Dövme sıcaklığına göre, soğuk dövme, sıcak dövme ve ılık dövme olarak sınıflandırılabilir. Dövme yapılması amaçlanan metal bileşenlerin çoğu sıcak dövme altında gerçekleştirilir.
Sıcak dövme en yaygın kullanılan dövme işlemidir. Sıcak dövme işleminde, dövme, metalin yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklıkta, yani metalde yeni taneciklerin oluştuğu sıcaklıkta gerçekleştirilir. Bu tür aşırı ısı, deformasyon sırasında metalin gerinim sertleşmesini önlemek için gereklidir.
Endüstriyel üretim sırasındaki gerçek koşullarda, sürtünme süreçte bir rol oynar. Kalıp çalışma arayüzündeki sürtünme kuvvetleri, malzemenin yüzeylere yakın yayılmasına karşı çıkarken, merkezdeki malzeme daha kolay genişleyebilir. Sonuç, parçaya bir barel şekli oluşturmaktır. Bu etkiye metal dövme terimleriyle barel çakma denir. Barel genellikle istenmeyen bir durumdur ve etkili yağlama kullanılarak kontrol edilebilir. Genellikle barel etkisini arttırmak için hareket eden sıcak dövme üretim işlemi sırasında, sıcak metal ve soğutucu kalıp arasındaki ısı transferidir. Kalıp yüzeylerine daha yakın olan metal, parçanın merkezine doğru metalden daha hızlı soğur. Soğutucu malzeme deformasyona karşı daha dayanıklıdır ve merkezdeki daha sıcak malzemeden daha az genişleyerek barel etkisine neden olur.
Sıcak Dövmenin Avantajları şunlardır:
- Yüksek gerinim oranları ve dolayısıyla metalin kolay akışı.
- Yeniden kristalleşme ve geri kazanım mümkündür.
- Gerekli kuvvetler daha azdır.
Sıcak Dövmenin dezavantajları şunlardır:
- Yüksek sıcaklıklarda yağlama zordur.
- İş parçası üzerinde oksidasyon ve kireçlenme meydana gelir.
- Kötü yüzey kalitesi.
- Daha az hassas toleranslar.
- Soğutma işlemi sırasında malzemenin olası bükülmesi.
Sıcak dövme işlemi nasıl tanımlanır?
Sıcak dövme, bir metalin yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerinde gerçekleşir. Homolog sıcaklık (TH), onu soğuk dövme işleminden ayırt etmek için kullanılır (sıcak dövme ve soğuk dövmeye bakınız).
TH = 0,6 x TS (TS: Malzemenin erime sıcaklığı – tüm rakamlar K cinsinden)
Proses sıcaklığı TH’nin üzerindeyse, proses sıcak dövme olarak tanımlanır. Bu, malzemenin mutlaka ısıtılması gerektiği anlamına gelmez. Düşük eriyen metallerde (örneğin kurşun), yeniden kristalleşme oda sıcaklığında gerçekleşir.
Sıcak şekillendirmenin karakteristik etkisi, TH’nin üzerindeki sıcaklıklarda önemli malzeme mukavemeti azalmasıdır (akma stresi). Şekillendirme bileşeni “elastik” bir tutarlılık haline gelir.
Yeniden kristalleşme – metal kristalin kafes yapısının yeni oluşumu – bundan sorumludur. Metaldeki mevcut gerinim sertleşmesinin bozulması, çıkıkların mobilizasyonu (termal aktivasyon) ve dövme adımı sırasında ve sonrasında meydana gelen karşılıklı geri kazanım ve yeniden kristalleşme işlemleri sayesinde, çok yüksek şekillendirilebilirlik elde etmek mümkündür. Bu nedenle, amaç şekillendirme yoluyla karmaşık 3D geometriler elde etmek olduğunda sıcak dövme kullanılır. Ek olarak, sadece soğukken sınırlamalarla oluşturulabilen şekillendirilmesi zor malzemelerin işlenmesini sağlar. Sıcak dövme koşullarında mukavemet azalması nedeniyle, proseslerin kuvveti ve iş talebi soğuk şekillendirmeye kıyasla azaltılabilir.
