Dövme İşlemi Açıklaması: Türleri ve Teknikleri

1.0Dövmenin Tanımı ve Temel Özellikleri

Dövme, metalin yerel basınç kuvvetleri kullanılarak şekillendirilmesini içeren bir üretim sürecidir. Darbeler bir çekiç (genellikle elektrikli çekiç) veya bir kalıpla uygulanır. Dövme genellikle gerçekleştirildiği sıcaklığa göre sınıflandırılır: soğuk dövme (bir tür soğuk işleme), sıcak dövme veya sıcak dövme (bir tür sıcak işleme). Son ikisinde metal, genellikle bir ocakta ısıtılır. Dövme parçaların ağırlığı bir kilogramdan azdan yüzlerce tona kadar değişebilir. Dövme, binlerce yıldır demirciler tarafından yapılmaktadır; geleneksel ürünler arasında mutfak eşyaları, hırdavat, el aletleri, keskin uçlu silahlar, ziller ve mücevherler yer alır.

Sanayi Devrimi'nden bu yana dövme parçalar, bir bileşenin yüksek mukavemet gerektirdiği her yerde mekanizmalarda ve makinelerde yaygın olarak kullanılmaktadır; bu tür dövmeler genellikle bitmiş bir parça elde etmek için daha fazla işlem (örneğin işleme) gerektirir. Günümüzde dövme, dünya çapında önemli bir endüstridir.

2.0Dövme Sıcaklığına Göre Sınıflandırma

Sıcaklık sınıflandırmasının temel dayanağı, metalin yeniden kristalleşme sıcaklığıdır; bu, atomların yeni taneler oluşturmak üzere yeniden düzenlendiği kritik noktadır. Buna göre dövme, sıcak dövme, ılık dövme ve soğuk dövme olarak ikiye ayrılabilir.

2.1Sıcak Dövme

• Sıcaklık Aralığı: Çelik için tipik olarak 950–1260°C (farklı metal ve alaşımlara göre değişir).
• Temel Özellikler:
  • Mükemmel metal plastisitesi, iyi şekillendirilebilirlik ve düşük şekillendirme kuvveti.
  • İş sertleşmesi yeniden kristalleşme ile dengelenir ve bunun sonucunda düşük iç gerilim oluşur.
  • Oksit tabakası oluşturabilir, bu da yüzey kalitesinin ve boyut doğruluğunun düşmesine neden olur.
• Uygulamalar: Büyük dövme parçaları (örneğin miller, göbekler), yüksek mukavemetli alaşımların kaba şekillendirilmesi. Yüksek hassasiyet gerektirmeyen seri üretim için uygundur.

2.2Sıcak Dövme

• Sıcaklık Aralığı: Yeniden kristalleşme sıcaklığının altında ancak soğuk dövme aralığının üzerinde. Çelik için tipik olarak 650–950°C.
• Temel Özellikler:
  • Sıcak dövmeye kıyasla minimum veya hiç tortu oluşmaz, daha iyi yüzey kalitesi elde edilir.
  • Sıcak ve soğuk dövme arasındaki boyutsal hassasiyet, soğuk dövmeye göre daha düşük şekillendirme kuvveti.
  • Sıcak dövmeye kıyasla biraz daha az şekillendirilebilirlik; çatlamayı önlemek için hassas sıcaklık kontrolü gerektirir.
• Uygulamalar: Yüzey kalitesinin gerekli olduğu ancak aşırı soğuk dövme hassasiyetinin gerekli olmadığı dişli boşlukları gibi orta ve küçük hassasiyetteki parçalar.

Önerilen Okumalar:Soğuk Dövme İşlemi: Prensipler, Avantajlar, Uygulamalar ve Temel Teknolojiler

3.0Kalıp Kısıtlamasına Göre Sınıflandırma

Dövme, kalıp muhafazasının genişliğine göre de sınıflandırılabilir: açık kalıp dövme ve kapalı kalıp dövme.

