İmal Usulleri 1
Fatih ALİBEYOĞLU
-1-
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
İmal Usulleri
Öğretim Görevlisi
Fatih Alibeyoğlu
• Dersin İçeriği
•
•
•
•
• Görüşme Saatleri
• Çarşamba 11.30-12.00- Örgün Öğretim
• Çarşamba 16.30- 17.00- İkinci Öğretim
• Kaynaklar
• Principles Of Modern Manufacturing- Mikell Groover
• Ahmet Aran- Döküm Notları- Işık Üniv.
• Özgü Bayrak- Ders Notları-Erzincan Üniv.
• J.S. Colton - Manufacturing Processes and Equipment –Georgia
Institute of Technology
• Turgut Gülmez- Ders Notları- İstanbul Teknik Üniv.
İmal Usullerinin İlkeleri ve Sınıflandırılması
Döküm
Plastik Şekil Verme Esasları
Plastik Şekil Verme Yöntemleri
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Tanım
MANUS(EL)
MANIFACTURE(İMALAT)
FACTUS(YAPIM)
Modern manada bir çalışma alanı olarak, imalat biri teknolojik ve diğeri ekonomik olmak
üzere iki şekilde tanımlanabilir.
Teknolojik olarak imalat, parçaların ve ürünlerin yapımı için belirli bir başlangıç
malzemesinin geometrisi, özellikleri ve/veya görünümünün değiştirilmesi için fiziksel ve
kimyasal işlemlerin uygulanmasıdır.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
İmalat
Teknolojik Anlamda İmalat
Ekonomik Anlamda imalat
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
İmalatta Kullanılan Malzemeler
Mühendislik malzemelerinin çoğu, üç ana kategoride sınıflandırılabilir. Bunlar:
 Metaller (ve alaşımlar),
 Seramikler ve
 Polimerik malzemelerdir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Fe-esaslı Metaller
Metaller
Fe-dışı Metaller
Kristalin Seramikler
Seramikler
Camlar
Termoplastikler
MÜHENDİSLİK
MALZEMELERİ
Polimerik Malz.
Termosetler
Elastomerler
Metal Matris Komp.
Kompozitler
Seramik Matris Komp.
Polimer Matris Komp.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Mühendislik Malzemeleri
 Metaller: İmalatta kullanılan metaller genellikle, en az biri metal (metalik) olan iki veya daha
fazla elementten oluşan alaşımlardır. Metaller ve alaşımlar genellikle iki ana gruba ayrılır. Bunlar:
(1) demir esaslı ve (2) demir dışı metaller ve alaşımlardır.
 Seramikler: Bir seramik, metal (veya yarı-metal) ve metal olmayan elementlerden oluşan
bileşikler olarak tanımlanır. Tipik metal olmayan (ametal) elementler oksijen, azot (nitrojen) ve
karbondur.
 Polimerik Malzemeler: Polimerik malzeme, çok sayıda monomer adı verilen yapı ünitelerinden
oluşan bir bileşiktir. Monomerlerin atomları elektronlarını ortaklaşa kullanarak çok büyük
moleküller (polimerleri) oluştururlar.
 Kompozitler: Kompozitler aslında farklı bir malzeme grubunu oluşturmazlar ve üç temel malzeme
türlerinin karışımlarıdır. Kompozit, ayrı ayrı üretilen ve kendini oluşturan bileşenlerden daha üstün
özellikler elde etmek için birleştirilen iki veya daha fazla fazdan oluşan bir malzemedir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
İmalat İşlemleri
İmalat işlemi, bir malzemenin değerini artırmak amacıyla fiziksel ve/veya kimyasal olarak
değişimine yönelik tasarlanmış bir yöntemdir.
İmalat işlemleri iki temel sınıfa ayrılır. Bunlar:
 İşleme yöntemleri
 Montaj işlemleridir.
