Makale: Talaşlı İmalatta Kullanılan Kesici Takımlar

Talaş kaldırma esnasında oluşan kuvvetler, basınç, sürtünme, ısı oluşumu ve aşınma gibi olaylar ile birlikte ekonomiklikte dikkate alınırsa bir kesici takım, yüksek sıcaklıklarda aşınmaya karşı dayanıklı ve iyi bir kimyasal kararlılığa, ısı birikiminin önlenmesi için yüksek ısı iletim yeteneğine, ucuz olması yanında darbe etkisine karşı yeterli derecede tok olma özelliğine sahip olmalıdır. Ancak bütün bu özelliklere sahip bir kesici yoktur. Çünkü bu özellikler birbirleriyle ters düşebilmektedir.

Teknolojinin gelişmesi, değişik kesici takımları geliştirmeyi gerekli kılmıştır. Neticede, daha yüksek tokluk özelliğine sahip olması, daha iyi aşınma direncine sahip olması ve daha yüksek ısıya dayanması için karbürlü takım malzemeleri geliştirilmiştir (1).

Takım malzemeleri, iç yapıları, ömürleri, imalat şekilleri, ve mekanik özelliklerine göre; Karbon çelikleri ve takım çelikleri, Yüksek hız çelikleri,  Sert maden uçlu kesiciler, Seramikler, Sermetler,  Siyalonlar, Coroniteler, Elmaslar ve Kübik Bor Nitrürler olarak gruplandırılabilirler.

1.GİRİŞ

Kesici takımlar, bir takım tezgahına tespit edilerek endüstriyel bir ürüne şekil veren aletlerdir. Bu şekil verme işlemi genellikle malzemeden talaş kaldırılarak meydana gelmektedir.Değişik makine ve makine parçalarının imalatını sağlamak için kullanılan kesici takımın, talaş kaldırma esnasında oluşan yüksek zorlamaları karşılaması zorunludur. Günümüz sanayisindeki rekabet ortamı, gelişen teknoloji nedeniyle meydana gelen talaş kaldırma yöntemlerinin çeşitliliği ve farklılıkları  sonucunda metalik ve metalik olmayan çok sayıda kesici takım malzemesinin geliştirilmesini sağlamıştır.Halen dünyanın çeşitli yerlerinde farklı çevre şartlarında talaş kaldırma işlemleriyle değişik makinelerin üretimi sağlanmaktadır. Bir çok uygulama için birden fazla takım malzemesi uygun olabilir. Sonuç olarak takım seçimi malzemenin kolay temin edilebilirliği ve ekonomikliliğine bağlıdır. Bu gereksinimleri karşılamak için yeni takım malzemeleri araştırılmış ve çok sayıda malzeme denenmiştir(1).

Ticari olarak bugün mevcut takım malzemelerinin değişik uygulamalarındaki performansları; takım ömrüne, talaş kaldırma miktarına, yüzey hassasiyetine, ve takım maliyetine bağlı olarak değişmektedir.

2. KESİCİ TAKIM MALZEMELERİ

Kesici takım malzemeleri ; iç yapıları, ömürleri, imalat şekilleri, mekanik ve fiziksel özelliklerine göre aşağıdaki gibi sıralanabilirler:
– Karbon çelikleri ve takım çelikleri,
– Yüksek hız çelikleri,
– Sert maden uçlu kesiciler,
– Seramikler,
– Sermetler,
– Siyalonlar,
– Coroniteler,
– Elmaslar,
– CBN,
– PCBN.Talaş kaldırma işlemlerinde , ya tornalama ve delme işleminde olduğu gibi tek noktalı takımlarla sürekli kesme işlemi , ya da frezeleme işleminde olduğu gibi çok uçlu takımlarla sürekli olmayan kesme işlemi yapılır. Sürekli kesme işleminde kesici uçta yüksek sıcaklıklar oluşurken süreksiz kesme işleminde ise kesici uçlar darbeli yüklere maruz kaldığından daha büyük kuvvet ve sıcaklık değişmeleri meydana gelir. Bu olumsuzlukları en aza indirgemek için istenilen yüzey kalitesine ve malzemenin iç yapısına göre uygun devir ve kesme hızları verilmelidir (1).Takımın, sürekli dönme çevriminden de oluşan ısıtma ve soğutma etkisini yenmesi için yeterli darbe direncine sahip olması gerekir. Kesici takımın bu darbe direnci düşükse takım ucu hızlı bir şekilde aşınır .Tüm bu olaylar ekonomiklikle beraber dikkate alınırsa kesici takımda aranan özellikler şöyle sıralanabilir (1):