4.0Ekipman ve Operasyona Göre Sınıflandırma

4.1Dövme

• İlke: Damlama dövme, buhar, hidrolik, pnömatik veya elektrikli tahriklerle çalışan bir çekiç veya koç kullanarak iş parçasının üzerine düşer ve anında deforme olur. Hem açık kalıp hem de kapalı kalıp çeşitleri mevcuttur. Açık kalıp dövme, iş parçasının manuel olarak yeniden konumlandırılmasını gerektirirken, kapalı kalıp dövme, fazla malzemenin çapak olarak akmasına izin verir. Modern kurulumlar genellikle Pnömatik Dövme Güç Çekici Kontrollü, yüksek frekanslı etki sağlamak, tutarlılığı artırmak ve operatör yorgunluğunu azaltmak.
• Uygulamalar: Şaftlar, tarım aletleri ve mekanik bileşenler gibi orta ve küçük parçalar için idealdir. Açık kalıplı dövme, tane akış yönünün kritik olduğu büyük veya düzensiz şekiller üretebilir.
• Avantajlar ve Sınırlamalar: Hızlı deformasyon, güçlü yönsel özellikler; ancak boyutsal doğruluk operatör becerisine bağlıdır ve kapalı kalıp dövme için çapak düzeltme gereklidir.

4.2Pres Dövme

• İlke: Pres dövme, darbe yerine yavaş ve sürekli bir basınç uygulayarak homojen metal deformasyonu sağlar. Mekanik veya hidrolik preslerle açık veya kapalı kalıplar kullanılarak yapılabilir.
• Uygulamalar: Krank milleri, bağlantı çubukları ve eşit gerilim dağılımı gerektiren yapısal parçalar dahil olmak üzere büyük veya karmaşık bileşenler için uygundur.
• Avantajları: Kontrollü deformasyon, iyileştirilmiş yüzey kalitesi, ısıtılmış kalıplarla daha iyi detay doğruluğu.
• Sınırlamalar: Damgalama yöntemine göre daha yavaştır ve ilk ekipman maliyeti daha yüksektir.

4.4Otomatik Sıcak Dövme

• İlke: Otomatik sıcak dövme hatları, birden fazla istasyonda ısıtma, kireç çözme, kesme ve dövme işlemlerini bir araya getirir. Kaynaksız prosesler malzeme israfını en aza indirir ve verimliliği artırır.
• Uygulamalar: Otomotiv komponentleri gibi küçük ve orta büyüklükteki simetrik parçaların yüksek hacimli üretimi.
• Avantajlar ve Sınırlamalar: Yüksek verim, tutarlı kalite; üretim hızı ve toleranslar parça geometrisine bağlıdır. Ekipman yatırımı milyonlarca dolardır ve hatlar genellikle küçük simetrik parçalar için tasarlanmıştır.

Birçok modern CNC Rulo Dövme Makineleri Büyük partilerde hassas deformasyonu kontrol etmek ve tekrarlanabilirliği sağlamak için otomatik sıcak dövme hatlarında kullanılırlar.

4.8Endüksiyon Dövme

• İlke: Elektromanyetik indüksiyon, dövme işleminden önce kütükleri hızla ve yerel olarak ısıtır; bu işlem çoğunlukla damla veya pres dövme ile birleştirilir.
• Uygulamalar: Yerelleştirilmiş yüksek sıcaklık deformasyonu gerektiren otomotiv ve havacılık bileşenleri.
• Avantajları: Verimli ısıtma, azaltılmış kireç, tutarlı süreç; ısıtılan bölgeler üzerinde hassas kontrol.
• Sınırlamalar: Yüksek ekipman yatırımı; iş parçası boyutu ve bobin tasarımıyla sınırlıdır.

5.0Dövmede Yardımcı İşlemler

Dövme bir parçanın nihai performansı yalnızca şekillendirme işleminin kendisine değil, aynı zamanda metalurjik kaliteyi optimize etmek için tasarlanmış bir dizi yardımcı işleme de bağlıdır. Temel destekleyici teknikler arasında tavlama, temperleme ve kalıp yağlaması yer alır:

Tavlama:

• Amaç: Metalin sünekliğini ve işlenebilirliğini artırır, dövme sırasında oluşan iç gerilmeleri giderir ve sertliği azaltır.
• İşlem: Dövme işlemi, yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine (sıcak dövme sonrası) veya altına (soğuk dövme öncesi) ısıtılır, belirli bir süre bekletilir ve ardından kontrollü bir şekilde soğutulur. Soğutma hızı ayarlaması, ince tanelerin tokluğu artırdığı tane boyutunu iyileştirmek için kullanılır.
• Başvuru:Sıcak dövme sonrası tavlama, daha sonraki işleme sırasında çatlamayı önlerken, soğuk dövme öncesi küreselleştirme tavlaması perlitik yapıları iyileştirir, sünekliği artırır ve şekillendirme yüklerini azaltır.

