Sıcak şekillendirme

Sıcak Şekillendirme (preste sertleştirme ya da sıcak presleme olarak da bilinir), ultra yüksek dayanımlı çeliklere (yaygın olarak 22MnB5), soğuk şekillendirme operasyonlarıyla verilemeyecek kadar karmaşık şekil vermek için kullanılan görece yeni bir teknolojidir.
Metod
1) Direkt yöntem: Form verilmemiş sac fırında ısıtılır, sıcak durumdayken form verilir ve kalıpta sertleştirilerek istenen özellikler elde edilir.
2) Endirekt yöntem: Saca form verme, kesme ve delme işlemleri soğukken tamamlanır. Parça sonra ısıtılıp, kalıpta sertleştirilerek dayanımı yükseltilir.
Yöntem seçimi parçanın karmaşıklığına ve sacın kaplamasına bağlı olarak seçilir (Ör. çinko bazlı kaplamalar genellikle dolaylı yöntemi gerektirir). Her iki yöntemde de sac çok yumuşak ve form verilebilir haldeyken şekillendirip, daha sonra içine soğutma kanalları delinmiş kalıpta sertleştirilir. Sıcak şekillendirilen çelikler genellikle ~1000 MPa akma () ve ~1500 MPa kopma () dayanımına sahiptir.
Sıcak şekillendirmede, sacın fırın çıkışındaki sıcaklığı yaklaşık 950 C olduğundan sacın kalıba transferi genellikle robotik uygulamalar kullanılarak gerçekleştirilir. Ayrıca minimum östenitlenme sıcaklığına kadar ısıtılmış olan sacın, kalıba yükleme sırasında maruz kalacağı havada bekleme süresi, prosesin kalitesi açısından önemlidir. Bu sürenin olabildiğince az olması için de ısıtma fırını, şekillendirme işleminin gerçekleştiği prese yakın bir bölgede konumlandırılır. Robotik bir uygulamanın kullanılması, hızlı bir taşıma ve kalıba yükleme operasyonu için de bir avantaj oluşturmaktadır.
Prosesin Avantajları
Yüksek dayanımlı çelik kullanımı sayesinde daha düşük kalınlıktaki sac, aynı kaza performansını sağlayarak ağırlık tasarufu için kullanılabilir..
Ancak çeliklerde dayanım artıkça form verilebilirlik azaldığı gibi geri yaylanma da artmaktadır. Dolayısıyla karmaşık bir geometriyi üretebilmek, ya da toleransları tutturabilmek problem olmaktadır.
Prosesin en önemli dezavantajı ise yüksek yatırım maliyetidir. Sıcak şekillendirme işlemi konvansiyonel olarak kullanılan pres hatlarında ve pres kalıplarında gerçekleştirilemez. Sıcak şekillendirme için özel olarak tasarlanmış, yüksek maliyetli pres hatları ve özel soğutma mekanizmalarına sahip pres kalıpları gerekir. Türkiye'de otomotiv, beyaz eşya, vb. sektörlere hizmet vermek için kurulu bulunan onlarca adet konvansiyonel (soğuk şekillendirme işlemlerine uygun) pres hattı mevcuttur. Fakat sıcak şekillendirme için özel olarak tasarlanmış ve kurulmuş olan tesis sayısı Türkiye'de beşten azdır.
Gelişim ve Tarihçe
Sıcak şekilendirme (preste sertleştirme) yönetimi ilk olarak İsveçli bir firma olan Plannja tarafından geliştirilmiş ve patentlenmiş, ilk olarak da tıraş ve çim biçme makinelerinin bıçaklarının üretilmesinde kullanılmıştır.1984 yılımda bir otomobil imalatçısı olarak Saab firması, ilk defa Saab 9000 modelinde preste sertleştirilmiş bir bor çeliğinden üretilmiş bir araç parçası kullanılmıştır. 1980 ve 90'lı yıllarda kapı içi çelik barlar ve tampon takviye sacı gibi görece basit şekillerde kullanılmıştır. 2000'li yıllardan itibaren kullanımı oldukça artan bu sınıftaki çelikler, yaygın olarak 1500 MPa seviyesinde üretilmektedir. Son yıllarda 500MPa, 1000-1200 MPa ve 1800-2000 MPa seviyelerinde üç yeni sınıf ortaya çıkmıştır. 1800 MPa seviyesi, ilk kez 2011 yılından itibaren Mazda CX-5'te kullanılmaktadır. 500 MPa seviyesi ise ilk kez Volvo XC90'da, 2014'ten bu yana kullanılmaktadır. 1000-1300 MPa seviyesi çelikleri, bir çelik üreticisi piyasaya sunmuş, diğerleri tarafından halen geliştirilme aşamasındadır. Sıcak şekillendirilmiş çeliklerin 2015 itibarı ile en çok kullanıldığı otomobil yeni Volvo XC90'dır ve gövde ağırlığının %38'i sıcak şekillendirilmiştir. Bunun %33'ü 1500 MPa seviyesinde, %5'i 500 MPa seviyesindedir.