-...

www.koumakina2001.8m.com

1

İÇİNDEKİLER… 1. KESİCİ TAKIMLAR…………………………………………………………………………....4

1.1 Kesici Takım Malzemeleri……………………………………………………………..……4 1.1.1. Kesici Takım Malzemelerine Toplu Bakış………………………………………………4 1.1.2. Takım Çelikleri…………………………………………………………………………..5 1.1.3. Yüksek Hız Çelikleri (Hava Çeliği) HSS………………………………………………...5

1.1.3.1 Yüksek Hız Çeliklerin Dağılımı……………………………………………………..5 1.1.3.2 Yüksek Hız Çeliğin İçerisinde Bulunan Alaşım Elemanlarının Çeliğe Etkileri…7

1.1.4 Pulver Metalurjik Yüksek Hız Çelikleri (PM-HSS) ……………………………….………..8 1.1.5.Sert Metaller.…………………………………………………………………………………..8 1.1.5.1. Sinterlenmiş Karbürlerin İmalatı…………………………………………………………..9 1.1.5.2. Sert Metal Üretimi……………………………………………………...………………......9 1.1.5.3. Sert Metalin Kamponentleri Ve Özellikleri ……………………………..…………………10 1.1.5.4. Sert Metallerin Dağılımı……………………………………………………………………10 2-KESİCİ TAKIM KAPLAMALARI……………………………………………………………...13

2.1. Fiziksel Buhar Biriktirme İle Sert Seramik Kaplama ………………………………………14 2.1.1.PVD Tekniği İle Yapılan Kaplamaların Özellikleri…………………………………14 2.1.2. Reaktif olmayan kaplama yöntemi …………………………………………….………15 2.1.3. Reaktif kaplama yöntemi………………………………………………………………15

2.2. En önemli fiziksel buhar biriktirme yöntemleri…………………………………………..…15 2.2.1. Manyetik alanda sıçratma ………………………………………………...……………15 2.2.2. Vakum ark yardımıyla buharlaştırma……………………………………………..……16

2.3. Tek Katmanlı Kaplanan Sert Metaller………………………………………………………16 2.4. Çok Katmanlı Sert Metaller…………………………………………………………………17 2.5. Titankarbonitrür Kaplama TiCN……………………………………………………….……18 2.6. Alüminyum Oksit Kaplama (Al2O3) .………………………………………………………19 2.7. Kaplama İşlemi Karakterizasyonu…………………………………………………..………19 2.8. Seramik Plaketler……………………………………………………………………………20

2.8.1. Kesici Seramiğin Dağılımı……………………………………………………..………21 2.8.2. Kesici Seramiğin Üretimi………………………………………………………………21 2.8.3. Kesici Seramiğin Özellikleri……………………………………………………..…….21

2.9. Kesici Elmaslar……………………………………………………………………………...23 2.9.1. Elmasların Dağılımı………………………………………………………….…………23 2.9.2. Elmas İçeren Kesici Takımların Üretimi Ve Tipleri ……………………..……………24 2.9.3. Elmas Kesici Takımların Kullanım Alanları……………………………………...……24 2.9.4. Kübik Kristal Bornitrür (CBN) ………………………………………..………………25

3. CNC TEZGAHLARI İÇİN TAKIM SEÇİMİ ……………………………………...……………27

3.1. Takım Malzemeleri……………………………………………………….…………………27 3.2. Takım Kontrolü……………………………………………………………...………………27


2

4. KAPLAMANIN FAYDALARI…………………………………………………………..………28

4.1. TİN- Kaplamanın Avantajları…………………………………………………….…………28 4.2. Sert seramik kaplamaların kesici takımlarda avantajları……………………………………28 4.3. TİN Kaplanmış Takımlarla Talaşlı İmalat………………………………………..…………29

4.4. Kullanım Alanları ve Performansı…………………………………………………..………30 4.5. Kaplanmış Takımların Avantajları…………………………………………….……………32 4.6. Kaplanmış Takımların Dezavantajları………………………………………………………33 4.7. Kaplamalı Takımların Aşınma Davranışları İle İlgili Uygulamalı Çalışmaların Sonuçları...33

4.7.1. Kaplamalı ve Kaplamasız Torna Kalemlerinin Performanslarının Karşılaştırılması..…34 4.7.2. Tornalama ve Frezeleme İşleminde Kesme Hızının Kaplamalı ve Kaplamasız Takımların Ömürlerine Etkisi…………………………………………………………………34 4.7.3. Yüksek Hız Çeliği ve Kaplanmış Frezelerde Serbest Yüzeydeki Aşınma Şerit Genişliğinin Frezeleme Boyu İle İlişkisi…………………………………...…………………35 4.7.4. Titan Nitrür ve Titan Alüminyum Nitrür Kaplamalı Matkap Ucundaki Performans Artışı…………………………………………………………………………………………...35

4.8. Süneklik ve Sertlik Bakımından Kesici Takımlar……………………………..……………35 4.9. İşlenecek Malzeme Cinsine Göre Sert Metalleri Sınıflandırılması…………………………36


3

1. KESİCİ TAKIMLAR Metal işleme sanayinde kesme bütün operasyonların kalbi niteliğindedir. Yapılacak operasyona,

işlenecek malzemenin cinsine ve istenilen hassasiyete göre, metal kesiciler farklıdır. Talaşlı imalattaki gelişmeler, kesme ve ilerleme hızlarını da gün geçtikçe arttırması, üretimde

değişik malzemelerin kullanılması, talaşlı üretim tezgahlarının gelişimi, kesici takımların gelişimini de zorunlu kılmaktadır.

Yapılacak operasyona göre, uygun tezgah seçimini de göz önüne alırsak, kesici takımlardan istenen özellikler;

Uzun ömürlü olması İstenilen işleme kalitesini ve ölçüsünü sağlaması Parça başı takım maliyetinin uygun olması Kolay temin edilebilir olması

1.1 Kesici Takım Malzemeleri Takım değiştirme zamanlan ve dolayısıyla işleme zamanları takım, makina ve işgücü maliyetlerinin

yükselmesi nedeniyle, kesici takım malzemeleri aşınmaya karşı mukavemetli olması istenir. Kesici takım malzemeleri ile ilgili teknik gelişmeler sona ermemiştir, mevcut malzemelerde hem

alaşım elemanları hem de yüzey işlemlerle aşınma mukavemeti ve ömrünü arttırmak mümkündür. 1.1.1 Kesici Takım Malzemelerine Toplu Bakış Değişik kesme kuvvet ve zorlamalara maruz kalan kesici takım malzemeleri aşağıda belirtilen

özelliklere sahip olmalıdır. Sertlik ve basınç mukavemeti Eğilme mukavemeti süneklilik Kenar mukavemeti İç yapısal mukavemet Isı mukavemeti Oksitlenmeye karşı koyabilme Difüzyon yayılma eğiliminin az olması Sürtünmeye karşı dayanıklı olması

Ayrıca ısı iletim katsayısı ve genleşme kullanım alanlarına göre uygun olması gerekmektedir. Yukarıda belirtilen tüm özellikleri bir kesici takım malzemesinde toplamak mümkün değildir.

Malzeme ana grupları aşınma mukavemet derecesine göre aşağıda sıralanmıştır. Takım çelikleri Yüksek hız çelikleri (Hava çelikleri) Stelit sert alaşımlar Sert metaller Seramikler Kübik Kristal bornitrür (CBN)

Elmas Tablo 1.1'de ana kesici takım malzemeleri ile çeşitli kaplamalı malzeme türleri toplu halde

verilmiştir. Bu tabloda malzeme türlerine göre kesici hızı, işleme şekli ve uygulanan malzemeler görülmektedir.


4

1.1.2 Takım Çelikleri Takım çelikleri endüstride İlk olarak kullanılan kesici takım malzemeleridir. Senliklerini ısıl işlemle

sağlarlar. Austenit sıcaklığın üzerinde ısıtma Suda hızlı soğutma (Martenzit sertliği için yüksek soğuma hızı gerekli) Temperleme (Hedef: Kısmi sertliğin düşmesi aynı zamanda sünekliliğin artması)

Takım Çelikleri: Alaşımlı ve alaşımsız olmak üzere ikiye ayrılırlar. Alaşımsız olanlar: % l .25C ve az miktarda Si ve N ihtiva eder. • Alaşımlı olanlar: % l .25C ve %l.5Cr, %1.2W; %0.5Mo ve %1.2V içerirler. Alaşımsız takım

çeliklerin sertlik ve aşınma mukavemeti martenzit yapının oluşmasına bağlıdır. Alaşımsız takım çeliklerin sertlikleri yüzeyden kenara doğru bir düşüş gösterirler. Bu çelikler kullanım esnasında 200°C sıcaklığın üzerine çıkılması tavsiye edilmediği için, eğe, kalem gibi el aletleri ve ahşap işleme ta-kımlarında kullanılması ile sınırlıdır. Cr, W, Mo ve V alaşımlı çeliklerin, alaşımsız olanlara karşı avantajları karbür oluşturan elementler sayesinde aşınma mukavemetini artırması ve yüksek sıcaklıklarda sertliğini muhafaza edebilmesidir. Ayrıca ısıl işlemde soğuma hızının azalması ve böylece tüm kesitin sertleşmesi alaşım elemanları ile sağlanır.

1.1.3 Yüksek Hız Çelikleri (Hava Çeliği) HSS Konvensiyonel ergitme yöntemi ile üretilen yüksek hız çelikleri değişik kompozisyonlarda olabilir. Genelde yeterli oranda karbon ve yüksek oranda alaşım elementlerinden oluşmaktadır. Bu alaşım

elementlerinden büyük bir çoğunluğu karbür halinde malzeme bünyesinde dağılmış durumdadır. Bu karbürlerin bir kısmı yüksek sıcaklıkta çözünmezler. Çalışma sıcaklıklarında sertliklerini kaybetmezler.

Yüksek hız çelikleri, takım çeliklerine göre yüksek ısıya dayanabilme (~600°C) ve daha yüksek sertliğe ulaşabilme (62/67 HRC) özelliklerine sahiptir. Bu özellikler ana yapıdaki karbürlerin sayısına ve dağılımına bağlıdır.

