TAR FNAME Perçin yapılanması Teknik Alan Bulu , otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan geli mi yüksek mukavemetli çelik saclar ve yüksek mukavemetli dü ük ala ımlı çelik saclar gibi çe itli kalitedeki çelik saclar ile birlikte alüminyum, titanyum, magnezyum ve çe itli ala ımlardan üretilmi farklı türdeki malzemelerin benzer kalitede ve benzer mekanik özelliklerdeki e leri ile birle tirilmesinde kullanılan bir perçin yapılanması ile ilgilidir. Bulu özellikle, içerdi i konkav geometriye sahip ayak bölümü, konkav geometriye sahip aft bölümü ve kafa bölümü vasıtasıyla birle tirilecek malzemeler içerisinde daha kolay ilerleyen ve bahsi geçen konkav geometri sayasinde birle tirilecek malzemelerle etkile im yüzeyi ve malzemenin batma derinli i arttırılarak ba lantı sa lamlı ının artmasını sa layan bir perçin yapılanması ile ilgilidir. Tekni in Bilinen Durumu Perçin, iki ya da daha çok malzemeyi birbirine sökülmeyecek bir biçimde birle tirmek için kullanılan bir ba lantı elemanıdır. Literatürde yapılan ara tırmada tekni in bilinen durumuna bir örnek olarak US9062702 numaralı doküman gösterilebilir. Bahsi geçen doküman, iki veya daha fazla sayıdaki malzemeyi birle tirmeye yarayan perçin ba lantı elemanı ile ilgilidir. Söz konusu bulu ta geçen perçinlerin kullanıldı ı mekanik birle tirme i lemlerinde, perçin ile birlikte özel olarak tasarlanmı kalıp kullanılmaktadır. Kalıp üzerine birle tirilecek malzeme çifti yerle tirilir. Perçin, kalıp vasıtasıyla yüksek basınç altında malzeme çiftine nüfuz ettirilir ve bu sayede malzeme çifti içerisinde ilerler. Bu esnada kalıp yardımıyla malzeme çifti ekillendirilir ve perçin ile malzeme çifti birbirleri ile kenetlenmi olur. Perçin temel olarak uzunlu u boyunca kafa bölümü, ayak bölümü ve kafa ile ayak bölümleri arasında uzanan bir aft bölümüne sahiptir. aft bölümü üzerinde ise yüzük yer almakta ve aft üzerinde oluklu bir yapı olu turmaktadır. Perçinin üzerinde yer alan kafa, ayak ve aft bölümlerinde yapılacak çe itli tasarımsal konfigürasyonlar ile çe itlendirilmesi mümkündür. Söz konusu bulu ta bahsedilen perçin tasarımının kullanılması ile üç metal malzeme birle tirilmektedir. Perçin, malzemelerin içine do ru ilerledikçe, ayak kısmından kafa kısmına do ru yı ılarak aft üzerinde yer alan yüzü ün olu turdu u oluklar üzerinden malzeme akı ı gerçekle mekte ve perçinin kafa bölümünde sınırlandırılmaktadır. Böylelikle perçin ile malzemeler mekanik olarak kenetlenmektedir. Bu perçin ile gerçekle tirilen birle tirme i lemi esnasında ayak bölümünden kafa bölümüne do ru aft boyunca ve aft üzerinde yer alan yüzük üzerinden gerçekle en malzeme akı ı ile malzemeler ve perçin, birbirleri ile kenetlenmektedir. Ancak söz konusu perçin ile sa lanan birle tirmede, aftın yapısının nispeten düz bir yapıya sahip olması ve aftın konkav bir geometriye sahip olmaması nedeniyle olu turulan ba lantının sa lamlı ı kısıtlı kalmaktadır. Bununla birlikte, konkav geometrinin yalnızca ayak ve yüzük bölümü ile sınırlı kalması, ba lantı sa lamlı ını olumsuz etkileyen bir di er unsurdur. Ayrıca perçinin ayak bölümünün konkav olmayan düz bir geometriye sahip olması ve perçinin birle tirilecek malzemeler içerisinde ilerlemenin zorla masına, bu bölümde malzeme akı ının sınırlı kalmasına ve böylelikle ba lantı kalitesinin olumsuz etkilenmesine sebebiyet vermektedir. Tekni in bilinen durumuna bir ba ka örnek olarak CN111237310 numaralı doküman gösterilebilir. Bahsi geçen doküman, birbiri ile benzer özelliklere sahip üst üste konumlandırılmı en az iki malzemeyi birle tirmeye yarayan perçin ba