İmalat İşlemleri ders notları

MAKİNA TEKNİKERLERİNİN GÖREVLERİ

• Makineler ve bunlarla ilgili parçaların çizim öncesi inceler ve yapılacak işlemlerin sırasını belirler,
• Ölçümlemeyi yaparak, üretimi istenen parçaların imalat resimlerini hazırlar ve bunların detaylı taslaklarını yapar,
• Üretim faaliyetlerini planlar,
• Gerektiğinde seçilmiş bulunan üretim metodunun yapılabilirliğini değerlendirir,
• Üretimi denetler,
• Yapılan işi işlem sırasında kontrole tabi tutar ve gerekli durumlarda düzeltmeler yapar,
• Belirlenmiş standartların uygulanmasını sağlar.

MAKİNA TEKNİKERLERİNİN ÖZELLİKLERİ

Makine Resim Konstrüksiyon Teknikeri olmak isteyenlerin;

• Temel bilimlere karşı ilgi duyan ve bu alanda başarılı (fizik, kimya, matematik)
• Şekil ve uzay ilişkilerini görebilme yeteneğine sahip,
• Tasarım ve çizim yeteneğine sahip,
• Başka insanlarla işbirliği yapabilmek için uyumlu,
• Düzgün şekil çizebilen,
• Alet ve makinelerle çalışmaktan hoşlanan,
• Sabırlı ve dikkatli kimseler olmaları gerekir.

İMALAT YÖNTEMLERİ

İmalat :(Manufacturing) Ham madde ya da ara mallarının makine ve el emeği ile işlenerek her türlü malın elde edilmesi faaliyetidir. Genellikle büyük ölçekli ya da fabrikasyon üretim için kullanılır.

İmalatçı: İmalat yapan kişi veya firmalardır.

İmalathane: de, ham maddelerin işlenerek mal biçiminde piyasaya sürülecek duruma geldiği işyeri, yapımevi anlamına gelir.

1.Talaşlı imalat

Talaşlı imalat yöntemleri üçe ayrılır:

• Geleneksel imalat yöntemleri
• Aşındırıcı yöntemler
• İleri imalat yöntemleri

1. Talaşsız imalat
2. Döküm İmalat
3. Birleştirme

Talaşlı İmalat: Üretimi yapılacak parçanın kesici takım ve uygun tezgâhlarda talaş kaldırma tekniğiyle işlenerek parçaya istenilen şeklin verilmesidir.

Talaşsız İmalat: Bir malzemenin kuvvet etkisi altında başlangıçtaki biçimini değiştirmesine şekil değişimi denilir.

Talaşlı imalatın ortak özellikleri şöyledir;

• Şekillendirilecek iş parçası üzerinden takımlar yardımıyla küçük parçacıklar halinde malzeme koparılarak (talaş) yapılan imalattır.
• Takım ile iş parçası malzemelerinin birbirinden farklı sertliktedir.
• Bu yöntemlerle talaş kaldırmak için takım ile iş parçası arasında sürekli temas ve göreceli (bağıl) bir hareket gerekmektedir.
• Bu işlemler esnasında aşınma kaçınılmazdır.
• Torna kalemi, freze bıçağı, taşlama taşı vb., kesici takımlar kullanarak yapılır.
• Talaş kaldırma işlemi özelliği olarak, geleneksel yöntemlerin işleme özellikleri ve sınırları, iş malzemesinin mekanik özellikleri ile sınırlıdır.
• Takım ve iş malzemesi arasındaki göreli (bağıl) hareket, ya düzlemsel/doğrusal ya da daireseldir. Böylece ürün şekilleri sınırlı kalır.
• Takım ile malzeme arasındaki fiziksel temas ve kuvvet uygulanma zorunluluğu nedeni ile takım boyutlarının çok küçük olması mümkün değildir.
• Teknoloji birikimi çok yüksektir.

GELENEKSEL TALAŞLI İMALATIN ZAYIF YÖNLERİ

• Takım aşınması kaçınılmazdır.
• Takımın aşınma miktarının önceden tahmini çok zordur.
• Takım malzemesi, iş malzemesinden daha sert ve daha yüksek nitelikli olmalıdır. Bu durum çok yüksek setlikteki iş parçalarının işlenebilmesini sınırlar.
• Yüksek dayanımlı malzemeler için yüksek kesme kuvvetleri gerekir. Bu durum hassasiyet sorunları ile birlikte tezgâh tasarımında önemli kısıtlamalar ve teknolojik sorunlar doğurur.
• İşleme hızı malzeme dayanımı ile ters orantılıdır. Bu durum yeni gelişen üstün nitelikli malzemelerin kullanımını kısıtlar.
• Kesme bölgesindeki ısınma işleme hızını etkiler ve sınırlar.
• Talaş kaldırma sadece doğrusal ve dairesel olabilir.
• Takım titreşimi her zaman önemli bir sorun oluşturur.
• Kesici takımların küçük boyutlarda üretimi mümkün değildir. Bu durum işlenene parçanın boyutlarını sınırlar.