Yeniden kristalleşme, mikroyapının tamamen reformu yoluyla, muhtemelen birden fazla kez, nispeten ince taneli bir mikroyapının oluşumundan sorumludur. Mukavemet ve sünekliğin optimal kombinasyonunu sergiler. Bu durum, sıcak dövmeyi, yüksek gerilimli emniyet bileşenlerinin üretimi için en önemli üretim süreçlerinden biri olarak nitelendirir.
Sıcak Dövme Uygulamaları
Yüksek sıcaklıklara eşlik eden yeniden kristalleşme ve gelişmiş şekillendirilebilirlik, çok ince taneli mikro yapının hassas bir şekilde ayarlanmasını sağlar. Mukavemet-dayanıklılık kombinasyonları, diğer tüm şekillendirme işlemlerinden daha fazla belirtilebilir ve yüksek çalışma yüklerinin (statik ve dinamik) bileşene özel taleplerde bulunduğu her durumda sıcak kalıp dövmeyi bir üretim süreci olarak nitelendirir. Genel olarak, bu tür bileşenler “Güvenlik Açısından Kritik Parçalar” olarak adlandırılır. Sonuç olarak, otomotiv ve havacılık sektörleri, sıcak dövme için en önemli alıcı pazarlarını temsil etmektedir.
Çelik dövme ağırlıklı olarak otomotiv dövme uygulamaları için kullanılır. Ferforje alüminyum alaşımları, artan hafif yapı talepleri nedeniyle artmaktadır; magnezyum kullanımı nadirdir.
Hacim segmentinde, bileşenler kapalı kalıp dövme işlemi altında çoğunlukla küçük ila orta ölçekli serilerde dövülür. Bu yüksek mukavemet ve çalışma performansına sahip çoğu otomtiv komponentin kullanılmasını sağlar.
Bir dizi tipik otomotiv dövmesi aşağıda listelenmiştir. Örnekler hem binek otomobiller hem de ticari araçlar için geçerlidir:
- Motor parçaları: piston, biyel kolları, kamlar, eksantrik milleri, krank milleri, valfler, distribütör gövdeleri, denge milleri
- Sürüş dişlisi: her türlü pinyon, senkronizatör halkaları …
- Güç aktarma organları: Flanş boyundurukları ve mandal taşıyıcıları, tekerlek göbekleri, tahrik milleri, üniversal bağlantılar, bağlantı diskleri
- Alt takım: tekerlek taşıyıcıları, aks günlüğü, pivot rulmanları, aks saplaması, bilyalı saplamalar, direksiyon kolları, direksiyon kolları, ön aks kirişleri, salıncaklar, …
- Fren sistemi: Fren plakaları, fren taşıyıcıları, fren silindirleri, fren kolları
Havacılık ve Uzay Uygulaması için Sıcak Dövme
- Kapı ve kanatlar için bağlantı parçaları, kaburgalar, pencere çerçeveleri gibi gövde bileşenleri
- Türbin kanatları, tahrik konisi, diskler, kontrol kolları olan motor
- Empennaj için bağlantı parçaları ve kılavuz raylar
- İniş takımı: taşıyıcı, bağlantı elemanları, pimler
- Rotor sistemleri: bağlantı parçaları, rotor kafası, dişli kutusu kapağı
Havacılık sektöründe, çelik dövmelerin yanı sıra, nikel bazlı ve titanyum alaşımları gibi yüksek mukavemetli ve sıcaklığa dayanıklı özel malzemelerin yanı sıra dövme alüminyum alaşımları ve magnezyum gibi hafif yapı malzemeleri de kullanılmaktadır.