lantı elemanı ile ilgilidir. Söz konusu perçin yapısal olarak kafa bölümü, kafa bölümünden a a ı do ru uzanan aft bölümü ve aft bölümünün sonunda yer alan ayak bölümlerinden olu maktadır. Ayaklar, en az bir adet olmak üzere, perçinin temas yüzeyinden aftın içine do ru belirli bir açı ile oyularak olu turulmu tur. Perçin, yüksek basınç altında birle tirilecek malzeme üzerine nüfuz ettirilir ve bu sayede malzemeler içerisinde ilerler. Ayaklar ise bu i lem esnasında malzeme akı ı için oluklu bir yapı olu turmaktadır. Söz konusu bulu ta bahsedilen perçin tasarımının kullanılması ile üç metal malzeme birle tirilmektedir. Perçin, malzemelerin içine do ru ilerledikçe, ayak kısımlarından kafa kısmına do ru bir miktarda ve ayak kısımlarının olu turdu u oluklar üzerinden malzeme akı ı gerçekle ir ve perçinin kafa bölümünde sınırlandırılmaktadır. Bu sayede perçin ile malzemeler mekanik olarak kenetlenmektedir. Söz konusu perçin ile birle tirme i lemi esnasında, ayaklar bölümünden kafa bölümüne do ru aft boyunca gerçekle en malzeme akı ı ile malzemeler ve perçin birbirleri ile kenetlenmektedir. Ancak söz konusu perçin ile sa lanan birle tirmede, aftın yapısının nispeten düz bir yapıya sahip olması ve aftın konkav bir geometriye sahip olmaması nedeniyle olu turulan ba lantının sa lamlı ı kısıtlı kalmaktadır. Bununla birlikte, perçin ayaklar bölümünde tam bir konkav geometri yerine, konkav geometrinin yalnızca ayaklar arasında kalan oluklar ile sınırlı kalması ba lantı sa lamlı ını olumsuz etkileyen bir di er unsurdur. Ayrıca sınırlı bir konkav geometriye sahip olması ve perçinin birle tirilecek malzemeler içerisinde ilerlemenin zorla masına, bu bölümde malzeme akı ının sınırlı kalmasına ve böylelikle ba lantı kalitesinin olumsuz etkilenmesine sebebiyet vermektedir. Yukarıda bahsi geçen her iki perçin ile gerçekle tirilen birle tirme i leminde, perçinin yapısından kaynaklı olarak ba lantı kuvveti dü ük olmaktadır. Bu nedenle tekni in bilinen durumunda ba lantı sa lamlı ını olumsuz etkileyen düz geometriye sahip aft ve/veya ayak ile birlikte kısmi konkav geometriye sahip aft ve/veya ayak perçin tasarımlarına alternatif bir perçin yapılanmasına ihtiyaç do mu tur. Sonuç olarak yukarıdaki problemlerin varlı ı ve mevcut çözümlerin yetersizli i, ilgili teknik alanda bir geli tirme yapmayı zorunlu kılmı tır. Bulu un Amacı Mevcut bulu yukarıda bahsedilen dezavantajları ortadan kaldıran ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getiren perçin yapılanması ile ilgilidir. Bulu un ana amacı, içerdi i konkav geometriye sahip ayak bölümü, konkav geometriye sahip aft bölümü ve kafa bölümü vasıtasıyla birle tirilecek malzemeler içerisinde daha kolay ilerleyen bir perçin yapılanması ortaya koymaktır. Bulu un amacı, konkav geometri sayasinde birle tirilecek malzemelerle etkile im yüzeyi ve malzemenin batma derinli i arttırılarak ba lantı sa lamlı ının artmasını sa layan bir perçin yapılanması ortaya koymaktır. Bulu un bir di er amacı, konkav yüzeylerde yer alan yiv ve/veya yüzük formları ile ba lantı kuvvetinin daha da artmasını sa layan bir perçin yapılanması ortaya koymaktır. Bulu un bir di er amacı, ba lantı sa lamlı ını olumsuz etkileyen düz geometriye sahip aft ve/veya ayak ile birlikte, kısmi konkav geometriye sahip aft ve/veya ayak perçin tasarımlarına göre birle tirilecek malzemeler arasında daha sa lam ve daha güvenilir ba lantı sa layan bir perçin yapılanması ortaya koymaktır. Yukarıda belirtilen ve detaylı anlatımdan çıkabilecek tüm amaçları yerine getirebilmek üzere bulu ; otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan geli mi yüksek mukavemetli çelik saclar ve yüksek mukavemetli dü ük ala ımlı çelik saclar gibi çe itli kalitedeki çelik saclar ile birlikte alüminyum, titanyum, magnezyum ve çe itli ala ımlardan üretilmi farklı türdeki malzemelerin benzer kalitede ve benzer mekanik özelliklerdeki e leri ile birle tirilmesinde kullanılan bir perçin yapılanması olup, perçin yapılanmasının üst bölümünü olu turan ve perçin yapılanmasının birbirine birle tirilecek üst malzeme, orta malzeme ve alt malzeme içerisinde ilerlemesi esnasında olu an malzeme akı ını üst malzeme ile kenetlenerek sınırlayan kafa bölümü, perçin yapılanmasının alt bölümünü olu turan ve perçin yapılanmasının birbirine birle tirilecek üst malzeme, orta malzeme ve alt malzeme içerisinde ilerlemesini ve malzeme akı ını sa layan konkav geometriye sahip konkav ayak bölümü, perçin yapılanmasının orta bölümünü olu turan ve perçin yapılanmasının birbirine birle tirilecek üst malzeme, orta malzeme ve alt malzeme içerisinde ilerlemesi esnasında konkav ayak bölümünden kafa bölümüne do ru olan malzeme akı ını sa layan konkav geometriye sahip konkav aft bölümü içermesi ile ilgilidir. Bulu un yapısal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajları a a ıda verilen ekiller ve bu ekillere atıflar yapılmak suretiyle yazılan detaylı açıklama sayesinde daha net olarak anla ılacaktır. Bu nedenle de erlendirmenin de bu ekiller ve detaylı açıklama göz önüne alınarak yapılması gerekmektedir. Bulu un Anla ılmasına Yardımcı Olacak ekiller ekil 1: Bulu konusu perçin yapılanmasının üst malzeme, orta malzeme ve alt malzeme ile birle tirilmi halinin temsili görünümüdür. ekil 2: Bulu konusu perçin yapılanmasının temsili görünümüdür. ekil 3: Bulu konusu perçin yapılanmasına ait konkav aft bölümü malzeme akı alanının ve konkav ayak bölümü malzeme akı alanının temsili görünümüdür. ekil 4: Bulu konusu perçin yapılanmasına ait konkav ayak bölümünün uzunluk ölçüsünün temsili görünümüdür. ekil 5: Bulu konusu perçin yapılanmasına ait konkav aft bölümünün konkav tepe noktası derinlik ölçüsünün temsili görünümüdür. Parça Referanslarının Açıklanması 10. Perçin yapılanması 11. Kafa bölümü 12. Konkav aft bölümü 121. Konkav tepe noktası 122. Konkav aft bölümü malzeme akı alanı 13. Konkav ayak bölümü 131. Konkav ayak bölümü malzeme akı alanı 20. Üst malzeme 30. Orta malzeme 40. Alt malzeme h. uzunluk ölçüsü Bulu un Detaylı Açıklaması Bu detaylı açıklamada, bulu konusu perçin yapılanmasının (10) tercih edilen alternatifleri, sadece konunun daha iyi anla ılmasına yönelik olarak ve hiçbir sınırlayıcı etki olu turmayacak ekilde açıklanmaktadır. ekil 1'de bulu a konu perçin yapılanmasının (10) temsili görünümü verilmi tir. Buna göre perçin yapılanması (10) en temel halinde; en üst kısımda yer alan üst malzeme (20), orta kısımda yer alan orta malzeme (30) ve en alt kısımda yer alan alt malzemeyi (40) birbirine birle tirmek üzere kafa bölümü (11), konkav aft bölümü (12) ve konkav ayak bölümü (13) içermektedir. Bulu a konu perçin yapılanması (10) simetrik yapıya sahiptir. ekil 2’de görüldü ü gibi kafa bölümü (11), konkav aft bölümü (12) ve konkav ayak bölümünden (13) olu an perçin yapılanmasında (10), ekil 3’te görülen konkav tepe noktası (121), konkav aft bölümünün (12) tepe noktasını göstermektedir. Konkav aft bölümünün (12) formu, bu konkav tepe noktasının (121) kafa bölümüne (11) uzaklı ına göre çe itlilik göstermektedir. Perçin yapılanmasının (10), kafa bölümünün (11) çapı ile konkav ayak bölümünün (13) çapı e it olarak kabul edildi inde; konkav ayak bölümünün (13) radyus