– Aşınmaya ve şekil değiştirmeye dayanıklı olması için yüksek sertlik,
– Kırılmaya ve özellikle darbelere karşı yüksek tokluk,
– Oksidasyona dayanıklı olması için yüksek kimyasal kararlılık,
– Yüksek kızıl sertlik ve termik darbelere karşı yüksek mukavemet.

3. KARBON ÇELİKLERİ ve TAKIM ÇELİKLERİ

Endüstri devriminin başlangıcından beri talaş kaldırma işlemlerinde sadece karbonlu çelikler kullanılmaktaydı. Bu yaklaşık % 0.8-2 karbon içeren demir alaşımından oluşmakta ve çelik yapmayı kolaylaştırmak için manganez, silis, sülfür ve fosfor gibi diğer alaşım elementleri katılmaktaydı. Karbonlu takım çeliği 835o C ile 850o C arasında kızıl sıcaklıkta sertleştirilir ve bunu oda sıcaklığına kadar çok hızlı suda soğutma takip etmekteydi. Bu ani soğuma neticesinde sertleştirme esnasında malzemenin iç ve dış kısımlarında çatlama eğilimi meydana gelebilmektedir. Diğer alaşımlı çeliklere göre aşınmaya karşı dayanımları daha düşüktür (1).

Alaşımlı takım çeliklerinde; karbonlu takım çeliklerinin kesme özelliklerini iyileştirmek amacıyla alaşım elementleri ilave edilerek mukavemet özellikleri ve kritik soğuma hızları değiştirilebilir. Alaşım elementleri olarak; az miktarda tungsten (W), krom (Cr), vanadyum (V), kobalt (Co), nikel (Ni), molibden (Mo) ve manganez (Mn) katılır.

4. YÜKSEK HIZ TAKIM ÇELİKLERİ (HSS)

20. yüzyılın başından beri bilinen ve sürekli geliştirilen kesici takım grubu olup diğer takım malzemelerine nazaran düşük maliyeti ve işlenebilme özelliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek hız çelikleri, yerini birçok uygulamada toz metalürjisi tekniği ile üretilen, daha yüksek hızlarda kesme işlemi yapabilen ve aşınma dirençleri daha yüksek olan sert metallere bırakmıştır. Fakat  yüksek hız çelikleri tokluk değerlerinin yüksek olması sebebiyle bazı talaşlı imalat yöntemlerinde önemini yitirmemiştir. Yüksek hız çelikleri, genelde helisel matkap, azdırma çakıları, kılavuzlar, parmak freze gibi kesici takım malzemelerinde kullanılırlar (2).

Hız çelikleri, yüksek alaşımlı asal çeliklerdir. 600oC sıcaklığa kadar sertliklerini muhafaza ederler. Yüksek kesme hızlarında (30/50 m/dak) talaşlı imalatta kullanılan kesici takımlardır.
Yüksek hız takım çelikleri T ve M olmak üzere iki gruptan oluşmaktadır. Bunlar ilk alaşım olan Tungsten ve Molibden yüzdesine göre belirlenir. T serisi %12-20 tungsten ve diğer alaşım elementi olarak Vanadyum ve Kromla birlikte kobalttan oluşurken M serisi yaklaşık %3.5-10 Molibden ile diğer alaşım elementleri olarak Kobalt, Krom ve vanadyum içerir (1,2).

Genel olarak, M serisi, T serisinden daha yüksek abrasyon aşınma direncine sahip olmakla birlikte daha ucuz ve ısıl işlemde daha az bozulma göstermektedir.

4.1. Yüksek Hız Çeliklerinin Genel Özellikleri

M ve T türüne bakılmaksızın yüksek hız takım çelikleri kendi aralarında fiziksel olarak birçok benzerliklere sahiptirler. Bunlar şöyle sıralanabilirler.
– Hepsi yüksek alaşım içeriğine sahiptirler.
– Genellikle 64 Rc sertliğine müsaade etmesi için yeterli oranda C içermektedir.
– Merkezden yüzeye üniform sertliğe sahiptir.
– Hepsi yüksek sıcaklıklarda sertleştirilebilir (1,3).

