Talaşlı
imalat prosesleri şekli,boyutları ve yüzey kalitesi önceden belirlenmiş
parçaların metal işleme makinalarında kesme operasyonu ile
şekillendirilmelerini kapsar.Talaşlı imalat, kesici takım ve iş parçasının
nisbi hareketleri ile iş parçasının belirli bir kısmında, gerinim oluşturarak
gerçekleştirilir.Diğer bir ifadeyle talaşlı imalat kesici takım tarafından
uygulanan kesme kuvvetleri ile iş parçası arasındaki ara etkileşime
bağlıdır.Talaşlı imalat proseslerinde mekanik enerji kullanılır.Bu gruba giren
bazı yeni imalat tekniklerinde ise kimyasal,elektrik ve ısı enerjisi
kullanılmaktadır.Talaşlı imalat yöntemleri başlıca dokuz ana grupta
toplanabilir;
1)
Vargel ve planyalama, 2) Tornalama, 3) Borlama, 4) Delme, 5) Frezeleme, 6) Broşlama7) Raybalama, 8) Testere
ile kesme işlemi, 9) Taşlama
Talaş Kaldırma Mekanizması:
Son derece karmaşık olan talaş kaldırma mekanizmasının anlaşılabilmesi için üç
boyutlu kesici takım geometrisi,iki boyutlu ortogonal geometri şeklinde
basitleştirilmiştir.İş parçası bir levhadan ibarettir.Bu model talaş kaldırma
sürecinde iş parçasının davranışını,takım geometrisinin en kritik
elementlerinin ( kesici takım burun açısı ve talaş açısı a ) etkisini,takım ile talaş arasındaki ve
takımın tabanı ile yeni teşekkül eden yüzey arasındaki etkileşimleri gösterir.a talaş açısı, g taban açısı, b takım kama açısı ve q kayma açısıdır.Talaş kaldırma kesme zonu
ve talaş oluşumu şeklinde iki başlık altında toplanabilir:
Kesme
Zonu: Basit bir yaklaşımla metal işleme küçük bir bölgede kayma ile
gerçekleştirilen bir operasyon olarak değerlendirilebilir.Diğer bir ifadeyle
kesme ve talaş son derece dar bir zonda gerçekleşen bölgesel kesme veya kayma
prosesi tarafından oluşturulmaktadır.
Kesici takım önünde oluşan radyal
basma zonunda yüksek deformasyon hızı ile yüksek oranda gerinime uğratılmış
plastik bölge bulunmaktadır.Bütün plastik deformasyon proseslerinde olduğu gibi
radyal basma zonu elastik ve plastik basma bölgelerinden meydana gelir.
Talaş Oluşumu: Pratikteki metal işlemede
talaş teşekkülü ideal şartlardaki talaş oluşumundan farklılıklar
göstermektedir;
1) İdeal
halde plastik şekil verme proseslerinden hatırlanacağı gibi kayma zonu kayma
sistemlerinden
meydana gelmektedir.Kayma sıkı paketlenmiş düzlemlerde gerçekleşir ve sürekli
bir talaş oluşur.Bu durum değişik proses koşulları altında genelleştirilmiştir;
a) Nispeten düşük kesme hızlarında ve yağlayıcı
kullanılması halinde; yağ talaş ve taban yüzeylerine ulaşarak işlevini yerine
getirir ve talaşın takım yüzeyinde kayması sağlanır.Yeni oluşan yüzey ve
talaşın alt yüzeyi düzdür.Talaşın iç yüzeyinin basamaklı veya çentikli oluşu
talaş oluşumunun kayma ile meydana geldiğini göstermektedir.
b)
Biraz yüksek hızlarda çalışma halinde ise sıcaklık yükselir.Sürtünme artarak
takım yüzeyinde kaymayı tamamen önler ve sistem bir optimim proses geometrisi
bularak enerji tüketimini minimum seviyeye indirir.Kayma yığılma kenarı sınırı
boyunca oluşur ve bu yüzden etkin talaş açısı önemli derecede genişler ve
enerji tüketimi azalır.Ancak yığılma kenarı periyodik olarak kararsız hale
geldiğinden boyut kontrolü kaybolur ve boyutsal toleranslar yükselir.
2)
Özel koşullar altımda sürekli talaşların kalınlığı periyodik olarak değişim
sergileyebilir ve dalgalı tip talaş oluşur.Dalgalı talaşın kalınlığı sinüzoidal
bir değişim gösterir.Kesme kuvvetlerinin periyodik olarak değişimi titreşim ve
talaş kalınlığının değişmesine neden olur.
a)
Bir önceki pasoda sert bir noktanın veya diğer bir düzensizliğin sebep olduğu
dalgalanma titreşime neden olarak deforme olmayan talaş kalınlığında değişime
sebep olur ve yığılma kenarının periyodik kaybına yol açar.Genellikle böylasi
bir oluşum proses koşullarındaki değişikliklerle 8 hız,besleme,iş parçasının
bağlantısı ve kesici takım bağlantısı) önlenebilir.
b)
Titreşim tezgah yakınındaki titreşimli bir makinadan de
kaynaklanabilir.Titreşim önleyici teçhizatlarla veya sarsıntılı makinanın
uzaklaştırılması ile problem ortadan kaldırılabilir.
3)
Segment tipi talaşlar testere dişi benzeri dalgalanma gösterir.Kalın kısımlar
düşük oranlarda deformasyona uğrarlar ve birbirleriyle şiddetli bir şekilde
şekil değişmiş ince kısımlarla birleşmişlerdir.Titanyum gibi düşük ısıl
iletkenliğe sahip malzemelerin işlenmesinde segment tipi talaşlarının en tipik
örnekleri görülebilir.
