ve tüm metaller için böyledir. Metallerin serbest işlenme kaliteleri sınırlı bir dövme yeteneğine sahiptir.

En iyi .Soğuk veya sıcak dövme için kullanılanlar, nispeten saf metaller dahil olmak üzere çoğu alüminyum ve bakır alaşımlarıdır. % 0.25 karbonlu veya daha az karbonlu çelikler gerçekten sıcak dövülmüş veya soğuk kafalıdır. Yüksek karbonlu ve yüksek alaşımlı çelikler neredeyse her zaman sıcaktır. HCP olan magnezyum oda sıcaklığında çok az sünekliğe sahiptir, ancak kolayca dövülür.

Alüminyum alaşımları 385 ° C ile 455 ° C arasında veya katılaşma sıcaklığının yaklaşık 40 ° C altında yapılır. Alüminyum alaşımları sıcak dövme operasyonlarında skala oluşturmaz, böylece kalıp ömrü mükemmel olur.

% 30 veya daha az çinko içeren bakır ve pirinçler soğuk çalışma operasyonlarında mükemmel dövme yeteneğine sahiptir. Yüksek çinko pirinçler sınırlı bir miktarda soğuk dövülebilir, ancak mükemmel sıcak dövme alaşımlarıdır. Magnezyum alaşımları, 400 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda preslerde dövülür. Yüksek sıcaklıklarda, magnezyum inert bir sülfür dioksit atmosferi tarafından oksidasyon veya tutuşmaya karşı korunmalıdır.

Farklı metallerin yakın kalıp dövme için, azalan sırayla, bazı genel alaşımların dövme yeteneği, Tablo 1.1'de verilmiştir.

Dövme ile üretilen bileşenlerin dövülmesinde yoğurma işlemi nedeniyle normalde en kuvvetli olan ve en az malzeme kalınlığına ihtiyaç duyandır. Bu nedenle tüm kritik bileşenler normalde sahtedir.

Sahte bileşenlerin tipik örneklerinden bazıları şunlardır:

Krank milleri, bağlantı çubukları, çekme ve kaldırma kancaları, helezon yaylar, akslar, dikişsiz borular ve borular, kabuk gövdeleri, çubuklar, levhalar, kesitler, diş macunu boruları vb.

Teknik # 3. İşleme:

Fazladan veya istenmeyen malzemeyi talaş şeklinde keserek çıkararak istenen şekli verilen bir malzemeye verme işlemidir. Kesici takım malzemesi, kesilmesi gereken malzemeden daha sert ve daha güçlüdür. Yaygın olarak kullanılan işleme işlemleri tornalama, frezeleme, delme, biçimlendirme, planlama, raybalama, delme vs.

Torna tezgahları ve freze makineleri, on beşinci ve on altıncı yüzyıllarda bile saat yapımı ile bağlantılı olarak kullanılmasına rağmen, bu işlemlerin çoğu, on dokuzuncu yüzyılın sonlarında buhar motor parçaları yapmak için mevcut biçimlerinde yüksek hacimli endüstrilerde tanıtılmıştı, ancak yaşları gelmiş bu yüzyılda.

Hemen hemen tüm malzemeler aynı kolaylıkla olmasa da işlenebilir. Kural olarak, çekme dayanımı yüksek olan sert malzemelerin işlenmesi daha zordur. Aynı zamanda, çok yumuşak malzemeler, iş malzemesi ile takım arasında nöbet meydana geldiğinden makineye zarar verir. Böylece, işleme verimliliğinin azaldığı, yukarıda ve altında belirli bir sertlik aralığı olduğu söylenebilir.

Malzemelerin kesim kolaylığı karşılaştırmak için işlenebilirlik endeksi verilir.

Bir malzemenin işlenebilirliği çeşitli faktörlere bağlıdır ve bunlardan dördünü göz önünde bulundurmak yaygındır;

(i) Takım ömrü,

(ii) Kesme kuvvetleri,

(iii) Yüzey kalitesi ve

(iv) Güç tüketimi.

Bu faktörlere dayanarak, AISI (Amerikan Çelik ve Demir Enstitüsü) tarafından belirtilen bileşimle B 1112 olarak belirtilen ve 180 SFM (dakikada yüzey ayakları) veya 55 SMM (dakikada yüzey metre) değerinde döndürülen serbest kesme çeliği işlenebilirlik endeksi verilir 100

C =% 0-13 (maks.)

Mn =% 0-9

P =% 0-1

S =% 0-2

Demir = dinlenme

İşlenebilirlik endeksini belirlemek için bir dizi formül geliştirilmiştir ve Janitsky tarafından öne sürülen böyle bir formül aşağıdaki gibidir:

nerede,

c = TS'nin bir işlevi,

TS = çekme dayanımı,

YP = verim noktası.

Bir metalin işlenebilirliğini etkileyen malzeme özellikleri aşağıdakileri içerir:

1. Malzeme Bileşimi:

Yüksek alaşımlı içerik ve Al203 gibi sert inklüzyonların çeliklerde olduğu gibi karbon içeriği de% 0.30'un altında veya% 0.60'ın üzerinde işlenebilirliği azaltırken, az miktarda kurşun, manganez, sülfür ve fosfor iyileştirir.

