Yüzey Pürüzlülüğü

Talaş kaldırma işlemlerinde boyutsal doğruluğun yanında işlenmiş yüzeyin kalitesi de önemli bir yer teşkil etmektedir. İşlenmiş yüzeyin kalitesinin ölçülme kriteri olan yüzey pürüzlülüğü, kullanılan imalat yöntemleri veya başka etkenlerle ortaya çıkan mutat tarzda ve genellikle başka düzensizliklerle sınırlanan oldukça küçük aralıklı yüzey düzensizlikleridir. En uygun takım geometrisi ve kesme hızı ile sağlanabilen en iyi yüzey pürüzlülüğü ideal yüzey pürüzlülüğünü verir. Kesici takımda BUE oluşumu, titreşim ve takımın hatalı bağlanması gibi etkenler azaltılırsa ideal yüzey pürüzlülüğü sağlanabilir. Yüzey pürüzlülüğünün önem arz ettiği durumlarda pürüzlülük ölçümünün yapılması gerekir. Bunun için hem ülkemizde hem de uluslararası alanda standartlar belirlenmiş ve yüzey pürüzlülüğü ölçümü standartlara bağlanmıştır [44].

2.3.2.1. Yüzey Pürüzlülük Şekli ve İlişkili İfadeler

Yorulma ömrü, yataklık etme özelliği ve aşınma yüzey pürüzlülüğünün kontrolünde önem arz eden üç ana faktördür. Şekil 2.11’de işlenmiş bir yüzeyin bileşenleri görülmektedir.

Şekil 2.11. İşlenmiş yüzeyin yüzey karakteri [44].

 Pürüzlülük: Başlangıç yüzey dokusudur ve yüzeyi oluşturan temel bileşendir. Bir başka deyişle, imalat işlemi sonucunda yüzeyde kalan izlerdir.

 Dalgalılık: Yüzey dokusunun ikinci bileşeni olup orta kısımda yer alır. Talaş kaldırma sırasında ortaya çıkan makine sapmaları, titreşim, salınım, gürültü ve malzemeden kaynaklı olarak oluşur.

 Form: Yüzeyin bitiş dokusu olup en alt kısımda yer almaktadır. Yüzeyin genel şeklidir ve pürüzlülük ile dalgalılıktan dolayı meydana gelen form değişimlerinden çok fazla etkilenmemektedir. Ayrıca, yüzeylere ait ölçüsel doğruluğun kontrol edilmesinde kullanılmaktadır.

 Cepler: Yüzey dokusunda yer alan desenlerin yönünü belirleyen akış çizgileridir. Ceplerin yönü oldukça önemlidir, çünkü pürüzlülük ölçümü ceplerin yönüne göre belirlenir.

 Pürüzlülük aralığı: Yüzey dokusu içindeki en yüksek tepeler arasındaki kabul edilebilir paralel boşluklardır

 Dalga boşluğu: Ölçüm uzunluğu içindeki en yüksek tepeler arasındaki kabul edilebilir paralel boşluklardır [45].

2.3.2.2. Yüzey Pürüzlülüğünün Birimi ve Dereceleri

Yüzey pürüzlülüğünün ölçüsü “µm” ya da “µinç” dir. Literatürde yaygın olarak “µm” (mikron metre) kullanılmaktadır. İşlenmiş bir yüzeye ait ortalama yüzey pürüzlülük değeri (Ra) performansı önemli ölçüde etkilemeksizin değişebilir, bundan dolayı uygun

Pürüzlülük Dalgalılık Pürüz Adımı Dalga Adımı Gerçek Profil Pürüz Doğrultusu

olmayan bir tasarım dokusu üzerindeki çizimlerin adlandırılması için bilinen en iyi yöntem “yüzey pürüzlülük” derecelerinin oluşturulmasıdır. Bu bilgiye dayanarak, tolerans bantları ve “N” harfiyle Şekil 2.12’de gösterilen pürüzlülük dereceleri oluşturulmuştur. Pürüzlülük derecesi arttıkça yüzeyin kaba olma durumu artmaktadır. Her pürüzlülük derecesi Ra’nın iki katını göstermektedir ve bu değerler performansla uyum sağlayan geometrik işlemin sonucudur. Pürüzlülük derecelerinin her biri birçok uygulamada karşılaşılan işlemlerin performansını sergileyen en üst sınır değeridir. Örnek olarak, Ra değeri 0.6 µm olan bir yüzeyin pürüzlülük derecesi N5 ile N6 arasındadır ve bu değerin N5 pürüzlülük derecesine ait olduğu Şekil 2.12’den görülebilir. Ayrıca, pürüzlülük derecelerinin kullanımı Ra’nın µm veya µinç birimleriyle ölçüsel hale getirilmesinde de önemlidir [45].

Şekil 2.12. Yüzey pürüzlülük dereceleri [44].

