Takım Aşınması

Takım ömrünü belirleyen en önemli iki durum talaş kaldırma işlemi sırasında takımın kullanılamayacak seviyede aşınması ya da takımın erken kırılmasıdır. Takım aşınması türlerinin ve bu aşınmalara sebebiyet veren koşulların bilinmesi ve önlenilmesi ile takım ömrü uzatılabilmektedir. Şekil 2.18’de bilinen takım aşınmalarından bazıları tek bir takım ucu üzerinde gösterilmiştir. Aşınmış takımlar işlem gerçekleşebilirliğini ve başarımını olumsuz yönde etkilemektedir. Kırık uçlar ise değiştirme zamanları ve hiç istenilmeyen bir durum olan işlenilen yüzeyde hasara sebebiyet verebilmeleri dolayısı ile çok daha önemli bir sorunu temsil etmektedirler. Bu tür sorunlar özel malzemelerin işlenilmesi uygulamalarında daha da önem kazanmakta, özel kesici uçların veya yüksek kesme hızlarının kullanımını zorunlu kılmaktadır [44].

36

Şekil 2.18. Farklı takım aşınması türleri

Yan kenar aşınması, Şekil 2.18’de “A” harfi ile gösterilmiş bölgedeki kenarın iş parçası ile sürekli teması sonucu meydana gelen ve takım ömrünün tespit edilmesinde kullanılan temel aşınma türünü temsil etmektedir. Bu aşınmanın azaltılması için aşınma direnci yüksek kesici uç, düşük kesme hızları ve 0,1 mm’den küçük ilerlemelerin arttırılması tavsiye edilmektedir [35, 45, 46]. Ayrıca yan kenar ile temas halinde olan iş parçası malzemesi kesici uçtan malzeme kopartarak farklı bir kenar aşınması oluşturabilmektedir [47]. Đdeal kesme şartlarının elde edilmesi durumunda yan kenar aşınması diğer kesme değişkenlerinde gerçekleştirilen talaş kaldırma işlemlerindekinden daha düşük değerler almaktadır [40].

Krater aşınması, kesici takımın ucu ile talaş temasının bittiği bölge arasında, yüksek sıcaklık ve talaş akışının aşındırıcı etkisinden oluşmaktadır. Talaş derinliğinin büyük olduğu durumlarda sıcaklığın artmasından dolayı krater derinliği de artış göstermektedir [37, 48]. Şekil 2.18’de “B” harfi ile gösterilen bölgede oluşan krater aşınmasının, kesme hızı düşürülerek, soğutma sıvısı kullanılarak, düşük sürtünme katsayılı, yüksek ısıl iletkenliğe sahip ve aşınma direnci yüksek kesici takım malzemesi tercih edilerek oluşması önlenebilmektedir [35, 45, 47]. Yüksek kesme hızlarda artan sıcaklık ile birlikte yayınım da artış göstermektedir. Nouari ve Molinari [49] kaplamasız kesici uç ile gerçekleştirdikleri çalışmada kesici takım ucundan 0,125 mm uzaklıkta 1500ºC gibi yüksek sıcaklık değerleri ölçmüşlerdir.

37

Yüksek hızlı frezelemede yüksek kesme hızlarında küçük talaş derinliği kullanılarak oluşan ısı miktarı azaltılabilmekte ve temas süresi azaltıldığı için soğuma süresi de uzatılabilmektedir [50]. Feng ve ark. [47] silisyum karbür ( SiC ) destekli alüminyum (Al) kompozitin elmas kesici uçlar ile işlenebilirliklerini araştırdıkları çalışmalarında MMC’lerin ihtiva ettiği sert parçacıkların aşınmayı hızlandırdığını belirtmişlerdir. Krater aşınmasında aşındırıcı malzeme etkisi sonucu aşınma gerçekleşirken, yapışma aşınması olarak bilinen aşınmada talaşın kesici takım yüzeyine yapışıp terk etmesi sırasında gerçekleşen yayınım sonucu kesici malzeme özelliklerini değiştirmesi söz konusu olmaktadır. AISI 4340 çeliğinin işlenmesinde krater yüzeyinden aldıkları enerji dağılım spektroskopisi (EDS) analizi sonuçlarını da inceledikleri çalışmada Asfour ve ark. [51] TiAlN ve TiN kaplamalı uçlarda difüzyon aşınması tespit etmişlerdir. Sıvanma bölgesinde Sharif ve ark. [52] yaptıkları EDS analizi sonucunda takım malzemesi tespit etmişlerdir. Yapışma aşınması, yığıntı kenar (BUE) gibi kaynaklanma sonucu oluşmaktadır. Yapışan iş parçası malzemesi kesici takım yüzeyinde oluşan çatlakları kapatarak kesici takım ve talaş arasında kaplama gibi davranarak kesici takımı koruyucu görev üstlenebilmektedir [53].