Bir işleme yönteminde, malzemenin katma değerini artırmak için iş parçasının şekli, fiziksel
özellikleri ve yahut ta görünüşünü değiştirmek için enerji kullanılır. Kullanılan enerji mekanik,
termal, elektrik ve kimyasal enerji olabilir. Bu işlem esnasında enerji makine veya cihazlar ile
kontrollü bir şekilde uygulanır.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Şekillendirme
İşlemi
İşleme Yöntemleri
Özellik Geliştirme
Yüzey İşlemleri
İMALAT İŞLEMLERİ
Kalıcı Birleştime
İşlemi
Montaj İşlemleri
Mekanik
Birleştirme
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Şekillendirme İşlemleri
Şekillendirme İşlemleri Çoğu şekillendirme işleminde iş malzemesinin geometrisinde bir
değişim oluşturmak için ısı, mekanik kuvvet veya her ikisi birden uygulanır. Şekillendirme
işlemleri değişik şekillerde sınıflandırılabilir.
Şekillendirme işlemleri 4 ana gruba ayrılabilir.
 Katılaştırma Teknikleri(Döküm Yöntemleri)
 Parçacık İşleme Teknikleri(Toz metalürjisi)
 Plastik şekil verme işlemleri
 Talaş Kaldırma İşlemleri
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Katılaştırma Teknikleri- Döküm
Başlangıç malzemesinin sıvı veya yarı sıvı hale ısıtıldığı döküm ve kalıplama işlemleri. İşlem
iki aşamadan oluşur. Bunlar:
(1) Sıvının kalıp boşluğuna aktarılması,
(2) Sıvın katılaşmaya bırakılması ve katılaştıktan sonra kalıptan çıkarılmasıdır.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Parçacık İşleme Teknikleri(Toz metalürjisi)
Parçacık biçimlendirme (toz metalürjisi):
(1) Başlangıç malzemesi tozdur. Yaygın uygulama iki aşamalıdır. Bunlar:
(2) presleme ve
(3) sinterlemedir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Plastik şekil verme işlemleri
 Bazı yaygın plastik şekil verme işlemleri:
(a)iş parçasının iki kalıp parçası arasında sıkıştırıldığı ve bu sayede kalıp boşluğunun şeklini
aldığı dövme işlemi ve
(b)bir takozun (kütüğün) bir kalıp deliğinden geçmeye zorlandığı ve deliğin kesit şeklini
aldığı ekstrüzyon işlemi.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Talaş Kaldırma İşlemleri
Yaygın olarak kullanılan talaş kaldırma işlemleri:
(a)tek uçlu bir takım ile dönen bir iş parçasından çapını küçültmek için talaş kaldırılan
tornalama,
(b)(parça içine daldırılan dönen bir matkap ucu ile parçada yuvarlak bir delik açılan
matkapla delik delme ve
(c) çok kenarlı dönen bir kesici takıma iş parçasını beslendiği frezeleme.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Montaj İşlemleri
İkinci temel imalat işlemi tipi, iki veya daha fazla parçanın bir bütün oluşturmak için bir
araya getirildiği birleştirme (montaj) işlemidir. Yeni parçayı oluşturan bileşenler kalıcı veya
yarı kalıcı olarak birleştirilmişlerdir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
Üretim Sistemleri
Bir imalat firmasının, gerçekleştirdiği üretim faaliyetini verimli bir şekilde yürütebilmesi için
sistemlere ihtiyacı bulunmaktadır. Üretim sistemleri personel, ekipman ve bir firmanın üretim
işlemlerini oluşturan malzeme ve işlemler kombinasyonu için tasarlanmış prosedürler gibi
unsurları kapsamaktadır.
Üretim altyapısı ve olanakları fabrika ile fabrikada mevcut üretim, malzeme nakil ve diğer
ekipmanları kapsar. Ekipmanların, parçalar ve/veya montajların yapımı esnasında
doğrudan bunlarla ile fiziksel teması söz konusudur.