Yüksek hız çelikleri üç ana grupta toplanabilir. 1) Wolfram içeren yüksek hız çelikleri 2) Molibden içeren yüksek hız çelikleri 3) Wolfram ve Molibden içeren yüksek hız çelikleri

Bu grupta Kobalt içeren veya içermeyen diye ikiye ayırmak mümkündür. Yüksek Karbon ve Vanadyum içeren hız çelikleri süper hız çelikleri sınıfına girerler.

1.1.3.1 Yüksek Hız Çeliklerin Dağılımı Yüksek hız çelikleri "S" harfi ile ve alaşım elemanlarının oranlarını belirten sayılarla gösterilir.

Örneğin; W - Mo - V - Co

S-10 - 4 - 3 - 10 Tablo 1-1'de Çeşitli kesici malzemelerin kullanım alanlarım ve Tablo 1-2'de ise yüksek hız

çeliklerin analiz değerleri görülmektedir.

Yüksek hız çelikleri W ve Mo oranına göre 4 ana gruba ayrılır. 1. Grupta yüksek Wolfram (%18W) ihtiva ederek yüksek ısıya dayanıklı olurlar ve Co ile

birleşerek çelik ve döküm malzemelerin kaba işlemesinde tercih edilirler. 2. Grupta yükselen Vanadyum (V) miktarına göre (%12W)'a sahip çelikler. Bu gruptaki

çelikler az W ve Co hacimleri ile ısıya karşı daha az da yanıklıdırlar. Fakat %4 V oranı ile, aynı aşınma mukavemetine sahiptirler. Bu çelikler hassas işlemlerde, otomat işlerde ve çelik olmayan malzemelerin işlenmesinde kullanılırlar.

SI2-1-2 ve S12-1-4 çelikleri iyi işlenebilme özelliklerine sahip olduklarından karışık formlu takım imalinde kullanılırlar. Son iki gruptaki çelikler, ağırlıklı olarak Wolfram ve Molibden içeren


5

(%12W+%9Mo) çelikler sıralanmıştır. Molibden elementi Wolfram ile aynı özelliğe sahiptir. Özgül ağırlığından dolayı iki kat hacme sahiptir (γ Mo≈0.5γ W) Molibden elementi içeren çelikler, yüksek sünekliğe sahiptirler. Az kobalt oranı ile, tüm kesici takım üretiminde kullanılır. Buna karşın kobaltlı çelikler işlenebilme özelliklen güç olan malzemeler için (matkap ucu, frezeler, rayba, broş ve torna kalemi vs.) takımlarda tercih edilirler.

Tablo 1-1 Kesici Takım Malzemeleri


6

Tablo 1-2 Yüksek hız çeliklerin ortalama analiz değerleri

Kimyasal Bileşimleri DIN 17006'ya göre kısa gösterilişi

Eski DIN normu

AISI Amerikan Standardı

DÎN 17007'ye göre Malzeme No'su C Cr Mo V W Co

S 3-3-2 ABC III - 1.3333 0.95 4.20 2,60 2.40 3.10 _ S 2-9-1 BMo9 M1 1.3346 0.85 3.90 8.60 1.20 1.50 - S 2-9-2 BMo9V M7 1.3348 0.95 3.80 8.60 2.00 1.70 - S 6-5-2 DMo5 M2 1.3343 0.90 3.80 5.00 1 80 6.40 - SC 6-5-2 DMo 5h - 1.3342 1.00 3.80 5.00 1.80 6.40 - S 6-5-3 EMo 5V3 M3 Class 2 1. 3344 1.10 4.10 4.90 3.00 6.30 - S 9-1-2 ABC II - 1.3316 0.82 4.20 0.90 1.60 8.50 - S 18-0-1 B 18 Tl 1.3355 0.75 4.20 - 1.10 18.00 - S 1 S-0-2 C 18 T2 1.3357 0.75 4.20 0.50 1.60 18.00 - S 12-1-2 D T7 1.3318 0.85 4.20 0.80 2.50 12.00 - S 12-1-4 EV 4 T9 1.3302 1.25 4.30 1.00 4.00 12.50 - S 12-1-2-3 ECo3 T8 1.3211 O.S5 4,30 1.00 2.00 12.50 3.00 S 12- 1-2-5 BÇo5 - 1.3251 0.80 4.00 1.20 1.80 12.50 5.50 S 12-1-4-5 EV4Co Tl5 1.3202 1.30 4.30 1.00 4.00 12.50 5.00 S 6-5-2-5 EMo5 Co5 M 35 1.3243 0.90 4.10 4.90 1.80 6.30 4.SO S 7-4-2-5 EMo5 Co5h M41 1.3246 1.12 4.10 4.00 1.70 6.40 4.80 S 2-9-2-S - M34 1 .3249 0.90 4.00 8.00 2.00 2.00 8.00 S 10-4-3-10 EW9Co10 M36 1 .3207 1.25 4.10 190 3.50 9.50 10.50

S 6-5-2- 5S E18Co3 T2 1. 3245 0.90 4.00 5.00 1.80 6.50 4.80

S 18- 1 -2-5 E18Co5 T4 1.3255 O.BO 4.30 1.00 1.60 18.00 5.00 S 18-1-2-10 El8Co 10 T5 1.3265 0.75 4.30 1.00 1 60 18.00 9.50 S 2-10-1-8 - M42 1.3247 1.08 4.00 9.50 1.20 1,50 8.00 S 6-5-2-8 - - 1.3222 1.45 4.25 590 2.30 6.40 8.00 - - M46 - 1.25 4.00 8.25 3.20 2.00 8.25 (S 6-5-3) PM* (23) (M3 Class 2) (1,3344) 1.28 4.20 5.00 3.10 6.40 -

(S 10-4-3-10) PM8 (30) - (1.3207) 1.28 4.20 5.00 3.10 6.40 8.50

S 6-7 -6- 10 PM* (60) - 1.3241 2.30 4.00 7.00 6.50 6.50 10.50

* PM : Toz metalürjisi ile üretilen çelik

1.1.3.2 Yüksek Hız Çeliğin İçerisinde Bulunan Alaşım Elemanlarının

Çeliğe Etkileri Karbon:Yüksek hız çeliklerinde karbon miktarı genelde %0.7-1.6 arasında değişebilir. Hız

çeliklerinin karbon oranına bağlı olarak sertlikleri de artar. Karbon karbür oluşumunda önemli rol oynar. Karbon oranının artması darbe mukavemetini düşürür, ancak kesme özelliğini ve aşınma direncini artırır.


7

Wolfram: Yüksek hız çeliğinin ana alaşım elemanıdır. % 20'ye kadar ilave edilebilir. Yüksek hız çeliklerinin temperleme direncini artırır, sıcak sertliğin artması ince taneli bir iç yapının oluşturması nedeniyle önemli bir alaşım elemanıdır.

Molibden: Yüksek hız çeliklerde Wolfram yerine kullanılan bir elementtir. Hız çeliklerine etkisi wolframın etkisi gibidir. % l .6-2.0 wolframın yerine % l ,0 Molibden ilave edilir. Molibdenin ergime sıcaklığı wolframın ergime sıcaklığından daha düşük olduğundan Molibden içerikli hız çelikleri, Wolfram içerikli olanlara nazaran daha düşük sıcaklıkta sertleştirilmelidir.

Krom: Hız çeliklerinin her çeşidinde % 3-4 arasında bulunur. Sertlik ve kesme verimim artırır. Yüksek hız çeliklerine diğer bir etkisi de oksidasyonu önler. Vanadyum: Yüksek hız çeliklerinin kesme verimini arttırır. Çelik üretim esnasında cürufların çelik bünyesinden ayrılmasını ve bünyedeki azot gazının giderilmesi için, önemli rol oynar. Çelik içerisinde vanadyum oranına bağlı olarak, karbon oranının yükseltilmesi gerekir. Vanadyum çelik bünyesindeki karbonu kendisine bağlar, diğer metal karbürlerin oluşmasını azaltır. Vanadyum kar-bürler (VC) yüksek hız çeliklerinin en sert karbürleridir. Oksitlenme esnasında en az çözünen karbürlerdir.

Kobalt: Kobaltın yüksek hız çeliklerine en büyük etkisi sıcak sertliğini arttırmasıdır. Bu nedenle kesici takımın kesme verimini artırır. Büyük paso ile çalışan takımlarda Cr-Ni alaşımlı çeliklerin işlenmesinde uygun sonuç verir. Sertleşme esnasında % 95 oranında çözünerek iç yapıyı güçlendirir. 1.1.4 Pulver Metalurjik Yüksek Hız Çelikleri (PM-HSS) Konvensiyonel metalurjik yöntemleriyle elde edilen yüksek hız çeliklerin, karbür konsantrasyonları mekanik dengeli olmayan kaba taneli iç yapı, malzemenin mukavemetine, aşınmaya karşı dayanıklığına ve yüksek hızlardaki sertlik derecelerine zarar verirler. Buna karşın; Pulver Metalurjik Hız çeliklerin iç yapısı çok daha dengeli ve ince taneciklerden ibaret karbür dağılımı gösterirler. Araştırmalar tornalama ve vida işleme, azdırma ile dişli açına işlemlerinde bu tür çeliklerin daha uzun dayanma zamanları verdiklerini göstermiştir. Maliyet masrafları yüksek olduğundan maliyetleri daha uygun olan konvensiyonel yöntemle üretilen yüksek hız çeliklerin ömürlerini arttırmak için, TİN (Titan nitrür), TİCN (Titan karbo nitrür), TiAl2O3 (Titan alüminyum oksit) Vd kaplama maddeleri ile kaplanırlar. Böylece iş parçası ile kesici takım arasındaki sürtünme kuvvetlerinin azaltılması nedeniyle krater aşınma azalır. 1.1.5. Sert Metaller

Sert metaller sinler malzemesi olup, karbürler ile bağlayıcı maddeden oluşurlar. Bağlayıcı fazın özelliği, gevrek olan karbürleri sağlam bir yapıda birleştirmesi ile ve böylece yüksek sıcaklık mukavemeti ve direnci kazandırmasıdır. Sert Metaller, Wolfram, titan ve tantal karbürlerin kobalt bağlayıcı madde ile birleşmesinden ve 1300-1600 °C'de sinterlenmesi ile üretilmektedir. Sert metalin avantajı sin terleme ile homojen bir yapıya sahip olması ve bu nedenle sertlik ve aşınma mukavemetinin yükselmesidir. Sert metaller 1000°C'de yüksek hız çeliğinin oda sıcaklığında sahip olduğu sertliktedir. Ayrıca bağlayıcı faz ve karbür oranlan ile, değişik kalitede sert metal üretme olanağı mevcuttur. Sinterlenmiş sert metaller bugün de varlığını sürdüren WIDIA adı altında 1927 yılında Friedrich Krupp tarafından tanıtılmıştı. Temel buluşlar Almanya'da yapılmasına karşın, daha sonra İsveç, Avusturya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde gelişmeler gerçekleşti. Saf wolfram karbürden ( WC ) kesici takım imali için 2000°C sinterlenme sıcaklığı gereklidir. Ancak üretilen mamulün, çok gevrek olması nedeniyle endüstride kullanılmaya elverişli değildir. Bu nedenle 1914 yılından bu ana problem üzerine çalışan "Kail Schröter" wolfram karbür tozu içerisine % 10 kadar kobalt, nikel ve demir tozu elementleri karıştırılıp, preslendiği zaman mamulün yaklaşık 1500°C de sinterlenerek düşük prositeli çok yüksek sertlikte ve mukavemette bir ürün elde edilmesini sağlamıştır. Sert metalde sertlik metalik seri madenden (WC, TiC ve TaC), süneklilik ise, bağlayıcı maddeden (Co, Ni, Mo) kazanılmaktadır.


