Üretim Yöntemleri

1. Üretim Yöntemleri Makine Mühendisliğine Giriş

2. Teknik anlamda üretim, insana faydalı olabilecek bir ürünün ortaya konması işlemine denir. • Öncelikle tasarım yapılır, ardından, hammadde işlenerek amaca uygun bir şekle getirilir. • Bu şekil değiştirme işlemi için, çeşitli üretim yöntemlerine ve makinalara ihtiyaç duyulur.

3. Üretim sürecinin sonunda ortaya konan ürün; toplu iğne de olabilir bir uzay aracı da. • Bir toplumun refahı için en başta gelen konu üretim olup, bu durum, ekonomisi gelişmiş toplumlarda açıkça görülmektedir. Üretim konusunda da en büyük görev biz mühendislere düşmektedir.

4. Verimlilik; • Ürünün yarattığı fayda • Üretim için harcanan enerji • Doğal ve maddi kaynaklar oranı • Ürünün faydası bir işletme açısından bakıldığında kâr, bir toplum açısından bakıldığında da toplam katma-değer olarak değerlendirilir.

5. Günümüzde rekabet koşulları, mümkün olduğunca düşük fiyata ve istenilen zamanda ürünü pazara sürme zorunluluğunu doğurmaktadır.

6. Güncel bir üretimden beklentiler şöyle özetlenebilir: • Yüksek verimlilik, • Kaliteli üretim, • Düşük toplam maliyet, • Çevre dostu, çevreye zarar vermeyen bir üretim süreci

7. Üretim Süreçleri • Talaşsız üretim teknikleri *Döküm, dövme, presle imalat, derin çekme, bükme, kaynak, lehim ve yapıştırma işlemleri • Talaşlı üretim teknikleri * Frezeleme, tornalama, delik delme, planya-vargel, taşlama, honlama ve lepleme işlemleri • Modern üretim teknikleri *Lazer, plazma, su jeti ile kesme, tel erozyon, elektro-erozyon

8. Döküm Prosesleri • Döküm prosesleri metal veya alaşımların ergitilerek önceden hazırlanmış bir kalıp boşluğuna doldurulması ile parça imalatını kapsamaktadır.

9. Döküm yönteminin avantajları • Karmaşık parça geometrileri kolaylıkla oluşturulabilir. • Hem iç (içi boş) hem de dış şekiller oluşturulabilir. Bazı döküm yöntemleri ile son işleme gerek olmadan parçalar elde edilebilir. • Çok büyük ve çok küçük parçalar üretilebilir. • Bazı döküm yöntemleri seri imalata uygundur. • Sanayide sık kullanılan bir yöntem olup, genellikle uygun maliyetlidir.

10. Döküm yönteminin zayıf özellikleri • Mekanik özellikler düşük olabilir; porozite, kaba ve homojen olmayan tane yapısı görülebilir. • Çok ince kesitlerin elde edilmesi zordur. • Bazı yöntemlerde düşük boyutsal doğruluk ve yüzey kalitesi görülür. • Sıcak erimiş metaller nedeniyle çalışanlarda iş güvenliği sorunları yaşanabilir. • Döküm yöntemi bazı çevre sorunlarına neden olabilir.

11. Kullanım yerleri • silindir başlıkları, motor blokları, büyük ve karmaşık motor parçaları, süspansiyon ekipmanları, pistonlar, kompresörler, vites kutusu, manifoldlar, otomobil jantları, kalın alüminyum çubuklar, dizel otomobillerdekullanılan girdap odası, forklift ağırlıkları, vana parçaları, flanşlar, tarım makineleri parçaları

12. Kum Kalıba Döküm • Kalıp boşluğu, bir model vasıtasıyla kumda oluşturulur. Bu boşluk daha sonra erimiş metalle doldurulur.

13. Hassas Döküm • Hassas döküm işleminde hazırlanan model kolay eriyebilen balmumu gibi maddelerden yapılır. Burada kalıp boşluğu modelin ısı altında erimesi ile oluşturulmaktadır. Temiz bir bitmiş parçanın elde edildiği yöntemdir.

14. Hassas döküm işlemi

15. Kokil Döküm • Döküm teknolojisinde erimiş metal, kalıcı kalıplara (genellikle metal) dökülerek de biçimlendirilebilir. Bu yöntem karmaşık biçimli, boyut toleransları dar ve çok sayıda üretilecek parçalar için tercih edilir. Kokil döküm yönteminde sıvı metal yer çekimi kuvvetinin etkisi ile kalıbı doldurur.

17. Basınçlı Döküm • Basınçlı döküm kokil dökümün daha gelişmiş bir uygulamasıdır. Bu yöntemde erimiş metal, metal malzemeden yapılmış bir kalıba çok yüksek basınçlar altında doldurulur. Katılaşma tamamlanana kadar basınç uygulamaya devam edilir, daha sonra kalıp açılarak itici çubuklar yardımıyla parça çıkarılır.