4)
Belirli şartlar altında kesikli (süreksiz) talaş oluşur;
a)
Sünek malzemeler düşük hızlarda işlenirse kesmeyi başlatabilmek için yeterli
gerinime ulaşılıncaya kadar aşırı deformasyon sertleşmesi iş parçasında bozunumu
devam ettirir.Sistemdeki elemanlar (kesici takım tutucusu) ani hızlanmaya ve
talaşın tamamen ayrılmasına müsaade eder.Ezme döngüsü yeniden başlar ve devam
eder.Kesme kuvvetleri aşırı derecede dalgalanırsa yeni oluşmuş yüzey yırtılır
ve dalgalı hale gelir.
b)
Yüksek kesme hızlarında oluşan segment talaşı aynı zamanda parçalanarak
ayrılabilir.
c)
Süreksiz talaş oluşumu bazı alaşımlarda bilinçli olarak
gerçekleştirilir.Gerilim yükseltici ikinci fazlar yan yana sıkı paketlenmiş
talaşın tamamen ayrılmasına neden olurlar.İkinci fazlar ve inklüzyonlar
çoğunlukla primer ve sekonder kayma zonlarında
kayma mukavemetini azaltırlar.Bu yüzden kesme kuvvetleri düşüktür.Talaş
kaldırma kabiliyeti arttığı için yüzey bitirme iyileşir ve titreşim oluşturma eğilimi
azalır.
Yukarıda yapılan açıklamaları kısaca
özetlemek gerekirse iş parçası malzemesinin talaşlı işlem karakteristiği,
kullanılan metoda ve işlem değişkenlerine bağlı olarak talaşlar;
1)
Sürekli (akma) talaş, 2)
Dalgalı, 3) Segment, 4) Kesikli türlerde olabilir.
TALAŞLI ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ
Vargel ve Planyalama:
İş parçası ve kesici takımın nisbi hareketleri açısından vargel ve planyalama
tüm yöntemler içinde en basit talaşlı şekillendirme metodlarıdır.Bu işlemlerin
gerçekleştirilmesinde kullanılan makinalar ve takımlarda tüm tezgah ve kesici
takımlar içinde en basitleridir.Vargelde düzgün bir yüzey eldesi amacıyla
doğrusal bir çizgi boyunca kesme hareketi yapan tek noktalı bir kesici takım
kullanılır.Birbirini takip eden kesme vurguları arasında takım kesme hareketine
uygun bir açıyla beslenir.Düzlemsel yüzeylerin eldesinin yanısıra değişik
oyuklarda vargel veplanya ile üretilebilirler.Vargel ve planyaların operasyonu
için oldukça yetenekli operatörlere gerksinim vardır.Bu tezgahlarda üretilen
şekillerin çoğunluğu frezeleme,broşlama gibi proseslerle daha ekonomik olarak
imal edilebilmektedir.Planyalar, vargele bağlanması mümkün olmayan büyük iş
parçaları üzerinde yatay ve düşey düzlemsel veya eğrisel formdaki yüzeylerin
işlenmesi için kullanılmaktadır.
Planyalama operasyonlarının
çoğunluğunda hareket şekil vargelin ters istikametindedir.İş parçası bir veya
daha fazla sayıdaki tek noktalı kesici takımı geçerek şekillenir.İşparçası
malzemesine göre tezgahlardaki girdi parametreleri değişmektedir.Vargel
işleminde kesici takım ileri hareketi (strok)esnasında iş parçası üzerinden v
hızında geçerek kesmeyi gerçekleştirir ve hızlı bir dönme stroğu ile geri döner.
TORNA TEZGAHLARI
Torna tezgahları geniş bir tezgah
sınıfını oluşturmaktadır.Bütün diğer tezgah tiplerinin torna tezgahlarından
türemiş oldukları söylanabilir.Genel olarak kalemin sabit kalıp parçanın
döndügü bir tezgahtır.
Torna tezgahında işlenecek parça aynı
zamanda sabit punto görevi yapan aynaya oynar çeneler yardımıyla bağlanır ve iş
mili grubundan gelen hareketle çevrilir.Bu sırada parçanın salınımını azaltmak
için diğer uçta hareketli punto ile sıkıştırılabilir.Uzun parçalar sabit ve
hareketli yataklarla desteklenebilirler.Tezgah motorundan alınan hareket uygun
dişli sistemleri vasıtasıyla istenilen devir sayısında iş parçasına aktarılıp
istenen kesme hızı elde edilebi,lir.İş parçasının dönme yönü değiştirilebilir.
Parçayı işlemeye yarayan ve tutucuya
bağlanmış kesici uç kendisine hareket vermek için bir araba üzerine bağlanmış
olup gerek boylamasına ve gerekse enlemesine el ile yada otomatik olarak
hareket ettirilebilir.El ile kumanda el çarkları ile sağlanır.İş milinden
alınan hareketin uygun biçimde iletildiği talaş mili sayesinde kalemi taşıyan
araba iş parçasının eksenine paralel yönde yer değiştirerek iş parçasının
değişik yerleri düzenli biçimde işlenebilir.Vida açma işlemlerinde talaş mili
yerine daha büyük ilerlemeler sağlayan ana milinden yararlanılarak araba ve
buna bağlı olarak da kalem hareket ettirilir.
Genelde silindirik parçaların
işlenilmesinde kullanılan torna tezgahları bazı eklerle frezeleme,diş
açma,delik delme,delik işleme ve konik tornalama gibi işlevleri de
yapabilirler.Konik tornalama özel öneme sahip olup değişik biçimlerde
gerçekleştirilebilmektedir.
Bir torna tezgahının ana
karakteristikleri puntolar arası mesafe ve punto yüksekliğidir.Bunların
standart değerleri normlarda verilmiştir ve tezgahın işleyebileceği parçanın
boy ve çap değerlerini göstermektedir.Torna tezgahları paralel,rovelver ve
otomatik tipleri de mevcuttur.
Paralel Tornalar: Kalemin temel hareketleri
genellikle parça eksenine paraleldir.İşlenecek parça bir yandan iş burnuna
takılan bir aynaya diğer taraftan puntoya bağlanır.Aynaların bağlanma yerleri
sabit olup ileri geri değiştirilebilir.Farklı uzunlukta parçaların
bağlanabilmesi için puntolar kızaklar üzerinde hareket edebilir.