ölçüsünün de eri, ekil 4’te görüldü ü gibi konkav ayak bölümünün (13) uzunluk ölçüsünün (h) en fazla yarısı kadar olmalıdır. Benzer ekilde konkav aft bölümünün (12) konkav tepe noktası (121) derinlik de eri ise ekil 5’te görüldü ü gibi konkav ayak bölümünün (13) uzunluk ölçüsünün (h) en fazla üçte biri kadar olmalıdır. Yüksek basınç altında birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzemeye (40) nüfuz ettirilecek olan perçin yapılanması (10) bahsi geçen üst malzeme (20), orta malzeme (30), alt malzeme (30) arasında ilerler. Bu esnada konkav ayak bölümünden (13) kafa bölümüne (11) do ru konkav aft bölümü (12) boyunca üst malzeme (20), orta malzeme (30), alt malzemenin (30) akı ı gerçekle ir. Mekanik birle tirme prosesi tamamlanana kadar malzeme akı ı sürekli olarak gerçekle ir. Konkav ayak bölümü (13) perçin yapılanmasının (10) birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) ile ilk temas eden bile endir. Konkav ayak bölümü (13), konkav geometri vasıtasıyla sahip oldu u sivri uçlar ile perçin yapılanmasının (10), üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) içerisinde daha kolay ilerlemesini sa lar ve gerçekle en malzeme akı ını kolayla tırır. lk etapta, birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) ve konkav ayak bölümü (13) arasında malzeme akı ı gerçekle ir. Burada olu an konkav ayak bölümü malzeme akı alanı (131) içerisinde akan üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) bir miktar hapsedilir ve ba lantının bir bölümü tamamlanmı olur. Bahsi geçen olu an konkav ayak bölümü malzeme akı alanı (131), perçin yapılanmasının (10) birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) içerisinde ilerlemesi ile konkav ayak bölümü (13) ve birle tirilen birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) arasında kalan alandır. Bu konkav ayak bölümü malzeme akı alanı (131) içerisinde perçin yapılanmasının (10) alt bölümünde malzeme akı ı gerçekle mektedir. kinci etapta, perçin yapılanması (10) birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) arasında ilerlerken, konkav ayak bölümünde (13) gerçekle en malzeme akı ına ek olarak bir de konkav aft bölümü (12) üzerinden a a ıdan yukarıya do ru malzeme akı ı gerçekle ir. Burada olu an konkav aft bölümü malzeme akı alanı (122) içerisinde de akan malzemenin bir miktar hapsedilir ve ba lantının bir bölümü daha tamamlanmı olur. Bahsi geçen konkav aft bölümü malzeme akı alanı (122), perçin yapılanmasının (10) birle tirilecek üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzeme (40) içerisinde ilerlemesi ile konkav ayak bölümü (13) ve kafa bölümü (10) arasında kalan alandır. Bu konkav aft bölümü malzeme akı alanı (122) içerisinde konkav aft bölümü (12) üzerinden malzeme akı ı gerçekle mektedir. Perçin yapılanmasında (10) konkav aft bölümü (12) ve konkav ayak bölümünün (13) konkav geometrisi sayesinde konkav aft bölümü malzeme akı alanında (122) mevcut teknikteki perçinlere göre daha fazla malzeme hapsedilmesi sa lanır. Söz konusu konkav geometri aynı zamanda, akı alanlarına malzemenin mevcut teknikteki perçinlere göre daha fazla malzeme hapsedilmesi ba lantı sa lamlı ını arttıran bir etmendir. Konkav ayak bölümü malzeme akı alanında (131) gerçekle en ba lantı ve konkav aft bölümü malzeme akı alanında (122) tamamlanan ba lantılar, perçin yapılanmasının (10) kafa bölümünün (11) üst malzemeye (20) sabitlenmesi ile sıkıca birle tirilir ve kenetlenir. Bu sayede üst malzeme (20), orta malzeme (30) ve alt malzemenin (40) perçin yapılanması (10) yardımıyla mekanik olarak birle tirilmesi gerçekle mi olur.