5. SERT MADEN UÇLU KESİCİLER (SİNTERLENMİŞ KARBÜRLER)

Sert maden uçlar, sıcaklığa dayanıklı takım malzemesi olup sert karbür parçacıkları ve sünek metallerle birleşmesiyle üretilir. Bu malzemeler, ilk olarak 1920’li yıllarda Almanya’da elmas kullanımının pahalı olmasından dolayı ve yeterli aşınma dirençli kalıp malzemesi üretmek amacıyla geliştirilmiştir. Önce tungsten karbür (WC) ile kobalt bağlayıcı kullanılarak üretilmiştir. Fakat birçok hatalara sahip kaba bir yapı gözlenerek kesici takım ve kalıp malzemesi olarak tatmin edici bulunmamıştır. 1923 yılında Fransa’da toz metalürjisi tekniği ile ince tungsten karbür tozlarla az miktarda demir, nikel veya kobalt tozları karıştırılarak preslenmiştir. Sonra yaklaşık 1300oC de sinterlenmiştir. O zamandan beri esası WC_Co esaslı karbürlü malzemeler, farklı malzemeler ve kesme operasyonları için değişik tipleri olan karbürler geliştirilmiştir. Karbür, üretiminin yaklaşık %50 talaş kaldırma işlemlerinde kullanılmaktadır. Bu malzemeler “ sinterlenmiş karbür “ olarak da adlandırılır. Bunlar iyi aşınma direnci gösterdiklerinden 40 m/dak’dan 350 m/dak kesme hızına kadar sertliğini ve kesiciliğini kaybetmeden etkili şekilde kullanılabilmektedir (1,3).

5.1. Sinterlenmiş Karbür

Tungsten karbür veya sert metal olarak da adlandırılan sinterlenmiş karbürler 1930’larda geliştirilmiştir. Bu malzeme, bir bağlayıcı metal içerisinde %90 sert karbür parçacıklı bir toz metalürjisi ürünüdür (4).
Günümüzde sinterlenmiş karbürlerin iki çeşidi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar:
Tungsten karbür + kobalt alaşımlı düz karbür uçlar (WC+Co),
Tungsten karbür + kobalt + titanyum karbür + tantalum karbürlü uçlardır(WC+Co+TiC+TaC)

5.1.1. Sinterlenmiş Karbürlerin Sınıflandırılması

Sinterlenmiş karbürler için dünyaca kabul edilen bir sistem yoktur. Bileşimlerine, mikro yapılarına, fiziksel özelliklerine  göre değil, kullanıcı ve üretici tarafından yapılan uygulama kod sistemine göre sınıflandırılır. Avrupa ve Japonya’da kabul edilmiş ISO sınıflandırma sistemine göre malzemeler üç gruba ayrılır. Bunlar, P, M, K harfleri ve bu harflerin sonuna gelen rakamlardır.
– P serisi (mavi): Yüksek alaşımlı, tungsten karbürlü takım olup uzun talaş çıkaran malzemelerin işlenmesinde kullanılır.
– M serisi (sarı): Alaşımlı tungsten karbürlü takım olup titanyum oranı P serisinden azdır. Çelikler ve dökme demirlerin işlenmesinde kullanılır.
– K serisi (kırmızı): Düz tungsten karbür kobalt alaşımlı takım olup, dökme demir, demir olmayan metaller ve metal olmayan malzemelerin işlenmesinde kullanılır (1,3).

5.2. Kaplamalı Sinterlenmiş Karbürler

Kaplama; kesme kuvvetini, oluşan ısıyı, ve aşınmayı büyük oranda azaltarak geçici bir yağlayıcı görevi yapmaktadır. Bu, özellikle daha kaliteli yüzey elde edilmek istenildiğinde daha yüksek hızların kullanılmasına imkan sağlar(1).