8

1.1.5.1. Sinterlenmiş Karbürlerin İmalatı Sert metallerin imalatı, uzun ve kompleks operasyon zincirlerini içine almaktadır. Wolfram-Karbür (WC) yüksek sıcaklıkta titanyum, tantalyum, niobyum, vanadyum,molibden, hafinium karbürler eşlik etmekte ve yerine geçmektedir. Bağlayıcı element kobalt da aynı şekilde Nikel veya Nikel-Molibden alaşımları ile yapılabilir. 1.1.5.2. Sert Metal Üretimi imalatın ana kademeleri

Wolfram tozunun hazırlanması Kobaltın karşılaştırılması Presleme (Tek ya da ikili çalışan hidrolik preslerde 50-150N/mm2 basınçla) Ön sinterleme (900°C vakum fırınında) Şekillendirme (Yumuşak, sünek ve tebeşir gevşekliğinde kolayca şekillenir.) Son sinterleme (1300QC,1600°C vakum fırınında) Taşlama lepleme

Şekil 1-1'de SMP imalatının prensip şeması görülmektedir.

Şekil 1-1 SMP imalatının prensip şeması görülmektedir

Bir sert metal plaketin iç yapısı Şekil 1-2'de görülmektedir.


9

Şekil 1-2 Bir Sert Metalin iç yapısı

1.1.5.3. Sert Metalin Kamponentleri Ve Özellikleri

WC-Co :WC Co içinde çözünür, bundan dolayı yüksek bağlama özelliği ve kenar mukavemeti kazanılır. Aynı zamanda yüksek ısılarda çözülme ve difüzyon kabiliyetinden dolayı kesme hızları sınırlıdır,

TiC: Az bir difüzyon eğilimine sahiptir. Bundan dolayı sert metaller yüksek ısılarda daha yüksek aşınma mukavemetine sahiptir, bağlayıcı Özellikleri karışım oluşturur. Yüksek TiC, içeren sert metaller daha gevrek ve kırılgan olurlar. TiC, çeliklerin yüksek kesme hızlarında işlenmesi tercih edilir.

TaC: TaC sünekliliği ve kenar mukavemetini artırır. İç bağlayıcı özellik TiC'de olduğu gibi büyük oranda düşmez.

NbC: TaC özelliği gösterir. Her iki karbür'de seri metal içinde Ta(Nb)C kristal halinde bulunurlar.

1.1.5.4. Sert Metallerin Dağılımı a) Konvansiyonel sert metaller Konveksiyonel sert metaller üç ana grubuna ayrılırlar: (P,M, K)

Bu dağılımın kriterleri bileşen elemanların oranlan ve elde edilen özellikleri Tablo 1-3'de verilmiştir.


10

Tablo 1-3 Farklı Sert Metallerin Bileşimleri ile Özellikleri

P-Grubu : Bu sert metaller yüksek ısı sertliği ve düşük aşınma mukavemeti gösterirler. Bu gruptaki sert melaller, uzun talaş veren çeliklerin de işlenmesinde kullanılır. M-Grubu : M grubu sert metaller özellikle yüksek ısı sertliğine ve aşınma dayanıklığına sahiptirler. Bu tip sert metaller paslanmaz, asit ve yüksek ısıya dayanıklı çeliklerin alaşımlı seri döküm malzemelerin işlenmesinde kullanılırlar, K-Grubu : K grubu sert metaller yüksek ısıya daha az dayanıklıdırlar, buna karşılık yüksek aşınma mukavemetine sahiptirler. Bunun için kısa talaş veren malzemelerde, metal olmayan malzemeler ve mermer, ahşap malzemelerde kullanılır. Bu gruba genellikle; WC,Co bağlayıcı madde ile az miktarda VC.TiC.TaC ve NbC'den oluşurlar. b) Yüksek TiC alaşımlı sert metaller: Bileşimi : % 60-80 TİC, % 12Nİ, Mor ve az miktarda WC Özelliği :

Yüksek sertlik Az difüzyon eğilimi Yüksek ısı mukavemeti Kırılma ve kenar mukavemetinin azlığı

Bu tip sert metaller difüzyona karşı dayanaklı olduklarından yüksek ısıya karşı da dayanıklı olurlar ve P01-03 sert metallerde aynı özelliği gösterirler. Hassas işleme için elverişlidir, Bağlayıcı madde miktarı çok olmasından dolayı daha sunaktırlar ve P15'e kadar kullanılabilirler. Alaşımsız ve alaşımlı çelikler TİC sert metallerde kenar mukavemetinin azlığı nedeniyle ancak 900 N/mm2'ye kadar malzemelerde 0.4 mm/devir ilerlemelerle ve 50-100m/dek kesme hızları ile işlenebilirler. Bu tip sert metaller frezeleme işlemleri için tercih edilmezler.


11

c) Çok Katmanlı Tipler: Kaplamasız olan bu tip sert metallerin özelliği, yüksek sertliktedir. Şekil 1-4 özellikler kullanılan malzemenin saflığından ve sinterleme prosesinden kaynaklanır. Bunun için, tane büyüklüğünün kontrol altına alınması ve karbürlerin düzenli dağılımı gerekir. d) Kaplamalı Sert Metaller Alaşımlı elemanların avantajını artırmak için, kaplamalı sert metaller geliştirilmiştir. Bu tip sert metaller yumuşak sert metal gövdeden ve bunun üzerine kaplanan sert ve aşınmaya karşı mukavim olan TiC, TiN. TİCN ve A1203 kaplama yüzeylerinde oluşur. Bu tip sert metaller özellikle tornalama ve frezelemede kullanılırlar. Burada en önemli özellik yüksek aşınma mukavemetidir. Uygun kesme şartlarında bu özellik takım ömrünü artırır. Ömür kaplamasız tiplere göre birkaç kat yükselir. Şekil 1-3'de Widia ve Plansee'ye göre sert metalin özelliklerini göstermektedir.

Şekil 1-3 İki imalatçı firma (Widia, Plansee’ye göre) sert metallerin, mekanik değerleri

Şekil 1-4 Widia'ya göre sert metallerin geniş kullanım kalitesi


12

2-KESİCİ TAKIM KAPLAMALARI Kaplama tabakasının oluşumu sert melalin gaz fazından yüklenmesi ile olur, Bunun yöntemleri ise: Fiziksel Yöntemler: (PVD Vakum-Buharlaşma, katod plasma yöntemi) Kimyasal Yöntemler: (CVD Chemical-Vapor-Deposition Yöntemi) Fiziksel-Kimyasal Yöntemler: Elektroliz ergitme yöntemi, ionkaplama-plasma yöntemi Aşağıda belirtilen şartlar göz önüne alındığında kaplama yöntemlerinden katod püskürtme, ion kaplama ve CVD yöntemi önem kazanır.

Homojen tabaka kalınlığı Tanımlanan kimyasal bileşim Yüksek sayılarda kolay üretim

Bugün konvensiyonel yolla elde edilen CVD-kaplamada TiC yüzeyi için, titankarbür ve metan gazı buharlaştırılıp Bu gaz bileşimi birkaç bin plaketin bu-lunduğu hazneye gönderilir. Bu hazne içerisinde atmosfer basıncının daha alçak değerlerde ve 900CC-1100°C derecelerde, TiC sert metal yüzeylerde yoğunlaşarak kaplama tabakası oluşur. Bu reaksiyon, sert metal yüzey üzerinde oksit oluşumunu engellemek için, hidrojen gazı korumasında gerçekleşir. Ayrıca çok katmanlı kaplamalar için, gaz fazı bileşiminin ayarlanma imkanı nedeniyle önem kazanır.

