İmal Usulleri 2 - Kafkas Üniversitesi

İmal Usulleri 2
Fatih ALİBEYOĞLU
-4-
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Giriş
 Talaş
kaldırma
işlevini
yerine
getirememesi
üç
nedenden
dolayıdır:
 Kırılma (Çatlama) Bozulması.
Takım ucundaki kesme kuvvetinin aşırı
yüksek değerlere ulaşması neticesinde
takımın kırılarak fonksiyonunu yerine
getirememesidir.
 Sıcaklık Bozulması.
Takım malzemelerinde aşırı yüksek
sıcaklıklara ulaşılması sonucu takım
ucunun yumuşamasına ve ardından
malzemenin
plastik
deformasyona
uğraması ve kesme kenarının keskinliğini
kaybetmesi durumudur.
 Sürekli Aşınma.
Kesme kenarındaki aşamalı aşınma takımın
şeklini kaybetmesine yol açar ve kesme
verimliliği düşer. Aşınma miktarı arttıkça
aşınma hızı giderek artar ve sonuçta sıcaklık
bozulmasına benzer bir şekilde takım kesme
işlemini yerine getiremez olur.
Kırılma ve sıcaklık bozulması takımı olması
gerekenden daha önce hasara uğratırken
aşınmada kesme takımı daha uzun süre
kullanılır ve bu süre öngörülen süredir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Aşınması
Aşınma kesme takımının iki ana
bölgesinde meydana gelir: Talaş
yüzeyi ve yan yüzey. Bu genel olarak
krater aşınması ve yan yüzey aşınması
şeklinde ifade edilir. Krater aşınması
talaşın yüzey üzerinde kayması ile
büyür. Krater aşınması boşluk derinliği
ve kapladığı alan ile ölçülür.
Yan yüzey aşınması, kesme kenarının
iş parçasına karşılık gelen yüzeyinde
oluşur.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Aşınması
Krater Aşınması
Yan yüzeyi aşınmış takımdaki abrasif
parçacıklar
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Aşınması
Düşük hızda nikel alaşımlı çeliği işlerken
takımdan oluşan yığma kenar (BUE)
Takımda oluşmuş ısıl çatlaklar
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Aşınmaya Sebep Olan Mekanizmalar
 Kazıma:
 Kimyasal reaksiyonlar
Kesilen
parçada
bulunan
sert
parçacıkların takımdan küçük parçaları
oyduğu ve çıkarttığı mekanik aşındırma
işlemidir. (Krater + Yan yüzey )
Yüksek sıcaklık yüksek hızlı işlem neticesinde
takımın talaş yüzeyinde oksidasyon benzeri
reaksiyonlar meydana gelir.
 Yapışma:
Kesme kenarındaki plastik deformasyon
yüksek sıcaklıkta meydana gelerek takımda
yan yüzey aşınmasına sebep olur.
İki metal yüksek basınç ve sıcaklık
altında birbirileriyle temas edince
kaynak
ve
yapışma
olur.
Talaş
yüzeyden atılırken böylece takımdan
parça koparır.
 Plastik deformasyon
 Difüzyon
Malzemeler arası atomların transferidir.
Takımın sertliğini sağlayan atomların iş
parçasına
geçmesi
durumudur.
Aşınmayı tetikler.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Taylor Ömrü ve Taylor Ömrü Denklemi
 Kesme devam ettikçe farklı aşınma
mekanizmaları takımın aşınmasına
neden olur. Aşınma miktarı artış eğrisi
üç bölümden oluşur.
 1. Bölüm: başlangıç evresidir. Takım
ilk kullanıldığı anda keskin olan
kesme yüzeyi hızla aşınır.
 2. Bölüm: istikrarlı aşınmanın olduğu
bölümdür.
 3. bölüm: belli bir değerden sonra
takım aşınması ivmelenir. Sıcaklık çok
yükselir ve imalatın verimliliği azalır.
 2.bölümdeki takım-aşınma eğrisinin
eğimi iş parçasının malzemesi ve
kesme koşullarından etkilenir. Kesme
hızı artarsa aşınma miktarı da artar.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Taylor Ömrü ve Taylor Ömrü Denklemi
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Taylor Ömrü ve Taylor Ömrü Denklemi
 Takım ömrü takımın kesme işleminde
kullanılabileceği
süre
olarak
tanımlanabilir. Takımı bilemek ve eski
açısına kavuşturma işlemi yüzey
kalitesi açısından tercih edilmez.
