Evrensel Mafsallar İçin Temel Dövme Süreci

Özet

Evrensel mafsallar için dövme işlemi, yüksek kaliteli çelik alaşımlarını ekstrem basınç altında şekillendirerek sağlam ve dayanıklı bileşenler oluşturan karmaşık bir üretim yöntemidir. Önemli teknikler arasında, metalin şekil verilmesi için daha kolay hale getirilmesi amacıyla yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine kadar ısıtıldığı sıcak dövme ve daha yüksek hassasiyet sağlayan soğuk dövme işlemi yer alır. Bu süreç, yoke'ler ve kros bağlar gibi ana parçaları oluşturmak için yüksek tonajlı presler ve özel kalıplar kullanır ve yüksek gerilim uygulamaları için gerekli olan üstün mukavemet ile sürekli tane yapısının sağlanmasını garanti eder.

Evrensel Mafsalları ve Dövme Avantajını Anlamak

Evrensel mafsal, genellikle U-mafsal olarak adlandırılır ve birbirlerine açı yapmış durumda olan dönen milleri bağlayan, tork ve hareket iletmelerini sağlayan kritik bir mekanik bağlantıdır. Bu esneklik, otomotiv şaftları ve direksiyon sistemleri ile endüstriyel ve tarım makineleri gibi sayısız uygulama için çok önemlidir. Mafsal genellikle iki yaka parçasından oluşur ve bunlar, yatakları barındıran çapraz şeklinde bir bileşen (örümcek) ile birbirine bağlanır; böylece düzgün dönme sağlanır.

Bu bileşenler için dövme, sağladığı olağanüstü mukavemet nedeniyle tercih edilen üretim yöntemidir. Döküm ya da ham malzemeden tornalama gibi yöntemlerin aksine, dövme işlemi metali kontrollü bir şekilde şekillendirerek malzemenin iç tane yapısını parçanın nihai şekliyle hizalar. Bu, kros ve yakanın hatlarını takip eden sürekli bir tane akışı oluşturur ve sonuç olarak üstün çekme mukavemeti, yorulma direnci ve darbe dayanıklılığı elde edilir. Sabit, karmaşık ve değişken yükleri kullanım ömrü boyunca taşıması gereken bir bileşen için bu yapısal bütünlük son derece önemlidir.

Evrensel mafsal için malzeme seçimi bu zorlu koşullar tarafından belirlenir. Yüksek kaliteli alaşımlı çelikler, mükemmel mukavemetleri, toklukları ve aşınma dirençleri nedeniyle standart seçimdir. Örneğin, orta karbonlu çelikler olan 45 çelik, evrensel mafsal çatalı gibi bileşenlerde yaygın olarak kullanılır. Bazı özel uygulamalarda, özellikle yüksek korozyon direnci gerektirenlerde paslanmaz çelik alaşımları kullanılabilir ve yüzeyler sürtünmeyi azaltmak ve yapışmayı önlemek için kaplanabilir.

Temel Dövme Teknikleri: Sıcak ve Soğuk Dövme

Evrensel mafsalların üretimi temel olarak iki ana dövme tekniğine dayanır: sıcak dövme ve soğuk dövme. Aralarında yapılacak seçim, belirli bileşene, gerekli malzeme özelliklerine ve üretim hacmine bağlıdır. Her yöntem, hassasiyet, mukavemet ve maliyet açısından farklı avantajlar ve dezavantajlar sunar.

Isı forgalama evrensel mafsal bileşenlerinin, örneğin kroşelerin, üretiminde en yaygın yöntemdir. Bu süreçte çelik kütük, yeniden kristalleşme noktasının üzerine çıkacak şekilde ısıtılır. Bu aşırı ısı, metali dövülebilir ve plastik hale getirerek bir dövme presi veya çekicin daha az basıncıyla şekillendirilmesini sağlar. Sıcak dövmeye ilişkin temel avantaj, U mafsal kroşesinin karmaşık şekli için ideal olan, karşılaştırıldığında kolaylıkla üç boyutlu geometrilerin ve büyük deformasyonların oluşturulabilmesidir. Ayrıca metalin tane yapısını iyileştirir, gözenekliliği ortadan kaldırır ve tokluğunu artırır.

Soğuk Demirleme , buna karşılık, oda sıcaklığında veya yakınında gerçekleştirilir. Bu süreç, metali şekillendirmek için önemli ölçüde daha fazla basınç gerektirir ancak boyutsal doğruluk, daha iyi bir yüzey kalitesi ve iş sertleşmesi adı verilen bir fenomen yoluyla artırılmış mukavemet sunar. Soğuk dövme, kros gibi karmaşık parçaların ilk şekillendirilmesinde yaygın olmasa da, bazı bileşenler için veya hassas toleranslar elde etmek amacıyla kapsamlı talaşlı imalata gerek kalmadan bitirme işlemi olarak kullanılabilir.