Ek Uygulama Alanları
Sıcak dövme, otomotiv ve havacılık uygulamaları için sınırlı değildir. Ayrıca, sıcak dövmelerin güçlü yönlerini sergileyebilecekleri başka önemli uygulama alanları da vardır:
- İnşaat sektörü
- Makine mühendisliği
- Tarım
- Savunma sanayi
- Çelik konstrüksiyon
- Açık Deniz Endüstrisi
- Sıhhi tesisat sektörü
- Hassas mühendislik ve saat işçiliği endüstrisi
Dövme Çeliği Dökümden Daha İyi Yapan Nedir?
Çelik döküm, çeliğin ergime noktasına ulaşana kadar ısıtılması ve ergimiş çeliğin bir kalıba dökülerek istenen şekil ve boyutun oluşturulmasını içerirken, çelik dövme, katı haldeyken aşırı termal ve mekanik uygulamalarla metalin şeklini değiştirir.
Çelik dövme işlemi sırasında metalin doğal olarak kaba tane yapısı sıkıştırılır ve yerini daha ince taneli bir yapıya bırakır. Sonuç olarak, çelik dövme, yapısal bütünlüğü geliştirir ve dökme çelik muadillerine kıyasla daha güçlü ve daha güvenilir çelik parçalar üretir. Çelik dövme işlemi ayrıca diğer metal işleme işlemlerine kıyasla daha uygun maliyetlidir.
Öte yandan, döküm, kusurlara daha yatkın çelik parçalar üretilir. Bu tür kusurlar, düzensiz soğutma, kalıp arızası, düşük metal sıcaklığı, havalandırma eksikliği ve/veya soğuk kalıp kullanımı, kalitesiz metal ve çok fazla yağlayıcıdan kaynaklanabilir.
Dövme Çelik Bileşenlerin Başlıca Avantajları;
Dövme çelik parçalar daha güçlüdür. Metal taneciklerin sıkı yapısı ve yönlü akışı nedeniyle, çelik döküm parçalardan çok daha güçlü, daha tok ve darbeye daha iyi dayanabilirler. Ek olarak, dövme işlemi ayrıca herhangi bir iç boşluğu ortadan kaldırır, ürünlerin gözenekliliğini en aza indirir ve üstün yönlü, yapısal ve darbe dayanımı ve yorulma direnci sağlamak için tane akışının uygun şekilde yönlendirilmesini sağlar.
Dövme çelik parçalar daha güvenilirdir. Dövme bileşenler daha sünektir. Dövme işlemi ayrıca çatlaklar, sıcak yırtılmalar ve sıcak noktalar, soğuk kapatmalar, büzülme, yanlış çalıştırmalar ve kalıntılar gibi metalurjik kusurların olasılığını ortadan kaldırarak daha kritik parçaların üretimi için ideal hale getirir.
Dövme daha uygun maliyetlidir. Dövme, başlamak için daha az malzeme gerektirir ve minimum atık üretir. Ayrıca, daha kısa teslim süresine ve ekipmanda daha az aşınma ve yıpranmaya yol açan, istenen bitişi elde etmek için daha az işleme gerektirir.
Ek olarak, çelik dövme ayrıca gelişmiş üretim verimliliği ve daha düşük hurda oranları sağlar. Aynı bileşenler, farklı boyutlardaki külçe veya kütüklerden yapılabilir ve üretim sürecinin daha hızlı ve daha ekonomik bir şekilde ilerlemesini sağlar. Ve dövme, yapısal olarak sağlam çelik parçalar ürettiğinden, reddetme oranlarını önemli ölçüde azaltır.
Kullanımlar ve Uygulamalar
Dövme çelik bileşenler, otomotiv ve kamyon uygulamalarında (güç aktarma organları, aks kirişleri, şaft, tekerlek milleri ve mafsallar), valf, bağlantı parçası, el aletleri ve donanım imalatında ve ayrıca endüstriyel, ağır inşaat ve madencilik imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. Dövme bileşenler ayrıca mühimmat, gemi yapımı ve havacılık endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.