Üç farklı yıllık üretim miktarı aralığının her biri için farklı altyapı tipleri gerekmektedir
 Düşük Miktarda Üretim
 Orta Miktarda Üretim
 Yüksek Miktarda Üretim
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
İMALATA GİRİŞ ve GENEL BAKIŞ
İmal Usulleri
İmalat Destek Sistemleri
İmalat destek fonksiyonları firma içinde farklı bölümlerde organize olmuş personel
tarafından yerine getirilir. Bu bölümler:
 İmalat mühendisliği bölümü
 Üretim planlama ve kontrol bölümü
 Kalite kontrol bölümü
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Atom yapısı ve Elementler
Maddenin temel yapısal birimi atomdur. Her atom, yüklerin dengede olması için
yeterli sayıda negatif yüklü elektron ile çevrili pozitif yüklü bir çekirdekten
oluşmaktadır. Elektron sayısı atom numarasını ve atomun elementini belirler
Elementlerin periyodik sistemde sahip oldukları atom numarası Z, proton adedine
ve bununla beraber her atomun kendi elektronlarının adetine eşittir. Atomun kütle
sayısı A, proton adeti Z ve nötron adeti N'nin toplamına eşittir.
A =Z + N
Bir elementin farklı kütle sayısına sahip atomlarına o elementin izotopları denir. Aynı
elementin izotopları o elementin atom numarasına, dolayısıyla o elementin proton
sayısına sahip olacaktır. Kütle sayılarını farklı yapan unsur nötron sayılarının
farklılığıdır.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Bütün
Atom yapısı ve Elementler
elementler
elektron
yapılarına
göre
periyodik
tabloda
sınıflandırılırlar.
Burada
elementlerin artan atom numarasına göre yer aldığı yatay yedi adet satır periyot olarak
adlandırılır. Aynı sütunda verilen elementlerin valans elektron yapısı, kimyasal ve fiziksel
özellikleri benzerdir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Atom yapısı ve Elementler
Elementler arasındaki benzerlik ve farklılıkların çoğu, atomik yapıları ile açıklanabilir.
Gezegen modeli olarak adlandırılan, atom yapısının en basit modeli, Şekilde
gösterildiği gibi, çekirdeğin çevresinde kabuk denen sabit mesafelerde dönen
atomun elektronlarını göstermektedir.
Bazı elementlerin basit atomik yapı modelleri: (a) hidrojen, (b) helyum, (c) flor, (d) neon ve (e) sodyum
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Atom yapısı ve Elementler
Sodyum atomundaki “fazla” elektronun flor atomumun dış yörüngesini
tamamlamak için yer değiştirmesiyle oluşan sodyum florür molekülü.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Atomlar Arası Bağlar ve Moleküller
 Atomlar, değerlik elektronları ile ilgili çeşitli bağlarla moleküller halinde bir arada
tutulur.
 Buna karşı moleküller, genellikle her bir molekülün kendi elektron yapılanması
sonucunda oluşan zayıf bağlarla birbirini çekerler.
Bu nedenle iki çeşit bağ vardır:
1) Genellikle moleküllerin oluşumu ile ilgili birincil bağlar (iyonik, σ, π, ∆ kovalent ve
metalik bağlar)
2 ) Genellikle moleküller arasındaki çekim ile ilgili ikincil bağlar (van der waals)
Birincil bağların oluşması için atomlar arasındaki itme ve çekme kuvvetlerinin
birbirine eşit olması, yani minimum potansiyel enerjinin sağlanması gerekir
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Birincil Bağlar
Birincil bağlar, değerlik elektronlarının değiş tokuşunu içeren güçlü atom-atoma
çekimler ile nitelendirilir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
İkincil Bağlar
Birincil bağlar, atom-atoma çekim kuvvetlerini içerirken, ikincil bağlar moleküllerin
aralarındaki çekimleri yani moleküller arası çekimleri içerir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Bağ Türünün Etkileri
 Ergime ve buharlaşma sıcaklığı: Katı halden sıvı hale geçerken kuvvetli, sıvıdan buhara
geçerken zayıf bağlar kopar. Bağ enerjisi arttıkça ergime sıcaklığı artar.
 Isıl genleşme: Ergime sıcaklığı ile ters orantılı gelişir.
 Mukavemet
 Elastisite modülü
 Isıl iletkenlik: Serbest elektron hareketi ile ilişkilidir. İyonik ve kovalent bağlılarda ısı enerjisi
yalnızca atomların ısıl titreşimleri ile olur.