Rovelver
Torna Tezgahları: Paralel tornalardan farkı,rovelver (dönebilir) bir takım
taşıyıcısının bulunmasıdır.Bu döner takım taşıyıcısı altı köşeli olup her
köşesi üzerine özel tesbit tertibatı yardımıyla ayrı görevler gören takımlar
takılabilir.Amaç takımları rovelver kafa üzerinde hazır bulundurarak takım yada
tezgah değiştirme esnasında geçen ve verimli olmayan süreleri minimuma
indirmektir.
Otomatik
Torna Tezgahları: Otomatik tornalar çubuk formundaki malzemeden küçük iş
parçalarının seri bir şekilde kütlesel olarak imalatı için kullanılır.Bu
tezgahlarda parçanın bağlanması ve takım değiştirmesi gibi verimli olmayan
hareketlere harcanan zaman el yerine otomatik tertibat kullanıldığından
rovelver tornalara göre daha kısadır.
Prodüksiyon Tornaları: İmalat işlerinde
kullanılan tornalardır.Bu bakımdan üniversal olmaktan çok imalatı
kolaylaştıracak ve verimli olmayan hareketler sırasında geçen zamanı kısaltmaya
yarayacak tertibatla donatılır.Motor güçleri üniversal yornalara nazaran daha
yüksektir.
Ağır Torna Tezgahları:
Büyük ve ağır parçaların tornalanmasına yararlar.
Düşey Torna Tezgahları:
Özel bir tezgah tipini oluştururlar.Bunların başlıca özelliği iş milinin düşey
olmasıdır.Tezgah bir yada iki sütunlu olabilir.
Plan Torna Tezgahları:
Bu tip tezgahlar kısa fakat çapı çok büyük olan iş parçalarının
işlenmesine
uygundur.
Hadde Tornası:
Bu tezgahlar sadece hadde silindirlerinin işlenmesinde kullanılır.
Sırt Torna Tezgahları:
Pralel tornalarda gerçekleştirilen işlemlere benzer tornalama işlemleri
yapılabilir.Özelliği form freze bıçaklarının,azdırmaların diş sırtlarını yani
taban yüzeylerini tornalayabilmesidir.
FREZELEME:
Frezeleme operasyonu yatay ve düşey frezeleme olmak üzere iki grupta
toplanır.Bazen yatay frezeleme periferik veya slab frezeleme,düşey frezeleme
ise yüzey frezeleme olarak anılmaktadır.Bu yöntemler birbirlerine göre bazı
değişiklikler göstermektedir.
Yatay frezeleme ile yüzey işleme
kesicinin dış kısmına yerleştirilen dişler vasıtasıyla sağlanır.Yüzey,
kesicinin dönme ekseni ile paraleldir.Düz ve değişik formlara sahip yüzeyler bu
metodla elde edilebilir ve sonuç yüzeyin kesiti,kesicinin eksenel çevre
şeklinin aynısıdır.Bu yöntemle frezeleme genellikle yatay milli şeklinin
aynısıdır.
Düşey frezeleme işlemi ile elde
edilen yüzey kesici ekseni ile dik bir açı yapar.Kesme
işleminin
çoğu kesici dişlerin dış kısımları tarafından gerçekleştirilmektedir.Yüzey
frezeleme yatay ve düşey milli tezgahlarda yapılabilir.
Frezeleme işlemlerinde ortaya
çıkan sorunlar,nedenleri ve çözüm yolları şunlardır;
Titreşim:
Muhtemel sebepler şunlardır;
1) Makine,
takım tutucusu, iş parçası bağlantısında ve milde yetersiz rijitlik
2) Çok
büyük kesme kuvveti
3) Kör
takım kullanımı
4) Yetersiz
yağlama
5) Düz
dişli takım
6) Çok
büyük radyal çıkış
7) Sürtünme,yetersiz
parçayı kurtarma mesafesi
Ortaya çıkan bu sorunları gidermek
için aşağıdaki işlemler uygulanabilir;
1) Daha
büyük millerin kullanımıyla giderilebilir.
2) Besleme
miktarının azaltılması ve iş parçası ile aynı anda temas eden diş sayısının
azaltılması
3) Takım
bileme ve değiştirme ile diderilebilir.
4) Yağlayıcının
kesme zonunu tamamen ıslatmasını sağlamak
5) Helisel
takım kullanımı
6) Takım
açısının kontrolü
Boyut hassasiyetinin azalması ve boyut kontrolünün
kaybı:Bu sorunu oluşturan muhtemel sebepler; Ötelenmeye sebep olan yüksek kesme yüklemesi,
talaş toplanmasıdır,parça değiştirme esnasında talaşın tamamen
temizlenmemesidir.
Ortaya
çıkan bu sorunları gidermek için şunlar yapılabilir; parça ile aynı anda temas
eden diş sayısının azaltılması,talaşlı işlem sıvısının dişler arasındaki talaşı
uzaklaştıracak şekilde uygulanmasıdır.
Hızlı Takım Köremesi:
Ortaya çıkan sorunların nedenleri; çok büyük kesme kuvveti ve yetersiz
soğutucudur. Sorunları gidermek için; parça ile temas halindeki diş sayısının
azaltılması ve talaşlı işlem sıvısının dişler arasındaki talaşı uzaklaştıracak
şekilde uygulanmasıyla giderilir.
Kötü Yüzey Bitirme:
Ortaya çıkan sorunlar; yüksek miktarda besleme,körelmiş takım kullanımı,düşük
kesme hızı ve takımın diş sayısının yetersizliğidir. Sorunları gidermek için;
bütün dişlerin aynı yükseklikte olup olmadığı kontrol edilmelidir.
Takımın Parçaya Batması:
Ortaya çıkan sorunların nedenleri; çok büyük radyal çıkış,çok büyük talaş açısı
ve uygun olmayan kesme hızıdır. Bu sorunları gidermek için; diş parçasının
ötelenmesi önlenmelidir.
İş Parçasının Sıvanması:
Ortaya çıkan sorunların nedenleri şunlardır; hafif kesme,yetersiz radyal çıkış
ve büyük alan genişliğidir. Bu sorunları gidermek için; büyük besleme miktarı
ve takım bileme işlemleri yapılır.
