İki bileşenli takoz sistemlerinin hidrostatik ekstrüzyonunda ürün-takoz ilişkinin fiziksel benzeşim yöntemiyle incelenmesi
Investigation of flow behavior and material characteristics via physical simulation method in hydrostatic extrusion
Yazar: NİLÜFER KUZULU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FEHMİ NAİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Plastik şekillendirme yöntemlerinden biri olarak kullanılan ekstrüzyon işlemi; silindirik bir metal bloğun (takoz), bir kovan (alıcı) içine yerleştirilerek uygulanan basınç etkisiyle matris deliğinden geçirilerek mamul elde edilmesidir. Bu yöntemle çubuk, boru, şerit gibi uzun ürünler elde edilir.Bu tez çalışmasında, ekstrüzyon yöntemlerinden biri olan hidrostatik ekstrüzyon yöntemi kullanılarak fiziksel benzeşim metodu ile iki bileşenli takozların hidrostatik ekstrüzyon davranışı ve nihai ürün özellikleri incelendi. Çalışma sırasında ekstrüzyon deneylerini gerçekleştirebilmek için hidrostatik ekstrüzyon ünitesi ve takoz basma aparatları tasarlandı. Deneyler 5 aşamada gerçekleştirildi. Deney malzemesi olarak plastine malzeme kullanıldı. Bu malzemeden ekstrüzyon işlemine tabi tutulacak takozlar hazırlandı. İlk aşamada katman katman hazırlanan takoz malzemeleri direk ve indirek ekstrüzyon işlemine tabi tutularak akış karakteristikleri izlendi. Diğer dört aşama için kullanılan takoz malzemeleri iç içe iki boru şeklinde hazırlandı. İkinci aşamada kullanılan takozların iç çapları birbirinden farklı olarak imal edildi ve farklı ekstrüzyon oranlarında ekstrüze edilerek ürün kesitinde kaplama/öz oranı incelendi. Üçüncü aşamada takozların öz bölgeleri farklı sertliklerde imal edilerek ekstrüze edilirken, dördüncü aşamada kaplama bölgeleri farklı mukavemette hazırlanan numuneler kullanıldı. Son olarak aynı mukavemette hazırlanan takozlar ekstrüze edildikten sonra elde edilen ekstrüzyon ürünleri birleştirilerek yeni bir takoz oluşturuldu ve çoklu özlü takoz imal edilerek ekstrüze edildi. Bütün bu deney sonuçları ışığında takoz tasarımını; ekstrüzyon oranının, takoz hazırlamakta kullanılan malzemenin etkilediği, ürün boyuna bağlı olarak ürün öz çaplarındaki değişimin ise ihmal edilebilir seviyede düşük olduğu tespit edildi. Sonuç olarak; iç içe iki katman olarak ekstrüzyon edilmesi planlanan bir mamul için takoz kesiti ve ürün kesiti arasındaki ilişkiyi veren bir bağıntı önerildi. Ayrıca bu işlemin farklı mukavemet özelliklerine sahip iki malzemenin birlikte ekstrüzyonu için kullanılabileceği ve bu sistemle çok özlü ürün imal edilebilirliğinin araştırılması önerildi.

Abstract:
Extrusion process which is one of the plastic forming methods is obtaining a product by placing a metal preform into a bearing hub and pressing it with a pad. With this pressure, material is driven through a matrix hole and end up as a product. With this method; rod, pipe or strap type end products are obtained which are longitudinally overriding in dimension. For instance; rods with 5mm to 20mm in diameters, pipes which has interior diameters up to 800 mm and 1,5mm to 8mm in wall thicknesses and many more complex sections are avalaible with this method.In this study, material flow behavior via physical simulation method is investigated using hydrostatic extrusion which is a type of indirect extrusion methods. For the study and to compile the tests, a hydrostatic extrusion unit and various types of bearing hubs were designed and built. Experiments were done in five phases. For test preform, plastisol base material was selected. Test samples were prepared for extrusion process. In the first phase, test samples were prepared as nested layers and subjected to direct and indirect extrusion. Flow regime was monitored. For other four phases, test samples were prepared as nested two pipes. For second phase test samples? interior diameters were designated to be different. They were subjected to various extrusion ratios and flow behavior was monitored. In the third phase, eigen diameters of samples were prepared differently in stiffness from each other and extruded. In the fourth phase, diameters of samples were prepared differently in stiffness from each other and extruded. Finally with the same stiffness valued samples were prepared and extruded. Products were merged; a new multi cored sample was formed and re-extruded. In consideration of all test results, sample design is mainly affected by extrusion ratio and material stiffness of the sample. Differentiation of the products eigen diameters is a minor effect and can be omitted.In conclusion, for products obtained by extruding the samples which are nested in two layers, a formula is suggested with respect to material and sample diameters. In addition to this, the process can be used for various stiffness classes of metals. Thus, this process is suggested to be evaluated for multi-cored products? reproducibility.