Günümüzde kullanılan tüm malzemeler belirli işlemlerden geçirilerek kullanıma sunulmaktadır. Bu malzemelerin başında dünyaya hükmeden çelik gelmektedir. Bilindiği üzere çelik, cevherden başlayan serüvenini slab, bloom veya kütük haline geçerek devam ettirir. Bu aşamalara plastik şekillendirme aşamaları adı verilir. Plastik şekillendirme aşamalarında temel imalat prosesleriyle yarı mamul dediğimiz sac, profil gibi ürünler üretilir. Temel imalat proseslerinden birincisi ise haddelemedir. Bu yazımda haddeleme nedir ve haddeleme çeşitleri nelerdir sorularının cevabını vermeye çalışacağım.
Yazı İçeriği
Haddeleme Nedir?
Haddeleme nedir sorusuna geçmeden önce haddeleme işleminin metalleri şekillendirmede kullanılan yöntemler arasında en çok tercih edilen işlem olduğunu belirtelim.
Kütük, slab veya bloom halindeki metal; eksenleri etrafında dönen iki merdane arasından geçirilerek ezilir ve merdaneler arası boşluğun ölçüsünü alır. Merdaneler arasından geçen metal, basma kuvvetleri etkisi altında belli bir şekil alır. İşe bu işleme haddeleme denir.
Sıvı metal, çeşitli pota metalurjisi işlemlerinden geçtikten sonra ingot denilen kalıplara dökülür. Bu ingotlar haddeden geçirildikten sonra ilk ürün denilen slab, bloom ve kütük elde edilir.
Daha sonra bu ürünlere ikincil bir haddeleme işlemi uygulanarak profil, sac, ray, çubuk, boru gibi hadde mamulleri elde edilir. Özellikle slabların haddelenmesiyle levha, sac ve folyo üretilir.
Haddeleme işleminde sıcaklık oldukça önemlidir. İşlem sıcaklığına göre haddeleme ikiye ayrılır.
- Sıcak haddeleme
- Soğuk haddeleme
Sıcak Haddeleme
Sıcak haddeleme işlemi, malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığının üstünde yapılır. Yeniden kristalleşme sıcaklığı ise bir metalin bir saatte yeniden kristalleşmesini tamamladığı sıcaklıktır. Bu sıcaklık, yaklaşık metalin ergime derecesinin yarısından biraz fazladır. Haddeleme sıcaklığı ne kadar yüksek olursa tane büyümesi o kadar fazla olacağından levhanın mekanik özelliklerinde düşüş meydana gelir.
Sıcak haddeleme sonrasında 20-25 mm kalınlığındaki bir levha, 2-2.5 mm inceliğine düşürülebilir. Fakat sıcak haddelemenin handikaplarından birisi, ölçü toleransının hassas olmamasıdır. Sıcak haddeleme işlemi ile dentritik segregasyonlar homojenize edilir. Metal dışı inklüzyonlar kırılır ve hadde doğrultusunda sıralı şekilde uzanır. Bu uzanmaya mekanik fiberleşme denir. Mekanik fiberleşme levhanın anizotropik özelliğini artırır.
Soğuk Haddeleme
Malzemenin yeniden kristalleşme sıcaklığı altında yapılan haddeleme işlemine soğuk haddeleme denir. Soğuk haddeleme işlemi özellikle 2 mm altındaki sacların üretiminde tercih edilir. Ayrıca işlem sıcaklığı düşük olduğu için oluşan deformasyonla birlikte pekleşmeden dolayı mukavemet ve sertlikte artış görülür. Soğuk hadellemede işlem sıcaklığı düşük olduğu için oksidasyon meydana gelmez.
Soğuk haddeleme işlemi son işlem olarak yapılmaktadır. Bu sayede yüzey toleransı istenilen şekilde sağlanacak ve yüzey kalitesi yüksek mamul üretilecektir. Alüminyum folyo üretimi soğuk haddeleme işlemi ile yapılır.
Haddeleme Merdaneleri
Merdaneler vasıtası ile haddelenen malzemeler, kendilerine uygulanan basıncı yataklara iletirler. Hadde merdaneleri 3 kısımdan oluşmaktadır. Bunlar; Haddelenen malzeme ile doğrudan temas eden gövde, yataklarda çalışan kısımlar(muylular) ve mile bağlanan kısımdır.
Yaygın olarak kullanılan haddeleme merdanesi malzemelerinin en başında dökme demirler gelir. Dökme demirleri ise çelikler takip etmektedir. Dökme demir merdaneler, kokil kalıba dökülerek üretim gerçekleştirilir. Çelik merdaneler de döküm yoluyla üretilebilirler fakat dövme ile üretimi daha çok tercih edilir.
Haddeleme İşleminde Yağlama
Haddeleme işlemi sırasında malzemenin sıcaklığı yüksek olduğu için merdanelerde ısınma meydana gelmektedir. Haddeleme işleminin sağlıklı bir şekilde yapılabilmesi için merdane sıcaklıklarının 200 derece altında olması şarttır. Bu sıcaklığı aşmaması için haddeleme merdanelerine işlem esnasında yağlama işlemi yapılmaktadır. Aksi taktirde yüksek sıcaklıktan dolayı merdanelerde aşınma meydana gelir.