Takımdaki aşınma miktarı belli bir
limit değere ulaşması; takım ömür
kriteri ile belirlenebilir.
 Taylor Takım Ömrü eşitliği
v = Kesme Hızı; T =Takım Ömrü;
n ve C besleme, paso derinliği iş parçası
malzemesi
takım
malzemesi
ve
kullanılan takım ömrü kriterine bağlı
olarak belirlenen sabitlerdir. n eğrinin
eğimidir C ise 1 dak.’lık takım ömrüne
tekabül eden hız değeri
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Üretimde Takım Ömür Kriterleri
Yan yüzey aşınma miktarı Taylor eşitliği
ile açıklanırken gerçekteki durum daha
farklı olmaktadır. Bu nedenle imalat
sırasında kullanılması uygun olan 9 adet
alternatif takım ömrü kriteri sunulmuştur.
 Kesme
Kenarlarının
hasara uğraması
tamamen
 Yan yüzey veya krater aşınması için
Operatör tarafından yapılan görsel
muayene
 Takımın kesme kenarı boyunca yapılan
tırnak testi
 Kesme işleminden çıkan sesteki değişiklik
 Talaş, şerit gibi, spiral yay, ve atılması zor
halde
 Yüzey kalitesinin bozulması
 Gücün artması
 İşlenen iş parçası sayısı
 Toplam Kesme zamanı
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Malzemeleri
 Takım hasar modları bir takım
malzemesinin sahip olması gereken
en önemli özellikleri bize söyler:
 Tokluk -kırılma hasarını önlemek için
malzemenin hasara uğramadan
depolayacağı enerji miktarıdır.
 Sıcak Sertlik- yüksek sıcaklıklarda
sertliğini koruyabilme kabiliyeti
 Aşınma Direnci- Aşınmaya karşı
direnç için sertlik en önemli özelliktir.
İncelenecek
olan
kesme
takım
malzemeleri 1) Yüksek hız çeliği 2)
kobalt alaşımları 3) sinterlenmiş karbürler
4) seramikler 5) sentetik elmas ve kübik
boron nitrürlerdir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Malzemeleri
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Yüksek Hız Çelikleri ve Öncülleri
 Yüksek sıcaklıklarda, yüksek karbon
ve düşük alaşımlı çeliklerden daha iyi
sertlik verme yeteneğine sahip
yüksek alaşımlı takım çeliği
 En önemli Takım malzemelerinden
birisidir.
 Özellikle matkaplar, klavuzlar, freze
çakıları ve broş gibi karmaşık takım
geometrileri içeren uygulamalar için
İki Temel Tipi(AISI)
 1. Tungsten-tipi,
gösterilir
T-
sınıfı
olarak
 2. Molibden-tipi,
gösterilir.
M-
sınıfı
olarak
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Dökme Kobalt Alaşımları & Sinterlenmiş Karbürler, Sermetler
Dökme Kobalt Alaşımları
Çelik dışı Karbür takımı sınıfı
 Döküm yöntemiyle üretilir ve keskinlik
kazandırmak için taşlanır.
Demir dışı metaller ve gri dökme demir için
kullanılır
 Yüksek hız ile sinterlenmiş
arasındadır.
Özellikleri tane boyutu ve kobalt içeriği ile
belirlenir
Sinterlenmiş Karbürler&
Kaplamalı Karbürler
karbürler
Sermetler
 Sermetler metal seramik
olarak tanımlanabilir.
ve
kompoziti
1) Sinterlenmiş Karbürler
 -Tane büyüklüğü arttıkça, sertlik ve sıcak
sertlik azalır, ancak tokluk artar.