Takım Yanması: Ortaya
çıkan sorunların nedenleri şunlardır; yetersiz yağlayıcı ve çok yüksek kesme
hızıdır. Bu sorunları gidermek için; sülfür esaslı yağ ilavesi,kesme hızının
azaltılması ve soğutucunun takım ve kesme zonunu tamamen ıslatılmasının
sağlanmasıyla giderilebilir.
Takım Dişlerinin Kırılması:
Sorunun nedeni çok yüksek besleme miktarıdır. Sorunu gidermek için; düşük
miktarda besleme,çok sayıda dişe sahip takım kullanımı ve tabla malzemesi
miktarının azaltılması uygulanabilir.
TAŞLAMA: Taşlama
temel malzeme işleme proseslerindendir.Taşlama terimi genellikle belirli bir
geometriye sahip takım şekline dönüştürülmüş veya serbest halde bulunan
sert,köşeli aşındırıcı partikül veya tane yığınları ile metal işleme prosesini
kastetmektedir.Partiküller üzerindeki küçük kesici uçlar talaş oluşumunu
sağlar.Uygulama işlemine göre taşlama işlemi aşağıdaki gibi
sınıflandırılabilir;
1) Yüzey Taşlama:Bu
işlem silindirik yüzeye sahip bir disk tarafından gerçekleştirilir.Disk
genellikle iş parçasından daha dar olduğu için iş parçasının kalınlığı ve
genişliği boyunca besleme yapılır.Yüzey taşlama tezgahları ile hassas ve düzgün
yüzeyler kısa zamanda elde edilebilmektedir.
2)
Silindirik Taşlama: Hızla dönen taşlayıcı
diskin yavaşça dönme hareketi yapan parça üzerinde çalışması ve bireysel
kesmelerin çok kısa oluşu dışında tornalamanın aynısıdır.Bu amaçla silindirik
taşlama tezgahları kullanılır.Bu tezgahlardan yalnız dış taşlamaya uygun
olanlarına dış ve sadece iç taşlamaya uygun olanlarına ise iç silindirik
taşlama tezgahı denir.
3) Merkezsiz Taşlama: Çok hassas
silindirik yüzeyler yüksek hızlarda hareket eden merkezsiz taşlama ile çok
küçük toleranslar dahilinde işlenebilmektedir.İş parçası parça tutucu
tarafından hafifçe desteklenir ve taşlama basıncı taşlayıcı disk hızının 1:20’
si oranında bir hızla hareket eden düzenleyici disk tarafından uygulanır.
4) İç Taşlama:
Küçük bir disk iş parçasının boşluğu içinde çalışır.Partiküllerin bireysel
kesme boyları dış silindirik taşlama operasyonundakinden daha büyüktür.
5) Düzlemsel Bir İş Parçasının Tüm Genişliği
Bardak Şekilli Diskin Halkası Yüzey Bitimi
Tarafından Taşlanabilir: Bu yöntem yüzey frezelemeye benzemektedir.Küçük
parçalar kenar taşlama olarak da adlandırılan yöntemle silindirik disklerin
alın yüzeyleri üzerinde taşlanabilirler.
6) Basit Geometrik Yüzeylerin Yanı sıra Yiv ve
Dişli gibi Girift Kısımların İşlenmesinde de Taşlama Kullanılabilir: Diğer talaşlı şekil verme
yöntemlerindeki gibi taşlama ile şekil verme ve yüzey bitirme işlemleri
gerçekleştirilebilmektedir.
Belirli bir proses geometrisi
için deforme olmayan talaş kalınlığı ve kesme boyu artan kesme derinliği ve
besleme hızı ve azalan disk hızı ile birlikte artmaktadır. Taşlama prosesleri
deforme olmayan talaş kalınlığına göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir;
a) Hassas Taşlama:
Geçmişte taşlama işlemlerinin çoğu toleransları iyileştirmek ve yüzey
kalitesini arttırmak için yapılırdı.Hassas taşlamada deforme olmayan talaş
kalınlığı küçük ve spesifik enerji gereksinimi yüksektir.Proses bazen sabit
besleme yerine sabit kuvvet uygulaması ile kontrol edilir.
b) Kaba Taşlama:
Günümüzde taşlama malzeme işlemine ve şekillendirme prosesi haline
gelmiştir.Diskler yeniden ağız hazırlamaya gerek duylmadan kırılmış aşındırıcı
tozları ortamdan uzaklaştıracak ve aşırı sürtünmeyi önleyecek şekilde dizayn
edilirler.
c) Sürünme Beslemeli Taşlama:
Talaşlı işlemle işlenmesi planlanan malzemenin tamamı tek pasoda ve son derece
yavaş bir hızla işlenmektedir.Disk önündeki sıcaklık artışı herhangi bir
zararlı etkide bulunmadan metal işleme hızını yükseltmektedir.Malzemelerin
metalurjik karakteristiklerine bağlı olarak belirli bir dereceye kadar artan
sıcaklıkla birlikte talaşlı işlem kabiliyeti artar.
DİĞER TAŞLAMA METODLARI
Honlama: Honlama
prosesi yüzey bitirme amacıyla kullanılan ve parçaların iç ve dış yüzeylerinin
bütününün işlenmesini sağlayan bir talaşlı işlem yöntemidir.Broşlama ile açılan
deliklerin yüzey bitirmesi ve nihai boyutların verilmesi bu yöntemle
sağlanır.Ayrıca kesici takımların izleri dalgalanmalar ve küçük geometrik
bozukluklar da bu yöntemle giderilebilmektedir.Kesme hızı taşlama operasyonundakinden
çok daha düşüktür.Malzeme kaldırma miktarı 0.1mm veyq daha küçüktür.Honlama
kesici bir takımın yüzey bitirmesinde olduğu gibi zaman zaman el ile
yapılmasına rağmen genellikle özel bir aparat ile gerçekleştirilir.Honlama çoğu
kez otomobil silindirleri gibi silindirik iç yüzeyler üzerinde yapılır.Honlama
taşları hon başlığına iş parçasına karşılık gelecek şekilde bağlanır ve taşlar
işlenecek yüzeye düşük miktarda kontrollü bir basınç uygularlar.Hon
başlıklarının hareketleri iş parçası yüzeyinin klavuzluk ettiği delikteki yüzen
şamandıralarla kontrol edilir.
