Kesici Takımlar

Kesici takımlar talaş kaldırma işleminde diğer malzemeler üzerinden kesme, koparma, şekil değiştirme ve istenilen şekle getirmek için kullanılırlar. Keski takımlar malzemeleri istenilen toleranslarda ölçüsüne getirmeye çalışırken çeşitli zorlamalara maruz kalırlar. Bu da kesici takım ömrünü etkilemektedir. Hem bu kuvvetleri azaltmak, hem ekonomik olarak maliyeti azaltma düşüncesi talaş kaldırma yöntemlerinin çeşitliliğini, hem de farklı tipte ve alaşımdaki kesici takımlarının kullanılmasını sağlamıştır.

Talaşlı imalat sektöründe kullanılan en yaygın kesici takım malzemesi HSS ve karbür esaslı malzemelerdir. Bu malzemelerin dışında, seramik, kübik bor nitrür ve elmas gibi malzemeler kesici takımların üretimlerinde kullanılmaktadır. Ancak, bu malzemelerin üretim maliyetlerinin yüksek olması, kitlesel olarak kullanımlarını sınırlandırmaktadır.

Talaş kaldırma esnasında oluşan kuvvetler, basınç, sürtünme ısı ve aşınma gibi olaylar dikkate alındığında kesici takımlarda aranması gereken özellikleri şöyle sıralayabiliriz.

Tüm bu özelliklere sahip kesici takım malzemesi yoktur. Talaş kaldırma olayında metallerin işlenmesinde birçok kesici takım kullanılır. Bayılan da şöyle sıralayabiliriz.

Yukarıdaki sıralama en yumuşak kesici takım malzemesinden en sert malzemeye göre yapılmıştır. Ancak günümüzde en çok kaplamalı ve kaplamasız sert metal uçlar kullanılmaktadır.

Karbonlu ve alaşımlı takım çelikleri, temel olarak %0.8-2 karbon içeren demir alaşımıdır. Karbon çelikleri, kesici takım malzemesi olarak kullanılan en eski tip çeliklerdir. Düşük alaşımlı çeliklerde, kesme özelliklerini iyileştirmek amacıyla az miktarda krom (Cr), vanadyum (V), tungsten (W), molibden (Mo), mangan (Mn) gibi alaşım elementleri bulunmaktadır. Çelikler, tavlama şartlarında kolayca şekillendirilebilir ve takiben su verme ve temperleme ile yüzeyi sertleştirilir. Takım kesitinin tamamı martenzite dönüşmez, iç kısım tok ve yüksek şok direncine sahip olur. Karbon çeliklerinin sertliği martensitik yapısından ileri gelir (58-64Rc). 250°C üzerindeki sıcaklıklarda temperleme sonucu martenzit yumuşar. Bu nedenle, karbon çelikleri sadece ahşap gibi yumuşak malzemelerin işlenmesi için uygundur ve sadece düşük üretim hızlarında (10m/min) kullanılırlar. Karbon çeliklerinin en önemli avantajı, kolay işlenmesi ve ucuz olmasıdır. Ayrıca 200-250°C çalışma sıcaklıklarında sertliklerini ve keskinliklerini konular. Bu bakımdan, yüksek karbonlu çelik, el delik açıcıları bazı hallerde metal işleme için kullanılırlar.

Düşük alaşımlı çeliklerin sertliği, su verme ve temperlemeden sonra yaklaşık 700 HV’dir. Temperlenmiş çeliğin mukavemeti, ince demir karbür partiküllerinden ileri gelmektedir. 350°C’nin üzerinde demir karbür partikülleri hızla kabalaşarak çelik yumuşar ve aşınma direnci giderek azalır. Bu nedenle düşük üretim hızlarında kullanılmaktadır. Düşük alaşımlı çelikler hızlı aşınır çünkü sert partiküllerin hacmi sadece %5 civarındadır. Genellikle bu sert partiküller en yumuşak karbürlerden biri olan Fe3C esaslıdır. Bütün bu dezavantajlarından dolayı metallerin işlenmesinde sınırlı kullanım alanına sahiptir. Bununla birlikte ucuz olmalarından dolayı, karbon çeliklerinde olduğu gibi ağaç işleme takımlarında kullanılırlar.

Yüksek hız çelikleri, XX. yüzyılın başından beri bilinen ve sürekli geliştirilen bu takım malzemesi, diğer takım malzemelerine oranla düşük maliyeti ve işlenebilme kabiliyeti nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek hız çelikleri, oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda yüksek sertlik ve yüksek direnci sayesinde iyi performansıyla kesici takım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Yüksek hız çelikleri önemli miktarda W, Mo, V ve Co gibi karbür yapıcı elementler içerir.