 Optik özellikler: Metallerde ışık dalgası serbest elektron bulutu ile yansıtıldığından geçmez. Bu
nedenle metaller saydam değildir. Kovalent ve iyoniklerde ise serbest elektron olmadığından
ışık yansıtılmadan geçer. Yapıda kusur varsa?
 Kimyasal özellikler: Metalik bağlılarda valans elektronları kolayca yapıdan ayrılır ve artı yüklü
iyonlar kalır. Bu iyonlarda çevrenin elektro-kimyasal etkilerine karşı duyarlı olur.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristal Yapılar
Temelde iki farklı malzeme yapısı vardır: (1) kristal ve (2) kristal dışı.
Kristal yapı, atomların üç boyutlu olarak düzenli ve tekrarlayan pozisyonlarda yer aldığı
bir yapıdır.
Hacim merkezli kübik (HMK) kristal yapı:
(a) atomların üç boyutlu bir eksen sisteminin noktaları olarak gösterildiği birim hücre,
(b)
sıkı şekilde paketlenmiş atomları gösteren birim hücre modeli (bazen sert top
modeli de denir)
(c) HMK yapısının tekrarlanan deseni.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristal Yapı Türleri
Metallerde, üç farklı kafes yapısı yaygındır:
(1) hacim merkezli kübik (HMK),
(2) yüzey merkezli kübik (YMK) ve
(3) (sıkı paket hekzagonal (SPH).
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristalde Kusurlar
Şimdiye kadar, kristal yapılar mükemmelmiş gibi ele alınmıştır— şöyle ki birim hücre
malzemede her yönde tekrarlanmaktadır. Mükemmel bir kristal, estetik ve
mühendislik açısından zaman zaman tercih edilir.
Ancak, bir kristalin kafes yapısının mükemmel olmamasının çeşitli nedenleri vardır.
Noktasal kusurlar: ,
(a) atomsal boşluk, (b) iyon çifti boşluğu, (c) ara yer atomu ve (d) yer değiştirmiş
iyon.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristalde Kusurlar
Çizgisel kusur, kafes yapısında bir çizgi oluşturan birbirine bağlı noktasal
kusurlardan meydana gelir. En önemli çizgisel kusur, iki farklı biçimde olabilen
dislokasyonlardır:
(a) kenar dislokasyon
(b) vida dislokasyonu.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristalde Şekil Değişimi
Bir kristal gittikçe artan bir mekanik gerilmeye tabi tutulduğunda, ilk tepkisi elastik
olarak şekil değiştirmektir.
Dislokasyonların gerilme altında kafes yapısındaki etkileri. Şema serisinde görülen
dislokasyonun hareketi, şekil değişiminin mükemmel bir kafes yapısına göre daha
düşük bir gerilim altında meydana gelmesini sağlar
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristalde Şekil Değişimi
İkizlenme, ikizlenme düzleminin karşıt taraflarında atomik ayna görüntüsü (yani,
bir “ikiz”) oluşumunu içerir: (a) ikizlenmeden önce (b) sonra
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Metallerde Tane Sınırı
Bir metal kütlesi, tane olarak adlandırılan, tek bir kristalden milyonlarcasını içerebilir.
Her tanenin kafes içerisinde kendine ait bir yönelimi vardır; ancak toplu olarak,
taneler kütle içinde rastgele yönlenir. Bu tür bir yapı, çok kristalli olarak adlandırılır.
Kristal Olmayan Yapılar
Kristal malzemelerden kristal olmayanları iki yakından ilişkili özellik ayırt eder:
Moleküler yapıda uzun mesafeli bir düzenin olmaması
Erime ve ısıl genleşme özelliklerinde farklılıklar.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
MALZEMELERİN DOĞASI
İmal Usulleri
Kristal Olmayan Yapılar
(a) Kristal ve
(b) Kristal olmayan malzemelerin arasındaki yapısal farklar. Kristal yapı düzenli,
yinelenen ve yoğunken, kristal olmayan yapı daha gevşek paketlenmiş ve
rastgeledir.
(c) Saf bir metalin (kristal bir yapı) ve camın (kristal olmayan bir yapı) karakteristik
hacim değişimleri
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
Download

İmal Usulleri 1 - Kafkas Üniversitesi