Şekil 2.18’de “C” harfi ile temsil edilen tarak çatlakları, kesici kenara dik büyüyen ve dinamik ısıl yüklerin etkisiyle derinleşerek takımın kırılmasında rol oynayan çatlaklar olarak bilinmektedir. Tarak çatlakları ya da diğer adıyla ısıl çatlakların oluşmasının önlenmesinde soğutma sıvısı kullanılması durumunda ısıl yükler artacağından, soğutma sıvısı yerine basınçlı hava ile talaşın kesme bölgesinden uzaklaştırılması önerilmektedir [35, 45]. Ayrıca soğutma sıvıları geri dönüşüm ve imha işleminden kaynaklanan sorunları dolayısıyla daha az tercih edilmektedirler. Frezelemede talaş kaldırma işleminin kesintili olması dolayısı ile ısıl çevrimlerin, ısıl çatlakların oluşumuna sebebiyet verdiği ve ayrıca kaplamanın erken kırılması ile aşınmanın hız kazandığı Stanford ve ark. [54] tarafından belirtilmiştir. Sharif ve ark. [52] kaplamalı karbür uçlar ile titanyum alaşımların frezelenmesi sırasında oluşan aşınmaları araştırdıkları çalışmada takım ucu çentiklenmesine sebep veren zarar verici düzeyde ısıl çatlak tespit etmişlerdir.

38

Şekil 2.18’de “D” harfi ile temsil edilen, yan kenar boyunca dinamik yüklemeler sonucu gerçekleşen mekanik yorulma çatlakları, yüksek tokluklu kesici uç malzemesi, farklı kesici geometrileri ya da kenar geometrisi kullanılarak önlenebilmektedir. Kesici ve iş parçasının çarpışması ve ayrışması şiddeti hafifletilerek de engellenebilmektedir [35, 45]. Uygun olmayan talaş derinliği ve yüksek ilerleme değerleri, kesici ucun uç kısmında mekanik çarpışmalar sonucu erken çatlak oluşumlarına sebebiyet vermekte, yüksek hızlarda ortaya çıkan yüksek sıcaklıktan önce kesici ucun aşınmasını hızlandırmaktadır [55].

Yüksek hız ve ilerleme değerlerinde kesici ucun aşırı yüklenmesi sonucu plastik deformasyon olarak bilinen kesici ucun kalıcı olarak şekil değiştirmesi gerçekleşmekte ve ilerleme ve kesme hızı değiştirilerek engellenebilmektedir [35, 45]. Fakat devam etmesi durumunda tercih edilen işlem değişkenleri ile iş parçası işlenemeyeceğinden kullanılan kesici takım malzemesinin değiştirilmesi gerekmektedir.

Mikro kaynaklanma sonucu oluşan BUE yüzey kalitesini olumsuz etkilemekte ve kaynaklandığı kesici takımdan koparken takım malzemesinin bir kısmı ile birlikte koptuğu için kesici takıma da zarar vermektedir. BUE özellikle yüksek ilerlemelerde kesici uçtan parçalar kopartmaktadır [48]. Düşük kesme hızlarında BUE oluşması dolayısı ile kesme kuvvetleri de artmaktadır [56 - 60]. Ayrıca kesme kuvvetleri talaş ile kesici uç arasındaki sürtünme ile doğru orantılıdırlar [61]. Oluşan kuvvetler

p

a ’nin küçük seçilmesi durumunda kesici takımın uç kısmının kırılmasına sebebiyet vermektedir. BUE düşük kesme hızlarında gözlemlendiğinden önlenilmesi amacıyla öncelikle kesme hızları arttırılmaktadır. Ayrıca ilerleme arttırılarak, pozitif açılı kesici uç kullanılarak ya da BUE oluşumunu engelleyici soğutma sıvısı kullanılarak da engellenebilmektedir [35, 45].

39

Kesici kenarın ucunda oluşan çentik aşınması Şekil 2.18’de “E” harfi ile gösterilmiştir. Meydana gelmesinde iş parçası sertleşmesi ve çapaklar etkili rol oynamaktadır. Genellikle paslanmaz çeliklerin işlenilmesinde ortaya çıkan çentik aşınması ilerleme düşürülerek ve eğer mümkünse Al₂O₃ kaplamalı uç kullanılarak engellenebilmektedir [35, 45].

Yüzey pürüzlülüğünü arttırıcı etkisi olan oksitlenme oluğu Şekil 2.18’de “F” harfi gösterilmiştir. Bu aşınma türünün engellenmesi için yüksek ısıl kararlılık ve oksitlenme direnci fazla kesici takım ya da Al₂O₃ kaplamalı kesici takım kullanılması tavsiye edilmektedir [35, 45]

Kesici takım, iş parçası ve tezgâh-takım-iş parçası sisteminin özelliklerinin belirlediği aşınma ve temas şiddeti, kesici ucun kırılmasına sebebiyet verecek sevilere çıktığında istenilmeyen bir durum olan kırılma gerçekleşmektedir. Önlenilmesi amacıyla yüksek tokluklu kesici takım malzemesi, yavaş ilerlemeli kesme, büyük uç yarıçapı ve farklı talaş oluşturucu geometrilerin kullanılması önerilmektedir [35, 45].

40 3. DENEYSEL YÖNTEM

Deneysel çalışmalara başlamadan önce mikro alaşımlı çeliğin kimyasal içeriğini belirlemek için spektral analiz yapıldı. Spektral analiz sonucunda çelik içerisindeki alaşım elementleri özellikle V ve Nb ‘un yüzde ağırlık miktarları hakkında daha detaylı bilgi elde edildi.