2. Metal Yapı:

Küçük bozulmamış tanecikler ile düzgün mikroyapı, işlenebilirliği artırır. Düşük ve orta karbonlu çeliklerde lamel yapı ve yüksek karbonlu çeliklerde küresel yapı ayrıca daha iyi işlenebilirliğe neden olur.

3. Çalışma ve Isıl İşlem:

Sert alaşımların sıcak işlenmesi ve yumuşak alaşımların soğuk işlenmesi daha iyi işlenebilirlik sağlar.

Tavlama, normalleştirme ve temperleme, genel olarak işlenebilirliği arttırır. Söndürme normal olarak işlenebilirliği azaltır.

İyi bilinen bazı malzemelerin işlenebilirlik endeksleri tablo 1.2'de verilmiştir.

İşlenmiş bileşenlerin bazı tipik örnekleri, damar yolları, valf yuvaları, otomobil silindir gömlekleri, dişli dişleri, vidalı miller, makine parçaları, somun ve cıvatalar, vb.

Teknik # 4. Kaynak:

Bugün normal olarak anlaşıldığı gibi kaynak, metal parçalarını birleştirmeye çalışan demirçenin Mesih'ten önce bile uygulandığı halde, üretim süreçleri arasında nispeten yeni bir kaynaktır. Bir dizi sağlam kaynak işlemi olmasına rağmen, kaplanmış elektrotlarla ark kaynağı hala dünyadaki en popüler kaynak işlemidir.

Mevcut haliyle ark kaynağı 1880'lerde endüstriyel sahnede ortaya çıktı. Bu sürecin mucidi hakkında çelişkili iddialar olsa da, çoğu zaman 1881'de patent aldığı iddia edilen Slavianoff adlı bir Rus'a atfedilmiştir. Ancak, Ark kaynağı, kritik bileşenlerin imalatı için 1920 yılına kadar kabul edilmemiştir. elektrotlar için zaman kaplamaları iyi geliştirilmiştir.

Bununla birlikte, gemiler, basınçlı kaplar, köprüler ve benzerleri gibi ağır maddelerin büyük ölçekli üretimine olan talep, kaynağın yaşlanması için gerekli itici gücü sağladı ve ikinci dünya savaşı bunu büyük üretim süreci olarak sağlam bir şekilde sağlamıştır.

İki veya daha fazla malzeme parçasını birleştirme işlemi olan kaynak, kalıcı bir bağlantı sağlar ancak normalde bileşenlerin metalurjisini etkiler. Bu nedenle genellikle kritik bileşenlerin çoğu için kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) eşlik eder.

Çoğu malzeme, bir işlem veya diğeri tarafından kaynaklanabilir. Bununla birlikte, bazıları kaynak yapmak diğerlerinden daha kolaydır. Kaynakta bu kolaylığı karşılaştırmak için 'kaynak kabiliyeti' terimi sıklıkla kullanılır. Bir malzemenin kaynak kabiliyeti, kaynak nedeniyle meydana gelen metalurjik değişiklikler, kaynak ve içindeki sertlikteki değişiklikler, gaz oluşumu ve emilimi, oksidasyon derecesi ve eklemin çatlama eğilimi üzerindeki etkileri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu faktörlere bağlı olarak, düz düşük karbonlu çelikler (C <% 0-12) metaller arasında en iyi kaynak kabiliyetine sahiptir. Oldukça sık yüksek döküm kabiliyetine sahip malzemeler genellikle düşük kaynak kabiliyetine sahiptir.

Endüstride yaygın olarak kullanılan kaynak işlemleri arasında oksi-asetilen, manuel metal ark veya korumalı metal ark (SMA), tozaltı ark (SA), gaz metal ark (GMA), gaz tungsten ark (GTA) kaynağı, direnç kaynağı, termik kaynak ve soğuk basınçlı kaynak. Bu işlemlerin çoğu, direnç kaynağı gibi otomobil endüstrisi için popüler, rayları yerinde birleştirmek için kullanılan termik kaynak gibi özel etki alanlarına sahiptir. GM AW, paslanmaz çelik ve alüminyum kaynağı olarak düşük karbonlu çelik yapıların kaynağı için özellikle uygundur, GTAW, havacılık ve nükleer endüstriler, gemi yapımı için SAW, gıda işleme endüstrisi tarafından soğuk basınçlı kaynaklama ve benzerleri ile daha popülerdir. Bununla birlikte, SMAW veya çubuk elektrot kaynağı ve oksi-asetilen kaynağı işlemleri, geniş bir uygulama yelpazesi ile genel amaçlı işlemlerdir.

Tipik kaynak uygulamalarından bazıları; gemi, basınçlı kap, otomobil gövdesi, açık deniz platformları, köprüler, kaynaklı borular, nükleer yakıt ve patlayıcıların sızdırmazlığı, vb.