Parlatma (polisaj) ve
Fırçalama: Bu proses grubunun çoğunda aşındırıcı
tozlar bant veya silindirik yüzey üzerindeki bez parçalarına gömülü halde
kullanılırlar.Parlatma kuru veya yağlayıcılı ortamlarda
gerçekleştirilir.Parlatma ile reflektivitesi yüksek yüzeyler elde
edilebilir.Yüksek reflektivite yüzey düzgünlüğünden ziyade yüzey tabakalarını
sıvanmasının bir sonucudur.
Lepleme:
Yüzey bitirme amacıyla kullanılan ve içerisine aşındırıcı gömülü lep olarak
adlandırılan yumuşak bir taşıyıcı malzeme ile gerçekleştirilen bir yüzey işleme
yöntemidir.Lep malzemesi olarak iş parçası malzemesinden daha düşük sertlikte
bez,dökme demir ve bakır gibi çeşitli malzemeler kullanılabilir.
Ultrasonik Taşlama: 0.04-0.08
boyutundaki adımlar şeklinde üretilen ultrasonik titreşimler sünek bir
malzemeden yapılmış takım başlığını hareket ettirir.İçerisinde aşındırıcı
partiküllerin gömülü olduğu çamur şeklindeki taşıyıcı arayüzeye doldurulur ve
iş parçası dereceli olarak erozyona uğratılır.
KESİCİ TAKIMLAR
Kesici Takım
Malzemeleri: Kesici takım malzemesinin seçimini
etkileyen kriterler şunlardır;
1) İş
parçasının karakteristikleri (kimyasal ve metalurjik hali)
2) Parça
karakteristikleri (geometri,yüzey bitirme,boyutsal hassasiyet ve yüzey bütünlü-
ğü
gereksinimleri)
3) Takım
tezgahı ve takım tutucusunun karakteristikleri
4) Destek
sistemi
Yüksek
bölgesel gerilimler ise takımın aşağıdaki özelliklere sahip olmasını
gerektirmektedir;
1) Yüksek
sertlik
2) Aşınmaya
ve kesici kenarın talaşlanmaya karşı direnci yüksek olmalıdır
3) Yüksek
tokluk
4) Yüksek
sıcak sertlik
5) Kütlesel
deformasyona direnç gösterebilmek için yüksek mukavemet
6) Yüksek
kimyasal kararlılık
7) Uygun
ısıl özellikler
8) Yüksek
elastik modül
9) Tıtarlı
takım ömrü
10)
Doğru geometri ve yüzey
kelitesi
Sade Karbonlu ve Alaşımlı Takım Çelikleri:
%0.9 ila %1.3 arasında karbon ihtiva
eden
sade karbon çelikleri su verme ve temperleme işlemi ile yüksek
sertlik,mukavemet ve tokluk kazanırlar ve kesici kenar keskin bir hale
kolaylıkla getirilebilir.200-205°C’ın
üzerindeki sıcaklıklardaki temperleme işlemlerinde sertlik kaybı gösteririler
ve bu sebeple diğer takım çelikleri tarafından ikame edilmişlerdir.
Yüksek Hız Çelikleri:
Bu çelikler sade karbon ve alaşımlı takım çeliklerinden daha üstündürler.600°C’a kadar kesme kabiliyetlerini korurlar ve
yüksek kırmızı sertlik özelliğine sahiptirler.Takım çelikleri ile aynı takım
ömrü için kesme hızları takım çelikleriiçin müsaade edilen değerin iki katıdır
ve bu nedenle yüksek hız çeliği olarak adlandırılırlar.
Dökme Karbürler:Karbür
oranı belirli bir değere ulaştığı zaman takım malzemeleri sıcak deformasyonla
şekillendirilebilme kabiliyetini tamamen kaybetmektedir.Bu nedenle karbür oranı
yüksek olan malzemeler dökümyöntemiyle kesici takım haline getirilirler.
Sinter Karbürler:Toz
metalurjisi teknikleriyle üretilen sinter karbürler talaşlı imalatta kullanılan
kesici takım malzemeleri arasında önemli bir konumdadır.Bu malzemeler HSS
çeliklerine göre 4-5 kat daha yüksek kesme hızlarında çalışırlar.
Sermetler:
Sinterlenmiş karbürler sermetlerin bir alt sınıfıdır ve bağlanma metalik bir
fazla sağlanır.Çeliklerin kesme işleminde Ni ve Mo matrisli TiC’ün kullanımı
giderek yaygınlaşmaktadır.
Kaplanmış Karbürler:
İdeal bir takım difüzyon bariyeri görevi görecek ve süreksiz kesme işleminde
yeterli tokluk gösterebilecek bir altyapıya ve oldukça sert ve reaktif olmayan
bir yüzeye sahip olmalıdır.
Seramik Takımlar:
Al2O3 gibi seramikler kaplama dışında sinterleme veya sıcak presleme ile seyyar
uç formunda retilebilirler.Bu oksitler herhangi bir metal bağlayıcı kullanmadan
kendi kendine yüksek sıcaklıklarda sinterlenebilirler.
Kübik Bor Nitrür:
Sentetik elmas üretim yöntemlerine benzeyen yüksek sıcaklık ve yüksek basınç
uygulaması ile üretilen kübik bor nitrür elmastan sonra en sert malzemedir.
Elmas:
En sert malzemedir ve uzun bir süre doğal tek kristal formunda alüminyum ve
diğer demirdışı malzemelerin yüzey bitirme işlemlerinde yüksek kesme hızlarında
kullanılır.
