Seramik Kesici Takımlar ve Çeşitleri

Talaşlı imalatta yüksek kesme hızlarındaki sıcaklık, kesici takımda aşınma ve ömür kısalmasını beraberinde getirmektedir. Bu nedenle, yüksek sıcaklıklarda da (1000-1100 °C) sertliğini kaybetmeyen ve tokluk özelliği gösteren kesici takımların geliştirilmesi hedefiyle oksit seramik kesici malzemelerin ağır şartlarda iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir. Böylece en önemli bileşeni alüminyum oksit(Al2O3) olan kesme seramiği geliştirilmiştir. Bu yazımızda seramik kesici takımların özellikleri, tarihi ve sınıflandırılması ele alınmıştır.

A- A+

02.09.2021 tarihli yazı 5305 kez okunmuştur.

Seramik Kesici Takımların Özellikleri

Yüksek hızda kesmeye elverişli(özellikle işlenmesi güç olan malzemelerin 300 m/dak ve daha büyük kesme hızlarında bitirme işlemlerinde elverişlidir.) takım malzemeleri olarak seramik, malzeme özellikleri sayesinde ön plana çıkmaktadır. Seramik, yüksek erime noktası ve yüksek sertliğe sahiptir. Bu özelliklerin yanı sıra genelde seramiklerin sertliği yüksek sıcaklıklarda genelde sabittir. Seramik kesici takımların yoğunlukları düşüktür. Seramik kesici takımlar, öncelikle tornalama ve delik delme işlemlerinde tercih edilmektedir (Çelikler ve dökme demirler, 66 HRC’ye kadar çelikler, Nikel esaslı süper alaşımlar). Seramik kesici takımların genel olarak verimliliği arttırması, metal takımlara göre 3-10 kat daha fazla ömrünün olması, dar toleranslarla çalışabilme imkanını sağlaması gibi üstünlüklerinin yanında sert metallere göre %40-%200 daha yüksek maliyet, yüksek tahrik gücüne ihtiyaç duyması, titreşime dayanıksızlıkları sebebiyle ilk kaba paso işlemelerinde uygun olmamaları gibi sakıncaları da mevcuttur.

Şekil 1: Seramik Kesici Takım Çeşitleri

►İlginizi Çekebilir: M alzeme Türleri

Seramik Kesici Takımların Tarihçesi

Kesme seramiklerinin kullanım bulması, 1930’lu yılların başında gerçekleşmiştir. Özellikle 2. Dünya Savaşı sırasında sert metallerin yetersizliğinin anlaşılması üzerine kesme seramikleri o tarihlerde sert metallere karşı önemli bir alternatif olarak değerlendirilmiştir. Seramik takımların patentlenmesi, ilk olarak İngiltere ve Almanya’da olmuştur. Federal Almanya’daki Degussa firması, 2.Dünya Savaşı’ndaki araştırmaları sonucunda ilk seramik kesici takım Degussit’i üretmiştir. Seramik takımlar ticari anlamda 1954 yılında ABD’de piyasaya sürülmüştür. Bahsedilen durumların yanı sıra Ford Motor da standart transmisyonlu vites kutusunun son talaşlı işlemlerinde seramik takımların kullanımı hedefiyle, ABD’deki ilk üretim tesislerinden biri olmuştur.

Şekil 2: Aşınma Direnci ve Sertliğe Bağlı Olarak Metal Kesme İşlemlerinde Kullanılan Kesici Takımlar

Seramik Kesici Takımların Sınıflandırılması

Genel anlamda seramik kesiciler bileşim ve kullanımdaki tercih sırasına göre(alüminyum oksit miktarı, katılan metal karbür miktarı ve bunlardan kaynaklı fiziksel özellik değişimlerine göre) oksit(arı) veya metal(karışık) seramikler olmak üzere iki grupta incelenir.

Şekil 3: Kesici Malzemelerde Yaşanan Gelişmeler

Arı (Oksit) Seramikler

Arı seramikler yüksek miktarda alüminyum oksit ve zirkon oksiti(ZrO2) barındırır. Aluminyum oksit sayesinde açık, beyazımsı renge sahiptir ve yine bu oksit sayesinde karışık seramiklere göre yüksek mukavemet ve rijitlik gösterir. Arı seramiklerin eldesi için öncelikle ince öğütülmüş alüminyum oksit, zirkon oksitle homojen biçimde karıştırılıp preslenir, sonrasında da karışım 1700 C’de sinterlenir. Arı seramikler 400 HB sertliğe kadar olan kır, küresel grafitli ve temper dökme demirin talaş kaldırmayla işlenmesinde kullanılırken aynı zamanda 1600 N/mm2 mukavemet değerli ve 48 HRC sertlik değerli sementasyon ve ıslah çeliklerinin de işlenmesi için kullanılırlar. Özellikle ısıl şoklara duyarlılıkları nedeniyle Arı seramiklerin işlem sırasında soğutulmaları önerilmemektedir.

Metal (Karışık) Seramikler

Karışık seramikler, metaller arası bağlar (titanyum ve tungsten karbür) ve %90’dan az alüminyum oksit içeren seramik takım malzemeleridir. Arı seramiklerden koyu renkleri ve yüksek aşınma dirençleri sayesinde ısıl şoklara duyarlılıkları ile ayrılırlar. Karışık seramikler, arı seramiklerde olduğu gibi temper, sfero ve kır dökme demirlerin, sertliği 700 HB’ye ulaşan sert dökümlerin işlenmesinde, 64 HRC sertlikli ve 2400 N/mm2 çekme mukavemeti değerine ulaşan ıslah çeliklerinin de tornalanmasında kullanılmaktadırlar. Yüksek miktarda titanyum karbür içeren karışık seramikler yüksek sertliklerinden dolayı sert malzemelerin(özellikle sert dökümlerin) çok yüksek hızlarda işlenmesi için elverişlidir.

Kaynak:

►Tülbentçi K., Kaluç E., Sarı N.Y., 2003, Kocaeli, TALAŞLI ŞEKİL VERME DERS NOTLARI

►Kökçan R., Kesici takım teknolojisi ders notları

Yazar: Özcan Bora Özdemir