KESME TAKIM MALZEMELERİ

Metal işleme operasyonunun başarısı iş parçası malzemesine, malzeme ve geometrik açıdan uygun bir kesici takımın seçimine bağlıdır. Geniş bir aralıkta değişen özellik, performans, kapasite ve fiyata sahip düşük ve orta karbonlu çelikler , yüksek karbonlu çelikler , yüksek hız çelikleri, dökme kobalt alaşımları, dökme, sinter ve kaplanmış karbürler, kaplanmış yüksek hız çelikleri, seramikler , sinterlenmiş çok kristalli kübik bor nitrür (KBN) , sinterlenmiş çok kristalli elmas ve tek kristalli doğal elmas gibi çok çeşitli takım  malzemeleri mevcuttur.

Takım malzemeleri kronolojik gelişimini sergilemektedir. Takım malzemeleri

Çelik malzemelerin talaşlı işleminde müsaade edilen kesme hızı değerlerine göre sıralanırlar.

Kesici takım , talaşlı işlem prosesinin en önemli parçasıdır. Kesici takım malzemesi , kesme parametreleri ve takım geometrisi seçimi talaşlı işlem operasyonunun verimliliğini doğrudan etkiler .

Seçim kararını etkileyen kriterler aşağıda belirtilmiştir;

·        İş parçasının karakteristikleri (kimyasal ve metalurjik hali )

·        Parça karakteristikleri (geometri, yüzey bitirme , boyutsal hassasiyet ve yüzey bütünlüğü gereksinimleri)

·        Takım tezgahı ve takım tutucusunun karakteristikleri (yüksek güç ile  uyumlu rijitlik , geniş bir besleme ve hareket hızı aralığı)

·        Destek sistemi ( operatörün kabiliyeti , sensör  ve kontrol sistemleri, yağlama metodu ve talaş uzaklaştırma sistemi )

Takım malzemesi teknolojisi çok hızlı bir gelişim göstererek  talaşlı işlemi oldukça güç malzemelerin bile daha yüksek malzeme işleme hızlarında (MiH)

Ve  yüksek kesme hızlarında işlenebilmesi mümkün kılmaktadır. Yüksek kesme hızları ve yüksek malzeme işleme hızları genellikle verimliliği arttırmaktadır.

Kesici takımların  kompütür ile kontrol edilmeleri halinde, takım performansının  tahmini daha da büyük önem kazanmaktadır. Kompütür kontrolü operatör  müdahelesini minimum seviyeye indirmektedir. Tezgahlar hücresel üretim sistemleri içerisinde çalıştırıldıklarında zaman takım ömürlerinin uzun olması istenir.

Kesici takımlar son derece güç koşıllar altında çalıştırılırlar ; 550 C’a kadar yükselebilen takım sıcaklıkları, şiddetli sürtünme ve yüksek bölgesel gerilimler takımın aşağıdaki özelliklere sahip olmasını gerektirmektedir.

Ø Yüksek sertlik    

Ø Aşınmaya ve kesici kenarın talaşlanmaya karşı direnci yüksek olmalıdır.

Ø Yüksek tokluk (yüksek kırılma mukavemeti)

Ø Yüksek sıcak sertlik

Ø Kütlesel deformasyona direnç gösterebilmek için yüksek mukavemet

Ø Yüksek kimyasal kararlılık (inertlik veya iş malzemesine karşı ihmal edilebilir kimyasal ilgi)

Ø Uygun ısıl özellikler

Ø Yüksek elastik modül

Ø Tutarlı takım ömrü

Ø Doğru geometri ve iyi yüzey kalitesi

Tablo 4.5- Çeşitli takım malzemelerinin sertlik değerleri

  TAKIM MALZEMESİ                                              SERTLİK DEĞERİ

Martenzit çelik                                                               500-1000

Nitrürlü çelik                                                                      950

Sementit (FE3C)                                                             850-1100

Sert krom kaplama                                                            1200

Alumina (aluminyum oksit)                                          2100-2400

WC(Co matrisli)                                                           1800-2200

WC                                                                                    2600

W2C                                                                                   2200

(FECR)7C3                                                                                        1200-1600

Mo2C                                                                                 1500

YC                                                                                     2800

TiC                                                                                    3200

TiN                                                                                    3000

B4C                                                                                    3700

SiC                                                                                    2600

Kübik bor nitrür                                                                6500

Çok kristalli elmas / WC                                                5500-8000