TAKIM TAHRİBATI:
Tahribat şekilleri iki ana grupta toplanabilir;
1) Dereceli Olarak Meydana
Gelen Tahribat Şekilleri:
a) Taban Yüzeyinin
Aşınması: Takım ile iş parçası üzerinde yeni
teşekkül eden
Yüzey
arasındaki şiddetli sürtünme neticesinde taban yüzeyinde bir aşınma bölgesi meydana gelir.Aşınma hızının analitik
karakterizasyonu talaşlı işleme zaman zaman ara vererek bu bölgenin
genişliğinin VB ölçümü ile yapılabilir.
b) Burun Aşınması: VN derinliğinde bir
oyuk veya çentik çoğunlukla iş parçasının sinesine karşı sürtünme neticesinde
takım burnunun parçaya dalan kısmında oluşur.
c) Krater Aşınması:Aşırı
sıcaklık artışı ve kesme gerilmeleri talaş yüzeyinde zamanla bir kraterin
oluşumuna sebep olur.Aşınma genellikle KT derinliğinin ölçümü veya kesme
kenarına dik olarak kraterin kesit alanının ölçümü ile kantitatif bir şekilde
değerlendirilebilir.Krater aşınması aşınma,adhezyon ve takiben takım
malzemesinin frenlenmesi difüzyon veya ısı yumuşama ve plastik deformasyonun
etkisi altında sürekli bir şekilde artarak devam eder.
d) Kenarların Yuvarlaklaştırılması:
Aşınma sonucu kesici kenar yuvarlak hale gelir ve kesme giderek artan negatif
bir talaş açısı ile kesmenin köküne kadar devam eder. Deformasyona uğramayan
talaş kalınlığı azaldığı zaman enerjinin tümü plastik ve elastik deformasyona
harcanır.
e) Kenar Taşlanması: Yığılma kenarının
periyodik olarak kaybı veya süreksiz kesme tipi operasyonlarında kırılgan
malzemelerden yapılmış takımların kullanılması kenar taşlanmasına yol açar.
f) Kenar Çatlaması: Isıl yorulma kırılgan takımlarda kesici kenara
paralel ve dik yönlerde çatlak teşekkülüne sebep olabilir.
2) Ani
Kırılma: Kırılgan malzemelerden imal edilen
takımlar ani kırılma riski taşırlar.Bu olaya özellikle seramik ve sinter karbür
gibi kırılgan malzemelerden imal edilen kesici takımlarla gerçekleştirilen
süreksiz kesme tipi operasyonlarda sıkça rastlanır.
Takım Ömrü Tayininde Kullanılan Kriterler:
Takım ömrü takım seçimini,proses değişkenlerini,proses ekonomisini,kompütür
kontrolü ve otomasyonu etkiler.
Krater
aşınması limiti takım kenarının veya burnunun tamamen kaybı veya taban ve
krater aşınması ile kaybedilen toplam akım malzemesi miktarı için önceden tayin
edilmiş hacimsel cinsten bir limit değeri takım ömrünün tayininde kullanılan diğer
kriterlerdir.Takım ömrünün bir aralıkta değişmesine aşağıdaki etkenler neden
olmaktadır;
1)
İş parçası malzemesinin
sertliğinin parça içinde bir noktadan diğer noktaya değişmesi
2)
Kesici takım
malzemesindeki değişkenlik,geometri ve hazırlama şekli
3)
Takım tutucusu ve iş
parçası bağlantısı ve diğer faktörlerden kaynaklanan titreşimler
4)
İş parçası yüzey
karakteristiklerinin değişimi
Takım
ömrünün tesbiti amacıyla çelikler üzerinde çok sayıdaki deneysel çalışmada
elde
edilen datalar takım malzemesi ve prosese bakılmaksızın takım ömrü dağılımının
genellikle normal logaritmik karakterde ve büyük standart sapmalara sahip
olduğunu göstermektedir.
TALAŞLI
İŞLEM KABİLİYETİ
Talaşlı
işlenebilirlik proses ve malzemeyi birlikte ihtiva eden bir sistem özelliği
olarak düşünülmelidir.Malzemeleri işlenebilirlik açısından genel bir sıralamaya
koymak mümkün değildir.Bununla beraber geleneksel olarak işlenebilirliğin bir
malzeme özelliği olduğu söylenebilir.Malzemelerin talaşlı işlem kabiliyetini
belirlemede kantitatif değerlendirme kriterlerinin kullanılması gerekir.Bu
kriterler aşağıda detaylı olarak izah edilmiştir;
1) Sık
sık adından söz edilen talaşlı işlenebilirlik indeksi,referans bir malzemeye
göre malzemelerin ortalama işlenebilme hızı sıralamasını ifade etmektedir.
2) Dakika
ve saniye cinsinden verilen bir takım ömrü için kesme hızı değeri veya verilen
bir takım ömrü kriteri için işlenen metalin hacmi malzemelerin talaşlı
işlenebilirlik kabiliyetinin tesbitinde kullanılabilecek daha kantitatif
ölçülerdir.
3) Diğer
bir kriter takım aşınmasıdır.Bu değer verilen bir kesme hızı ve besleme
değerinde kalem boyutunda birim zamanda aşınmadan dolayı meydana gelen değişim
cinsinden veya standart bir taban yüzeyi aşınmasının oluşabilmesi için gerekli
olan zaman olarak verilir.
4) Diğer
bir kantitatif ölçü ise standart kesme ve besleme hızlarında elde edilen yüzey bitirme
kalitesidir.
Talaşlı
işlenebilirlik çok yönlü bir özelliktir ve malzemelerin bir kısım özellikleri
tarafından etkilenir.İyi işlenebilirlik terimi minimum takım aşınması,iyi yüzey
bitirme gibi kriterlerden birini veya birden fazlasını ifade eder. İyi
işlenebilirlik için aşağıdaki özellikler aranır;
Talaşın
kolaylıkla kırılabilmesi ve küçük oranlardaki kaymadan sonra talaşın
ayrılabilmesi için sünekliliğin düşük olması gerekir.Bu karakteristikler
plastik deformasyonda istenenlerin tam tersidir.Bu yüzden tercih edilen
özellikler arasında düşük bir deformasyon üssü,düşük kavitasyon oluşturma
direnci,düşük kesit büzülmesi ve düşük kırılma direnci bulunmaktadır.
