TAKIM AŞINMA MEKANİZMALARI VE AŞINMA TİPLERİ

Transkript

1 1 TAKIM AŞINMA MEKANİZMALARI VE AŞINMA TİPLERİ Prof. Dr. Süleyman YALDIZ Selçuk Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

2 KESİCİ TAKIMLAR 2 Takım ömrü, genellikle belirli bir kritere ulaşmak için gerekli olan etkili kesme zamanı veya kısaca iki bileme arasında geçen zamandır. Kesici takımlarının aşınmalarının nedenleri bir çok sebebe bağlı olabilir. Aşınmayı etkileyen faktörleri incelemeden önce kesici takımlarda oluşan aşınma çeşitlerine değinmek gerekir. Çünkü her aşınma çeşidi aşınmanın farklı nedenlerini işaret ediyor olabilir. Kesici takımların tasarlanmasında ve seçiminde işlenecek malzemenin özelliklerine göre iki temel kriter dikkate alınır: Takım malzemesi seçimi Takım Geometrisi

3 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 3 Bir takımda meydana gelen başlıca aşınma tipleri ve yerlerini gösteren aşınmış kesici takım

4 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 4 Aşınma, kesicinin iş parçasıyla temas yüzeylerinde meydana gelen malzeme kaybı olarak ifade edilir. Talaş kaldırma sırasında oluşan birkaç temel aşınma mekanizması aşağıda sıralanmıştır. 1. Abraziv (aşındırıcılarla) Aşınma 2. Difüzyon ile aşınma 3. Adeziv Aşınma 4. Yorulma ile aşınma 5. Oksidasyon Aşınması

5 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 5 Abraziv (aşındırıcılarla) Aşınma: İş parçası yüzeyi ile takım arasına giren sert parçacıkların neden olduğu taşlama işlemine benzer bir durumdur. En çok görülen aşınma tiplerinden biridir. İşleme esnasında sert taneciklerin, yumuşak malzemenin yüzeyinden parçacıklar koparması şeklinde görülür.

6 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 6 Abraziv (aşındırıcılarla) Aşınma: Genellikle kopan parçacıklar takım-iş parçası ara yüzeyinden uzaklaşır ve yapışma olmaz. Bu nedenle yüzeyde malzeme kaybının fazla olduğu bir aşınma tipidir.

7 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 7 Abraziv (aşındırıcılarla) Aşınma: Kesici kenarın abrasiv aşınmaya karşı direnç kabiliyeti önemli ölçüde sertliğine bağlıdır. Abraziv aşınma takım talaş yüzeyinde ise krater oluşmasına sebep olur.

8 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 8 Difüzyon Aşınması: Yüksek talaş kaldırma sıcaklıklarında kesici malzemenim molekülleri akan talaş haline dönerse difüzyon aşınması meydana gelir. Örneğin; talaş yüzeyinin üstünde oluşan aşınmaya difüzyon sebep olur.

9 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 9 Takım İş Parçası Ve Talaşta Oluşan Sıcaklıklar

10 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 10 Difüzyon Aşınması: Talaş ve takım malzemesi arasındaki temas yüzeyinde, artan sıcaklık ve basınca bağlı olarak difüzyon meydana gelir. Takım talaş ara yüzünde her iki yöne doğru gerçekleşen atomsal düzeydeki yayınım nedeni ile takım malzemesi mikro ölçekte yapısal değişime uğrar. Difüzyon aşınmasında talaş kaldırma işlemi sırasında oluşan kimyasal yükler daha etkilidir.

11 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 11 Difüzyon Aşınması: Yüzeyleri birbirine temas eden iki metal malzemenin birbirine yapışmasıyla başlayan ve yeniden ayrılma sırasında zayıf olan malzemenin ana parçadan kopmasıyla oluşan bir aşınmadır.

12 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 12 Adeziv Aşınma: Genellikle takımın talaş yüzeyindeki düşük ilerleme hızına bağlı sıcaklıklarından dolayı ortaya çıkar. Çelik, alüminyum ve dökme demir gibi uzun ve kısa talaş oluşumunun söz konusu olduğu malzemelerde görülür. Bu aşınma mekanizması genellikle kesici kenarı ile talaş arasında yığma kenar oluşumuna neden olur. Yüzeyleri birbirine temas eden iki metal malzemenin birbirine yapışmasıyla başlayan ve yeniden ayrılma sırasında zayıf olan malzemenin ana parçadan kopmasıyla oluşan bir aşınmadır.

