İMAL USULLERİ CAM DÖKÜM

... konulu sunumlar: "İMAL USULLERİ CAM DÖKÜM"— Sunum transkripti:

1 İMAL USULLERİ CAM DÖKÜM

2 Katılaştırma yöntemlerinin sınıflandırılması
Metallerin dökümü Cam işleme Polimer ve PMC’ lerin imalatı Bozulabilir kalıba döküm Kalıcı kalıba döküm Ekstrüzyon ve ilgili yöntemler Enjeksiyonla kalıplama Diğer kalıplama yöntemleri PMC’ler için özel yöntemler Kum döküm Diğer döküm yöntemleri Katılaştırma yöntemlerinin sınıflandırılması

3 CAM İŞLEME Hammaddelerin Hazırlanması ve Eritme
Cam İşlemede Şekillendirme Yöntemleri Isıl işlem ve Bitirme Cam Ürünlerin Dizaynı ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

4 Genel Bakış Cam, seramiklerin üç temel çeşidinden biridir
Diğer ikisi geleneksel seramikler ve mühendislik seramikleridir. Camın yapısı kristal değildir(amorf) Diğer seramik malzemeler kristal yapılıdır ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

5 Cam Ürünler Cam ürünler ticari olarak neredeyse sınırsız çeşitliliğe sahip şekillerde üretilirler Çoğu cam ürün büyük miktarlarda üretilir: Ampuller, İçecek şişeleri, kavanoz, tabak kase vazo vs Pencere camları Cam borular (Örn. Floresan ampuller için ) Cam elyaf Tek olarak yapılan diğer ürünler: Dev teleskop lensleri ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

6 Camın Şekillendirme Yöntemleri
Camı şekillendirmekte kullanılan yöntemler geleneksel ve mühendislik seramikleri için olanlara oranla oldukça farklıdır. Cam işlemede , başlıca başlangıç malzemesi olan silikaya, camsı yapı oluşturmak için diğer oksit seramikleri ilave edilir. Cam şekillendirmede proses sıralaması: Başlangıç malzemesi sert ve katı halden vizkoz sıvıya dönüştürülmek için ısıtılır Daha sonra sıvı durumda iken şekil verilir. Soğuyup katılaştığında malzeme kristal yerine camsı durumda kalır. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

7 Cam şekillendirmede proses sıralaması
Şekil Tipik Cam şekillendirmedeki proses sıralaması: (1) Ham maddelerin hazırlanıp eritilmesi, (2) Şekillendirme ve (3) ısıl işlem. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

8 Hammaddelerin Hazırlanması ve Eritme
Hemen hemen tüm camlarda ana bileşen silikadır (SiO2) Doğal kuartz için birincil kaynak ise kumdur Diğer bileşenler istenen bileşime ulaşılıncaya kadar ilave edilir. Soda külü (Na2O verir), kireçtaşı (CaO verir), Alumina (Al2O3), ve çimento (K2O verir), Hurda cam da genellikle karışıma eklenebilir (Recycled) ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

9

10 SİLİKA CAMI

11 Kurşunlu Cam = Kristal Cam

12 KURŞUN ALKALI CAMI

13 Viskozite Malzemenin akmaya karşı gösterdiği iç direnç “Viskozite” olarak adlandırılır. Camın viskozite birimi olarak POISE kullanılır.

14 Viskozitenin tersi Akıcılıktır.
Genellikle herhangi bir akış esnasında akışkanın tabakaları farklı hızlarda hareket ederler ve akışkanın akmazlığı, uygulanan kuvvete karşı direnç gösteren tabakalar arasındaki yüzey gerilimlerinden dolayı ortaya çıkar. Isaac Newton'un öne sürdüğü üzere, laminer ve paralel bir akışta, tabakalar arasındaki yüzey gerilimi (τ) bu tabakalara dik yöndeki hız gradyeni (∂u/∂y) ile orantılıdır. Dinamik Viskozite: Dinamik viskozitenin cgs birimi, Jean Louis Marie Poiseuille adına ithafen poise (P) dır. 1 Poise = pascal-saniye (Pa·s) Genellikle yüzde birlik miktarı olan centipoise (cP) kullanılır. Örneğin suyun viskozitesi 20 °C'de cP dir. 1 poise = 100 centipoise = 1 g·−1·s−1 = 0.1 Pa·s. 1 centipoise = Pa·s. Kinematik Viskozite: ν = μ / ρ Kinematik George Gabriel Stokes'un adına ithafen stokes olup S veya St şeklinde kısaltılır. Bazen centistokes (cS veya cSt) şeklinde de kullanılabilir. 1 stokes = 100 centistokes = 1 cm2·s−1 = m2·s−1. Viskozitenin tersi Akıcılıktır.