 -Kobalt içeriği arttıkça, tokluk, sertlik ve
aşınma direnci pahasına(azaldıkça) artar
Bağlayıcı (matriks)olarak kobalt (Co) ile
toz metalurji teknikleri kullanarak tungsten
karbüre (WC) dayalı sert takım malzeme
sınıfı İki Temel Tipi:
1. Çelik dışı metaller için- sadece WC-Co
2. Çelik kesmek için- WC-Co ‘a TiC ve TaC
ilaveli
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Sinterlenmiş Karbürler
Sermetler
Kaplamalı Karbürler
 Bağlayıcı olarak nikel ve / veya
molibden ile birlikte TiC, TiN ve
titanyum karbonitrür (TiCN),
kombinasyonları.
 TiC, TiN, ve/veya Al2O3 gibi aşınmaya
dayanıklı malzemelerden , bir veya daha
fazla ince tabakalar ile kaplı Semente
Karbür plaket(insert) takımlar
 Bazen kimyasal bileşimleri daha
karmaşık.
 Kaplama kimyasal buhar biriktirme (CVD)
ya da fiziksel buhar biriktirme(PVD) ile
uygulanır.
 Uygulamalar: çeliklerin, paslanmaz
çelikler ve dökme demirlerin yüksek
hızlı bitirme ve yarı bitirme kesme
işleri
 Çelik kesme karbür kalitelerine
oranla daha yüksek kesme hızları ve
düşük beslemeler
 Genellikle taşlama ihtiyacını ortadan
kaldıracak kadar, daha iyi yüzey
kalitesi ile bitirmek için
 Kaplama kalınlığı = 2.5 - 13 µm
 Uygulamalar: dökme demir ve çeliklerin
tornalama ve frezeleme işlemleri
 En iyi, dinamik kuvvet ve ısıl şokun enaz
olduğu yüksek hızlı kesme işlerine
uygundur.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Çeşitleri
Seramik Takımlar
 Herhangi bir bağlayıcı kullanmaksızın
yüksek basınç ve sıcaklıklarda
preslenmiş ve sinterlenmiş, öncelikle
ince taneli Al2O3 dan plaket(insert)
takım
 Uygulamalar: dökme demir ve çeliğin
yüksek hızlı tornalama işleri
 Düşük tokluk nedeniyle ağır kesintili
kesme(örn. kaba frezeleme) için
tavsiye edilmez
Sentetik Elmaslar ve Kübik Bor Nitrür
 Elmasa en yakın, bilinen en sert malzeme
kübik bor nitrürdür (cBN),
 cBN (insert)plaket takımların üretimler SPD
ile aynı : WC-Co üzerine kaplama
 Uygulamalar: çelik ve nikel bazlı
alaşımların işlenmesi
 Al2O3 ayrıca taşlamada, aşındırıcı
olarak da yaygın olarak kullanılır
 Seramik uçların üretiminde, alüminyum
oksit tozlarının çok küçük olması ve
yüksek basınç ile presleyerek karışımın
yoğunluğunu maksimuma çıkarmak
kesici ucun düşük olan tokluğunu
artırmak için önemlidir.
 SPD ve cBN takımlar pahalıdırlar
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Sentetik Elmas
 Sinter(lenmiş) çok kristalli elmas
(SPD), çok az veya bağlayıcısız
şekilde, çok ince taneli elmas
kristallerinin istenilen şekle yüksek
sıcaklık ve basınç altında sinterleme
ile getirilmesiyle imal edilir.
 Genellikle WC-Co (insert) plaket
takımların üzerine kaplama (0,5 mm
kalınlığında) olarak uygulanır
Elmas kesici takımların uygulamaları arasında
demir olmayan metaller ve cam elyaf, grafit
ve ağaç gibi aşındırıcı ametallerin (metal
olmayan
malzemeler)
yüksek
kesme
hızlarında işlenmeleri gösterilebilir. Çelik,
demirli metallerin ve nikel esaslı alaşımların
işlenmesi ise bu metaller ile karbon (elmas
sonuçta karbondur) arasındaki kimyasal ilgi
(çekim) nedeniyle pratik değildir.
 Uygulamalar:, demir dışı metaller ve
fiberglas, grafit ve ahşap gibi
aşındırıcı ametallerin, yüksek hızda
işlenmesinde
 Çelik kesilmesi için uygun değil
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Geometrisi
 İki Kategori:
Tek Kesme Kenarlı (Noktalı) Takımlar
Tek Kesme Kenarlı (Noktalı) Takımlar
Tek kenarlı takım geometrisinde yedi eleman
vardır.