GELENEKSEL TALAŞLI İMALAT

İstenen geometriyi elde etmek için malzemenin mekanik olarak kesilmesinde kesici takımların kullanıldığı imalat yöntemidir. Geleneksel talaşlı imalatın altı yöntemi vardır. Bunlar;

• Tornalama
• Matkap ile Delme
• Frezeleme
• Testere ile kesme
• Plenyalama
• Broşlama

TORNALAMA

Parçaya kesici takım yönünde bir hareket vererek talaş kaldırma işlemidir. Bu işlemleri yapan tezgâhlara da torna tezgâhları denir. Tornada genellikle eksenel hareketle dış iç kısımlarda silindirik ve konik yüzeyler işlenir. Ayrıca çeşitli profillerde vida açma, matkapla delik delme, kılavuz salma, işlemlerinin yanında taşlama, frezeleme, profil tornalama, yay tornalama.MP4 sarma, demir, çelik, ağaç, plastik alaşımlar ve yumuşak gereçlere istenilen şekil ve biçim verme işlemleri uygulanabilir.

FREZELEME

Kendi ekseni etrafında dönen freze çakısının altından iş parçasının ileri-geri hareketi sayesinde yapılan talaş kaldırma işlemidir. Kesme hareketi takım tarafından, ilerleme hareketi ise iş parçası tarafından yapılır. Freze ile düz yüzeyler eğrisel yüzeyler, dişli çarklar ve kanallar açılır.

TESTERE İLE KESME

Çeşitli geometride bulunan bıçakların doğrusal veya dairesel hareket yapması ile daha düşük sertlikte bulunan iş parçasından talaş kaldırması işlemidir.

PLANYALAMA

Yatay, düşey ya da açılı olarak düz yüzey elde etmek için kullanılan bir talaş kaldırma yöntemidir. Özel donatımla, planya denen planyalama tezgâhlarıyla eğrisel ya da düzgün olmayan şekilleri elde etmek mümkündür. Planyalarda gerçekleştirilen işlemlerde, iş parçası ileri geri hareket yaparken tek noktalı bir kesici takım iş parçasına doğru ilerletilir.

BROŞLAMA

Broş adındaki bir düz freze aracılığıyla metaller üzerinde delikler açma işlemidir. Bir broş yardımıyla birleştirilecek parçalar üstünde açılmış iki deliği karşı karşıya getirmek için kazan atölyelerinde yapılan işlemdir. Broşlama iç ve dış birçok karmaşık profilin üretiminde sıkça kullanılan bir talaşlı imalat yöntemidir.

AŞINDIRMA YÖNTEMLERİ

• Taşlama
• Honlama
• Leplem
• Hassas parlatma ve polisaj

Aşındırıcı yöntemlerde, sert ve aşındırıcı parçacıkların mekanik olarak iş parçasına etki etmesiyle malzeme kaldırılır.

Aşındırma ile imalat yöntemlerinin önemli olmasının nedenleri

• Her türlü malzemede kullanılabilir
• Bazen son derece ince yüzey bitirme elde edilebilir -0.025 μm (1 -μin) e kadar
• Bazı parçalar son derece sıkı töleranslarla boyutlarını koruyabilir.

TAŞLAMA

Taşlama tezgâhları taş mili yatay veya dikey düzleme paralel olarak çalışır. Tezgâh tablası sağa-sola, derinlemesine ileri-geri hareket etmektedir. Taş mili başlığı da aşağı yukarı hareket eder. Taşın aşağı ve yukarı hassasiyeti 0,01 mm'dir. Tezgâh tablası hidrolik sistemle veya yarı otomatik olarak çalışır.

HONLAMA

Zımpara taşının silindir veya burç içinde döndürülerek talaş kaldırma işlemidir. Bir çeşit delik taşlama işlemi de olan honlama yüzey parlaklığını gidermek silindirlerin etek kısmındaki konikliği düzeltmek ve yeni tornalanmış silindirlerin yüzey kalitesini arttırmak için yapılır. Honlama işlemi, aşındırıcı madde olarak da kullanılır. Tane büyüklüğü 150-250 arasındadır. Kaba taşlar fazla talaş almak, ince taş ise bitirme işi için kullanılır.

Yaygın uygulama; içten yanmalı motorların silindirlerinin iç yüzeylerinin bitirme işlemleri için 0.12 μm (5 μ-in) ya da daha iyi yüzey bitirmeler, yağlayıcıları yüzeyde tutan karakteristik çapraz taralı bir yüzey oluşturur.

LEPLEME

Yuvarlanarak veya kayarak hareket eden aşındırıcı taneciklerle, talaş kaldırma işlemidir. Sivri uçlu tanecikler lepleme takımının yüzeyine batarak, iş parçasının yüzeyinden talaş kaldırmaktadır. Taşlanan yüzeylerin hatalarını düzeltmek, çok iyi yüzey kalitesi ve ölçü tamlığı elde etmek veya birlikte çalışacak olan iki yüzeyi birbirine alıştırmak için uygulanan bir tekniktir. Düşük hızla ve düşük basınçla gerçekleşen bir işlemdir. Aşındırıcı tanecikler işlenecek yüzeye lepleme macunu ve ya lepleme sıvısının içerisinde taşınmaktadır. Dökme demirden başka yumuşak çelik, bronz, pirinç, yumuşak alaşımlar, kösele ve kumaş da bu teknikte kullanılmaktadır.

HASSAS PARLATMA VE POLİSAJ

Kaba taşlama ve zımparalama işlemleri sonrasında yüzey kalitesini arttırmak, hassas ölçülendirme için yapılan bir işlemdir. Temel olarak zımparalama işlemine benzer ancak kullanılan takımlar farklı ve daha küçük taneciklidir. Plastik ve metal imalat sektöründe kalıp yüzeylerinin parlatılması başta olmak üzere pek çok sektörde kullanılmaktadır. Polisaj işlemi esnasında çeşitli macunlar kullanılarak yüzey pürüzlülüğü giderilir.

Geleneksel imalat yöntemleri şöyledir;

• Tornalama
• Frezeleme
• Delik Delme
• Raybalama
• Taşlama
• Kaynak
• Vargel ve Planyalama
• Borlama
• Borlama
• Testere ile kesme

İLERİ TALAŞLI İMALAT YÖNTEMLERİ

İleri İmalat Yöntemleri

Mekanik, ısıl, elektriksel ya da kimyasal enerji (ya da bu enerjilerin kombinasyonları) kullanıldığı fazla malzeme kaldırmak için geliştirilmiş bir grup teknikler/süreçler olarak tanımlanabilir.

• Mekanik Enerji Yöntemleri
• Elektrokimyasal İşleme Yöntemleri
• Isıl Enerji Yöntemleri
• Kimyasal İşleme

Geleneksel anlamda keskin bir kesici takımın kullanılmadığı yöntemler şunlardır;

-Mekanik; Tipik mekanik etki biçimli, yüksek hızlı aşındırıcı veya sıvı (veya her ikisi)akışı tarafından iş parçasının erozyona uğraması.

-Elektriksel; Elektrokimyasal enerji kullanarak iş parçasından talaş kaldırma yöntemidir.

-Isıl; İş parçası yüzeyinin küçük bir kısmına ısıl enerji uygulanması sonucu genellikle bu bölümün buharlaşması veya erimesi şeklindedir.

-Kimyasal; Diğer bölümleri bir maske tarafından korunmakta olan iş parçasının açık bölümlerinin kimyasal dağlayıcılar kullanarak seçici olarak aşındırılması/çözündürülmesi.

-Ultrasonik işleme

-Su jeti ile işleme(Aşındırıcılı su jeti ile kesme aşındırıcılı su jeti ile İşleme)

- Elektrokimyasal Aşındırma (Elektrokimyasal işleme (ECM), Elektrokimyasal çapak alma (ECD, Elektrokimyasal taşlama(ECG))

-Plazma Kesim

-Lazer Kesim

1. Ultrasonik İşleme (USM)

Bir çamur içinde yer balan aşındırıcılar, düşük genlikli ve yüksek frekansta titreşen bir takım tarafından iş parçasına doğru yüksek hızla çarptırılarak küçük mikro talaşlar kaldırılır.