15 Amorf – Kristal Yapılar

16 Sıcaklıklar Ergime noktası: Camın sıvı hâlde aktığı ve 100 P viskozite değerlerine ulaştığı andaki sıcaklık derecesidir. Soda –kireç camının ergime noktası 1400 ºC’dir. Çalışma noktası: Cama kalıcı şeklinin verildiği viskozite değerlerindeki sıcaklık derecesidir. Soda –kireç camının çalışma noktası 1000 ºC’dir. Yumuşama noktası: Camın kendi ağırlığını daha fazla taşıyamadığı noktadır. Soda – kireç camının yumuşama noktası 700 ºC’dir. Tavlama noktası: Şekillendirme işlemleri sonunda camda olabilecek gerilmelerin yaklaşık olarak dk. içinde giderildiği noktasıdır. Soda –kireç camının tavlama noktası 500 ºC’dir.

17 Cam Eritme Eritmek üzere fırına yüklenen belli miktar başlangıç malzemesine Şarz (charge) denir , Camların erime sıcaklığı 1500C ila 1600C civarındadır. Erimiş camın vizkozitesi sıcaklıkla ters orantılı olarak değişir. Erime sonrasında şekillendirmenin hemen yapılması durumunda, fırından alınacak camın sıcaklığı, şekillendirme işleminin gerektirdiği vizkoziteye bağlı olarak ayarlanır. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

18 Cam işlemede şekillendirme yöntemleri
Camdan ürün elde etmek için kullanılan şekillendirme yöntemleri üçe ayrılır Parça başı üretim için ayrık yöntemler (şişe, kavanoz, tepsi ampul vb.) Düz cam ve cam boru üretmek üzere sürekli yöntemler (cam levha, cam laboratuar gereçleri, floresan ampuller vb) Cam –Fiber üretmek için Fiber yapım yöntemleri (yalıtım için ve fiber optik) ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

19 Parça Şekillendirme Yöntemleri

20 Parça Şekillendirme Yöntemleri
Cam üflemeyi de içeren el cam işçiliği çok eski tarihlere dayanır Ustalık gerektiren yöntemler az sayıda değerli parçaların üretilmesinde günümüzde de kullanılmaktadır Bunun yanında modern cam işleme yöntemlerinin çoğunda, yüksek miktarlarda ampul, şişe, cam bardak gibi tek tek parçaların üretiminde ise yüksek oranda mekanize edilmiş teknolojiler kullanılır. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

21 Parça Şekillendirme Yöntemleri

22 Parça Şekillendirme Yöntemleri
Sıvama(Spinning) – metallere uygulanan Savurma (santrifuj) döküme benzer Presleme(Pressing) – Tabak yada TV tüpü (ekranı) gibi ürünlerin seri üretiminde Ezme_üfleme(Press-and-blow) –kavanoz gibi ağzı büyük kapların şekillendirilmesinde ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

23 Parça Şekillendirme Yöntemleri
Üfleme ve üfleme(Blow-and-blow) – içecek şişeleri yada ampul gibi ağzı küçük kapların şekillendirilmesinde Döküm(Casting) – Astronomik mercekler gibi büyük parçaların şekillendirilmesinde-(çatlamayı önlemek için yavaş soğutulmaları gerekir.) ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

24 Sıvama Katot ışını tüplerinin ve TV ve bilgisayar monitörlerinin arka kısımları gibi çanak benzeri cam parçaların sıvama ile şekillendirilmesi bir parça cam hamuru kalıbın içine düşürülür; ve kalıbın döndürülmesiyle erimiş haldeki cam kalıp yüzeyine yayılır. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

25 Presleme Düz cam parçaların kalıp içinde basılması-presleme:
(1)Bir parça cam hamuru fırından kalıba düşürülür; (2) Bir zımba kalıbı ile üzerine basılır; ve (3) Zımba geri çekilerek bitmiş ürün kalıptan alınır (v ve F sembolleri hız ve uygulanan kuvveti göstermektedir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

26 Basma ve Üfleme(Press-and-Blow)
Basma ve Üflemede işlem sırası: (1) Erimiş cam hamuru kalıba düşürülür; (2) Parison denen ön taslak basılarak şekillendirilir; (3) Kısmen şekillendirilmiş Parison boyun halkası ile tutularak şişirme kalıbına transfer edilir, ve (4) son şekle üflenerek şişirilir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