DEMİR ESASLI METALLER
Karbon Çelikleri:
Karbon çeliği terimi çok düşük karbon içerikli demirden ötektoid üstü çeliklere
kadar uzanan çok geniş bir malzeme grubunu kapsamaktadır.Bu çelikler ticari
olarak şu koşullarda pazarlanırlar;
1) Tamamıyla tavlı koşul; lameller
perlitik formda bulunan karbür oranındaki artışla birlikte mukavemet artar ve
süneklik azalır.
2)
Karbürü küre formuna
getirmek için ısıl işlem görmüş koşulda modüler veya küresel çeliğin mukavemeti
düşük sünekliği yüksektir.
TALAŞLI İŞLEM ÇELİKLERİ: Çeliklerin
büyük bir kısmı talaşlı işlemle şekillendirilebilmektedir.Talaşlı
işlenebilirliği geliştirmek için gösterilen gayretler talaşlı işlem
çeliklerinin geliştirilmesi ile
sonuçlanmıştır.Bu çelikler öncelikle kurşun gibi matriste çözünmeyen yumuşak
element içerirler ve sülfür içerikleri diğer çeliklere göre daha yüksektir.
Alaşımlı Çelikler:
Alaşımlı çeliklerde karbür oranının artışı ile doğru orantılı bir şekilde
sertlikartar ve buna paralel olarak takımın aşınma hızı yükselir.
Paslanmaz Çelikler:
Paslanmaz çeliklerin yüksek mukavemeti ve düşük ısıl iletkenliği talaşlı işlem
esnasında aşırı sıcaklık yükselmesine sebep olmaktadır.
Dökme Demirler:
Primer sementitin varlığı beyaz dökme demirin talaşlı işlenebilirliğini oldukça
güçleştirir.Gri dökme demirde takım aşınmasının ve ani kırılmaların birinci
dereceden sorumlusu beyaz zon olarak adlandırılan sementetik yapıdaki sert
bölgedir.
DEMİRDIŞI MALZEMELER
Düşük Ergime Noktalı Malzemeler:
Sadece çinko alaşımları üzerinde önemli sayılabilecek oranlarda talaşlı işlem
gerçekleştirilmektedir.
Magnezyum Alaşımları: Düşük
süneklik talaşlı işlenebilirliği geliştirir ve magnezyum alaşımlarına talaşlı
işlem alaşımı sıfatını kazandırır.
Alüminyum Alaşımları:
Saf alüminyum ve sünek alüminyum alaşımları tavlı koşullarda işlemeleri halinde
talaş takıma yapışır.Bu nedenle yumuşak malzemeler soğuk çalışılmış koşullarda
işlenirler.
Berilyum:
Kuru ortamda kolayca işlenebilir.
Bakır Esaslı Alaşımlar:
Saf alüminyumda olduğu gibi saf bakırın talaşlı işlenebilme kabiliyeti soğuk
çalışılmış koşullarda maksimum düzeye ulaşır.Bu koşul saf alüminyumdan daha
küçük kesme kuvvetleri ile işlenebilen tek fazlı alaşımlar için de geçerlidir.
Nikel Esaslı Alaşımlar ve Süper Alaşımlar:
Düşük süneklikten doleyı bu alaşımların soğuk çalışmış veya kombine ısıl işlem
görmüş halde işlenmesi tavsiye edilmektedir.Ancak bu alaşımların yüksek yapışma
özelliği ve düşük ısıl iletkenliği çoğunlukla yüksek mukavemetle birleşerek bu
malzemenin tavlı veya aşırı yaşlandırılmış koşullarda işlemini zorunlu hale
getirir.
Titanyum: Yüksek
reaktivitesi ve yüksekyapışma özelliği düşük ısıl iletkenliği ile birleşerek geniş
bir kesme hızı aralığında talaşın kesikli bir şekilde oluşumuna yol açar ve
talaşlı işlemi güçleştirir.
NÜMERİK KONTROL ve OTOMASYON:
Takım tezgahlarının operasyonu ve kontrolü büyük yetenek gerektirmektedir.Üç
boyutlu dış yüzeylere sahip bir parçanın freze ile işlenmesi bu zorluğu
sergilemektedir.Nümerik kontrol başlangıçta böyle üç boyutlu karmaşık yüzeylere
sahip uçak parçalarının işlenmesi için geliştirilmiştir.Yazılımın gelişimine
paralel olarak bilgisayar ve kontrol donanımlarında hızlı gelişmeler
sağlanmıştır ve bu gelişim takım malzemelerindeki ilerlemelere eş zamanlı
olarak gerçekleşmiştir.
Programlanabilir kontrol yazılım
kullanarak iş parçası veya takımı belirli yönlerde hareket ettirebilmektedir ve
hatta çoklu yüzeylerin işlenmesini mümkün kılmaktadır.Kontrol programları
belirgin bir parçanın nasıl işlenebileceğini tanımlamaktadır.
NC veye CNC tezgahlarındaki
gelişmeler oldukça baş döndürücü bir hızla devam etmektedir.NC takım
tezgahlarının günümüze kadar imal edilmiş tüm takım tezgahları içerisinde payı
hala çok küçük olmasına rağmen günümüzdeki oranı toplam tezgah üretiminin
yarısından fazladır.
ELEKTRO-KİMYASAL İŞLEME YÖNTEMLERİ: Günümüzde
sanayida kullanılan elektro ve kimyasal işleme yöntemleri şunlardır;
1)
Kimyasal işleme, 2)
Elektro-Kimyasal işleme, 3) Elektro erozyonla işleme, 4) Elektro-
Kimyasal
taşlama, 5) Yüksek enerjili ışınla işleme
Kimyasal İşleme:
Metallerin çoğunluğunun ve seramiklerin bazılarının bazı asit veya alkali
çözeltiler içinde çözünme gösterdikleri yıllardan beri bilinmektedir.Metal
atomları birer birer ayrılarak sıvı ile çevrelenmiş bölgenin tamamı
çözülebilir.Endüstriyel uygulamalarda yüzeyin sadece bir kısmı dağlanır.Diğer
kısımları balmumu,boya ve polimer film gibi maddelerle korunur.Daldırma veya
püskürtme yoluyla tüm yüzeylerde kalın bir film oluşturulur, dağlanarak elde
edilecek olan model bu yüzey üzerinde bir şablon boyunca bıçakla kesilir.