Her tür yüksek hız çeliği arzu edilen boyuta sıcak haddelenebilir veya dövülebilir. Tavlanmış halde iken geleneksel talaşlı imalat teknikleri ile kesici takımlar kolayca üretilebilir. Son bilemeden önce, takımlara ısıl işlem uygulanır. Ostenitleme (1190-1270°C) ve genelde üç kez menevişleme (-550°C) ile makul ölçüde tokluk özelliği ile birlikte yüksek mukavemet ve yüksek sertlik (750 HV) kazanırlar. Yüksek hız çelikleri, 650°C’ye kadar olan işlem sıcaklıklarında kullanılabilmektedir. Kesici takımlar tekrar tekrar bilenebilmektedir. Talaşlı işlemde eğilimin yüksek hızlara kayması nedeniyle yüksek hız çeliklerinin önemi giderek azalmaktadır. Bu takımlar metal kesme endüstrisinde (özellikle tokluk beklenen alanlarda) özellikle matkaplar, broşlar ve diğer tüm şekil verme takımları olarak önemli kullanım alanına sahiptirler.

Ergitme ve döküm tekniklerindeki gelişmeler takım kalitesini iyileştirmektedir. İnce karbürlerin daha uniform bir dağılımını sağlamak için, bazı kaliteler ön alaşımlanmış atomize tozların konsolidasyonu ile yapılmaktadır. Yönetimin pahalı olması, mikroyapısal avantajların kullanılmasını büyük ölçüde engellemiştir. Takım yüzeylerine, metal karbür ve nitrür ince kaplama yapılarak yüksek sertlik ve aşınma dayanımı elde edilmektedir. Böylece yüksek hız çeliğinden üretilmiş takımların performansında birkaç misli artış sağlanır. Düşük sıcaklıklarda (300-550°C) PVD yöntemi ile takım malzemesinin olumsuz yönde etkilenmesi engellenir. Buharda temperleme (mavileştirme) uygulanması ile takımın ömrünü artıran sert ve poröz mavi oksit film (Fc3O4) oluşturulur. TiC, TiN, HfN ve alumina kaplama yapılarak takım ömründe 2-6 kat artış sağlanır. Yaygın olarak altın renkli TiN kaplamalar uygulanmaktadır.

Sert metaller (Tungsten Carbide), aşınmaya dirençli, yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerdir. Sert karbür parçacıklarının yumuşak ve sünek metallerle birleşmesi ile elde edilir. İlk olarak tungsten karbür ile kobalt bağlayıcı kullanılarak döküm yöntemiyle üretilmiştir. Daha sonra sürekli geliştirilmiştir. Talaş kaldırma işlemi dışında madencilik, inşaat, kaya delme ve metal şekillendirme gibi aşınmaya dirençli yerlerde uygulama alanlarına sahiptir. 40m/min dan 350 m/min kesme hızına kadar sertliğini ve kesiciliğini kaybetmeden kullanılırlar. Günümüzde en çok sinterlenmiş karbürlt1 kesici takımlar kullanılmaktadır. Malzeme bileşimlerine göre değişik isimlerde adlandırılırlar.

Sermetler, sert partikül olarak tungsten karbür yerine TiC, TiCN veya TiN gibi titanyum esaslı karbürlerin genel adıdır.

Kesici takım olarak sermetler %20’den daha az bağlayıcı içermektedirler. Bu malzemeler çelik ve dökme demirler için özellikle orta ve hafif yükler altında yüksek hızda yüzey operasyonlarında kullanılmaktadır. Buna karşın, kaba ve darbeli işlemlerde, boşluklu ve pürüzlü yüzeylerde, sert dökümlerde, grafit ve sıcak iş takım çeliklerinde, demir dışı malzemelerde Al, Cu gibi yüksek oranda nikel içeren malzemelerde (malzemelerdeki nikel ile sermetteki nikel birleşme eğilimi göstermektedir) kullanılması halinde iyi sonuçlar vermemektedir.

Sermetler düşük ilerleme ve talaş derinliklerinde, yüksek kesme hızlarıyla kullanıldıklarında, hassasiyetin yüzey kalitesinin önemli olduğu uygulamalarda kullanılan takım malzemeleridir. İşleme koşulları rijit ve sürekli olmalıdır. Seri üretimde her zaman avantajlıdır. Frezeleme işlemlerinde, özellikle son işlemlerde sermet takımlar çeşitli iş parçası malzemesi için uygun malzemelerdir. Sermet malzemeler paslanmaz çeliklerin ve oldukça sert malzemelerin işlenmesinde başarılıdır.

Seramiklerin esasını alüminyum oksit oluşturur (Al2O3). Metal işleme teknolojisinin gelişmesi ile işleme hızlarının artması daha uzun ömürlü ve iş parçası ile etkileşmesi minimize edilmiş takım malzemesi arayışlarını hızlandırmıştır. Seramik malzemeler, tokluk dezavantajlarına karşılık yüksek sıcaklıklardaki mekanik ve kimyasal kararlılıkları ile özellikle sürekli çalışan takımlar olarak kullanım alanı bulmaktadırlar. Bu maksatla kullanılan seramik malzemeler alumina, siyalon ve silisyum nitrür (Si3N4) esaslı seramiklerdir. Günümüzde en az kullanım alanına sahip olan bu takım malzemeleri dökme demirlerin, sert çeliklerin ve ısıl dirençli alaşımların işlenmelerinde kullanılmaktadır. Seramik takımlar, sert, yüksek kızıl sertliğe sahip, iş parçası malzemesi ile reaksiyona girmeyen takımlardır. Uzun takım ömrüne sahiptirler. Yüksek kesme hızlarında talaş kaldırabilirler.