Makine parçalarının ömürleri ve takımların kullanım süreleri aşınma nedeni ile sınırlıdır. Günümüzde aynı parçanın gittikçe daha büyük sayıda üretilme talepleri, yaygınlaşan otomasyona karşılık aşınma nedeni ile metal işleme makinelerinin durma süreleri fiyat faktörünü devamlı olarak arttırmaktadır. Bu nedenle aşınmanın önlenebilmesi, her geçen gün ekonomik anlamda daha büyük önem kazanmaktadır. Aşınmanın, ülkenin gayri safi milli hasılasında %5’ in üzerinde kayıplara neden olduğu bilinmektedir. Takım ömürlerini uzatmak için yeni nesil takım çelikleri üretilmektedir. Takımlarda kullanılan malzemeleri daha pahalı olan yenileri ile değiştirme yerine, yalnızca yüzeyin aşınma özelliklerini geliştirmek ise soruna ekonomik ve pratik bir yaklaşımdır. Bu alanda sert seramik film kaplamalar ile son yıllarda büyük bir aşama sağlanmıştır. Bu teknolojilerde kullanılan nitrür, karbür, oksit vb. sert seramik kaplamaların, aşınmaya karşı dayanıklı oldukları uzun süredir bilinmektedir. Bu malzemelerin gevrek ve çok kırılgan oluşları, dolu malzeme olarak kullanımlarını engellemektedir. Ayrıca fiyatları da oldukça yüksektir. Bu tür malzemeler sert seramik film olarak çelikler ve sert metaller üzerine kaplandıklarında yüzey sertliği çok yüksek, kütlesel olarak tokluğu yeterli kesici takımların üretilmesi mümkün olmaktadır. Takım çeliklerinin sert seramik malzemelerle kaplanma teknikleri araştırılmıştır. Bu araştırmalar neticesinde 1960’lı yıllarda CVD (chemical vapour deposition) Kimyasal Buhar Biriktirme adı altında bir teknik geliştirilmiş, fakat bu yöntemle 200-5000 C arasında sertliğini kaybeden takım çeliklerini kaplamak mümkün olmamıştır. Çünkü bu teknik için 1100-12000 C civarında kaplama sıcaklıkları gerekmektedir. Bu teknik ile sadece sert metal tabir edilen WC (volfram-karbür) malzemeler üzerine kaplama yapılabilmektedir. Uzmanların araştırmaları sonucunda PVD (Physical


13

Vapour Deposition) Fiziksel Buhar Biriktirme tekniğinin bir dalı olan ion kaplama adlı bir metot geliştirilmiştir. Bu metot ile HSS ve HWS adı verilen yüksek hız ve iş çeliklerini sert seramik filmler ile kaplamak mümkün olmuştur. Ancak sertliklerini 100-3000 C arasında kaybeden soğuk iş çeliklerini sert seramik filmler ile kaplamak, PVD-ARK buharlaştırma adı verilen metodun Rusya’da geliştirilmesi ile mümkün olmuştur. PVD-ARK tekniği ile 100-6000 C arasında her türlü ısıl işlem görmüş takım çeliklerinin sert seramik filmler ile kaplanması büyük bir başarı ile sağlanmıştır.

2.1. Fiziksel Buhar Biriktirme İle Sert Seramik Kaplama PVD teknikleri diğer kaplama teknikleri ile kıyaslandığında;

• Düşük sıcaklıklarda çalışma (taban metalinin fazla ısınma tehlikesinin olmaması), • İstenmeyen yönlü birikmenin olmaması (kaplama kalınlığının homojen olması), • Çevre kirliliğine yol açmaması, • En yaygın ve gelişmeye açık yöntem olması gibi avantajlarının olduğu görülmektedir.

PVD tekniği ile elde edilen sert seramik film kaplamalar dünyada 2000'li yılların bacasız sanayi olarak değerlendirilmektedir. PVD teknikler ile elde edilen sert seramik ince film kaplamaların geçmişi 20-25 yıl öncesine dayanmaktadır. Ülkemizde ilk PVD sert seramik film kaplama 1990 yılında başlamıştır. Halen endüstriyel amaç ile kaplama yapan tesisler mevcuttur. Ayrıca İTÜ ve Kocaeli Üniversitelerinde de sert seramik kaplama yapan tesisler bulunmaktadır. Bu birimler ile kaplamacıların birlikte yaptıkları çalışmalar neticesinde, son yıllarda Türkiye'de bu alanda yapılan araştırma ve yayın sayısı da hızla artmıştır. Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) metodu ile elde edilen film kaplamalar vakum ortamında yapılmaktadır. Sert seramik filmlerin elde edilmesinde değişik teknikler kullanılmaktadır. PVD teknikler, elde edilecek sert seramik film malzemesinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre değişmektedir. İnce film tekniklerini, kaplama malzemesinin elde ediliş, şekline göre, iki temel grup altında toplamak mümkündür.

2.1.1. PVD Tekniği İle Yapılan Kaplamaların Özellikleri

1 – Isıl işlem görmüş takım çeliklerinin 180 - 1600°C arasında kaplanabilmesi ve parçalarda sertlik kaybı olmaması.

2 – Kaplanan tabakalarda çok yüksek tutunma kuvvetlerinin oluşması ve yüzeyden pul pul dökülmemesi.

3 – Sık dokulu kristal tabaka yapısının oluşması.

4 – Çok ince ( 1 – 5 µm ) kaplama yapılabilmesi ve parça toleransının muhafaza edilmesi.

5 – Kompleks geometrik parçaların döner mekanizmalarla homojen özelliklerde kaplanabilmesi.

6 – Köşelerin ve keskin uçların keskinliğinin bozulmadan kaplanabilmesi.

7 – Takımların ve kalıpların bilendikten sonra tekrar kaplanabilmesi.

8 – Kaplamaların sökülerek tekrar kaplama yapılabilmesi.


14

2.1.2. Reaktif olmayan kaplama yöntemi; Kaplanacak malzeme vakum altında herhangi bir metot ile buharlaştırılır. Buharlaşan malzeme atomlarının veya moleküllerinin kaplanacak malzeme yüzeyinde birikmesi sonucu kaplama elde edilir. Bu yöntem ile sert seramik filmden ziyade metal kaplama yapılır.

2.1.3. Reaktif kaplama yöntemi; Reaktif olmayan kaplama yöntemine ek olarak metal buharlaştırma sırasında ortama reaktif gazların verilmesi ile sağlanan bir yöntemdir. Bu durumda buharlaştırılan malzemenin, ki bu genellikle bir metaldir (Ti, Cr, Al, Zr, Mo vb.) kaplanacak malzeme yüzeyinde sisteme dahil edilen bir gaz ile (azot, karbon, oksijen vb.) bileşik oluşturma sağlanır. Yöntem sert seramik ve bileşik malzemeleri üretmek için oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu iki temel metot kendi içlerinde değişik buharlaştırma tekniklerine göre sınıflandırılırlar; • Termal ısı ile, • Elektron demeti ile, • Lazer ile, • Manyetik alanda sıçratma, • Doğru akım sıçratma, • Radyo frekansı ile sıçratma, • Vakum arkı ile. Dünyada seramik ve ince film kaplamaların PVD teknikler ile elde edilmesinde temel olarak iki reaktif teknik yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar; 1. Manyetik alanda sıçratma (magnetrom sputtering), 2. Vakum arkı (vacuum arc). Vakum ark buharlaştırma tekniği kendi içinde dallara ayrılmaktadır. a. Rasgele ark (random arc), b. Manyetik alan odaklamalı ark (magnetic focus arc), c. Kontrollü ark (steered arc). PVD ark teknolojisinin bir dalı olan PVD- Manyetik Alan Odaklamalı ark tekniğidir. Bu teknik katı fazdan buhar fazına direkt olarak geçebilme, buharlaşma anında elektron akımı ile ionizasyonu sağlama, ionenerjisinin yüksek olması, reaktif gazın ionizasyon enerjisinin yüksek olması ve düşük sıcaklıklarda kaplamaya olanak tanıması gibi avantajlara sahiptir.

2.2. En önemli fiziksel buhar biriktirme yöntemleri Projemizin konusu olan teknikte, havası boşaltılan bir odada saf metal buharlaştırılır ve ısıtılan takım üzerinde reaktif gaz ile reaksiyona sokularak ince film kaplama oluşturulur. PVD teknikler ile 300-700°C arasında ince film kaplamaları elde etmek mümkündür. Böylece ısıl işlem görmüş takım çelikleri, sertlik kaybına neden olmadan kaplanabilmektedir. PVD tekniklerde metali sadece buharlaştırma yeterli olmamaktadır. Kaplamayı oluşturacak metal buharının yüksek enerjili ion buharı haline geçmesi ve elektrik alanda hızlandırılması gerekmektedir. Metal buharının ve ionizasyonun elde edilme şekline bağlı olarak PVD teknikleri kendi aralarında farklılaşırlar.

2.2.1. Manyetik alanda sıçratma "Magnetron sputtering" adı verilen bu metod ile vakum ortamında hızlandırılan gaz ionları manyetik alan içinde bulunan katod malzemeye çarptırılmak suretiyle buhar elde edilir, Buhar elde edildikten sonra yüksek gerilim altında ve manyetik alanda ionize edilerek kaplanacak malzeme üzerinde reaktif gaz ile reaksiyona sokulur ve istenilen tip kaplama üretilir. Avrupa'da oldukça yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Ark metodu ile kıyaslandığında, bu yöntem ile elde edilen kaplamanın yüzey kalitesinin daha yüksek fakat kaplanan malzemenin taban metale yapışmasının ise daha zayıf olduğu görülmektedir.


15

2.2.2 Vakum ark yardımıyla buharlaştırma Bu teknikte magnetik alan içindeki metal katod üstüne gönderilen elektrik arkı küçük bir noktaya odaklanarak bu bölgelerde metal buharlaştırılır ve aynı anda ionize edilir. Ion buharı elektrik alanda hızlandırılarak kaplanacak malzeme yüzeyinde reaktif gaz ile reaksiyona sokularak istenilen kaplama elde edilir, PVD-ARK adı verilen bu yöntemde, yüksek ion enerjisi ve ion-akım yoğunluğu elde edilir. Bu teknik ile elde edilen kaplamaların taban metale yapışması çok iyidir. 2.3. Tek Katmanlı Kaplanan Sert Metaller Pratikte aşağıda belirtilen malzemeler kullanılır.

Titankarbür (TİC) Titannitrür (TiN) Hafniyum karbür (HfC) Hafniyum nitrür (HfN) Zirkon karbür (ZrC) Zirkon nitrür (ZrN)

Kaplanan plaketlerin aşınmaya karşı gösterdikleri özelliklerin değişik nedenleri vardır. TiC bileşiminin sürtünme katsayısı WC-TİC-Co sert metale göre daha küçüktür. Sürtünme katsayısının düşük olması ve kaplanan tabakanın ısı iletiminin az olması nedeniyle kesici kenar ısısının düşük olmasını ve böylece işlenen malzeme ile, sert metal arasındaki diffüzyonun engellenmesini sağlar. Sürtünme aşınması ve difüzyon aşınması böylece azalmış olur. Metal transferi, sert metal tabaka ile işlenen malzeme arasında, konveksiyonel sert metale göre daha az olur. Şekil 2-1'de kaplanmış sert metallerin iç yapılarını, Tablo 2-1’de ise, sert metalin aşınmayı azaltıcı etkilerini ve sert metalin özelliklerim' göstermektedir. Titankarbür, titannitrüre nazaran daha serttir. Ayrıca ısıya karşı daha az duyarlı olması, frezeleme işleminde tercih edilmesini sağlar. Buna karşın Titannitrür kimyasal olarak daha stabildir ve metale oranla difüzyon özelliği daha azdır. Talaşlı işlemlerde bu durum krater aşınmasına karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. Serbest yüzey aşınması Titannitrür ile yüksektir.