2.3.2.3. Yüzey Pürüzlülük Parametreleri

Yüzey pürüzlülük değeri sayısal olarak ifade edildiğinde yüzey profili yüzey profilinin karakteristiği ve fonksiyonelliğine göre, genlik parametreleri, boşluk-aralık parametreleri ve karma parametreler olmak üzere üçe ayrılmaktadır [45]. Bu üç kategori içerisinde yaklaşık olarak 45 yüzey pürüzlülük parametresi bulunmaktadır. Bunlardan bazıları;

Referans çizgisi; yüzey pürüzlülük profilinin oluşturduğu olduğu tepe ve çukurları alanların toplamına eşit olarak bölen ortalama bir çizgidir. Yüzey pürüzlülüğünün niceliksel hale getirilmesi için ölçümlerin elde edildiği profil içindeki bazı düzlemlerin oluşturulması gereklidir. Yüzey metalürjisinde ağır metallerin ölçülmesi zordur, fakat gerçek şekilden elde edilen sapmalar ölçülebilir. Şekil 2.13’de referans çizgisinin çıkarılmasına ait bir örnek görülmektedir. Şekilde de görüldüğü gibi referans çizgisi matematiksel olarak bir “L” numune uzunluğu boyunca mevcut profilin ürettiği tepe- çukur alanlarının eşit olarak ikiye ayrılmasını sağlar.

Şekil 2.13. Referans çizgisi örneği [45].

Ortalama pürüzlülük; ortalama pürüzlülük “Ra” ile gösterilir ve yüzey pürüzlülüğünün en önemli parametresidir. DIN/ISO 4287 uluslararası ölçüm standartlarına göre Ra sembolüyle ve “µm” birimiyle birçok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Ortalama pürüzlülük değeri ortalama merkez çizgi adıyla da literatürde yer alabilmektedir. Ortalama yüzey pürüzlülük parametresi numune uzunluğu boyunca profili referans çizgisinden ayıran pürüzlülük düzensizliklerinin ortalama mutlak değeridir [46].

Ortalama yüzey pürüzlülüğü, ölçüm uzunluğuyla birlikte kullanılmadığı sürece kendi başına anlamsızdır. Pürüzlülük değerinin tespit edilmesinde, 0.25 µm-0.8 µm-2.5 µm’lik ölçüm aralıkları seçilebilir. Yüzey pürüzlülük değeri elde edilirken yapılan ölçüm, kesme yönüne daima dik olmalıdır. Şekil 2.14’de ortalama yüzey pürüzlülük değerinin elde edilmesinde kullanılan grafik verilmektedir.

Şekil 2.14. Ortalama yüzey pürüzlülük değerinin grafiksel olarak elde edilmesi [46].

Ortalama pürüzlülük; tepe-çukur yükseklik parametreleri, yüzey pürüzlülük profili içinde yer alan ve genellikle birlikte gösterilen temel parametrelerdir. Bu parametrelerden, Rp

parametresi, Şekil 2.15’teki numune uzunluğu içinde yer alan ortalama çizgi üzerindeki profilin maksimum yüksekliğidir. Rv parametresi; Şekil 2.15’teki değerlendirme

uzunluğu içinde yer alan ortalama çizginin altındaki profilin maksimum derinliğidir. Ry

parametresi, değerlendirme uzunluğu boyunca maksimum tepe-çukur yükseklik parametrelerinin en büyük değeridir. R3y parametresinin hesaplanmasında; en yüksek üç

tepe ile en düşük üç çukur arasındaki mesafe her numune uzunluğu için hesaplanır ve daha sonra en yüksek üç mesafe üç noktalı yükseklik olarak kabul edilir [47].

Şekil 2.15. Tepe-çukur yükseklik parametreleri [47].

2.3.2.4. Yüzey Pürüzlülüğünün Önemli Olduğu Durumlar

Yüzey pürüzlülüğü birçok alanda önemlidir. Aşağıda bu alanlardan bazılarına değinilmiştir [44];

 Sürtünmeli yataklar,

 Yuvarlamalı yataklar,

 Boyanmış ve kaplanmış yüzeyler,  Sızdırmazlık yüzeyleri,

 Plastik enjeksiyon kalıp yüzeyleri,  Mastarlar

2.3.2.5. Yüzey Pürüzlülüğüne Etki Eden Faktörler

Yüzey Pürüzlülüğüne etki eden faktörler [48];  Kesici takımdaki titreşimler,

 Kesici takım geometrisi,

 İşlenen iş parçasında meydana gelen titreşim ve balans,  İlerleme miktarı,

 Kesme hızı,  Talaş derinliği,

 Kesici ucun üzerine talaş yapışması (BUE),  İşlenen malzemenin süreksiz talaş vermesi,  Bir önceki yüzey kalitesi,

Şeklinde sıralanabilir.