13 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 13 Yorulma Aşınması: Termo-mekanik bir kombinasyonun sonucudur. Sıcaklıktaki dalgalanmalar ve takıma etkiyen kesme kuvvetlerinin sıfır ile maksimum değerler arasında değişmesi, kesici kenarın çatlamasına ve kırılmasına yol açar. Aralıklı kesme işlemi ucun sürekli olarak ısınıp soğumasına ve talaş ile temasta olan kesici kenarda şok etkisine neden olur.

14 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI 14 Oksidasyon Aşınması: Kesme bölgesinde yüksek sıcaklık ve havanın varlığı birçok metal için Oksidasyon demektir. Özellikle kesici kenarın talaş ile temasta olan kısmında, talaş genişliğinin sona erdiği noktada (talaş derinliğinde) hava da kesme işlemine etkide bulunur ve Oksidasyon nedeni ile kenarda çentikler oluşur. Oksidasyon aşınması günümüzde talaşlı imalat alanında pek fazla dikkate alınan bir aşınma tipi değildir.

15 KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA TİPLERİ 15 Kesici takım malzemenin avantajlarını ve sınırlarını anlamaya yarayan ve takımların maruz kaldığı farklı aşınma mekanizmalarına bağlı olarak kesici takımlarda görülen başlıca aşınma tipleri aşağıdaki gibi sıralanır. 1. Serbest yüzey aşınması 2. Krater aşınması 4. Çentik aşınması 4. Burun aşınması

16 SERBEST YÜZEY AŞINMASI 16 Aşındırıcı Aşınmanın en yaygın tipidir ve aynı zamanda öngörülebilir ve stabil takım ömrü sağladığından tercih edilen aşınma tipidir. Serbest yüzey aşınması, iş parçası malzemesindeki sert bileşenlerin neden olduğu aşınmaya bağlı olarak oluşur.

17 SERBEST YÜZEY AŞINMASI 17 Sebep Kötü yüzey kalitesi veya boyutsal tolerans dışına çıkan hızlı aşınma. Kesme hızı çok yüksek Düşük aşınma direnci İlerleme (fz) çok düşük Çözüm Kesme hızı azaltılır (vc) Aşınmaya karşı daha dayanıklı bir kalite seçilir İlerleme artırılır (fz)

18 SERBEST YÜZEY AŞINMASI 18 Sebep Kısa takım ömrüne neden olan aşırı aşınma Titreşim Kopan talaşların yeniden kesilmesi Parça üzerinde çapak oluşumu Kötü yüzey kalitesi Isı oluşumu Aşırı gürültü Çözüm İlerleme artırılır (fz) Aynı yönlü frezeleme metodu seçilir Basınçlı hava kullanarak talaşlar etkin bir şekilde boşaltılır Önerilen kesme değerleri kontrol edilir

19 SERBEST YÜZEY AŞINMASI 19 Sebep Salgılı takım ve iş parçası kullanımı Titreşim Kısa takım ömrü Kötü yüzey kalitesi Yüksek gürültü seviyesi Yüksek radyal kuvvetler Çözüm Salgıyı 0,02 mm'nin altına düşürülür Pens adaptörü ve pens kontrol edilir Takımı mümkün mertebe kısa bağlanır İşlemede daha az ağız sayısı seçilir Daha büyük takım çapı seçilir İlerleme azaltılır (fz) Kesme hızı azaltılır (vc) Takım-iş parçası bağlama sistemi geliştirilir

20 MATKAPTA SERBEST YÜZEY AŞINMASI 20 Matkapta ana kenar veya dairesel kısımda serbest yüzey aşınması varsa: Çözüm 1. Kesme hızı azaltılır 2. Kesme sıvısında yağ oranı arttırılır 3. Kesme sıvısı debisi arttırılır 4. Radyal salgı kontrol edilir Ana kenarda serbest yüzey aşınması Dairesel kısımda serbest yüzey aşınması

21 KRATER AŞINMASI 21 Kimyasal Krater aşınması, kesici ucun talaş yüzeyinde oluşur. Bu, iş parçası malzemesi ile kesici takım arasındaki kimyasal bir tepkimeye bağlıdır ve kesme hızı ile artar. Aşırı krater aşınması, kesme kenarını zayıflatır ve kopmaya yol açabilir.