İki ana yöntem arasındaki karşılaştırma aşağıdadır:

Adım Adım İmalat Süreci

Saç ekimi, tek bir saç teli veya küçük gruplar halindeki saç köklerinin vücudun bir bölgesinden (genellikle arka ve yan bölgeler) alınıp saçsız olan bölgelere nakledilmesiyle yapılan estetik bir cerrahi işlemdir. Her aşama, nihai ürünün sıkı kalite ve dayanıklılık standartlarını karşılamasını sağlamak için titizlikle kontrol edilir. Belirli ayrıntılar değişebilse de genel iş akışı net bir sıralı yol izler.

1. Malzeme Hazırlığı ve Kesme: İşlem, yüksek kaliteli çelik alaşımlı çubukların seçilmesiyle başlar. Bu çubuklar kalite açısından kontrol edilir ve ardından billet veya kütle adı verilen kesin uzunluklarda kesilir. Her billetin ağırlığı ve hacmi, kalıp boşluğunu doldurmak için yeterli malzeme olacak ve fireyi (yanma olarak bilinir) en aza indirecek şekilde hesaplanır.
2. Isıtma (Sıcak Dövme için): Kesilen kütükler, genellikle bir indüksiyon fırını olan bir fırına taşınır ve çelik için tipik olarak 1100°C ile 1250°C arasında olan optimal dövme sıcaklığına kadar ısıtılır. Bu adım, metalin basınç altında şekillendirilebilir hale gelmesi için çok önemlidir.
3. Dövme ve Şekillendirme: Isıtılan kütük, yüksek kapasiteli bir dövme presinde bulunan özel olarak tasarlanmış kalıp setinin alt yarısına hızlıca yerleştirilir. Daha sonra pres, plastik haldeki metalin kalıbın boşluğunu doldurmasına zorlayacak şekilde büyük bir basınç uygular; bu boşluk istenen parçanın (örneğin bir yoke veya cross) şekliyle aynıdır. Bu işlem genellikle parça ilk olarak yaklaşık olarak biçimlendirilen ön dövme aşaması ve nihai şekli ve ince detayları elde etmek için kullanılan son dövme aşaması olmak üzere çok aşamalı bir süreçtir.
4. Çizim: Dövmeden sonra, parçanın kenarlarında kalıbın iki yarısının birleştiği yerde ince bir fazladan malzeme çizgisi bulunur. Bu fazladan kısım, yani 'flash' (kabarıntı), budama presinde uzaklaştırılır. Flash daha sonra geri dönüştürülür.
5. Isı Tedavisi: Son istenen mekanik özelliklere ulaşmak için dövülmüş bileşenlere ısıl işlem uygulanır. HYB Universal Joint tarafından detaylandırıldığı gibi, bu işlem sertliği artırmak amacıyla çeliğin hızla soğutulduğu sertleştirme (quenching) ve tokluğu artırmak ile gevrekliği azaltmak amacıyla daha düşük bir sıcaklığa tekrar ısıtma (tempering) süreçlerini içerir. Bazı parçalara ayrıca aşınmaya dayanıklı, sert bir yüzey oluşturmak için karbürizasyon uygulanabilir.
6. Finishing ve İşleme: Dövme işlemi neredeyse son şekli oluşturmasına rağmen, rulman yüzeyleri ve bağlantı noktaları için son hassas toleranslara ulaşmak üzere hassas talaşlı imalat gerekir. CNC makineler kullanılarak delme, taşlama ve tornalama gibi işlemler gerçekleştirilir ve mükemmel oturma ile sorunsuz çalışma sağlanır.
7. Montaj ve Kalite Kontrol: Son olarak, tek tek bileşenler—yokes, cross ve rulmanlar—bir araya getirilir. Tüm süreç boyunca, her bir universal joint'un performans spesifikasyonlarını karşıladığından emin olmak için boyutsal kontroller ve dayanıklılık testleri dahil olmak üzere titiz kalite kontrol kontrolleri yapılır.

Özel Parçaların Dövülmesi: Yokes ve Crosses

Evrensel mafsalın temel bileşenleri olan yoke ve cross, özel dövme kalıp tasarımları ve süreç değerlendirmeleri gerektiren farklı geometrilere sahiptir. Bu süreçlerin optimize edilmesi, malzeme kullanımını artırma, kalıp ömrünü uzatma ve nihai parçanın yapısal bütünlüğünü sağlama açısından kilit öneme sahiptir.