27 Basma ve Üfleme(Press-and-Blow)

28 Üfleme ve Üfleme (Blow-and-Blow)
Üfleme ve Üflemede işlem sırası: (1) Erimiş cam hamur kalıba düşürülür; (2) kalıp kapatılır; (3) İlk üfleme adımı; (4) kısmen şekillendirilmiş parça ters çevrilir ve ikinci bir şişirme kalıbına transfer edilir, ve (5)son şekle üflenerek şişirilir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

29 Döküm-Casting Erimiş cam yeterince akıcı ise bir kalıp içine dökülebilir Uzay teleskoplarında kullanılan mercek ve aynalar gibi büyük ve içi dolu parçalar bu yöntemle şekillendirilir. Soğuma ve katılaşmadan sonra mercek yüzeyleri, lepleme ve parlatma yapılarak son hale getirilir Camların dökümü özel işler dışında pek sık kullanılmaz Daha küçük mercekler genellikle presleme yöntemiyle yapılır ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

30 Düz ve Boru camların şekillendirilmesi
Levha ve plaka şeklindeki düz camların üretilme yöntemleri: Düz plaka haddeleme Yüzdürme yöntemi (Flotal cam) Cam boru üretme yöntemi Danner yöntemi ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

31 Düz plaka haddeleme Eritme fırınındaki cam malzeme zıt yönde döndürülen ve aralarında levha kalınlığı kadar mesafe bulunan iki merdane arasında sıkıştırılarak soğutulur, paralellik ve düzgünlük için taşlama ve parlatma ile devam edilir. Düz plaka haddeleme ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

32 Düz plaka haddeleme

33 Yüzdürme Yöntemi-Float Process
Eritilmiş haldeki cam ergimiş kalay banyosu üzerine akıtılır ve bu şekilde katılaşmaya bırakılır bu yöntemle üretilen levha camların kesitleri üniform ve yüzeyler çok düzgün olur-ilave taşlama ve parlatma gerekmez Levha cam üretiminde kullanılan yüzdürme yöntemi ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

34 Danner Yöntemi Erimiş cam içi delik dönen bir mandrelin üzerine akıtılır ve cam boru çekilirken mandrel içinden hava üflenir Danner yöntemiyle cam boruların çekilmesi. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

35 Cam Fiberlerin Şekillendirilmesi
Cam fiberler iki çeşittir ve her biri için farklı yöntemler söz konusudur: Fibroz cam yünü: İçindeki fiberlerin gelişi güzel dağıldığı ısı ve akustik yalıtımında, hava filtrelerinde kullanılan yüne benzer tip Savurmalı spreyleme yöntemiyle üretilir Elyaf takviyeli plastikler, iplik, dokuma, ve fiber optik kablo yapımında kullanıma uygun uzun, sürekli filamentler (elyaf) şeklindeki tip Çekme yöntemiyle üretilir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

36 Savurmalı Spreyleme-Centrifugal Spraying
Bu yöntemde erimiş cam döndürülmekte olan ve çevresinde çok sayıda küçük delik bulunan tencereye benzer sıcak bir kalıp içine akıtılır. Cama etkiyen merkezkaç kuvvetleri camın deliklerden dışarı akmasını sağlayarak süngerimsi bir yapı meydana getirir. Bu malzemenin ısıl ve ses yalıtımı çok iyidir ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

37 Cam elyaf çekilmesi Platin alaşımından yapılmış ve ısıtılmış durumdaki bir plakadaki çok sayıdaki küçük delik içinden geçirilip soğutulan ve demetler halinde çekilerek makaralara sarılmak suretiyle çok küçük çaplarda (alt limit~ mm) sürekli cam elyaf üretilmesi mümkündür. Sürekli Cam elyafların çekilmesi ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

38 Isıl İşlem: Camların tavlanması
Yüksek sıcaklıklara ısıtıp burada bir süre tutarak, sıcaklık gradyenlerinin ve gerilmelerin ortadan kalkmasını beklemek ardından, yeniden gerilme oluşumundan kaçınmak için yavaş soğutma ve belirli bir sıcaklıktan sonra oda sıcaklığına daha hızlı soğutma biçiminde uygulanır. Tavlama sıcaklıkları ~ 500C Tavlama cam işçiliğinde metal şekillendirmede olduğu gibi gerilme giderme amacıyla yapılır. Tavlama işlemleri (lehrs ) denen tünel benzeri fırınlarda gerçekleştirilir Bu fırınlar da ürünler konveyör üzerinde yavaş bir hızla sıcak bölümlere doğru hareket ettirilir ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