16

Şekil 2-1 Kaplanmış sert metallerin kırılma yüzeyleri {İç yapıları) katmanlı sert metallerde kesme özellikleri darbeli kesimler için iyileştirilmiş iyileştirilmiştir

Tablo 2-1 Sert malzemelerin fiziksel değerleri

Kaplama tabaka kalınlığı; TiC için 4-8 µm, TiN için ise, 5-7 µm arasındadır. Kaplama malzemesi olarak (α-Al2O3) alüminyum oksit bu üçü arasında en sert olanıdır. Al2O3''ün sıcak sertliği fazla, yüksek oksitlenmeye ve krater aşınmasına karşı daha mukavim olmasıdır. Bu kaplama tipinin en büyük dezavantajı, termal şoklara karşı hassas olmasıdır.

2.4. Çok Katmanlı Sert Metaller Kaplamalı sert metallerde ilk jenerasyonlarda kaplama tabakası ile, ana sert metal gövde arasında η-fazı oluştururlar, ikinci ve üçüncü jenerasyon sert metallerde bu durum geliştirilmiş proseslerle ortadan kaldırılmış ve çok

Şekil 2-2 Widia'ya göre sert metal kaplamanın gelişimi


17

2.5. Titankarbonitrür Kaplama TiCN Çok katmanlı bu kaplama (TiC-Ti(CN)-TiN)TiC'un özelliği olan serbest yüzey aşınmaya karşı

direnci, TiN'in Özelliği olan krater ve oksidayona karşı direnci ile birleştirilir. Ana matris üzerine ilk önce TiC kaplanır, ve bunun üzerine homojen olarak TiC TiN'e

dönüştürülür (Şekil 2-3). TiN'in TiC'e nazaran daha az kırılgan olmasından ve sürtünme katsayısının daha az olmasından

kesme kuvvetleri azalmış ve darbeli kesmelere karşı daha uygun duruma getirilmiştir. Kullanım alanları:

Çelik Çelik döküm pik ve temper döküm Sert malzemelerde yüksek kesme hızı

Şekil 2-3 TiC-Ti(C N)-TiN Kaplanmış Sert Metal


18

2.6. Alüminyum Oksit Kaplama (Al2O3): TiN'de olduğu gibi, AI203 kaplamada da ana malzemeye bağlamada problem olduğundan, TiC ile önceden kaplama yapmak gerekmektedir. TİC-Al203 kaplamalı sert metallerin kullanım alanları düküm, çelik malzemelerdir. Kaplamalı sert melallerde konvensiyonel alanlara göre belirgin bir verim artışı sağlanmakladır. Şekil 2-4'de görüldüğü gibi, yapılan deney sonucunda döküm malzemede 4 kat ömür artışı sağlanmıştır. Sert metalin yüklenme sının ana malzemenin özellikleri ile sınırlıdır. Yüksek alaşımlı çeliklerin kaplamalı sert metal ile işlenmesinde difüzyon aşınması yüksek olduğundan olumsuz sonuçlar elde edilir. Şekil 2-5'de.V4A malzemenin TiC kaplanmış sert metal plaketle tornalanmasında tipik aşınma formu görülmektedir.

Şekil 2-4 GG 30 ve

CK 55N malzemelerin sert metal plaketlerle tornalanmasında

elde dilen ömür-kesme

hızı diyagramı.

Şekil 2-5 V4A malzemenin kaplanmış sert metalle tornalanmasında elde

edilen tipik acınma formu.

2.7. Kaplama İşlemi Karakterizasyonu

Ark PVD tekniği, kaplama malzemesinin vakum ortamında buharlaştırılması esasına dayanır. Bu teknik, kaplama malzemesinin (Ti, Cr, Al2O3, TiAlN vs.), vakum ortamında ergitilip buharlaştırılarak, buharlaşan atomların elektro manyetik ortam içerisinde, matriks malzeme yüzeyine yoğuşturulması esasına dayanır. Bu sistemde, vakum kazanı içerisinde kaplama malzemesi katot,


19

matriks malzemesi anot olarak asılı pozisyondadır (Şekil 2-6). Sisteme uygulanan voltaj (400-500V) ve yüksek akım değerinin (100-250A) etkisiyle, katot yüzeylerinde ark meydana gelir. Katodun ark oluşturduğu alanlarda, sıcaklığın ergime sıcaklıklarında olması (1660 °C), Ti elementinin buharlaşmasını sağlar. Matriks ve kaplama malzemenin ısıtılması ayrı rezistanslarla sağlanır. Matriks malzeme alt kritik sıcaklığın çok altında ısıtılarak (yüksek hız çeliklerinde 400-550 °C), anot ve katot arasında elektro manyetik ortam sağlanır. Bu ortamda, vakum içerisine azot verilerek, buharlaşan titanyum atomlarıyla azotun reaksiyona girmesi sağlanır. Oluşan TiN atomları, katottan anoda doğru aktif enerjilerini kaybetmeden ilerleyerek, matriks malzeme yüzeylerinde yoğuşur. Matriks yüzeye biriken kaplamanın mukavemeti aşağıdaki parametrelere göre değişir.

• Matriks malzemenin yüzey temizliği ve pürüzlülüğü,

• Kaplama sıcaklığı ve uygulanan akım değeri,

• Kaplama tabakasının kimyasal bileşimi ve kalınlığı,

• Vakum ortamının saflığı.

Şekil 2-6 Ark PVD Tekniğinin Şematik Gösterilişi

Ark PVD kaplama tekniğini, diğer yüzey sertleştirme tekniklerinden ayıran esas özellik, sertleştirme sıcaklığının, kaplanacak malzemenin alt kritik sıcaklığının altında olması ve ısı kontrol sisteminin çok hassas olmasıdır. Dolayısıyla, matriks malzemede, çarpılma ve mikro yapı bozukluğuna neden olmadan, sertleştirmenin sadece yüzeyde 0,1 -50 mm bir tabakada olması, bu tekniği tercih edilir hale getirmiştir. Çünkü, kaplamanın 0,1-50 mm mertebesinde olması, matriks malzemenin tokluğunun tabakaya da kazandırılarak, iki ayrı malzemenin bir tek malzeme gibi özellik göstermesi sağlanmıştır. Bu ise, Ark PVD kaplama tekniğini tercih edilir hale getirmiştir.

2.8. Seramik Plaketler

Seramik; kullanımı ve üretimi esnasında 540°C yukarısında sıcaklığa maruz bırakılan, inorganik melal dışı, metal oksitler, borürler, karbürler veya nitrürler ile, bu bileşiklerin karışımlarını içeren ürün sınıfıdır.

Seramik plaketlerin baz malzemesi (Al2O3) alüminyum oksittir. Gevrekliği azaltmak için, ek alaşım elemanları olarak türlerine göre; SiO2, Mo, Mo2, C, WC ve TiC'de eklenir. Bu malzemelerin tozlan yüksek basınçlarda preslenir ve 1500°C'de sinterlenerek elde edilir.

Talaş kaldırmada özellikle çelik ve döküm malzemelerin işlenmesinde seramik takımlar bugün önem kazanmışlardır. Saf Al2O3 veya alüminyum oksidin metal karbürü ile karışımlı özlü seramik takımlar bugün özellikle hızlı ve otomatik tornalama operasyonlarında kullanılır. Özel hammadde geliştirme çalışmalarda ve sinterleme olayında yapının küçültülmesiyle seramiğin sünekliliği son yıllarda önemli derecede arttırılmıştır. Ayrıca termo şok eğilimi uygun alaşım ile iyileştirilmiştir. Şekil 2-7 Ck45N ve GG 25 döküm malzemelerde, talaş hacminin artışı, KIÇ gerilimi mukavemet faktörünün, kırılma sünekliliği gelişimini yıllar itibariyle göstermektedir.


20

KIC= 8.VC 1/2 formülde KIC= Kırılma tokluğu VC= Hata boyu (Çatlak gözenek)

Şekil 2-7 Feldmühe'ye göre seramik plaketlerde gözlenen performans artışları.

2.8.1. Kesici Seramiğin Dağılımı: Seramik malzemeler iç yapılarına göre oksit seramik ve karışık seramik olarak ikiye ayrılırlar. Bu

ayrım Alüminyum oksidin miktarında ve buna bağlı olarak fiziksel özelliklerin değişiminden kaynaklanır. a) Seramik Oksit:

Bu gruba Al2O3 miktarının payı % 90'nın üzerinde olan ve dolayısıyla beyaz bir görünüme sahip kesici seramik dahildir. Al2O3 miktarının fazlalığından karışık seramiğe göre bu grup daha tipik kullanım sahaları mevcuttur. Oksit seramik 400 HB sertliğe kadar; 1600 N/mm2 48 HRc'ye kadar olan çeliklerde kullanılır. Kesikli darbeli kesim kesme geometrisi adaptasyonu ile pik dökümde kullanılabilir. Alçak eğilme mukavemetinden dolayı, çelik için kaçınılmalıdır. Termo şok etkisinden dolayı bu malzemelerde soğutma işlemi uygulanmaz. Hassas ölçü toleransları için, soğutma gerekli ise, endirekt olarak basınçlı hava ile karşılanmalıdır. b) Karışık Seramik :

Bu gruba % 90'dan az Al2O3'e sahip ve diğer bileşimleri TiC veya WC ihtiva eden malzemeler dahildir. Bu grup, oksit seramikten koyu olan rengi ve yüksek aşınma mukavemetine sahip olması ve termo şoka daha az hassas olması ile ayrılır.

Bu grup kesici malzeme 700 HB sertliğe kadar, pik, sifero ve temper döküm malzeme ile 2400 N/mm2 mukavemete kadar 64 HRC sertliğe sahip çeliklerde kullandır.