Kesici takım malzemelerindeki en önemli gelişme, takımların yüzeylerinin birkaç mikron kalınlığındaki tabaka ile kaplanmasıdır. Kesici takımların yüzey kaplamalarında yaygın olarak dört farklı kaplama malzemesi kullanılmaktadır. En belli başlı kaplama malzemeleri titanyum karbür (TiC), titanyum nitrür (TiN), titanyum karbonitrür (TiCN), alüminyumoksit (Al2O3)’tir. Titanyum nitrür kaplamalar aşınma etkisini azaltmaktadır. Oksidasyona karşı direncin gerekli olduğu uygulamalarda titanyum alüminyum nitrür (TiAlN), sert malzemelerin işlenmesinde titanyum karbür nitrür (TiCN) kaplamalar en iyi özelliklere sahiptirler. Korozyona karşı direncin gerekli olduğu uygulamalarda ise daha kalın seramik kaplamalar kullanılmaktadır (5).

Kaplamalı takımlarla yapılan işlemlerde, yüksek hızda aşınma direncinin yükselttiği ve takım ömrünün 2-3 kat arttırdığı görülmektedir. Bir çok kullanıcının takım ömrünü azaltmadan kesme hızını %25-50 arttırarak ekonomik açıdan büyük avantaj sağladığı görülmektedir (1,3).

6. SERAMİK KESİCİLER

Seramik malzemeler yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklı olan inorganik, metal olmayan malzemelerdir. Seramik kesicilerin dar olan kullanım alanları katkılı seramiklerin, seramik matrisli kompozitlerin ortaya çıkarılmasıyla artmaya başlamıştır (2,6).

Karbür esaslı kesici uçlar 800oC sıcaklıklara kadar yüksek performans göstermektedir. Fakat daha fazla sıcaklık yükselmelerinde sertlik düşmektedir. Yüksek sıcaklıklara karşı dayanma direnci dikkate alındığında seramikler, çok daha iyi performans göstermektedirler. Çünkü bu kesiciler sertliklerini yaklaşık 1200oC’ye kadar koruyabilmektedirler. Fakat bununla birlikte seramik kesiciler, diğer kesicilere oranla daha sert ve dolayısıyla da daha kırılgan bir yapıya sahip olduğundan bu kesiciler, sürekli talaş kaldırma işlemlerinin olduğu yerlerde, sert metallerin son bitirme pasolarında tercih edilmektedir (1,2,3).

Seramik takımlar sert, yüksek kızıl sertliğine sahip, iş parçası malzemesi ile reaksiyona girmeyen takımlardır. Uzun bir takım ömrüne sahiptirler ve yüksek kesme hızlarında talaş kaldırabilirler. Metalik olmayan seramiklerin özelliklerinde çeliklere göre bazı temel farklılıklar mevcuttur:
– Yoğunlukları çeliğin üçte biridir,
– Çok yüksek basma mukavemetine sahiptirler,
– Çeliklerde söz konusu olan plastik uzama seramiklerde söz konusu değildir,
– Çok daha kırılgandırlar,
– Saf seramiğin elastikiyet modülü çeliğin yaklaşık iki katıdır,
– Çeliğin ısıl iletim katsayısının yüksek olmasına karşın seramikler çok düşük ısıl iletim katsayısına sahiptirler (4).

Seramikler, yüksek sıcaklıklarda iyi oksidasyon direnci, takım aşınma miktarını azalttığı ve iyi sıcak sertlik performansları nedeniyle istenilen takım malzemeleridir. Bu özellikler işlenmesi zor olan malzemelerin 300 m/dak. kesme hızından daha büyük hızlarda kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Örneğin, araba frenleri ve kavramalar 600 m/dak kesme hızıyla başarılı bir şekilde işlenmektedir. Bunun dışında bu takımlarla alüminyum alaşımları 910 m/dak magnezyum alaşımları 3000 m/dak da kullanılmaktadır (1,3).