22 KRATER AŞINMASI 22 Sebep Zayıflamış kesme kenarına bağlı kötü yüzey oluşumu ve kesme kenarında kırılma buna bağlı kesme kuvvetlerinde artış. Takım-talaş ara yüzünde çok yüksek kesme sıcaklıklarına bağlı difüzyon aşınması. Çözüm İlerleme azaltılır Kesme hızı azaltılır Aşınmaya dirençli bir takım seçilir Daha iyi talaş oluşumu için pozitif talaş açısına sahip takım seçilir

23 ÇENTİK AŞINMASI 23 Adhesive Yapışkan Talaş derinliği çizgisindeki kesici ucun, hem talaş yüzeyinde hem de serbest yüzeyinde aşırı derecede bölgesel hasarla belirlenen kesici uç aşınması. Bu aşınma tipine, talaşların basınç ile kaynaması ve deformasyon sertleşmesine maruz kalmış bir yüzey neden olur. Paslanmaz çelikler işlenirken yaygın bir aşınma tipi.

24 ÇENTİK AŞINMASI 24 Sebep Kötü yüzey kalitesine ve kenar kırılması riskine neden olan çentik aşınması. İşleme sırasındaki sertleşen yüzey Kabuk ve curuf Çözüm Takım ile iş parçası yüzeyi arasındaki temas alanını arttıran dalma açısı arttırılır Çok pasolu talaş kaldırmada kesme derinliği değiştirilir Isıl sertlik ve deformasyon direnci fazla olan takım seçilir

25 MATKAPTA ÇENTİK AŞINMASI 25 Ön delik açılmış delikler kademeli olarak matkapla genişletildiğinde tanecik kopması yaygın görülen bir aşınma şeklidir. Neden 1. Kararsız şartlar 2. Toplam takım salgısı çok büyük 3. İlerleme çok yüksek Çevre üzerinde çentik oluşumu 4. Yetersiz kesme sıvısı debisi (termal çatlama) Çözüm 1. Ayarlar kontrol edilir 2. Radyal salgı kontrol edilir 3. İlerleme azaltılır Ana kenarda çentik oluşumu 4. Kesme sıvısı debisi kontrol edilir

26 BURUN AŞINMASI 26 Bu aşınma takımın esas kesici kenar serbest yüzeyi ile yardımcı kesici kenar serbest yüzeyinin burun yarıçapı ile birleştiği kenardan aşağıya doğru meydana gelir. Bu aşınma serbest yüzey ile çentik aşınmasının birleşimine benzer. Sebep: Öncelikle abrazyon ile korozyon yada oksidasyon nedeniyle oluşur ve aşırı burun aşınması işlenmiş yüzeyin kalitesini azaltır. Çözüm: İlerleme hızı azaltılır Daha sert bir kalite kullanılır Burun yarıçapı artırılır

27 KESİCİ TAKIMLARDA OLUŞAN HASARLAR 27 Kesici takımlar çeşitli aşınma mekanizmalarının sebep olduğu aşınma türlerine ilaveten bazı kesici takım hasar tiplerine de maruz kalırlar. Bunlar: 1. Plastik deformasyon 2. Talaş yığılması (Built-Up Edge/BUE) 3. Termal (ısıl) çatlaklar 4. Kenar tanecik kopması/kırılması 5. Talaş vurması 6. Takım kırılması

28 PLASTİK DEFORMASYON 28 Isıl Plastik deformasyon, kesme sıcaklığı belli bir kalite (takım malzemesi) için çok yüksek olduğunda meydana gelir. Genel olarak, daha sert kaliteler ve daha kalın kaplamalar plastik deformasyon aşınmasına karşı olan direnci geliştirir.

29 PLASTİK DEFORMASYON 29 Sebep Kesici kenarın plastik deformasyonu, kötü talaş ve yüzey kalitesi ile beraber kesici uç kırılmasına yol açar. Kesme sıcaklığı ve basınç çok yüksek Aşırı yan yüzey ve/veya krater aşınmasının nihai bir sonucu olarak Çözüm Aşınmaya daha dirençli (daha sert) bir kalite seçilir Kesme hızı azaltılır (vc) İlerleme azaltılır (fz)

30 MATKAPTA PLASTİK DEFORMASYON 30 Neden Kesme hızı ve/veya ilerleme çok yüksek Yetersiz kesme sıvısı debisi Çözüm Kesme hızı veya ilerleme azaltılır Kesme sıvısı debisi artırılır

31 TALAŞ YIĞILMASI (BUİLT-UP EDGE/BUE) 31 Yapışkan Bu hasar tipi, talaşın kesici uca basınç ile kaynamasından oluşur. Düşük karbonlu çelikler, paslanmaz çelikler ve alüminyum gibi yapışkan malzemeler işlenirken çok yaygındır. Düşük kesme hızı, talaş yığılmasının oluşumunu artırır.

