Yüzey Pürüzlülüğü

TalaĢ kaldırarak Ģekillendirme sırasında; seçilen yönteme, kesici cinsine ve iĢleme Ģartlarında bağlı olarak fiziksel, kimyasal, ısıl faktörlerin ve kesici-iĢ parçası arasındaki mekanik hareketlerin etkisi ile iĢlenen yüzeylerde genellikle istenmediği halde iĢleme izleri oluĢmaktadır. Nominal yüzey çizgisinin altında ve üstünde düzensiz sapmalar meydana getiren bu duruma yüzey pürüzlülüğü denmektedir. (ĠĢbilir, 2006)

Ġmalatı yapılan iĢ parçalarının yüzey pürüzlülüğü, elemanların yataklama ve aĢınma özelliklerinin incelenmesi ile malzeme yorulması için son derece önemli olduğu yapılan çalıĢmalar sonucunda elde edilmiĢtir. Yüzey kalitesinin değerlendirilmesi ve matematiksel büyüklüklere (parametrelere) çevrilmesi için pürüzlülük değerinin ölçülmesi gerekir. Pürüzlülük ölçümlerinin değerlendirmek maksadıyla ölçülen profilde pürüzlülük, form ve dalgalılık sapmaları birbirinden ayrılır. Günümüzde bu ölçümleri yeterli doğrulukla, hassasiyetle ve kısa sürede gerçekleĢtiren cihazlar; temaslı ölçüm yapan indüktifproblu yüzey pürüzlülük cihazlarıdır. Pürüzlülük ölçümünün doğru ve hassas yapılması ile aynı zamanda hangi pürüzlülük parametrelerinin kullanılacağının doğru tespiti ve bunların doğru değerlendirilmesi büyük önem taĢır.

ĠĢlenmiĢ yüzeylerde, kullanılan iĢ malzemesi ve iĢleme metodu ne olursa olsun (tornalama, frezeleme, taĢlama vb.) yüzey pürüzlülüğünün meydana gelmesi kaçınılmazdır. ĠĢlenen malzemelerde meydana gelen yüzey pürüzlülüğü, endüstride çok büyük önem teĢkil etmektedir. Üretici firmalar imalat sektöründeki ticari paydan mümkün olduğu kadar fazla pay alabilmek için bu alanda çok büyük yatırımlarla araĢtırma ve geliĢtirme faaliyetleri yapmaktadırlar. (ĠĢbilir, 2006)

TalaĢ kaldırma iĢleminin amacı, parçalara Ģekil vermenin yanında bunların geometri, boyut ve yüzey bakımından yapım resimlerinde gösterilen toleranslar

dâhilinde imal etmektir. Günümüzde seri üretime geçilmesi ile birlikte standart ürünler üretmek Ģart olmuĢtur. Bu standart ürünlerin üretilmesinde ölçü tamlıklarının yanında yüzey kalitesi de öne çıkan etkenlerden birisidir. Malzeme bilimi, yüzey kalitesini iyileĢtirmek için yeni malzeme arayıĢlarının sürdürmektedir. Yüzey kalitesini iyileĢtirmek için yalnızca malzeme alanında geliĢmeler olmamaktadır.

Kesici takım malzemesi, geometrisi, takım tezgâhı, takım tutucu, soğutma sıvısı ve iĢleme Ģekli gibi pek çok alanda geliĢmeler olmaktadır. (Tekaüt, 2008)

4.5.1. Yüzey Yapısının Özellikleri

Bir yüzey yapısının kontrolünde yorulma ömrü, yataklık etme özelliği ve aĢınma önemli faktörlerdir. ĠĢlenen yüzeylerde dalgalılık ve pürüzlülük olmak üzere iki tip yüzey sapması meydana gelir. Dalgalılık yüzeyin geometrik Ģeklini karakterize ederken, pürüzlülük yüzey kalitesini tayin eder. Yüzey pürüzlülüğü standartlara göre yüzeye dik olan bir kesitte, belirli bir numune uzunluğu boyunca, belirli bir referans profiline ve profil ortalama çizgisine göre tayin edilir. Referans profil olarak genellikle geometrik profil alınır. Profil ortalama çizgisinin yeri, bu çizginin üstünde ve altında kalan alanların toplamı birbirine eĢit olacak Ģekilde belirlenir. Düz bir yüzey denildiğinde dalgasız, pürüzsüz denildiğinde dalgalı, fakat gözle bakıldığında veya tırnakla kontrol edildiğinde, pürüzlülükleri fark edilemeyen yüzeyler anlatılmak istenir. Doğrultu, yüzey pürüzlerinin referans alınan bir alın yüzeyine göre durumunu belirler. Yüzey geometrileri, iĢleme metoduna bağlı olarak değiĢir.