Kübik bor nitrür (CBN), elmastan sonra ikinci en sert kesici takım malzemesidir. Çok yüksek sertlik, çok yüksek kızıl sertlik (2000°C), mükemmel aşınma direnci ve işleme esnasında iyi kimyasal kararlılık gibi özelliklere sahiptir. Kırılgan bir malzeme olmasına rağmen seramik malzemelere göre daha toktur.

Yüksek sıcaklık ve basınçta, küçük miktarlardaki seramik veya metal bağlayıcı %100 yoğunluktaki bor nitrür ile karıştırılarak üretilir. Kübik bor nitrürün sertliği, sıcaklık artışı ile azalmaktadır. Elmasla karşılaştırıldığında kübik bor nitrürün en önemli avantajı, demir veya diğer metaller ile temasında veya havada yüksek sıcaklıkta sahip olduğu çok yüksek kararlılığıdır. Çok kristalli kübik bor nitrür endüstriyel alanda son birkaç yıldır kullanım alanı bulmaktadır. Ferro malzemeler ile reaksiyon direnci ve mükemmel abrasif direnci ile kombine edilen kübik bor nitrür, diğer takım malzemelerden daha yüksek sıcaklıklarda ve daha yüksek hızlarda sert malzemelerin işlenmesinde kullanılmaktadır. Özellikle, elmasın kullanımını engelleyen hızlı aşınma olmaksızın yüksek hızlarda sert dökme demir ve sertleştirilmiş çeliğin kesimi için kullanılmaktadır. Ayrıca, süper alaşımlar (nikel ve kobalt esaslı), kübik bor nitrür kompozit kesici takımlarla, semente karbürlerden çok daha yüksek hızlarda işlenebilmektedir.

Dövme çelik, sertleştirilmiş çelik ve dökme demir, yüzeyi sertleştirilmiş iş parçaları, kobalt ve demir esaslı toz metaller, perlitik dökme demir ve ısıl dirençli alaşımlar CBN takımların sık olarak kullanıldığı yerlerdir. CBN sertlikleri 48 HRC’nin üzerinde olan iş parçası malzemelerine uygulanmalıdır. İş parçaları yumuşaksa takım aşırı aşınır. Malzeme ne kadar sert ise takım aşınması o kadar azdır.

Elmas, bilinen en sert doğal malzemedir. Mohs ölçeğinde sertlik numarası 10’dur. Bu özellikler elması takım malzemesi olarak çekici kılar; ne var ki, endüstriyel alanda kullanılan doğal tek kristal elmasın küçük miktarları bile oldukça pahalıdır. Elmas 650°C’de hızla okside olmaya başlar ve atmosferik basınçta 1500°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda tekrar grafite dönüşür. Yüksek sıcaklıkta demir için karbonun kolaylıkla çözünmesi veya demire difüze olan grafite dönüşmesi sebebiyle ferro malzemelerin işlenmesinde elmas yeterli performansı sağlamamaktadır. Bununla birlikte, elmas takımlar yüksek silisyumlu dökme alüminyum alaşımları, bakır ve alaşımları, sinterlenmiş semente tungsten karbürler, silika cam ile doyurulmuş kauçuk, cam-fiber/plastik ve karbon/plastik kompozitler ve yüksek aluminalı seramiklerin işlenmesinde kullanılmaktadır.

Doğal elmasın tahmin edilemeyen erken hasara uğramasına karşılık, üretilmiş tek kristaller daha güvenilir performansı sergilemektedir. Son zamanlarda, çok kristalli takım uçlar kendiliğinden sinterlenen yuvalar içinde veya bir karbür altlık üzerine sinterlenmiş 0.5 mm kalınlıkta tabakalar olarak kullanılmaya başlamıştır. Elmas, abrasif iş parçalarının işlenmesinde diğer takım malzemelere oranla yüksek performans göstermektedir.

CNC Freze Kodları

CNC Freze Kodları Tezgâhın programlanmasını sağlayan kodlardır. FANUC ve Siemens kodları yaygın olarak kullanılmaktadır. CNC Tezgahları için M Kodları Yardımcı fonksiyon kodlarını ifade eder. M00

Daha Fazla Oku »

4 Nisan 2023 Yorum yapılmamış

Freze Nedir?

Freze Nedir? Frezenin tarihçesi oldukça eskiye dayanır. 19.yüzyılın sonlarında icat edilmiştir. Endüstriyel talaşlı imalatta kullanılan bir çeşit takım tezgâhına verilen isimdir. Özellikle metal ya da

Daha Fazla Oku »

4 Nisan 2023 Yorum yapılmamış