Elektro-Kimyasal İşleme: Elektro
kimyasal işleme prensip olarak elektrolitik metal kaplama işleminin tam
tersidir.Elektrokimyasal işlemede iş parçaı yüzeyinden atomlar koparılır ve
takiben elektrolit tarafından taşınarak uzaklaştırılırlar.Elektrokimyasal bir
metal erozyonu söz konusudur.İşparçası iletken olmalıdır ve anodu teşkil eder.
Son
şekli verilmiş elektrod negatif yüklü takım tutucuya tesbit edilir ve iş
parçası pozitif yüklü tablaya bağlanır.Güç kaynağı olarak düşük voltaj ve
yüksek amper değerlerinde
DC
akım kullanılır.Elektrod ve iş parçasının tesbit edilip yüklenmesinden sonra
pompalar vasıtasıyla elektrolitin elektrod ile iş parçası arasında sirkülasyonu
sağlanır.
Elektroerozyonla İşleme:
Bu yöntemde işleyici takım olarak kullanılan elektrod ile iletken iş parçası
arasında meydana gelen elektrikli şarjın oluşturduğu aşırı sıcaklık ile
yüzeyden çok küçük parçalar koparılarak şekillendirme gerçekleştirilir.İş
parçası ve metal veya grafit katot çoğunlukla hidrokarbondan oluşan dielektrik
bir sıvıya daldırılır.Elektrod şeçimi işlenecek malzemeye ve gerçekleştirilecek
işleme göre yapılır.Genelde seçilecek takım malzemesinin yüksek ergitme noktalı
mükemmel bir elektrik iletkenli ve yüksek aşınma direncine sahip olması
istenir.
Elektrokimyasal Taşlama: Elektrolitik taşlama olarak da
adlandırılan bu yöntem klasik taşlama ile elektrokimyasal işlemin
birleşmesinden meydana gelir. Elektrolitik taşlama düşük voltajlı doğru akımın
kemirici takım ve iş parçasına uygulanmasıyla oluşturulan elektrokimyasal
erozyonla meydana getirilir.Elektrokimyasal reaksiyonun sonunda elektrolitin
iyonlaşması ve bu iyonların metal yüzeyinde oluşturdukları metal oksit filminin
koparılıp elektrolit tarafından uzaklaştırılmasıyla yüzeyler taşlanmış olur.
Yüksek Enerjili Işınla İşleme: Bu
yöntemle kontrollü bir şekilde ergitme ve kısmi buharlaştırma ile malzemeler
üzerinde kesme ve delme işlemleri gerçekleştirilebilir.Bu proses elektron ışını
ve plazma ark gibi kaynak proseslerinin bir alt dalıdır.Yüksek enerjili ışınla
kesme operasyonu metalik malzemelerin yanı sıra özellikle seramik ve plastikler
gibi işlenmesi güç olan malzemelerin şekillendirilmesinde de çok kullanışlıdır.
PLASTİK
MALZEMELERİN TALAŞLI İŞLEMİ
Plastik
malzemeler moleküler yapıya sahip olmalarına rağmen belirli toleranslar
dahilinde talaşlı imalat yöntemleriyle işlenebilirler. Metallere kıyasla
plastik malzemelerin elastisite modülleri düşüktür ve kesme kuvvetleri etkisi
altında kolaylıkla esneyebilirler.Bu nedenle bu grup malzemelerin tezgaha çok
iyi bir şekilde bağlanması ve desteklenmesi gerekmektedir.
Genelde
plastikler düşük ısıl iletkenliğe sahiptirler.Bu yüzden kesme zonunda
yoğunlaşan ısı bütün iş parçası boyunca dağıtılamaz ve işlenen yüzeyde aşırı
ısınma meydana gelir.Termoplastik bir rezinde cam fazına geçiş sıcaklığına
yaklaşılarak yüzeylerde aşırı deformasyon ve bozulma meydana gelebileceği gibi
termoset rezinlerde çatlama ve ısıl şokun neden olabileceği kırılmalar vuku
bulabilir.
Büyük
talaş açılarında kesme zonu kısalttığı ve kesme zonu kısaltıldığı ve kesme
enerjisi azaltıldığı için kesici takımlar büyük talaş açısına sahip olacak
şekilde imal edilirler. Plastiklerin ilave malzemelerle takviye edilmesi
halinde talaşlı işlemleri şaşıtıcı derecede güçleşir.Cam fiberler oldukça
serttirler ve sadece karbür ve elmas takımlarla işlenebilirler. Genelde kalıplama
ve forming metodları ile kabul edilebilir yüzey bitirme ve boyutsal tolaranslar
elde edilebilir ve dizayn aşamasında talaşlı işlemden kaçınma amaçlanır.
Seramiklerin Talaşlı İşlemi: Seramiklerin
büyük bir kısmı serttir ve aşındırıcı karakterdedir.Bu nedenle seramiklerin
sınırlı seviyelerdeki talaşlı işlemleri yine daha sert olan
diğer
bir seramik takımla
sağlanmaktadır.Elmas, taşlama dislerinin yüzeylerinin hazırlanmasında
kullanılır.Hemen hemen bütün taşlama yöntemleri seramiklerin işlenmesinde
kullanılabilir.Kimyasal etkiye uğrayan seramikler kimyasal yöntemlerle
işlenebilirler.
Seramik
ve silisyum kristallerinin işlşenmesi için yüksek enerji ışını uygundur ve
özellikle laser ışını ile delik açma işlemleri gerçekleştirilebilir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder