Bir el aletinin ve kalıbının dövme üretim prosesinde sıcak şekillendirme özelliklerinin incelenmesi

Dövme, kalıplar ve aletler aracılığıyla metallere kolayca şekil verilebilen en kullanışlı şekillendirme yöntemlerinden biridir. Proses, metale çekiçleme veya presleme yöntemi ile kuvvet uygulanması ile oluşur. Kökeni birkaç bin yıl öncesine dayanan en eski ve en kullanışlı metal şekillendirme yöntemlerinden biridir. Dövme işlemi, yüksek derecede yapısal olarak güvenilir ve mukavemet-ağırlık oranlı ürünler üretir, bu da onu, yüksek mukavemetli ve uzun süreli kullanımlara sahip bir ürünün üretimi için dikkate alınması gereken en uygun imalat süreçlerinden biri yapar. Dövme işleminin maliyetini azaltmak için, yöntem, diğer üretim yöntemlerine kıyasla daha kaliteli (yüksek mukavemet ve yüksek güvenilirlik) ürünler üretmek için en iyi parametreleri kullanabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Ancak yeni ürün tasarımı için bir proses oluşturmak basit değildir. Tatmin edici bir ürün üretmek ve proses kurmak çok fazla deneme yanılma gerektirir. Ampirik deneme yanılma yöntemi, dövme işlemi için yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak çok zaman alan ve maliyetli bir yöntemdir. Sonlu elemanlar (FEM) veya hacimler yöntemi (FVM) vb. gibi yüksek verimli nümerik tekniklerin mevcudiyeti ile, imalat süreçlerinin performansını test etmek için bilgisayar simülasyonları kullanılır. FVM veya FEM gibi analiz tekniklerinin gelişmesiyle, 1980'lerin başında olası bir alternatif olarak bilgisayar simülasyonu tanıtılmıştır. Kalıp tasarımını optimize etmek ve incelemek ve daha kaliteli dövme parçalar üretmek için birçok başarılı girişimde bulunulmuştur. Literatürde FEM ve FVM gibi çeşitli teknikler benimsenmiştir. Sıcak dövme, optimum malzeme kullanımı ve daha iyi mekanik özelliklere sahip bileşenlerin üretimi için umut verici bir tekniktir. Sıcak şekillendirme işleminde kullanılan kalıp, genellikle yüksek termomekanik yüklere maruz kalır; bu nedenle, kalıpların hizmet ömrü esas olarak aşınma ve plastik deformasyonla sınırlıdır. Hizmet ömrü, yeniden üretim maliyetleri ve sıcak dövme işlemlerinin ekonomisi ile ilgilidir. Bu nedenle, sıcak dövme endüstrisindeki araştırmanın başlıca görevi, dövme kalıplarının hizmet ömrünü iyileştirmektir. Kalıp hizmet ömrü, üretim miktarı açısından boyutsal toleransı karşılayarak üretilen dövme sayısı veya kalıbın arızalara dayanabileceği hizmet süresi ile belirlenir. Dövme firmaları tasarım sürecinde genellikle deneme yanılma yöntemini kullanmaktadır. Ayrıca, kalıbın tam dolması ve çapak oluşumunda malzeme kaybı gibi kritik hususlar söz konusudur. Ama dövme sanayisi, üretim maliyetlerini indirgerken nihai ürün kalitesini arttırmada gün geçtikçe daha rekabetçi hale gelmektedir. Bu çalışmada İzeltaş A.Ş.'de gerçekte uygulanan sıcak dövme prosesi ticari bir FVM yazılımı kullanılarak bire bir simüle edilmiş, sıcaklık değişimleri, kalıpta ve parçada meydana gelen gerilme-gerinim değerleri, kalıpta meydana gelen aşınma derinlikleri gibi sonuçlar gerçekte üretilen üründen alınan numunelere yapılan metalografik ve mekanik incelemeler ile deneysel olarak doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçlarının doğrulanmasının ardından mevcutta uygulanan sıcak dövme işleminin iyileştirilmesi için kalıp hammaddesi, kalıp sertliği, kalıp ön sıcaklığı, şablon sıcaklığı, vuruş yüzdeleri gibi kritik parametreler değiştirilerek sonuçlar incelenmiştir. Değişkenlerin etkisi ticari FVM analiz programıyla ortaya konmuştur. Operasyonlar İzeltaş'ta gerçekleştirilmiştir. El aletindeki deneysel ve simülasyon çalışmalarının uyumlu olması kalıp hakkında FVM yardımıyla izlenen yöntemin yüksek oranda güvenilir olduğunu ve gelecek çalışmalar içinde tatmin edici sonuçlar elde edilebileceğini göstermiştir.