Malzemenin yapısı ve mekanik özellikleri ile deformasyon şartları (sıcaklık, deformasyon hızı, sürtünme) malzemelerin plastik deformasyon kabiliyetlerini etkileyen en önemli faktörlerdir. Ayrıca malzemedeki kalıntı gerilmeler ve malzemenin nihai geometrik şekli gibi faktörler de plastik deformasyonu etkilemektedir. Özetle;
1. Malzeme Yapısı
Malzemenin yapısı kimyasal bileşim ve termo-mekanik geçmişine bağlıdır. Çeşitli mekanik ve ısıl işlemlerle malzeme yapısını değiştirmek mümkündür. Malzemenin mukavemeti, sünekliği gibi deformasyon kabiliyetini belirleyen özellikleri malzeme yapısına bağlıdır. Genel olarak tek fazlı malzemelerin plastik deformasyon kabiliyeti çok fazla malzemelere göre daha yüksektir. Tek fazlı malzemelerin de deformasyon kabiliyetleri ergime sıcaklığı arttıkça azalmaktadır. Çok fazlı malzemelerde ise fazların şekli, fazlar arasındaki arayüzey enerjisi ve bağı plastik deformasyon kabiliyetini etkileyen önemli faktörlerdir.
Plastik deformasyonu etkileyen malzeme yapısı ile ilgili önemli faktörlerden birisi de tane boyutudur. Küçük taneli malzemeler yüksek kırılma tokluğu ve süneklik özelliklerine sahip olmalarına rağmen mukavemetlerinin yüksek olmaları sebebiyle plastik deformasyonları için daha büyük gerilmelerin uygulanması gerekmektedir.
Malzeme yapısında bulunan metalik olmayan oksit, sülfür ve nitrür gibi kalıntılar (inklüzyonlar) genellikle plastik deformasyon kabiliyetini azaltırlar. Bu kalıntılar da ikinci faz tanelerin etkilerine benzer şekilde deformasyonu etkilerler.
2. Malzeme Mekanik Özellikleri
Metalik malzemelerin mekanik özellikleri kimyasal bileşimine ve metalürjik yapılarına bağlıdır. Mekanik işlemlerde gerekli olan gerilme malzemenin mukavemetine, uygulanacak deformasyon oranı ise malzemenin sünekliğine bağlıdır.
3. Deformasyon Hızı
Malzemelere uygulanan deformasyon hızı iki şekilde ifade edilmektedir.
- Mühendislik Deformasyon Hızı
Çekme ve basma deneyinde cihazın çene hızı ile doğru orantılıdır. - Gerçek Deformasyon Hızı
Birim zamanda meydana gelen gerçek birim şekil değiştirme miktarını gösterir.
Deformasyon hızının mekanik özelliklere önemli ölçüde etkisi vardır. Deformasyon hızı arttıkça malzemenin mukavemeti artmaktadır. Bunun yanında genellikle deformasyon hızı artarken malzemenin sünekliği azalmaktadır.
4. Sıcaklık
Malzemenin mukavemetine, sünekliğine ve kırılma özelliklerine sıcaklığın etkisi oldukça fazladır. Deformasyon sıcaklığı artarken genellikle mukavemet azalır ve süneklik artar. Bunun yanında sıcaklığa bağlı olarak oluşan çökelme, yaşlanma ve yeniden kristalleşme gibi yapısal değişiklikler de mekanik özellikleri etkilemektedir.
5. Sürtünme ve Yağlama
Sürtünme, birbirleri ile temas eden ve bağıl olarak hareket eden iki cismin temas yüzeylerinin hareket ve hareket ihtimaline karşı gösterdikleri dirençtir. Plastik deformasyon işlemi de takım/kalıp ile iş parçasının teması sonucu gerçekleşmektedir. Dolayısıyla bu iki parçanın sürtünme ve buna bağlı olarak aşınma, yüksek sıcaklık ve enerji kayıpları meydana gelmektedir. Bu olayların etkisini azaltmak için alınması gereken önlemlerin en önemlisi yağlamadır. Mekanik işlemelerde yağlanmanın etkileri;
- Sürtünmeyi azaltır
- Aşınmayı önler
- Deformasyon için uygulanması gereken kuvveti azaltır
- İş parçasının deformasyon oranını arttırır
- Parça yüzeyinin düzgün çıkmasını sağlar
- Sürtünme nedeniyle meydana gelebilecek olası yüzey hatalarını önler
- Takımın/kalıbın aşınmasını önleyerek ömrünü uzatır
- Isınmayı önler
6. Kalıntı Gerilmeler
Dışarıdan herhangi bir kuvvet etkisi olmadan malzemedeki mevcut gerilmelerdir. Kalıntı gerilmeler, üniform olmayan plastik deformasyon sonucunda veya malzeme içindeki sıcaklık gradyanları nedeni ile oluşabilir. Sıcaklık gradyanları, ısıl işlem yapılmış metalik ürünlerin katılaşması sırasında farklı kalınlıklardaki ve yüzeylerdeki farklı soğuma miktarları ve hızları sonucunda meydana gelmektedir.
Ayrıca, plastik şekil verme işlemlerinde malzemeler üniform deformasyona uğrayamadıklarından dolayı kalıntı gerilemeler gelmektedir. Genel olarak üniform olmayan deformasyonun meydana getirdiği kalıntı gerilme, kalıntı gerilmeye sebep olan plastik deformasyon yönüne ters yöndedir. Örneğin, plastik deformasyonun çekme yönünde olduğu bölgede basma yönünde kalıntı gerilme meydana gelmektedir.
Kalıntı gerilmenin bulunduğu parça statik denge halindedir. Kalıntı gerilmeler sadece elastik gerilmeler olup bir parçadaki kalıntı gerilmenin en büyük değeri ancak parçanın akma gerilmesi değerine erişebilir.
Kalıntı gerilmeler ısıl işlem veya plastik deformasyonla azaltılabilir veya yok edilebilir. Kalıntı gerilmelerin bulunduğu bir parça yeterli bir süre oda sıcaklığında bekletiğidiği taktirde bu gerilmeler yok olabilir. Oda sıcaklığından yüksek sıcaklıktaki işlemlere gerekli süreyi azaltır.
7. Geometrik Şekil
Plastik deformasyonu gerçekleştirecek gerilmeyi ve malzemeye uygulanabilecek deformasyon oranını etkileyen faktörlerden birisi de geometrik faktörlerdir. Şekillenecek metalin mekanik işlem öncesi şekli, kalıbın şekli, deformasyon süresince metal akışının durumu geometrik faktörlere örnektir.