Tavlama:

• Amaç:Dövmenin sertliğini ve tokluğunu dengeleyin, söndürme sonrası kırılganlığı azaltın ve boyutsal doğruluğu sabitleyin.
• İşlem:Söndürülmüş dövme, kritik noktanın altındaki bir sıcaklığa (çelikler için genellikle 200-600 °C) tekrar ısıtılır, belirli bir süre tutulur ve ardından soğutulur. Daha yüksek temperleme sıcaklıklarında sertlik azalırken, tokluk artar.
• Başvuru:Darbeye veya döngüsel yüklemeye maruz kalan bileşenler (örneğin krank milleri, dişliler) yüksek mukavemet ve yüksek tokluk kombinasyonunu elde etmek için tavlama gerektirir.

Kalıp Yağlaması:

• İşlev:Metal ve kalıplar arasındaki sürtünmeyi azaltarak yüzey kusurlarını veya fıçı şeklindeki deformasyonları önlerken, kalıp ömrünü uzatır ve metalin boşluk detaylarına düzgün şekilde akmasını kolaylaştırır.
• Gereksinimler:Sıcak dövme, yüksek sıcaklığa dayanıklı yağlayıcılar (örneğin grafit bazlı) gerektirirken, soğuk dövme, düşük sürtünmeli, kolay çıkarılabilir yağlayıcılar (örneğin metalik sabun bazlı) gerektirir.

6.0Dövme İçin Metallerin Seçimi

Hemen hemen tüm metaller ve alaşımlar dövülebilir, ancak malzeme seçimi, amaçlanan uygulamaya ve bitmiş parçanın performans gereksinimlerine bağlıdır. Yaygın endüstriyel metaller ve özellikleri aşağıdaki gibidir:

6.1Dövmeler ve Diğer Üretim Süreçleri

Dövmelerin avantajları, katı hal plastik deformasyonundan ve optimize edilmiş tane yapısından kaynaklanır. Özellikleri, döküm, kaynaklı ve işlenmiş ürünlerden önemli ölçüde farklıdır:

Dövmeler ve Dökümler

Dövme ve Kaynaklı Montajlar:

• Kuvvet:Dövmeler, kaynak dikişi kusurları (örneğin gözeneklilik, eksik füzyon) içermeyen tek parçalı yapılardır ve tutarlı darbe ve yorulma direnci sağlar. Kaynaklı montajlarda, gerilim yoğunlaşması altında çatlak başlangıcına eğilimli "zayıf noktalar" olarak kaynaklar bulunur.
• Malzeme Kullanımı:Dövmeler, minimum hurda ile deformasyon yoluyla şekil alır. Kaynaklı yapılar, birden fazla parçanın kesilmesini ve birleştirilmesini gerektirir ve bu da daha fazla malzeme kaybına yol açar.
• Üretim Verimliliği:Dövmeler seri üretim için yüksek oranda otomatikleştirilebilirken, kaynaklı montajlar manuel veya robotik kaynak gerektirir ve ayrıca ek tahribatsız testler (örneğin, X-ışını muayenesi) gerektirir ve bu da işlem karmaşıklığını artırır.

Dövme ve İşlenmiş Çubuk Stokları:

• Tane Yapısı:Dövmelerde, tane akışı parça geometrisini takip ederek yönsel mukavemeti artırır. İşleme ise taneyi keserek yorulma direncini azaltır.
• Boyut Aralığı:Dövme parçalar 1 inçten küçükten 450 tonun üzerine kadar parçalar üretebilirken, işleme mevcut stok boyutlarıyla sınırlıdır.
• Maliyet:Net şekle yakın dövmeler, sonraki işlemeleri azaltarak seri üretim maliyetlerini düşürür. İşleme atıkları hammaddenin -50%'sine kadar ulaşabilir.