18. Üretim hızı yüksek bir prosestir. • Yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti çok yüksektir, bitirme işlemlerine genellikle gerek yoktur. • Kalıp masrafı nedeniyle yöntem ancak seri üretimde ve çok sayıda parça için ekonomiktir.

20. Santrifüj (Savurma) Döküm • Bu yöntemde eriyik dönen bir kalıba dökülür. Kalıbın dönmesi ile oluşan santrifüj kuvvetler nedeniyle eriyik kalıbın duvarlarına yapışır. Sonuçta yüzey kalitesi çok iyi parçalar elde edilebilmektedir.

21. TOZ METALURJİSİ • Toz metalurjisi çok küçük partikülleri birbirine bağlayarak parça haline getirme işlemidir. • Daha geniş bir ifadeyle toz metalurjisi, toz şeklindeki malzemelerin preslenmesi ve takiben yüksek sıcaklıkta sinterlenmesiile parça imalatını kapsamaktadır.

22. Toz metalürjisi ile üretilmiş dişliler • Yağ pompası rotor dişlisi

23. İnce partikül şeklindeki saf metaller, alaşımlar, karbon, seramik, ve plastik malzemeler birbirleriyle karıştırılarak basınç altında şekillendirilirler. Daha sonra bu parçalar ana bileşenin ergime sıcaklığının altında bir sıcaklıkta sinterlenerek partiküllerin temas yüzeyleri arasında kuvvetli bir bağ oluşturulur ve böylece istenilen özellikler elde edilir.

25. Uygulamadan kısaca bahsedersek: • Önceden hazırlanmış metal veya alaşım tozlar belirli oranlarda karıştırılır. • Tozlar istenen geometriye sahip kalıplarda sıkıştırılarak şekillendirilir. • Şekillendirilen tozlar sinterlenir. Yani; yüksek sıcaklıklarda kontrollü atmosferde uzun süre ısıtılarak difüzyon yoluyla birbirine kaynatılarak yeterli dayanıma sahip katı bir yapı oluşturulur.

26. Toz metalurjisi Prosesinin Adımları • 1. Toz üretimi • 2. Karıştırma veya harmanlama • 3. Presleme • 4. Sinterleme

27. Metal tozu üretimi için çeşitli atomizasyonmetodları: a) ve b) gaz atomizasyonmetodları; c) su atomizasyonu; d) santrifüj atomizasyonu

28. Tozların parçacık boyutları elekler altında standart boyutun altında tutulur. • Partikül boyutunu sınıflandırmak için elek ağıPartikül boyutları genellikle 25-300 µm aralığında değişmektedir.

29. Olası partikül şekilleri

30. Karıştırma ve harmanlamaa) döner tambur; b) çift dönerli koni, c) burgaçlı karıştırıcı, d) kanatlı karıştırıcı

31. Metal tozlarının geleneksel metotla preslenmesi: (1) tozun kalıp boşluğuna doldurulması, (2) sıkıştırma esnasında üst ve alt pançların (zımbanın) başlangıç ve (3) bitiş pozisyonları, ve (4) parçanın dışarı çıkarılması

32. Sıkıştırma basıncının artması ile toplam yoğunlukta bir artış meydana gelmektedir.

33. Mikroskobik skalada sinterleme aşaması: (1) partikül bağlanması temas noktalarında başlar; (2) temas noktaları ‘boyun’ oluşumuna gelişir; (3) partiküller arasındaki gözenekler boyutsal anlamda azalır; ve (4) boyun bölgelerinin yerinde partiküller arasında tane sınırları gelişir.

34. Sinterleme aşamasında: ısıtma hızı, maksimum sinterleme sıcaklığı, sinterleme sıcaklığında tutma süresi, soğutma hızı ve fırın atmosferi etkilidir.

35. Bazı tipik metal tozları için sinterleme sıcaklık ve süreleri

36. Toz metalurjisi küçük, karmaşık ve boyutsal hassasiyeti yüksek parçaların seri imalatına son derece uygundur. Malzeme kaybı çok azdır, belirli derecede porozite ( gözenek ) ve geçirgenlik elde edilir. • Dezavantajları: - Kalıntı iç boşlukların çentik etkisi yaparak düşük dayanıma sebep olabilmesi, - Toz üretiminin ek bir maliyet gerektirmesidir.

37. Kullanım amaçları; - Yüksek dayanım gerektiren parçaların imalinde, - Talaşlı imalatı zor olan geometrideki parçaların imalinde, • Pahalı malzemelerde parça imalinde, • Çok sert parçaların imalinde kullanılır