 Tornalama, borlama, vargel ve
planlayalamada kullanmak için
 Arka talaş açısı
Çok Kesme Kenarlı Takımlar
 Yan talaş açısı
 Matkapla Delik delme, raybalama,
kılavuzla diş açma, frezeleme, broş
ve testereyle kesmede kullanmak
için
 Ön boşluk açısı
 Yan boşluk açısı
 Yan kesici kenar açısı
 Ön kesici kenar açısı
 Burun yarıçapı
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Geometrisi
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Geometrisi
Talaş Kırıcılar
Talaşın ortamdan uzaklaştırılması için
kullanılır. Uzun ve ip gibi talaşlar sünek
malzemelerin yüksek hızda tornalaması
sırasında oluşur.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Malzemesinin Takım Geometrisi üzerindeki etkisi
 Talaş açısının pozitif olması kesme
kuvvetlerini
sıcaklığı
ve
güç
gereksinimini düşürmektedir. HSS +5
ila +20 derece aralığında talaş açısı
vardır.
 Çok sert kesici takımların(sinterlenmiş
karbürler, seramikler) geliştirilmesiyle
takım geometrisinde değişiklikler
yapılmaya
başlanmıştır.
Bunlar
HSS’ye göre daha yüksek sertlik ve
ve daha düşük tokluk değerine
sahiptirler.
 Kesme
takımına
yerleştirilmesindeki
gösterebilir.
kesici
yöntem
ucun
farklılık
 a) yüksek hız çeliği
 b)sinterlenmiş karbür uç tutturma
 c) sinterlenmiş karbür, seramikler ve çok
sert takımlar için kullanılır.
 Çok sert takımlar negatif yada küçük
pozitif talaş açıları ile tasarlanmalıdır.
Bu
takım
üzerindeki
basma
gerilmesini
artırırken
kayma
gerilmesini düşürmektedir.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Geometrisi
Tek noktalı takımlar
için kesici ucun yerleştirilmesinin
üç yolu:
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Takım Geometrisi
Yaygın takma uç şekilleri: (a) yuvarlak, (b) kare, (c) eşkenar dörtgen iki 80 derece
uç açısı ile, (d) altıgen üç uç 80 derece açı ile,
(e) eşkenar üçgen, (f) eşkenar dörtgen iki uç 55 derece açı ile,
(g) eşkenar dörtgen iki uç 35 derece açı ile.
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Kesme Sıvıları
 Kesme sıvısı kesme performansını
arttırmak
için
talaş
kaldırma
işlemlerine direk uygulanan herhangi
bir sıvı veya gazdır.
Kesme sıvıları
çözerler:
iki
temel
problemi
1) kesme ve sürtünme bölgelerinde
oluşan ısı,
2) takım-talaş ve iş parçası-kesme takımı
ara yüzlerindeki sürtünme.
Kesme sıvıları çeşitleri
Kesme sıvılarının fonsiyonları: kesme sıvıları iki
kategoriye ayrılır: soğutucular ve yağlayıcılar.
Soğutucular, ortaya çıkan ısıyı azaltır. Ortaya
çıkan ısıyı uzaklaştırarak iş parçasının ve
takımın üzerindeki ısıyı düşürürler.
Yağlayıcılar, iş parçası ile takım arasındaki
sürtünmeyi azaltırlar. Bunlar düşük kesme
hızında etkilidir. Temel görevi sürtünmeyi
azaltmak olsa da ısıyı da düşürür. Kesme
sıvıları
formülasyonuna
göre
şöyle
sınıflandırılır.:
 Kesme yağları
 Emülsiyon yağlar
 Kimyasal sıvılar
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Kesme Sıvısı
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
İmal Usulleri II
Kaynaklar
Principles of Modern Manufacturing- Mikell P. Groover.
ASM Handbook Vol 16 Machining.
Üretim Yöntemleri – Doç.Dr.Murat VURAL (İTÜ Makine Fakültesi).
Manufacturing Processes
Kalpakjian, Steven Schmid
for
Engineering
Materials
(5th
Edition)-Serope
Fatih Alibeyoğlu, Kafkas Üniversitesi