Seramik kesicilerin esasını alüminyum oksit (Al2O3) oluşturmaktadır. Bunun yanında magnezyum oksit (MgO), Yitrum oksit (Y2O3), zirkonyum oksit (ZrO), Krom oksit (CrO), vb. malzemeler farklı özellikteki seramiklerin elde edilmesinde kullanılmaktadır. Bugün gelinen nokta itibariyle çeşitli seramik kesici türleri geliştirilmiştir. Seramik kesicileri temel olarak üç sınıfta incelemek mümkündür (1).
– Al2O3 içeren seramikler,
a) Saf oksit esaslı,
b) Katkılı alüminyum oksit esaslı,
c) Alüminyum oksit esaslı takviyeli,
– Silisyum nitrür (Si3N4) içeren seramikler,
– Kaplamalı seramikler (1).
Seramik kesici takımlar, öncelikle tornalama ve delik delme işlemlerinde tercih edilmekte olup bu seramiklerin farklı uygulama alanları aşağıda gösterilmektedir. Yüksek sıcak sertliği ve kimyasal kararlılığı nedeniyle seramikler işlenmesi güç olan malzemelerin 300 m/dak ve daha büyük kesme hızlarında bitirme işlemlerinde kullanılmaktadır. Yüksek talaş kaldırma miktarı da rijit tezgahlarla ve sürekli kesmeyle mümkündür. Seramik kesici takımların ilk akla gelen uygulama alanları şunlardır:
– Çelikler ve dökme demirler,
– 66 Rc’ye kadar çelikler,
– Nikel esaslı süper alaşımlar (1).

7. SERMET KESİCİ TAKIMLAR

Sermet, sert partikül olarak tungsten karbür yerine titanyum karbür (TiC), titanyum karbonitrür (TiCN) ve/veya titanyum nitrür (TiN) gibi titanyum esaslı karbürlerin kullanıldığı sinterlenmiş karbürlerin genel adıdır. Sermet ismi SERamik ve METal den gelmektedir. Bunun nedeni metal bağlayıcı içerisindeki seramik parçacıklardır. Bir toz metalurjisi ürünü olan sermetlerin sinterlenmiş karbür ve tüm sert metallerin sermet olduğu tartışılabilir ancak pratikte sermet tungsten değil titanyum karbüre dayalı sinterlenmiş karbürleri içeren bir malzeme grubudur (2,3,4).

Sermet kesici takımların en genel özellikleri:
– Yüksek (ve belirli bir dereceye kadar düşük) kesme hızı yeteneği,
– Uzun takım ömrü boyunca sağladığı yüksek hassasiyet,
– Yüksek kaliteli bir yüzey oluşturmasıdır (7).

Sermetler, kesme hızı bakımından kaplamalı karbürlü takımlardan daha iyi performans göstermekte ve kesme hızında yaklaşık üst sınır olarak %100 artış sağlayarak 340 m/dak’ya kadar ulaşabilirken karbürlü takımlar ise yaklaşık 160 m/dak civarında kalmaktadır. Kaplamalı takımlarda ise bu değer yaklaşık 240 m/dak’a yaklaşmaktadır. Seramiklerle karşılaştırıldığında ise karbürlü takımlarda ilerleme miktarı aralığının 0.08 mm/dev ile 0.30 mm/dev iken bu değer seramiklerde daha dar aralıklarda olup 0.12 mm/dev ile 0.24 mm/dev arasında değiştirdiği görülebilir. Bu nedenle, bu takımlar, kaplamalı takımlar ve seramikler arasında dengeyi sağlamaktadır (1).

Sermet kesici takımların değişken sıcaklıklar sonucu ortaya çıkan ısıl çatlaklara karşı duyarlı kılan sınırlı ısıl iletkenlikleri vardır. Soğutma sıvısının kullanılmadığı işlemlerde başarıyla kullanılırlar. Soğutma sıvısı kullanılacaksa sıcaklık değişimlerinin önüne geçilmesi için, soğutma sıvısının doğru ve yeterli miktarlarda kullanıldığı işlemlerde kullanılmalıdır (7).

İlerleme ve talaş derinliğinin çarpımı olan talaş alanı, kalite için özel sınırlar içinde tutulmalıdır. Kaplamalı sinterlenmiş karbürlere göre, sermetler daha sınırlı bir talaş alanına sahiptirler. İdeal olarak en iyi verimliliğin sağlanması için yüksek ilerleme ve düşük talaş derinliği değerleri tercih edilmelidir. Gerçek kesme verilerine bağlıdır, ancak 0.35 mm/dev civarındaki ilerlemeler genellikle ilerleme için sınır değerleridir (7).

Sermet kesiciler, paslanmaz çelik ve sertleştirilmiş çeliğin süreksiz olarak kaba işlenmesinde, sinterlenmiş karbüre göre yeterli olmayan tokluk nedeniyle takımın vaktinden önce kırılmasına sebep olduğundan dolayı tercih edilmezler. (1).