Soğuk haddeleme işleminde mineral yağlar, emülsiyonlar veya parafin gibi düşük vizkoziteli yağlar kullanılırken sıcak haddeleme işleminde yağ asitleri ve bileşik yağlar tercih edilmektedir. Ayrıca sıcak haddeleme işleminde yağlama amacıyla grafit de kullanılmaktadır.
Bu yağlama işlemleri sadece soğutma amaçlı değil ayrıca merdane ile malzeme arasındaki sürtünmeyi azaltmak için de kullanılır.
Kalıntı Gerilmeler
Kalıntı gerilme, malzemeye homojen olmayan bir biçimde şekil değiştirmesi sonucu oluşan, malzemeye uygulanan tüm dış kuvvetler kalktıktan sonra parçanın iç yapısında kalmaya devam eden gerilmelerdir. Sac levha üretiminde haddeleme işlemi yapılmasından dolayı malzeme, homojen olmayan plastik deformasyona uğramaktadır. Doğal olarak malzemede kalıntı gerilmeler oluşur.
Haddeleme Çeşitleri Nelerdir?
Haddeleme nedir sorusunu cevapladıktan sonra haddeleme çeşitleri nelerdir sorusunun cevabına geçelim.
Haddeleme, prensip olarak iki merdane ile kesit incelterek yeni ürün oluşturma işlemidir. Ürün bakımından farklı haddeme çeşitleri mevcuttur. Bunları aşağıdaki gibi listeleyebiliriz.
- Termomekanik Haddeleme
- Halka haddeleme
- Ovalama
- Dikişsiz boru üretimi
Termomekanik Haddeleme
Normalize hadde işlemi olarak da geçen termomekanik haddeleme, sac üretim yöntemlerinden biridir. Termomekanik haddelemenin diğer haddelerden ayrılan özelliği ise, ince taneli mikro yapıya sahip yassı mamul üretmesidir. Tane inceltici görevini ise Titanyum, Vanadyum ve Niyobyum gibi tane sınırlarında çökelip tane büyümesini engelleyen alaşım elementleri üstlenir.
Termomekanik haddeleme işleminde sıcaklık oldukça önem arz eder. Bu sıcaklık özellikle çelik malzemelerde 900-1000°C aralığında olmalıdır. Çünkü bu sıcaklıkta çelik, östenit fazında bulunur ve merdaneler aracılığı ile östenit taneleri deformasyona uğrar. Deformasyona uğraması sebebi ile yeniden kristalleşme için itici güç meydana gelir. Böylece haddeleme sonrası malzemenin mikro yapısına bakıldığında yönlenmiş tanelerin, yeniden kristalleşmenin ardından yeniden eş eksenel tane yapısına kavuşmuş olduğu görülür.
Halka Haddeleme
Bu haddeleme yöntemi ile küçük çaplı kalın bir halkadan, cidarı daha düşük fakat çapı daha yüksek bir halka üretimi gerçekleştirilir. Dış yüzeye baskı uygulayan ana merdane ile halkanın iç tarafına bastırılan malafa dönme hareketleri sırasında yaklaştırılarak halkanın cidar kalınlığı azaltılır. Aynı zamanda da çap büyümüş olur. Halka hadde sonucu üretilen ürünler, jet motorlarında, flanşlarda, rulmanlı yataklarda bilezik olarak kullanılmaktadır.
Ovalama
Saplama ve civataların dişleri, talaşlı imalatın yanı sıra ovalama işlemi ile de açılabilir. Bu yüzden açılacak dişe en uygun çaplı silindirik malzeme düzlemsel veya silindirik takımlar arasından geçirilir.
Ovalama işlemiyle civata üretiminin, talaşlı imalat ile civata üretiminden oldukça üstün yanları vardır. Bunları maddeler halinde sayarsak;
- Yüksek üretim hızı
- Malzeme kaybının olmaması
- Soğuk deformasyon ile diş formu verildiği için mukavemet sertlik gibi mekanik özelliklerin yükselmesi
- Yüksek yüzey kalitesi
- Yüzeyde basma kalıntı gerilmesi oluşmasıyla yorulma ömrünün artması
Boru Haddeleme
Mannesman yöntemi de denilen boru haddesinde, iş merdanelerinin eksenleri paralel düzlemler içinde yer alır. İç merdanelerin her biri haddelenen malzemenin ekseniyle 5-12 derece arasında bir açı yapar. Bu açı, eş yönde dönen iç merdaneleri arasına giren silindirik hammaddenin helisel bir hareketle delme malafasına doğru ilerlemesini sağlar. Hammadde, sıcak bir şekilde ve ekseni merdanelerin ekseniyle eşit açı yapacak durumda ileri sürüldüğünde, çevresine merdaneler tarafından uygulanan basınç merkezde çatlak oluşmasına yol açar. Bu çatlakta malzemenin malafaya doğru ilerlemesiyle malafa tarafından cidar kalınlığı genişletilir. Bu işlemin sonucunda da borunun iç yapısı elde edilir.
Tavsiye Yazı: Pekleşme Nedir? Pekleşme Üssü Formülü
Bu yazımda haddeleme nedir ve haddeleme çeşitleri nelerdir sorularına cevap verip haddeleme merdanelerinden ve yağlama hakkında bilgi vermeye çalıştım. Ayrıca haddeleme sonucu oluşan kalıntı gerilmelerden bahsettim. Umarım faydalı bir yazı olmuştur. Soru ve görüşlerinizi yorum kısmında benimle paylaşabilirsiniz.