32 TALAŞ YIĞILMASI (BUİLT-UP EDGE/BUE) 32 Sebep Yığıntı talaş koparken kötü yüzey kalitesine ve kesme kenarı kopmasına neden olma. Uygun olmayan kesme bölgesi sıcaklığı ve kesme hızı Düşük karbonlu, paslanmaz çelik ve alüminyum gibi yapışkan talaş oluşumuna sebep olan malzemeler Çözüm Kesme hızı değiştirilir Kaplamalı bir takım seçilir Daha pozitif bir geometri seçilir Kesme sıvısındaki yağ oranı ve kesme sıvısı basıncı arttırılır.

33 TALAŞ YIĞILMASI (BUİLT-UP EDGE/BUE) 33 Sebep İş parçası malzemesi aşağıdakilere bağlı olarak kesme kenarına kaynaklanır: Düşük kesme hızı (vc) Düşük ilerleme (fz) Negatif kesme geometrisi Zayıf yüzey kalitesi Çözüm Kesme hızı artırılır (vc) İlerleme artırılır (fz) Pozitif bir geometri seçilir Buhar veya sıvı halde kesme sıvısı kullanılır

34 TERMAL ÇATLAKLAR 34 Isıl Kesme kenarındaki sıcaklık ani olarak değiştiğinde, kesme kenarına dikey şekilde çoklu çatlaklar oluşabilir. Termal çatlaklar, frezeleme operasyonlarında yaygın olan darbeli talaş kaldırmayla ilişkilidir ve yetersiz kesme sıvısı kullanımı ile artar.

35 TERMAL ÇATLAKLAR 35 Sebep Tanecik kopmasına ve kötü yüzey kalitesine neden olan kesme kenarına dik doğrultuda küçük çatlaklar. Sebep Darbeli işleme Kesme sıvısı beslemesinin değişkenliği Çözüm Termal şoklara daha dayanıklı daha tok bir kalite seçilir Kesme sıvısı ya bolca uygulanır ya da hiç uygulanmaz

36 KENAR TANECİK KOPMASI/KIRILMASI 36 Mekanik Tanecik kopması veya kırılma, mekanik gerilim baskılarının aşırı yüklenmesinin bir sonucudur. Bu gerilimler, talaş çekiçlenmesi, çok yüksek olan bir talaş derinliği veya ilerleme, iş parçası malzemesindeki kum kalıntıları, talaş yığılması, titreşimler ya da kesici uç üzerindeki aşırı aşınma gibi bir dizi sebebe bağlı olabilir.

37 KENAR TANECİK KOPMASI/KIRILMASI 37 Sebep Esas kesici kenarın kemeye katılmayan kısmı, sürekli talaş çarpmasıyla zarar görür. Bu sebeple kötüleşen kesici kenarın üst ve alt yüzeyi aşırı serbest yüzey aşınmasına yol açacak şekilde zarar görebilir ve talaşlar, kesmeye katılmayan kenara doğru sapar Çözüm Daha tok bir kalite seçilir Daha güçlü bir kesme kenarı olan bir takım seçilir Kesme hızı artırılır (vc) Pozitif bir geometri seçilir Kesmenin başlangıcında ilerleme azaltılır

38 KENAR TANECİK KOPMASI/KIRILMASI 38 Sebep Kötü yüzey kalitesine ve aşırı serbest yüzey aşınmasına neden olan küçük kesme kenarı kopmaları (tanecik kopması). Kalite çok kırılgan Kesici uç geometrisi çok zayıf Talaş yığılması Çözüm Daha tok bir kalite seçilir Daha güçlü bir geometriye sahip takım seçilir Kesme hızını artırılır (vc) veya pozitif bir geometri seçilir Kesmenin başlangıcında ilerleme azaltılır

39 TALAŞ VURMASI 39 Sebep: Bu durum tok veya abraziv talaş meydana getiren malzemelerin (paslanmaz çelik gibi) seramik takımlarla işlenmesi durumunda oluşur. Talaş vurması, talaş geriye doğru kıvrıldığında ve kesme kenarından uzakta takım yüzeyine çarptığında oluşur. Çözüm: Talaş akış yönünü değiştirmek için dalma açısı, kesme derinliği, ilerleme hızı veya takım burun yarıçapı değiştirilerek bu durum önlenebilir.

40 TAKIM KIRILMASI 40 Öngörülemeyen bir sebeple takım kırılması halinde bunu önlemek için; Kesme kuvvetleri azaltılmalı Daha rijit takım tutucu tertibatlar kullanılmalı Kırılma tokluğu arttırılmış takımlar kullanılmalı

41 KAYNAKLAR Modern Talaşlı İmalatın Esasları, Prof. Dr. Cemal Çakır, Nobel Yayınları 2. Sandvik Coromant, 3. Sandvik Coromat, İnternet ortamı, Anonim