8. SİYALONLAR

Siyalonlar, silisyum alüminyum oksinitrür (Si-Al-O-N) bileşiminden oluşan silisyum nitrür esaslı kesici takım malzemeleridir. Bunların üretiminde yaklaşık %88 alüminyum nitrür (AlN) ve %13 alümina (Al2O3) ile birlikte %10 yitrum oksit (Y2O3) tozları karıştırılarak kurutulmaktadır. İstenilen şekil ve boyutta yaklaşık 1800oC de 1 saat süreyle sinterlenerek preslenir (1,3).

Seramik kesici takımlar yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneği nedeniyle sinterlenmiş karbürlerden çok daha yüksek hızlarda kullanılabilmektedir. İyi bir bitirme yüzeyi gerektiğinde alüminyum oksit esaslı seramikler sıkça kullanılmaktadırlar. Ancak, kaba talaş kaldırma işlemlerinde özellikle aralıklı kesme işlemlerinde veya yarı bitirme işlemleri için siyalon kesicilerin seçilmesi gereklidir. Yüksek aşınma miktarlarına rağmen siyalon takımlar kopmaya karşı güvenilir ve ani uç kırılması oluşturmaz. Bu nedenle takım ömrü oldukça uzun sürmektedir (1).

Nikel esaslı alaşımların kaba talaş kaldırılmasında siyalon malzemeler, karbürler veya alüminyum oksit içeren seramiklere göre çok iyi performans gösterirler. Siyalon kesiciler kullanılarak kesme hızı, karbürlerle karşılaştırılarak % 150-200 arttırılabilmektedir (1).

9. CORONİTE

Coronite yüksek hız çeliğinin tokluğu ile sinterlenmiş karbürün aşınma direncini bir araya getiren yeni bir kesici takım malzemesidir. Coronite parmak frezelerin bu alandaki benzerlerinden daha hızlı talaş kaldırmalarını, daha uzun ve güvenilir bir takım ömrüne sahip olmalarını, daha iyi bir yüzey kalitesi elde etmelerini sağlar. Bu takım malzemesi daha çok çelik işleme için geliştirilmiş bir malzeme olmasına karşın titanyum ve çeşitli hafif alaşımların işlenmesinde de iyi sonuçlar verir (4).

Coronite takımlara, yeni bir takım malzemesi özelliklerini kazandıran tane büyüklüğüdür. Bu özellikler çok küçük (0.1 mikron) titanyum nitrür tanelerini üreten gelişmiş teknoloji sayesinde elde edilir. Özel bir tekniğin kullanılmasıyla küçük TiN taneleri çelik matrislerin içerisine %35 ila %60 oranında bir hacim kaplayacak şekilde dağıtılır (4).

Küresel uçlu parmak frezeler dışında hiçbir parmak freze tümüyle coronite malzemeden yapılmaz. Bu takımlar üç kısımdan oluşmaktadır:
– Çelik bir çekirdek,
– Çapın %15’i kalınlığında bir coronite tabakası,
– Yaklaşık 2 mikron kalınlığında bir TiCN veya TiN kaplama (4).

10. ELMAS TAKIMLAR

Elmas uçlu takımlar, çok yakın toleranslı ve yüksek hassasiyet gereken metal olmayan ve demirsiz malzemeleri işlemek için kullanılırlar. Bunlar gevrek olduğundan şoka ve kesme basıncına karşı karbürlü kesiciler kadar dirençli olmadığından esas olarak bu malzemeler son bitirme yüzeylerinin işlenmesinde kullanılan takımlardır (8).

Elmas kesici takımlar genellikle demir içermeyen metalik malzemeler ve metal olmayan malzemelerin işlenmesinde kullanılmaktadırlar (1).

Elmas kesici takımlarla daha verimli işlem yapabilmek ve takım ömrünün uzun olması için aşağıdaki kurallar dikkate alınmalıdır.
– Elmas kesicilerde uç açısı maksimum olacak şekilde yaklaşık 90o tasarlanmalıdır,
– Bu kesicilerle ayar yapılırken her zaman dikkatli olmalı,
– Takım, iş parçası ekseninde ayarlanarak kullanılmalı,
– İş parçası karbürlü takımla kaba işlenmeli ve ince işleme için elmaslar kullanılmalı,
– Takım iş parçasına dalma işlemi her zaman iş parçası dönerken başlamalı ve kesme işlemi yapılırken asla tezgah durdurulmamalı,
Tezgah titreşimden uzak olmalı ve kesici uçlar her zaman ayrı kutularda kauçuk koruyucular arasında muhafaza edilmelidir (8).