2.8.2. Kesici Seramiğin Üretimi İlk ünce ince kum (α-Al2O3-α) alüminyum oksit tozun, değişik katkı malzeme ile formlara

preslenir, ve ergime noktasının biraz altında olan sıcaklıkta sinterlenir. 2.8.3. Kesici Seramiğin Özellikleri Kesici seramiğin en önemli özelliği kırılgan olmasıdır. Ani olan mekanik yüklerde ve darbeli

kuvvetlerde kesici malzemenin kırılması ile, iç yapının bozukluğu görülür. Metale nazaran kırılmanın nedeni sünekliliğin az olmasıdır. Dış kuvvetler aracılığı ile, iç yapı mukavemetinin aşılması sonucu çatlaklar oluşur. Al2O3 sert metale nazaran plastik deformasyon göstermez. Sert metallerde ısıya dayanıklı bağlayıcı eleman kobalt fazı ile 800°C-900°C arasında sınırlanmıştır. Yüksek ısılarda sert metalde bir iç yapı hareketlenmesi görülür, Al2O3 ise, yüksek ısılara ve dolayısıyla kesme hızlarına daha yatkındır.

Seramik maddenin normal oda sıcaklığındaki mukavemeti sert melale göre hemen hemen aynıdır. 1100CC sıcaklığında ise, seramiğin basma mukavemeti çeliğin oda sıcaklığındaki değerinden daha yüksektir. Bu özelliğinden dolayı seramik kesici takım olarak kullanım bulmuştur. Seramiğin yüksek aşınma mukavemetine sahip olması, iyi bir kimyasal bağlayıcı ve kesici plaket ile kalkan talaş arasındaki sürtünme katsayısının az olmasına bağlanır. Sert metalde görülen krater


21

aşınmasına seramikte rastlanmaz. Yüksek aşınma mukavemeti ve oksidasyona karşı bağışık olması, seramiğin yüksek kesme hızlarında çalışabilmek için, tezgahın gücü ve tezgah-takım ve iş parçası arasındaki stabilite sağlanmalıdır. Şekil 2-8'de lamelli dökme demirin seramik ve SMP ile tornalamasında ömür diyagramı görülmektedir. Seramiğin çok az ısı iletkenliği sayesinde; plaket (λ=0.04-0,25 j/mms °C) kesme olayında hemen hemen soğuk olur. Kesme ısısı, takım ve iş parçasından ziyade, oluşan talaş ile transfer edilir. Seramiğin en olumsuz noktası ısı değişimlerine karşı çok duyarlı olmasıdır. Seramiğin ısı değişimlerine ve eğilmeye karşı düşük olması nedeniyle seramiğin kullanımı Şekil 2-12’de görüldüğü gibi kesme köşesinin takım açısı ile kesici kenarlarda faz oluşturmak suretiyle stabil hale getirilmiştir.

Al Mn ve Ti alaşımlarının işlenmesinde seramik uygun değildir. Bunun nedeni seramiğin bu alaşımlara karşı, kimyasal reaksiyona girmesi ve kesici kenarlarda birikim oluşmasıdır.

Sekil 2-8 Lamel grafitli dökme demirin seramik ve sert metal plaketle tornalanmasında elde

edilen ömür diyagramı.

Sekil 2-9 Ford ve Koln'e göre seramik plaket ile tornalama işlemi.


22

2.9. Kesici Elmaslar Elementer karbon, grafit ve elmas olarak ortaya çıkar. Elmas kübik kristal ya gıda atomların bağlanması ile oluşur. Bu kristal yapının yüksek bağlama enerjisi sayesinde, tüm maddelerin en sert olanıdır. Şekil 2-10'te bazı karbürlerin sertlik değerlerini göstermektedir. Elmas, günümüzde artan bir şekilde geometrisi belli olan takımların üretiminde kullanılır.

Şekil 2-10 Farklı takım malzemelerin sertlikleri (L Coes’e göre)

2.9.1. Elmasların Dağılımı Elmas, tabii ve sentetik olarak mono ve polikrislal şeklinde görülür, a) Tabii Elmas Geometrik formu belli olan kesici takımlar için tabii elmas monokristal formda önem kazanır. (Ballas ve Carbonado) olarak polikristal şeklinde görülen tabii elmasa nazaran, sentetik yolla elde edilen yapay elmas, ekonomik ve teknolojik avantajlara sahiptir. Monokristal yapıda tabii elmasın en önemli özelliği anizotropik ( Yöne bağımlı olmama durumu) olarak sertlik, mukavemet, elastiklik modülünde görülür. Polikristal maddede bu özellik yoktur.

Şekil 2-11 Monokristal elmas takımların formları

b) Sentetik Elmas Sentetik elmasın üretim prosesinde oluşumu için, gerekli basınç ve ısı ortamında bir katalizator çözelti kullanılır. Hedeflenen basınç ve ısı seçimi ile, kristalin gelişimi mikro mertebesinden milimetre ölçüsüne erişir ve hassas bir yapı ve porizite özellikleri kazanır.


23

2.9.2. Elmas İçeren Kesici Takımların Üretimi Ve Tipleri

a) Monokristalli Elmas Takımlar En çok kullanılan bu tip takımlar Şekil 2-11'de gösterilmiştir. Tek kesici kenarlı takımlar delme ve tornalama işlemlerinde kullanılır. Uygun bir yüzey profili elde etmek için, bir köşe radyüsü bilenmesi gerekmektedir. Yan kesme ayar açısının küçük seçilmesi γ< 2° ile hassas işlemler için geniş bir yüzey elde edilir. Bilinen elmas plaketler bir taşıyıcı üzerine lehimli veya mekanik sıkmalı olarak tespit edilir.

b) Polikristal Elmas Takımlar Sentetik yoldan elde edilen polikristal yapıdaki elmas takımlar,ilk olarak 1973 yılında ortaya çıkmış ve bazı sahalarda kullanım alanları bulmuştur. Hammadde olarak sentetik elmas partikülleri kullanılmakta yüksek homojenite elde edilmesine çok dikkat edilmektedir, Polikristal yapıdaki elmas tabakanın üretimi yüksek basınç ve ısı prosesinde (60-70 Kbar, 1400-2000°C) sentetik elmasın kobalt bağlama maddesi ile, sinterleme işlemi gerçekleşir. Söz konusu tabaka kalınlığı 0.5 mm'dir. Kesici form verilmesi elmas tabakanın bilenmesi ile sağlanır. Şekil 2-12 polikristal elmasın kesme kenar ana formlarını göstermektir. Kesici plaket ana taşıyıcı gövdeye lehim veya mekanik sıkmalı olarak bağlanır. Plaket form ve geometrik özellikleri sert metal ve seramik plaketlere benzerlik gösterir.

Şekil 2-12 Polikristal elmas takımların kesici kenar ana formları 2.9.3. Elmas Kesici Takımların Kullanım Alanları

Demir ve çelik malzemelerin talaş kaldırarak işlenmesi elmasın çeliğe karşı reaksiyona girmesi nedeniyle mümkün değildir. Elmas, işleme sırasında takım ve işlenen parça arasında oluşan yüksek ısı ile reaksiyona girer. Bu durum mono ve polikristalin yapısındaki elmasın aşınmasını kolaylaştırır. Monokristal elmas özellikle cam, plastik, mermer ve asil metallerde kullanılır. Elmas kullanımında genellikle finiş işlemlerde tercih edilir. Nedeni, elmasın sünekliliğinin düşük olması ve yeterli geometrik ölçülere sahip olmamasıdır. Elmas takımlarla büyük kesme derinlikleri ve ilerlemelerle çalışmak mümkün değildir,


24

Monokristal yapıdaki elmas yüksek hassasiyet ve yüzey kalitesi istenilen durumlarda avantaj sağlamaktadır. İstenildiğinde 0.02 |im değerinde yüzey kalitesi elde edilir. Polikristal yapıya sahip elmasın kullanım sahası hafif asil metallerin dışında plastik, kömür grafit, ön sinterlenmiş sert metali de kapsar. Kullanımı yalnız finiş işlemler dışında kaba işlemler için de tercih edilir. Polikristal yapıdaki elmaslar özellikle Si içeren alüminyum alaşımların işlenmesinde önem kazanmaktadır. Sert metale göre polikristal yapıdaki elmasın kullanımı, takım ömrünün yükselmesini kesme kuvvetlerinin azalmasını ve yüzey kalitesinin artmasını sağlar.

2.9.4. Kübik Kristal Bornitrür (CBN) Tabii elmastan sonra günümüzde en sert olan ikinci maddedir. (BN) Bornitrür sentetik bir maddedir, Bor halojenlerin amonyak ile reaksiyonundan elde edilir. Kübik yapıdaki kristal bornitrür'ün (BN) ilk üretimi 1957 yılında gerçekleştirilmiştir. Hesegonal kriatal yapı, 50/90 Kbar ve 1800-2000°C sıcaklıkta Lityum ka-tolizatörü kullanılarak kübik kristal yapıya dönüşür. Kafes yapısı ile elmasa benzemesine rağmen CBN'ın 6 ayrışım düzlemine sahip olmasından geometrik ölçüleri itibariyle kesici takımlarda önem kazanmıştır. BN, elmas gibi kimyasal bir element değildir, bir bileşendir. Bu yüzden elmasın sertlik değerine ulaşamaz. Kimyasal yapısı ve oksidasyona olan dirençliliği ile CBN elmastan 2000aC ye kadar dayanıklıdır. Elmas için bu değer 900°C'dir. Polikristal bornitrür takımlar genelde polikristal elmas takımlara çok benzemektedir. Bunlar kesici kısmın lehim veya mekanik sıkmalı olarak takım tutucusuna bağlanır. Kesici kısmın üretimi, kübik kristal bornitrür parti külleri n bir bağlayıcı yardımıyla yüksek basınç ve yüksek sıcaklık altında sinterleme prosesine dayanmaktadır. 0.5 mm kalınlığındaki CBN tabaka sert metal gövde plakasına lehimlenerek üretilmiş takımlar ile mekanik sıkmalı takımlar arasındaki en belirgin fark, lehimden sonra kesici ağızlar son kesme geometrisine uygun olarak taşlandıktan sonra kullanılabilir. Mekanik sıkmalı olanlar ise, hazır bitmiş plaket kullanılır.

Şekil 2-13 CBN-Taslak ve plaketlerin form ve ölçüleri (General Elektriğe göre)


25

CBN takım üreticileri tarafından piyasaya arz edilen plaket formlar Şekil 2-13'de gösterilmiştir. Belirli kesme geometrisine sahip CBN takımlar, tercihen sertleştirilmiş çeliklerin (HRC>45) talaşlı işleminde örneğin HSS malzemeler, yüksek sıcaklığa mukavim Ni, Co içerikli alaşımlar, Bu alaşımların sert metal plaketlerle işlenmesi çok zordur.

Diğer taraftan CBN takımlar ile, alevle toz püskürtme yöntemiyle dolgu yapılmış iş parçaları ve yüksek WC'lü veya Cr-Ni bazlı dolgu kaynakların talaşlı işlenmesi de mümkün olmaktadır. CBN kesici takımlar ile hem kesikli kesme işlemlerinde hem de raspalama ve finiş işler yapmak mümkündür. 1µ’nun altında yüzey pürüzlülüğü elde edildiğinden son taşlama işlerine ihtiyaç du-yulmaz, iş parçasında elde edilen yüzey kalitesinin artması, işleme zamanının kısalması konvensiyonel talaşlı imalatta kullanılan diğer kesici malzemelere nazaran ömrünün yüksek olması nedeniyle, özellikle zor talaş kaldırabilen malzemelerde CBN takımlar tercihli olarak kullanılmaktadır.


26

3. CNC TEZGAHLARI İÇİN TAKIM SEÇİMİ CNC tezgahlarının en önemli özelliklerinden birisi çok yüksek talaş kaldırma debilerine sahip olmalarıdır. Bu tezgahlarda, bu işlemleri yapabilecek takımların olması oldukça inanılmaz görülmektedir. Buna bir sanayiden daha az olan ayarlama süresini ve yaklaşık beş saniye süren otomatik takım değiştirme işini de eklersek, üretim mühendislerinin neden nümerik kontrollü işlemede en can alıcı konunun takımlar olduğunu düşünmelerini daha iyi anlarız.

3.1. Takım Malzemeleri: Küçük çaplı delik delme, kılavuz çekme, raybalama, punta deliği ve kama kanalı açma gibi işlemlerde yüksek-hız çeliği (HSS) takımlar kullanılmasına rağmen, CNC ile işlemede, genellikle sinter karbür (Karbit) takımlar kullanılmaktadır.

Bu tezgahlarda kullanılacak takımlarda aranan fiziksel özelliklerin başında, 600°C’ye kadar çıkabilen metal kesme sıcaklığındaki malzemenin sertliği ve tokluğu gelmektedir. Yüksek- hız çelikleri, sinter karbür’den daha tok olmasına karşın onun kadar sert değildir. Bu nedenle, bunlar yüksek hızlardaki talaş kaldırma tekniklerinin şartlarını yerine getirebilecek yeni karbür türlerinin geliştirilmesi için yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Yapılan bu araştırmaların ne kadar başarılı olduğunu anlayabilmek için, CNC tezgahlarını çalışırken izlemek yeterlidir.

3.2. Takım Kontrolü: Pahalı olan CNC tezgahlarının verimli kullanımı, oldukça metodik takım kullanımı yaklaşımını gerektirir. Tezgahtaki orijinal veya yedek takımın parça programındaki takıma karşılık gelmesi gereklidir. Bu nedenle programlamada çalışan kişiler arasında yakın bir işbirliği sağlanmalıdır.

Etkili bir takım kontrolü, aşağıdaki fonksiyonları sağlamalıdır;

• Aşınmış, hasarlı uçların değiştirilmesi, uygun olduğunda bileme yapılmasını içeren iyileştirme,

• Boyutlandırma, ön-ayarlamayı içeren hazırlık,

• Kullanıma kadar stoklama,

• Taşıma,

• Tezgahta koruma.

Bu kavram şematik olarak aşağıda verilmiştir;

Takımların bileme yöntemleriyle iyileştirilmesi oldukça fazla dikkat ister. Uzun süreli yüksek hızlarda talaş kaldırma işleminin verimi, tam bir takım geometrisini gerektirir. Takım kontrol sistemi;

• takım deposu taşıma tezgahta/ depolama takım tezgahı taşıma takım odası taşıma

• temin etme ön ayar tanımlama bakım

Takımlar kullanılmadıklarında, ağır-iş çelik raflarında tanım kartlarıyla birlikte depolanmalıdır. Depolanan takımlar özel iş veya genel amaçlı olabilir. Hangisi olursa olsun, bu takımlar boyutsal özellikleri, uygulamaları vs. içeren bilgileri ile belirlenmelidir. Aynı zamanda hem parça programcısına hem de operatöre referans sağlayacak şekilde, mevcut takımların listesinin çıkarılması oldukça faydalıdır. Takım listesi genellikle takım kütüphanesi olarak adlandırılır.


27

4. KAPLAMANIN FAYDALARI

4.1. TİN- Kaplamanın Avantajları Yüksek sertlik, sürtünme direnci gösterirler. Talaşlı imalatta kullanılan kesici takımlarda

yüksek sertlik sonucu serbest kullanılan kesici takımlarda yüksek sertlik sonucu serbest yüzey aşınması ile talaş yüzeyinde krater oluşumu azalmaktadır.

TİN başka malzemelerle yapışma veya meta! transferi eğilimi göstermemektedir. Bundan dolayı fonksiyonel olan kesici kenarlar daha uzun süreli olarak yığılmalardan ve metal transferinden etkilenmeden çalışabilir.

TİN çelik veya başka malzemeler arasında oluşan düşük sürtünmeler nedeniyle kesme ve deformasyon kuvvetleri azalmakta bunun sonucu olarak operasyon esnasında oluşan ısı uzaklaşmaktadır.

TİN kimyasal reaksiyonlara karşı çok yüksek dayanıma ve düşük reaksiyon verme eğilimi gösterdiğinden takımların fonksiyonel yüzeyleri daha uzun süreli kullanılabilmektedir.

İnce tabaka iyi bir yapışma ve elastik davranış gösterdiğinden kesici kenarlarda ve fonksiyonel yüzeylerde kuvvetli basınç ve yüksek kesme kuvvetlerinde dahi dökülmeler ve çatlamalar oluşmamaktadır.

Tablo 4.1 'de TiN kaplanmış bazı takımlarda ulaşılabilecek performans artışlar; verilmektedir. Tablo 4-1 TiN Kaplanmış boru kalıplarındaki performans artışları

4.2. Sert seramik kaplamaların kesici takımlarda avantajları

Sert seramik kaplamaların en yaygın kullanım alanı kesici takımların kaplanmasıdır. Sert seramik film kaplamaların avantaj ve çeşitlerine geçmeden önce, talaşlı imalatta kullanılan kesici takımlarda kesme anında oluşan problemlere bakılması yararlı olacaktır. Kesici takımlarda oluşan problemlerin ve ömür artışlarının çözümü için; • takım kesme açıları (serbest yüzey açısı ve kesme açısı), • kesme ve ilerleme hızları, • talaş derinliği ve paso miktarı, • takım yüzey kalitesi (uç radyusu ve yüzey pürüzlülüğü), • çelik cinsi, değiştirilmek sureti ile iyileştirme yapılabilir. Bu tip değişkenler ile oynanarak elde edilen çözümler, kaplama ile elde edilen çözümlerden bağımsızdır. Sert seramik film kaplamalar, yukarıda bahsedilen çözümlere yardımcı uygulamalardır. Sert seramik filmlerin özellik ve avantajlarına bakmadan önce takımların genel aşınma karakteristiklerine bakmak yararlı olacaktır.


28

4.3. TİN Kaplanmış Takımlarla Talaşlı İmalat: TiN kaplanmış takımlarla talaşlı imalat faydalı sonuçlar vermiştir. Bu kesici takımlara örnek

olarak matkap uçları, kılavuzlar ve delik zımbaları ve azdırmaları verilebilir. Metal daire testerelerin TiN kaplanmış olanlarında dahi büyük faydalar elde edilmiştir.

TiN kaplanmış takımlarda işlenen malzeme cinsine bağlı olarak kesme ve ilerleme hızlarını artırmak mümkündür. Ancak kullanılan tezgahta büyük mil boşluğu ve salgı olmamalıdır. Bu takdirde elde edilen üretim artışları dikkate değer şekilde yüksektir.

Ekonomik hesaplar göstermiştir ki sık sık bilenmesi gereken TiN kaplanmış bir matkap uçlarında az da olsa bir ömür artışı ve belirgin avantajlar getirdiği görülmüştür.

Kesmede ömür artışı talaş kaldırılan malzemenin işlenebilme özelliğine bağlıdır. Ömür kriteri olarak, takımın yarı yüzeyinde meydana gelen serbest yüzey aşınma göre belirlenir ve bu aşınma miktarı taşlanarak operasyona devam edilir.

Tanınmış bir otomobil üreticisinde yeni kaplanmış takımlarla elde edilen %100'lük üretim artışına karşılık, aşınma şeridi bilendikten sonra da %70'iik bir üretim artışı elde edilmesi sonucu TİN kaplanmış takımların kullanılmasına karar verilmiştir.

TiN kaplanmış kılavuzların kullanılmasında çeşitli özellikleri nedeniyle, talaş kaldırılan malzeme cinsine bağlı olarak ilk kullanımda 3 kat veya daha farklı ömür artışlarına ulaşmak mümkün olmaktadır.

TiN kaplanmış kılavuzlar, gri döküm ve paslanmaz çeliklerin işlenmesinde ömür artışları kendisini göstermektedir.

Frezelerde elde edilen ömür artışları ise, bilhassa azdırmalarda kesme hızları diş başı ilerleme aynı kalması halinde, iki kat arttırılması sonucu prodüktivite artmaktadır. Kaplanmış azdırmalarda yeni durumda takriben 10 kat Örnür artışı elde edilmesine karşın, bilenmiş azdırmalarda 4-7 kat ömür artışları elde edildiği gözlenmiştir. Kaplanmış Fellows çakılan ile yüksek ömür artışları yanında iler-leme ve strok sayılarında da artış yapmak mümkün olmaktadır.

Otomotiv endüstrisinde kaplanmış kesici takımlarla çalışılması halinde %40 lık bir operasyon kısalması tesbit edilmiştir. Ark yöntemi ile kaplanmış, körlenmiş takımları talaş yüzeyinden bilendikten sonra tekrar kaplamak mümkündür. Çünkü yapılan kaplamalar serbest yüzeylerde fazla bir tabaka-kalınlaşması meydana getirmemektedir.

Fellows çakıları kullanımdan sonra bilenip tekrar tekrar kaplamak mümkündür. Kaplama periyodu genel olarak 25 kez tekrarlanabilir.