7.0Yaygın Dövme Kusurları ve Nedenleri

Dövme, olgunlaşmış ve köklü bir süreç olmasına rağmen, tasarım kusurları, işletme hataları veya malzeme kaynaklı sorunlar nedeniyle kusurlar meydana gelebilir. Başlıca dövme kusuru türleri, belirtileri ve temel nedenleri aşağıdaki gibi özetlenebilir:

7.1Çekirdek Dövme Ekipmanları

Dövme ekipmanı seçimi, işlem türüne ve bileşenin boyutuna bağlıdır. Başlıca makineler ve işlevleri şunlardır:

• Dövme Fırını: Gerekli dövme sıcaklığını sağlar. Modern sistemler öncelikle gaz veya elektrikli ısıtma kullanır. Otomatik sıcak dövme veya indüksiyon dövmede kullanılan indüksiyon fırınları, hızlı ve lokal ısıtma sağlar.
• Güç Çekiç: Dövme için temel ekipman. Güç kaynağına göre buharlı çekiçler, hidrolik çekiçler ve elektrikli çekiçler olarak sınıflandırılır. Koç ağırlıkları yaklaşık 230 kg (küçük ölçekli) ile birkaç ton (büyük ölçekli) arasında değişir ve yüksek darbe deformasyon kuvveti sağlar.
• Pres Makinesi: Endüstriyel preslerin kapasiteleri birkaç tondan birkaç bin tona kadar değişir; çok büyük presler on binlerce tona kadar ulaşabilir, ancak bunlar nadirdir.
• Üzücü Makine: Sıkıştırma işlemleri için tasarlanmış, özel yatay veya dikey presler. Çok gözlü bölünmüş kalıplarla donatılmış bu makineler, otomatik iş parçası transferi ve sürekli şekillendirmeye olanak tanır.
• Halka Haddehane: Tahrik silindiri, mandrel silindiri ve kılavuz silindirlerinden oluşan halka dövme için özel ekipman. Halkanın iç çapı, dış çapı ve yüksekliği, silindirler arasındaki mesafe ayarlanarak kontrol edilir.
• Rulo Dövme Makinesi: Bir veya daha fazla çift yivli silindirden oluşur. Silindirlerin dönmesiyle metal deforme olur ve bu sayede sistem, çubuk veya şaft gibi uzunlamasına bileşenlerin sürekli dövülmesi için uygundur.

8.0Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: Damlama dövme ile pres dövme arasındaki temel fark nedir?

C: Damlama dövme, anında darbe uygulamak için bir çekiç kullanır ve bu da onu güçlü yönlü tane akışına sahip küçük ve orta boy parçalar için uygun hale getirir. Pres dövme ise yavaş ve sürekli basınç uygulayarak düzgün deformasyon ve büyük veya karmaşık bileşenler üzerinde daha iyi kontrol sağlar.

S2: Yüksek hassasiyetli şaft üretiminde hangi makineler kullanılır?

C: Şaftlar ve uzunlamasına bileşenler, hassas boyut kontrolü ve tutarlı tane akışı için genellikle CNC Haddeleme Makineleri kullanır. Konik veya kademeli şaftlar için, bir Çapraz Kama Haddeleme Makinesi, son dövme işleminden önce minimum malzeme israfıyla çubuğu şekillendirebilir.

S3: Dikişsiz halkalar nasıl üretilir ve hangi makineler kullanılır?

A: Dikişsiz halkalar, içi boş kütüklerin dönen silindirler arasında genişletilmesiyle üretilir. Küçük ve orta boy halkalar genellikle CNC Halka Haddeleme Makinesi kullanırken, hem çap hem de yükseklik kontrolü gerektiren büyük halkalar Radyal ve Eksenel Halka Haddeleme Makineleri kullanır.

S4: Bu dövme işlemleri için hangi malzemeler uygundur?

C: Yaygın metaller arasında karbon ve alaşımlı çelikler, paslanmaz çelik, alüminyum, bakır ve titanyum gibi yüksek performanslı alaşımlar bulunur. Seçim, parça boyutuna, gerekli mekanik özelliklere ve dövme işlemiyle (sıcak, ılık veya soğuk) uyumluluğa bağlıdır.

S5: CNC Rulo Dövme Makinesi ile geleneksel rulo dövme kurulumu arasındaki fark nedir?

C: CNC Rulo Dövme Makinesi, rulo hızı, boşluk ve kütük dönüşü üzerinde hassas kontrol sağlayarak tutarlı boyutsal doğruluk ve tekrarlanabilir tane akışı sağlar. Geleneksel rulo dövme genellikle manuel ayarlamalara ve operatör deneyimine dayanır ve bu da yüksek hacimli, yüksek hassasiyetli üretimi daha zorlu hale getirir.

 

Referanslar

https://en.wikipedia.org/wiki/Forging

https://www.tfgusa.com/resources/metal-forging-processes-methods/

https://www.iqsdirectory.com/articles/forging.html

https://www.compass-anvil.com/forging-vs-casting