4.5.2. Yüzey Pürüzlülüğünün Önemli Olduğu Durumlar

Yüzey pürüzlülüğü birçok alanda önemli bir parametredir. Bunların bazıları;

1. Sürtünmeli yataklar,

2. Korozyon ortamında çalıĢan parçalar, 3. Yuvarlanmalı yataklar,

4. BoyanmıĢ ve kaplanmıĢ yüzeyler, 5. Sızdırmazlık yüzeyleri,

6. Plastik enjeksiyon kalıp yüzeyleri, 7. Mastarlar vb.

4.5.3. Yüzey Kalitesini Etkileyen Faktörler

Genellikle yüzey kalitesini etkileyen faktörler Ģöyle özetlenebilir: 1. Takım tezgâhlarının yeterli rijitlikte olmaması,

2. ĠĢlenen malzemede bağlamadan dolayı oluĢan deformasyon, 3. TalaĢ akıĢının sebep olduğu bozukluk,

4. Ġlerleme hızında meydana gelen düzensizlikler, 5. ĠĢlenen malzemedeki yapı bozukluğu,

6. Kolay Ģekillendirilebilir malzemeler düĢük kesme hızlarında iĢlendiği zaman iĢlenen malzeme yüzeyindeki yırtılmalar,

7. Tezgahın kinematik mekanizması,

8. Yataklama sisteminden kaynaklanan tezgâh hataları,

9. Takım ucu ve takım tutucunun rijit olmamasından kaynaklanan imalat hataları, 10. Kesicinin tasarımı, geometrisi ve kesme kapasitesi,

11. Takım konumlama ve bağlama hataları, 12. Takım aĢınmasından kaynaklanan hatalar, 13. ĠĢlenen malzemeden talaĢ kaldırma Ģekli,

14. Çevrenin etkisi ile oluĢan hatalar olarak sayılabilir.

Bütün talaĢ kaldırma iĢlemlerinde temel amaç iĢ parçasında istenilen geometri ve hassas bir bitirme yüzeyi oluĢturmaktır. TalaĢ kaldırma iĢlemlerinde; istenilen geometri ve yüzey pürüzlülüğü olmak üzere iki önemli kalite karakteristiği üzerinde durulmaktadır. TalaĢ kaldırma iĢlemlerinde talaĢ akıĢı ve malzeme taĢınımının oldukça karmaĢık olmasından dolayı matematiksel modellenebilmesi için çoklu değiĢkene ihtiyaç vardır. Bu karmaĢık yapıya rağmen, kısmen yüzey pürüzlülüğünün kontrolü, öncelikli olarak üç önemli talaĢ kaldırma değiĢkeni olan kesme hızı, ilerleme ve talaĢ derinliği için uygun değerler seçilerek sağlanabilir. (NeĢeli, 2006)

Genel olarak, talaĢ derinliği ve ilerleme miktarının artmasıyla birlikte yüzey pürüzlülüğü miktarı artarken, buna zıt olarak kesme hızının artmasıyla birlikte yüzey pürüzlülük değerleri azalmaktadır.

4.5.4. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçme Yöntemleri

Günümüze kadar yüzey pürüzlülüğü ölçümünde kullanılması amacıyla çok çeĢitli yöntemler geliĢtirilmiĢtir. Bunlardan en eski ve halen kullanılan dokunma yönteminde tırnak ucunun yüzey üzerine iĢleme yönüne dik olarak sürtünmesi iĢlemi yapılır. Bunun yanı sıra hidrolik, pnömatik, mekanik, kapasitans, yüzey dinanometresi, X ıĢını, optik mikroskop, kesit alma, optik yansıtma, replika (mask), elektro fiber, ıĢık bantlı, interferans mikroskop, ksilev, levin, yaylı tip profilometre, hava mastarı gibi yöntemler de yüzey pürüzlülüğünün ölçülmesi amacıyla kullanılmaktadır. Biz bu çalıĢmamızda izleyici uçlu (Stylus) cihaz yöntemi kullanarak yüzey pürüzlülüğü analizini görüntü ile karĢılaĢtırmalı olarak gerçekleĢtirdik.

Ġzleyici uçlu cihazlar, çok sivri bir izleme ucu kullanılarak ölçüm yapılan yüzey üzerinde, yüzey düzensizliklerine çapraz yönde ve değerlendirme uzunluğu boyunca hareket ettirilirken meydana gelen titreĢimlerin büyütülerek, hareketli bir Ģerit üzerine kaydedilmesi veya göstergeden okunması esasına dayanmaktadır. Mekanik, pnömatik, elektronik veya optik destekli imal edilen cihazlarda izleyici ucun yüzey üzerindeki baskısı çok az, pürüzlülük büyütme oranı 100.000 kata kadar olabilmektedir. Ġzleyici ucun mekanik yer değiĢtirmelerini kolayca elektrik sinyallerine dönüĢtürebilen elektrik donanımlarda kullanılan iki çeĢit transdüser tercih edilmektedir. (Güllü ve ark., 2003)

ġekil 4.5 Ġzleyici Uç Prensibi

Pikap iğnesi gibi yüzeyde doğrusal bir hat boyunca kayıt yapan araçlar (Stylus tipi araçlar) iĢlenmiĢ yüzeylerin pürüzlülüğünün değerlendirilmesinde basit bir yöntem olarak yaygınlık göstermiĢtir. Ġğnenin uç yarıçapı, yüzeyin pürüzlülüğünü değerlendirmeye imkân verecek ölçüde küçük olarak seçilmelidir.

Ucun geometrisinin mükemmel olmayacağı ve elmas ucun dahi zamanla aĢınacağı dikkate alınırsa, uç yarıçapına bağlı olarak sonuçların okunmasına iliĢkin hataların çıkacağı belirtilmiĢtir. ĠĢlenmiĢ yüzeylerde oluĢan pürüzün Ģekli ve uç yarıçapından kaynaklanan hataya örnek olarak, 60º açılı konik izleyici bir ucun, hipotetik bir yüzeyde enine hareketi ile elde edilen temsili izinin Ģekli, ġekil 4.6’de gösterilmiĢtir.