• Takım salınımı iş parçası yüzeyine diktir.
• Aşındırıcılar malzeme kaldırma işlevini gerçekleştirmek üzere kullanılır.
• Takım yavaşça iş parçasına doğru beslenir.
• Takımın şekli iş parçasının şeklini belirler.
• Seramik, cam ve karbürler gibi sert, kırılgan iş malzemeleri,
• Ayrıca, paslanmaz çelik ve titanyum gibi bazı metallerde de başarılı
• Yuvarlak olmayan delik şekiller
• "Darp işlemleri" desen oluşturan bir takımın düz bir çalışma yüzeyine

aktarılması.

2. Su Jeti İle Kesme (WJC)

Kesim için, yüksek basınç, yüksek akış hızındaki su iş parçası yüzeyine yönlendirilir,

• Genellikle memesi istenen yörünge boyunca CNC veya endüstriyel robotlar tarafından otomatik olarak yönlendirir.
• Plastik, tekstil, kompozit malzemeler, karo, halı, deri ve mukavva gibi düz stoklarda dar yarıklar kesmek için kullanılır.
• WJC metaller üzerinde kullanılması için, genellikle aşındırıcı parçacıkların jet akımına eklenmesi gerekir.
• Ek proses parametreleri: aşındırıcı türü, tane büyüklüğü ve akış hızı. Aşındırıcılar: alüminyum oksit, silisyum dioksit ve garnet (silikat minerali), Grit boyutları 60 ve 120 arasında değişmektedir. Aşındıcı, memeden çıktıktan sonra su akışına 0.25 kg / dk civarında eklenir.
• İş parçası yüzeyinde ezilme ya da yanma olmaz
• Minimum malzeme kaybı
• Hiçbir çevre kirliliği olmaz
• Otomasyon kolaylığı
• Küçük aşındırıcı partikülleri içeren yüksek hızlı gaz akışı ile işlem gerçekleştirilir.
• Genellikle nozzle yönlendirilmesi operatör tarafından manüel olarak gerçekleştirilir.
• Normalde kesme işleminden ziyade bir bitirme işlemi olarak kullanılır.
• Uygulamalar: çapak alma, kırpma ve çapak kesme, temizleme ve parlatma
• İş malzemeleri: ince, düz bir stok halindeki sert, kırılgan malzemeler(örneğin, cam, silisyum, mika, seramik)

ELEKTROKİMYASAL AŞINDIRMA

Anodik çözünme ile aralarından hızla akan elektrolitin aktığı, iş parçasına yakın duran bir elektrot (takım) kullanarak gerçekleştirilen Malzeme kaldırma Yöntemidir.

• Elektrik enerjisi talaş kaldırmak için kimyasal reaksiyonlar ile birlikte kullanılır.

• Galvanik kaplamanın tersidir.

• İş parçasının üretildiği malzeme iletken olmalıdır.

Yöntemler:

• Elektrokimyasal işleme (ECM)

• Elektrokimyasal çapak alma (ECD)

• Elektrokimyasal taşlama(ECG)

ELEKTROKİMYASAL İŞLEME(ECM)

Malzeme, anot iş parçasından (pozitif kutup) çözünerek, elektrolit banyosunda katot takıma (negatif kutup) doğru taşınır.

-Elektrolit çözünen malzemeyi taşımak üzere iki kutup arasında hızla akar, bu elektrokimyasal yüzden takımın üzerine kaplama olamaz.

-Elektrot malzemeleri: bakır, pirinç veya paslanmaz çelik

-Takımın şekli parçanın tersi bir şekle sahiptir. Takım boyutu ve şekli ara boşluk için izin vermelidir.

ELEKTROKİMYASAL ÇAPAK ALMA(ECD)

ECM 'in geleneksel delik delme ile metal parçalarda üretilen deliklerin kenar çapak veya keskin köşelerini ortadan kaldırma işlemidir.

ELEKTROKİMYASAL TAŞLAMA(ECG)

Metal parçası yüzeyinin anodik çözünmesini artırmak için iletken bağlayıcılı taşlama taşı ile yapılan özel bir (ECM) şeklidir.

Uygulamalar:

- Semente karbür plaket takımların bilenmesi

- Cerrahi iğneler, diğer ince cidarlı borular ve kırılgan parçaların taşlanması

Avantajlar:

- Çözündürme metal kaldırmanın % 95'nden sorumlu

-İşleme çoğunlukla elektrokimyasal etkiyle olduğundan, taş çok daha uzun süre dayanır.

ISIL ENERJİ YÖNTEMLERİ(ECG)

Metal parçası yüzeyinin anodik çözünmesini artırmak için iletken bağlayıcılı taşlama taşı ile yapılan özel bir (ECM) şeklidir.

Uygulamalar:

- Yerel olarak yüksek ısıl enerji artışı gerçekleşir. Buharlaşma veya füzyon yöntemi ile talaş kaldırılır.