Elmas uçlu takımlarla genellikle çok az ilerleme ve yüksek kesme hızlarında çok az talaş derinliğinde çok verimli şekilde kesme işlemi yapılır. Bunlar takım/talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklık 860oC’yi aşan malzemelerde tavsiye edilir. Her çeşit malzeme ve tezgah için ideal kesme hızları mevcut bulunmaktadır. Elmas takımlar için minimum kesme hızı 86-90 m/dak olmalıdır. Her iş için tezgah şartları maksimum kesme hızını belirler. Bazı uygulamalarda 3000 m/dak’ya kadar kesme hızlarına ulaşılabilmektedir.
Elmas kesici takımların, uygun şartlar ve takım tezgahının rijitliği gibi takım performansına etki eden faktörlerin iyi derecede olması göz önünde bulundurulduğundaki avantajları şöyle sıralanabilir:
– Yüksek kesme hızlarında kesme yapabilmesi ve diğer takımlara göre üretimin 10-15 kat arttırılabilmesi,
– 0,128 µm ve daha az yüzey hassasiyeti kolaylıkla elde edilebilmesi, çoğu zaman iş parçası üzerinde gerekli diğer yüzey bitirme işlemlerini gerektirmemesi,
– Çok sert ve abrasyona dirençli olduğundan, abrasive malzemelerin işlenmesinde daha uzun takım ömrü elde edilmesi,
– 0.012 mm’ye kadar düşük talaş derinliğinde hem iç hem de dış yüzey tornalama işlemi yapabilmesi,
– Daha yakın toleranslı parçalar üretebilmesi ve kesici uç üzerinde metalik parçaların kaynak olması veya yapışmasının önlenmesidir (1).

11. KÜBİK BOR NİTRÜR (CBN)

Kübik bor nitrür, elmastan sonra gelen ikinci en sert kesici takım malzemesidir. Çok yüksek sertlik, çok yüksek kızıl sertlik (2000oC), mükemmel aşınma direnci ve işleme esnasında genellikle iyi kimyasal kararlılık gibi özellikleri sayesinde mükemmel bir kesici takım malzemesidir (2,4).

CBN kesici takımlar çok yüksek basınç ve sıcaklıklar altında özel seramik bağlayıcı malzemelerin karışımının sinterlenerek yapıldığı kesici takım malzemeleridir. Dövme çelik, sertleştirilmiş çelik, dökme demir, yüzeyi sertleştirilmiş iş parçaları ve ısıl dirençli alaşımlar CBN takımların yaygın olarak kullanıldığı malzemelerdir (4).

CBN kesici takımlar, sertlikleri 48 HRc’nin üzerinde olan sert iş parçası malzemelerinde uygulanmaktadır. İş parçaları çok yumuşaksa takım aşırı şekilde aşınır. Malzeme ne kadar sertse takım aşınması o derece azdır. CBN kesici takımlar, sağladıkları mükemmel yüzey kaliteleri sayesinde tornalama işlemlerini taşlama işlemlerine alternatif hale getirmişlerdir (4).

12. ÇOK KRİSTALLİ KÜBİK BOR NİTRÜR (PCBN)