39 Camın Temperlenmesi Plastik duruma geçeceği sıcaklığın üzerine ısıtılan camın yüzeylerine hava üflenerek hızlı bir şekilde soğutulur Yüzey soğuduğunda dış kısım kendini çekerek katılaşırken bu esnada iç kısım hala plastiktir ve dış kısma kolayca uyar İç kısımdaki cam da soğuduğunda kendini çekecektir ancak dış kısım buna uyamayacağından iç gerilmeler ortaya çıkar, Bunlar yüzeyde basma içte çekme karakterlidir Temperlenmiş Cam-(Tempered glass) yüzeyindeki bu artık basma gerilmeleri yüzünden, çekme gerilmelerine ve kırılmaya daha fazla direnç gösterir. Ürünler: Yüksek bina camları, tamamen cam kapılar, güvenlik camları(otomotiv) ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

40 Otomobil ön camı Temperlenmiş cam kırılacak olursa, çok sayıda küçük parçalara ayrılarak dağılır Bu parçalanmanın yaratacağı tehlikeler düşünülecek olursa araçların rüzgara karşı çalışan ön camları temperlenmiş camdan yapılmaz Onun yerine araya polimer bir ince film olacak şekilde geleneksel camdan iki levhanın sandviç edilmesiyle üretilirler. Bu şekildeki camda kırılma gerçekleşecek olursa kırılan cam parçacıkları aradaki polimer filme yapışık olarak kalacağından patlama ve dağılma gerçekleşmez ve bu durumda kısmi olarak ışıkta geçirebilir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

41 PolyVinyl Butyral (PVB)
Otomobil ön camı PolyVinyl Butyral (PVB)

42 Camın bitirme işlemleri
Bitirme işlemleri taşlama, parlatma ve kesme gibi işlemlerdir Levha şeklindeki camlar genellikle çizik izlerini yüzey hatalarını silmek ve iki yüzeyini paralelleştirmek amacıyla taşlanır ve parlatılırlar Presleme ve üfleme ile üretilen parçalarda iki parçalı kalıp birleşme yerindeki çapakların temizlenmesinde parlatma kullanılır. Sürekli formda üretilen levha camlar ve boruların belli boylarda kesilmesi ilk olarak cam kesme diskleri yada kesme elmaslarıyla çizilmesi, sonra bu çiziklerden camın kırılması şeklinde gerçekleştirilir. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

43 Diğer Bitirme işlemleri
Belirli cam eşyalara çeşitli yüzey işlemleri uygulanır. Mekanik kesme ve parlatma işlemleri ve kumlama Kimyasal dağlama Kaplama (örn. Levha şeklindeki camların bir yüzü aluminyum yada gümüşle kaplanarak ayna üretimi) ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

44 Cam Parça Tasarım Esasları- I
Camın saydam oluşu ve sahip olduğu üstün optik özellikleri onu mühendislik malzemeleri içinde tek olmasa da oldukça önemli kılar Saydamlık gerektiren uygulamalar için, ışık geçirgenliği, büyütme ve benzer optik özellikler söz konusu olduğunda cam, malzeme olarak hemen hemen rakipsizdir Bazı ışık geçiren plastikler, tasarım gereklerine bağlı olarak cam yerine kullanılabilir ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

45 Cam Parça Tasarım Esasları - II
Cam basmaya çekmeye oranla daha fazla dayanır Cam parçalar çekme zorlanmalarına değil basma zorlanmalarına maruz kalacak şekilde tasarımlanmalı Cam gevrektir Cam parçalar kırılmaya neden olacak kadar yüksek gerilmelerin yada darbeli zorlamaların olduğu uygulamalarda kullanılmaz ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

46 Cam Parça Tasarım Esasları - III
Bazı cam bileşimlerine sahip camlar çok düşük ısıl genleşme katsayısına sahip olduklarından ısıl şokları tolere edebilir Bu bileşimdeki camlar bu özelliğin önemli olduğu yerlerde kullanılmalıdır (ısıcam) Gerilme yığılması noktalarından kaçınmak üzere dış kenar ve köşelerde büyük radyüsler kullanmak gerekir Cam parçalarda dişler bulunabilir Ancak bu dişler kaba olmalı ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e