3 metre uzunluğa kadar silindirik broşların da kaplanması mümkün olmaktadır, Genelde uygun olarak kaplanmış broş takımları ile, talaş kaldırılan malzemenin cinsine bağlı olarak 3-10 kat ömür artışı elde etmek mümkündür.

Şekil 4-2 Çeşitli Kaplama Malzemeleri ve

Sertlik Değerleri


29

Şekil 4-3 Kaplanmış ve Kaplanmamış Matkap Ucunun Talaş

Kaldırma Değeri

Şekil 4-4 Çeşitli kaplama malzemeleri İle kaplanmış matkap ucunun delme boyuna göre aşınma şerit genişlik değerlen verilmiştir.

Şekil 4-5 Çeşitli kaplama malzemeleri ile kaplanmış frezelerle elde edilen freze yolu

4.4. Kullanım Alanları ve Performansı


30

Sertlik 2800 ± 200 Hv

Kalınlık 4±0.5 fim

Kaplama Sıcaklığı 200-500°C

Oksidasyon Sıcaklığı 700°C

Renk Gümüş


31

Kullanım Alanları ve Performansı

Takım veya Kalıp Takım veya Kalıp Çeliği

İş Parçası Kaplamasız Sonuç

Kaplamalı Sonuç

Metal Enjeksiyon Kovanı

DIN 1.2365 Alüminyum 800 Baskı 2700 Baskı

Melal Enjeksiyon Kalıbı

DIN 1.2365 Alüminyum Kaplama ile yapışma önlendi

Kalibrasyon Zımbası DIN 1.2080 Döküm 20 2500 CivarındaKağıt Kesme Bıçağı DIN 1.2080 PVC 15Kat Ömür Artışı Kağıl Kesnle Bıçağı DIN 1.2080 Karton 4 Kat Ömür Artışı Planya Bıçağı DIN 1.2080 Ağaç 4 Kat Ömür Artışı Derin Sıvama Kalıbı DIN 1.2080 DKP Sac 20 Kat Ömür Artışı Sıvama Kalıbı DIN 1.2080 DKP Sac 15 Kat ömür Artışı Sıvama ve Form Kalıbı DIN 1.770 Boru Kaplama ile sarma ve

çizik önlendi, kalıp ömrü 20 kat arttı

Takım veya Kalıp Takım veya Kalıp Çeliği

iş Parçası

Kaplamasız Sonuç Kaplamalı Sonuç

Sert Metal Kaynaklı Matkap P10 Döküm 100 Delik 1500 Delik Sert Metal Plaket P 30 Döküm 120 Parça 260 Parça Sert Metal Plaket P30 Döküm % 200 Ömür Artış Sert Metal Plaket HB 10 S Alüminy % 160 Ömür Artış Sert Metal Plaket EB20 Alüminy

m% 180 Ömür Artış

4.5. Kaplanmış Takımların Avantajları

3-5 mikron kalınlığında sert ince filmin takım aşınma direnci artar Takım yüzeyinde talaş akışını kolaylaştırır, Metal transferini azaltır, Takım korozyon direncini artırır, Kesici ağızlarda ısı birikimini azaltır, Oksidasyon direncini artırır, Takımın daha yüksek kesme ve ilerleme hızlarında çalışabilmesini sağlar, Birim zamanda işlenen parça sayısını artırır, Takımın bileme sayısını azaltır, Takım ömür artışının getirdiği tezgah ayar sürelerini azaltır, O İşlenebilme özelliği güç

olan mukavemetli malzemelerin işlenebilme imkanını doğurur, Fiyat/performans oranı elverişli olduğundan, bîr çok durumda sert metal takımlara ekonomik bir alternatif teşkil eder,

İşlenen parçalarda yüzey kalitesini yükseltir, Performans artışı île kritik takım stok miktarı azalacağı için takımhane stok

maliyetlerini azaltır,


32

4.6. Kaplanmış Takımların Dezavantajları Konvansiyonel takımlara göre fiyatları pahallıdır Stabil ve yeni nesil CNC, NC ve İş merkezlerinde îstenebilen yüksek performanslara

ulaşılmaktadır Yüksek çalışma şartlarına ihtiyaç gösterir İşlenecek malzemenin uygun seçilmesi gerekir. Her tür malzeme ile iyi sonuç

vermeyebilir. 4.7. Kaplamalı Takımların Aşınma Davranışları İle İlgili Uygulamalı Çalışmaların Sonuçları

Arttırılmış Takım

Ömrü (kez) Yüzey

Kalitesi Geliştirilmiş

takım performansı

Bilemeden sonraki

performansı İş Malzemesi

Torna Kalemleri 2-10 Artar

Artan kesme ve ilerleme hızı Azalır Çelik Alüminyum

Matkap Uçları 4-20

Büyük oranda artar

Düşük ilerleme kuvveti, yüksek

kesme hızı Düşük

oranlarda azalırÇelik paslanmaz

çelik dökme demir

Frezeler 3-10 Artar İki kat arttırılmış

kesme hızı Düşük

oranlarda azalırSünek manyetik

malzemeler Dişli Takımları 3-8 Arlar

Kesme hızında artma Azalır

Karbürize edilmiş çelikler

Kılavuzlar 4-10 Artar Kesme hızında

artma Sabit kalır

Karbon ve paslanmaz çelikler

dökme demir

Raybalar 3-6 Artar Kesme hızında

artma Artar

Al. karbon paslanmaz ve takım çelikleri

Broş 3


Kesme hızında artma Sabit kalır Çelikler

Zımba Takımları 3-100


Yanma büyük oranda azalır Azalır

Paslanmaz çelik,Ni-Ag-Cu-Be bronzu

Testereler 20 Artar Kuvvetleri azalır Azalır Paslanmaz çelik

Ni alaşımları Sanayi Bıçakları 10-500 Artar Artar Sabit kalır


33

4.7.1. Kaplamalı ve Kaplamasız Torna Kalemlerinin Performanslarının Karşılaştırılması Nitrür ve karbür kaplanmış torna kalemi performansında 10 kat örnür artışı

Şekil 4-6 Kaplamasız ve çeşitli nitrür ve karbür kaplı torna kalemlerinin performanslarının

karşılaştırılması 4.7.2. Tornalama ve Frezeleme İşleminde Kesme Hızının Kaplamalı ve Kaplamasız Takımların

Ömürlerine Etkisi (Şekil 4-7)


34

4.7.3. Vüksek Hız Çeliği ve Kaplanmış Frezelerde Serbest Yüzeydeki Aşınma Şerit Genişliğinin Frezeleme Boyu İle İlişkisi (Şekil 4-8)

4.7.4. Titan Nitrür ve Titan Alüminyum Nitrür Kaplamalı Matkap Ucundaki Performans Artışı

(Şekil 4-9)

Şekil 4-10 Kaplamasız ve kaplamalı (TiN ve TİAIN) 6.35 çapındaki matkapların, 4150 alaşımlı

çeliğin delinmesinde performans karşılaştırılması 4.8. Süneklik ve Sertlik Bakımından Kesici Takımlar Kesici takımların süneklilik ve sertlik bakımından incelenmesi Şekil 4-11’de belirtilmiştir. Sert

metaller, kaplamasız, kaplamalı, sermet (TİN, TÎCN), seramik (oksit seramik ve Nitrür seramik), CBN kübik Bornitrîir ve en sert olan po-likristal elmas olarak görülmektedir. Şekil 4-11'den de görülebileceği gibi sertlik yükseldikçe süneklilik de düşmektedir.


35

Şekil 4-11 Kesici takım malzemelerinin sertlik-süneklik ilişkisi 4.9. İşlenecek Malzeme Cinsine Göre Sert Metalleri Sınıflandırılması Malzeme cinsine göre, talaş kaldırma grubunda ISO ya göre belirtilen P, M ve K

Kalitelerinin, kaplamalı sert metaller, sermet ve kaplamasız sert metallerin süneklilik- kesme hızı İlişkisi ile ilerleme hızmın-kesme hızı arasındaki kullanım şekli belirtilmektedir. Konuyu bir örnek vererek açarsak; ISO P01 kalitesi en yüksek kesme hızına karşılık düşük ilerlemede ça-lışması, ISO P40 kalitesi ise, düşük kesme hızı, yüksek ilerleme seçilebileceği belirtilmektedir.

Şekil 4-12 aynı zamanda seçilecek plaket kalitesini de belirlemektedir.

Şekil 4-12 Kesici Takım malzeme cinsinin süreklilik-Aşınma arasındaki ilişki ile plaketlerin sınıflandırılması


36

KAYNAKLAR

Dergi Makale ve Yayınlar:

Ark Tekniği ile Seramik Kaplamalar ve Uygulamaları , Kemal TOKMANOĞLU,Yüzey

İşlemler Dergisi ,sayı 28

Ark Pvd Yüzey Kaplama Metoduyla Titanyum Nitrür (Tin) Kaplanmış Matkap

Takımlarında Takım Aşınmasının Deneysel Olarak İncelenmesi ,Bekir YALÇIN, Nihat

YILMAZ ,Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makina Eğitimi Bölümü

CNC Takım Tezgahları , Muhammed DİNÇEL,Trakya Üniv. Tekirdağ Ziraat Fak.

Tarım Makinaları Böl. Diploma Çalışması

CNC Tezgahlarda Yüksek Hızda İşleme (HSM, High Speed Machining) , Bülent

KALAYCIOĞLU, Altar Teknoloji Ltd. Şti.

Neden Seramik Uç-Araştırma Geliştirme, Cumhuriyet Gazetesi Bilim ve Teknik Dergisi -

31 Mayıs 2003, sayfa 8 ve 9

Pvd Yöntemi İle Yapılan Sert Seramik Kaplamalar, Erdoğan A. ÖZER – Metalurji ve

Malzeme Yüksek Mühendisi , TİTANİT® Ultra Sert Kaplamalar San. Ve Tic. Ltd.

Şti.

Sert Seramik Kaplamaların Özellikleri ve Uygulama Alanları , Kemal TOKMANOĞLU,

, Yüzey İşlemler Dergisi, sayı 29

Talaşlı Şekil Verme , Prof.Dr. Kutsal TÜLBENTÇİ, Prof.Dr. Erdinç KALUÇ ,

Web Sayfaları:

http://www.bohler.com

http://www.iscar.com

http://www.tinkap.com

http://www.titanit.com.tr

-...

Documents