Çok kristalli kübik bor nitrür uçlar ile daha yüksek kesme hızlarında, daha fazla talaş derinliğinde kesme yapılabilmekte ve sertliği 35 HRC den daha yüksek sertlik derecesindeki malzemeler işlenebilmektedir. Çok kristalli kübik bor nitrürlerin temel özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilmektedir:
– Yüksek sertlik,
– Yüksek abrasyon direnci,
– Yüksek basma dayanımı,
– Yüksek termal iletkenlik (1).
Bu takımlar düz tornalama, alın tornalama, delik büyütme, profil tornalama ve frezeleme işlemlerinde de başarılı olarak kullanılmaktadır. Bu takımlar aşağıdaki malzeme gruplarının işlenmesinde kullanılmaktadır.
– Sertliği 45 – 65 HRC olan malzemeler, AISI 4340, 8620, M2 ve T15 gibi sertleştirilmiş çelikler ve nikel esaslı sert malzemeler
– Brinell sertliği 180 – 240 olan dökme demirler, abrasiv demirli metaller ve nikel dirençli malzemeler,
– Sertleştirilmiş parçaların bitirme işlemlerinde, tipik olarak takım çelikleri veya talaş derinliği 0.5 mm’ den az ve 0.2 mm’ lik yüzeyi sertleştirilmiş parçalar,
– Jet motoru parçaları gibi uzay endüstrisinde kullanılan yüksek nikel alaşımlı süper alaşımlar (1).
Kaba dereceli PCBN takımla yapılan kesme işleminde başlıca uygulanan malzemeler ve işleme parametrelerini şöyle özetlenebilir (1).
– Sert nikel alaşımları,
– YHÇ takımları,
– Soğuk iş takım çelikleri,
– Cr-Ni’li çelikler,
– Kobalt esaslı ve nikelli sert yüzeyli alaşımlar,
– Beyaz dökme demirler,
– Esmer dökme demirler vb. işlenebilmektedir.

13.SONUÇ ve İRDELEME

İnsanoğlunun değişik ihtiyaçları sonucu değişik türde ürünler ortaya çıkmış ve ürünlerin ihtiyaçları karşılayabilmesi için çok çeşitli malzeme türleri bulunmuştur. Bu malzemeleri işleyebilme ihtiyacından ötürü de çok çeşitli kesici takımlar keşfedilmiştir.

Talaşlı imalat sektörü işleyen ve işlenen malzeme olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Bu çalışmada, değişik hammaddeleri işleyebilmek için kullanılan kesici takımlar incelenmiştir.

İşlenen malzemeye göre kesici takım seçimi çok önemli bir faktördür. Talaşlı imalat sektöründeki diğer önemli bir faktör ise rekabeti sağlayabilmek için zaman tasarrufu yapmaktır. Üretim zamanının kısaltılması ham maddeye göre uygun bir takım seçmekle mümkündür.

50 yıldan daha fazla bir süre önce HSS takımlar ile 20-30 m/dak’lık kesme hızları yeterli görülmekteyken günümüzde 500-600 m/dak’lık kesme hızlarına ulaşılmıştır. İlerleyen yıllarda şüphesiz bu kesme hızları geliştirilen takım ve kaplama türleriyle daha da yüksek seviyelere çıkacaktır.

KAYNAKLAR

1. ŞAHİN Y. ,Talaş Kaldırma Prensipleri ,Cilt 1. ,Gazi Kitapevi  Ekim 2003
2. CAN Ahmet, AISI  5140 Çeliğinin Sermet , PVD İle Tı AIN – CUD İle TIN Kaplanmış Kesici Uçlarla Tamamlanmasında Kesme Değişkenleri, Kaplama Cinsi ve Takım Aşınmasının Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisinin Deneysel İncelenmesi,Yüksek Lisans Tezi,Gazi Üniversitesi, Temmuz 2003
3. ŞAHİN Y., Talaş Kaldırma Prensipleri , Cilt 1., Nobel Yayın Dağıtım , 2000 ANKARA
4. ÇAKIR M. C., Modern Talaşlı İmalatın Esasları,Ceylan Matbaacılık , Mayıs 1999
5. HABALI  K. ,Kesici Takım Kaplama Malzemesinin Takım-Talaş Ara Yüzey Sıcaklığı Üzerindeki Etkisinin Deneysel Olarak Araştırılması,Doktora Tezi,Gazi Üniversitesi,Nisan 2003
6. ŞAHİN Y. , İmal Usulleri ,Gazi Kitapevi , Haziran 2003
7. ÇAKIR M. C. , Modern Talaşlı İmalat Yöntemleri, Rota Ofset ve Matbaacılık, Bursa 2000
8. KRAR S.F.,OSWALD J.W., AMAND J.E.,Techonology Of Machine Tools,Third Editions.
Yazar: Semih SEYMEN – Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Bölümü Kalıp Ana Bilim Dalı
armada yazılım logo_küçük

One thought on “Makale: Talaşlı İmalatta Kullanılan Kesici Takımlar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s