Evrensel Mafsal Yokesinin Dövülmesi

Evrensel mafsal çatalı veya yoke, metal dağılımında önemli farklılıklar gösteren tipik bir çatal şeklinde dövme parçadır. Dar ve yüksek kaburgalara sahip karmaşık şekli, verimli bir şekilde dövülmesini zorlaştırır. Geleneksel yöntemler, bazı bölgelerde aşırı fazla flash oluşmasına ve diğerlerinde ise eksik doluma neden olabilecek kötü malzeme akışına yol açabilir. Bu durum yalnızca malzeme israfına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda kalıplarda erken aşınmaya ve daha yüksek dövme basınçları gerektirmesine de sebep olur.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için yarı kapalı ön dövme süreci gibi gelişmiş teknikler geliştirilmiştir. Aşağıdaki analizde açıklandığı gibi Xinlong Machinery , bu, metal akışını daha iyi kontrol edebilmek için kalıp yapısının yeniden tasarlanmasını ve metalin fazlalığının kenar kanala dökülmesi yerine gerekli boşluklara yönlendirilmesini gerektirir. Önceden dövme şeklinin ve kalıp yerleşiminin optimize edilmesiyle üreticiler, malzeme kullanım oranını yaklaşık %61,5'ten %75'e veya daha üstüne çıkartabilir, nihai dövme yükünü önemli ölçüde azaltabilir ve kalıpların kullanım ömrünü iki katından fazla artırabilir.

Sağlam ve güvenilir otomotiv bileşenleri arayan şirketler için özel dövme hizmetleri vazgeçilmezdir. Örneğin sağlam ve güvenilir otomotiv bileşenleri için Shaoyi Metal Technology 'in otomotiv sektörü için IATF16949 sertifikalı yüksek kaliteli sıcak dövme konusunda uzmanlaşan, küçük partiler için hızlı prototiplemeden büyük ölçekli seri üretime kadar her şeyi sunan özel dövme hizmetlerini inceleyin. Evrensel mafsal kadehleri gibi karmaşık parçalar için hassasiyet ve verimlilik sağlayan iç üretim kalıp imkânlarına sahiptirler.

Çapraz Şaftın Dövülmesi

Çapraz mili, aynı zamanda örümcek olarak da bilinir ve iki yoke bağlantılı olan merkezi bileşendir. Dört kollu geometrisi, kapalı kalıp sıcak dövme ile üretilmesi en uygun olan karmaşık üç boyutlu parçaların klasik bir örneğidir. Bu süreç, malzeme akışının merkezden başlayarak her bir çapraz kolun (veya muylu pimlerin) ucuna kadar sürekli olmasını sağlamalıdır. Bu durum, çalışma sırasında mile etki eden burulma ve eğilme kuvvetlerine karşı dayanıklılık açısından hayati öneme sahiptir.

Bir U mili çaprazının dövme işlemi, ısıtılmış çelik kütleyi, malzemenin çapraz şeklin dört koluna doğru dışarıya doğru akmasını sağlayan bir kalıpta preslemeyi içerir. Kalıbın ve ön formun tasarımı, kalıbın kusursuz şekilde tamamen doldurulmasını sağlamak açısından çok önemlidir. Dövmeden sonra, çapraz mil, iğne rulmanların oturacağı muylu kısımlarında aşınmaya dirençli çok sert bir yüzey oluşturmak amacıyla karbürleme gibi bir ısıl işleme tabi tutulur; buna karşılık darbe yüklerini emmek için daha tok ve sünek bir çekirdek korunur.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Dövme süreçlerinin 4 türü nedir?

   Metal şekillendirmek için kullanılan dört ana dövme süreci vardır. Bunlara, metalin hassas şekli içeren iki kalıp arasında preslendiği kapalı kalıp dövme (veya izlenim kalıp dövme); metalin düz kalıplar arasında ancak kapalı olmayan bir şekilde şekillendirildiği açık kalıp dövme; hassasiyet için oda sıcaklığında yapılan soğuk dövme; ve halka şeklinde bileşenler üretmek için kullanılan dikişsiz dönen halka dövme süreçleri dahildir.

2. Evrensel kavramalar ne malzemeden yapılır?

   Evrensel kavramalar genellikle yüksek tork ve aşınmaya dayanabilmek için yüksek mukavemetli, ısıl işlem uygulanabilir çelik alaşımlardan yapılır. Yaygın malzemeler arasında 45 çelik gibi karbon çelikleri ve çeşitli alaşımlı çelikler bulunur. Deniz veya açık deniz ortamları gibi yüksek korozyon direnci gerektiren uygulamalarda bileşenler 316L sınıfı gibi paslanmaz çelikten yapılabilir. Sürtünmeyi azaltmak için PTFE gibi kaplamalar da uygulanabilir.

3. Çapraz dövme süreci nedir?

   Çapraz dövme, dövme malzemesinin mekanik özelliklerini geliştirmek için alternatif düzlemlerde ön işlem görmesidir. Evrensel mafsal çaprazı için, ısıtılmış kütük sıkıştırılarak metalin kalıbın dört boşluğuna doğru dışa doğru akmasını sağlayan kapalı kalıp yöntemi kullanılır. Evrensel mafsal çaprazı için bu, ısıtılmış kütüğün sıkıştırılarak metalin, çapraz kolları oluşturan kalıbın dört boşluğuna dışa doğru akmasını zorlayan kapalı kalıp işleminin kullanılmasını içerir. Bu işlem, kalıp boşluğunun tamamen doldurulmasını ve atık malzemenin (kabarık kısmın) en aza indirilmesini sağlamak üzere tasarlanmıştır.