- Çalışma yüzeyinde fiziksel veya metalürjik hasar meydana gelir.

-Bazı durumlarda, istenenden daha kötü bir yüzey oluşabilir.

Yöntemler;

• Elektro erozyonla işleme (EDM)

• Elektro-erozyon tel kesme

• Elektron ışınlarıyla işleme işleme

• Lazer ışını ile işleme

• Plazma Ark ile işleme

• Geleneksel termal kesme işlemleri

ELEKTRO EROZYONLA İŞLEME (EDM)

Metali eritmek veya buharlaştırmak için yeterince yüksek yerel sıcaklıklara neden olan) bir dizi ayrık elektrik deşarjı-ark (kıvılcımlar) ile metal kaldırma Sadece elektrik iletken malzemeler kullanılabilir İki ana yöntem: Elektro-erozyonla işleme, tel elektro-erozyonla işleme

DALMA EROZYONLA İŞLEMENİN UYGULAMA ALANLARI

Birçok mekanik işlemler için takımlar, plastik enjeksiyon kalıplama kalıpları, ekstrüzyon kalıpları, tel çekme kalıpları, dövme ve sac kesme kalıplarının üretimi için en ekonomik çözümdür.

Üretilen parçalar: geleneksel kesme kuvvetleri dayanmak için yeterince rijit olmayan hassas parçalar, sert ve egzotik metallerin işlenmesi, delik ekseni 90O'lik olmayan bir açıyla yüzeye, delik delme, vb.

DALMA EROZYONLA İŞLEME (EDM)

En yaygın olarak kullanılan geleneksel olmayan yöntemdir. Üretilen bitmiş iş parçasının yüzeyinin şekli elektrodun şekli tarafından belirlenir. Takım ve iş parçası arasındaki küçük bir aralık boyunca kıvılcımlar meydana gelir. Aralıktaki sıvının iyonize olmasıyla, her bir deşarj için bir yol oluşturan bir Dielektrik sıvı İş malzemelerin elektriksel olarak iletken olmalıdır. Kullanılmasını gerektirir.

TEL EROZYONLA İŞLEME (TEL EDM)

İş, testere ile kesmedekine benzer şekilde, istenilen kesme patikası boyunca yavaş yavaş tele doğru beslenir. Hareket kontrolü için CNC kullanılır. Dielektrik sıvı, takım-iş arayüzüne yönlenmiş nozullar kullanarak veya işparçasını tamamen daldırarak uygulanır.

ELEKTRON IŞINLARIYLA İŞLEME(EBM)

Yüksek hızlı elektronları kullanarak erime ve buharlaşma ile iş parçası yüzeyinden talaş kaldırma işlemidir. EB tabancası sürekli bir elektron hüzmesini ışık hızının yaklaşık % 75'i mertebelerine hızlandırır. Elektromanyetik mercek yoluyla odaklanan Işınının çapı (0.025 mm) gibi küçük çapa azaltarak çalışma yüzeyine çarptırılır, elektronların kinetik enerjisi çok yerel (küçük) bir alanda, son derece yüksek yoğunluklu ısıl enerji dönüştürülür ve bununla malzeme erir ya da buharlaşır.

LAZER IŞINLARIYLA İŞLEME(LBM)

İş parçasından talaş kaldırmak için Lazer ışığı enerjisi kullanılır. Isınan malzeme buharlaşır ve bozulmaya uğrar.

LAZER İŞLEME UYGULAMALARI

• Delme, dilme, kanal işleme, kazıma ve işaretleme işlemleri
• Küçük çaplı delik delme - 0.025 mm e kadar
• Genellikle ince stok kalınlıkları kullanılır
• Çalışma materyalleri ise; yüksek sertlik ve mukavemetli metaller, yumuşak metaller, seramikler, cam ve cam epoksi, plastikler, lastik, kumaş ve ahşap.

PLAZMA ARKLA KESME (PAC)

Metali ergiterek kesmek için çok yüksek sıcaklıklara ulaşabilen bir plazma huzmesi kullanılır. Plazma; aşırı ısıtılarak elektriksel olarak iyonize edilmiş gaz PAC sıcaklıkları: 10,000°C den 14,000°C 'e kadar, plazma arkı hamlaç içindeki elektrot ile iş parçası (anot) arasında oluşturulur. Plazma suyla soğutulan ve akışı istenen bölgeye yönlendiren bir lüle(nozzle) içinden akar.

İstanbul Üniversitesi Öğretim Görevlisi Hüseyin Yıldız