Elmas                                                                              8000-12000

Kesici takımlar belirli periyotlarda değiştirildiği için bu malzemelerin doğal olarak kolay üretilebilmeleri, bulunabilir olmaları ve pahalı olmamaları gerekir. Açıkcası yukarıda sayılan gereksinmeler zaman zaman birbirleriyle ters düşmektedir ve bu yüzden takım seçimi her zaman duruma göre değerlendirme yapmayı gerektirmektedir. Hemen hemen bütün talaşlı işlem operasyonlarında kesme hızı ve besleme  miktarı takım malzemesinin kapasitesi tarafından belirlenmektedir. Kabul edilebilir bir takım ömrünün sağlanabilmesi için hız ve besleme değerlerinin yeterince düşük seviyelerde

tutulması gerekir. Eğer buna uyulmaz ise değiştirme esnasında kaybedilen zaman yüksek kesme hızlarının kullanımı ile sağlanan verimliliği ortadan kaldırabilmektedir.

Yüksek hız takım  takım çelikleri  ve kaplanmış ve kaplanmamış sinter karbürler en yaygın olarak kullanılan takım malzemeleridir. Elmas ve KBN (kübik bor nitrür) yüksek maliyetlerine rağmen bazen zorunlu olarak özel uygulamalarda kullanılmaktadırlar. Dökme kobalt alaşımları yüksek hammadde fiyatları ve alternatif malzemelerin artması neticesinde cazibesini kaybetmiştir. Yakın gelecekte üretim verimliliği üzerinde önemli  etkiye sahip olabilecek yeni seramik malzemelerin geliştirilerek, kullanıma arz edileceği beklenmektedir.

Elektro-kimyasal işleme veya lazer gibi temas etmeyen takım kullanan yöntemlerdeki takımlara, ilgili yöntemlerin izah edildiği bölümlerde değinilmiştir.

Talaşlı işlem operasyonu takım malzemesi ve iş parçasının bir anlamda var olma mücadelesine  benzetilebileceği için önceki bölümde  sayılan takım malzemelerinin özelliklerinden  daha yüksek olmalıdır. Aşağıda izah edildiği gibi  takım ve iş parçası birbirine zıt özelliklere sahip olmalıdır.

Takım malzemesi  işlenecek parçanın en  sertinden oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda daha sert olmalıdır. Yüksek  sıcaklıkta sertliğin  yüksek olması  talaş oluşum prosesinin ekstrem koşulları altında  takımın geometrisini korumasını sağlar ve aynı zamanda aşınmaya karşı direnci artırır.

Süreksiz kesme işlemlerinde  karşılaşılan  ani yükselmelere  dayanabilmesi için  takım malzemesinin tokluğu yüksek olmalıdır. Sürekli talaş oluşumunun söz konusu olduğu proseslerde  şok yükselmeler bölgesel  sert kısımlar veya  sert partiküllerden kaynaklanır.

Süresiz  kesme işlemlerinde karşılaşılan ani ısınma  ve soğuma  söz konusu olduğundan takım malzemelerinin ısıl şok direnci yüksek  olmalıdır.

Bölgesel kaynaklanmaların önlenebilmesi için  takımın  iş parçasına yapışma eğilimi  düşük olmalıdır. Bu gereksinimin aksine  kararlı bir ikinci kesme zonu oluşturabilmek için yüksek yapışma karakteristiğine ihtiyaç vardır.

Takım malzemesindeki bileşenlerin  iş parçasına  difüzyonu hızlı aşınmaya yol açar. Bu nedenle takım malzemesinin iş parçasında çözünürlüğü düşük olmalıdır.

Düşük sertlik ve yüksek  yapışma eğilimi takım profilinin bozulmasına  takım burnunun yuvarlaklaşmasına, dereceli olarak  taban aşınmasına ve difüzyonla birlikte krater aşınmasına sebep olduğu için istenmez.Yetersiz tokluk, ısıl direnç ve şok direnci, kenar talaşlanmasına ve hatta takımın bütünüyle  kırılmasına yol açabilir. Maalesef malzemelerin ve hatta takımın bütünüyle kırılmasına yol açabilir. Maalesef malzemenin ısıl dirençlerinin ve sertliğinin artırılması tokluğunun düşmesine neden olmaktadır. Bu sebeple gerçekten bu özelliklerin tümüne sahip ideal bir takım malzemesi yoktur.