Paslanmaz çelik tornalama nasıl optimize edilir ?

Mühendislik uygulamalarında paslanmaz çelik kullanımı her zaman mühendisler için bir çelişkiye neden olur. Tasarım mühendisleri yaygın olarak kullanılan bu malzemenin sağladığı mukavemet ve korozyon dayanıklılığı özelliklerinden son derece mutlu olsalar da, üretim mühendisleri işleme sertleşmesi özelliği ve genel olarak yeterli işlenebilirlik sağlamaması nedeniyle bu malzemeye onlar kadar hayran değildir. Ancak, pompa ve valf, petrol ve gaz, otomotiv ve havacılık gibi sektörlerin paslanmaz çelik parçalara yönelmeye devam etmesine bağlı olarak kesici takım üreticileri, giderek şiddetlenen bir rekabete sahne olan global pazardaki tezgah imalathanelerine daha da iyi takım ömrü ve/veya verimlilik sağlayacak çözümler üretme konusunda zorluklarla karşı karşıyadır. Sandvik Coromant’ta, böyle bir yeni çözüm konusunda büyük ümitlere sahibiz.

Zorluk

ISO M paslanmaz çelik malzeme sınıfında çok çeşitli alt gruplar bulunur. Bununla birlikte, bu alt grupların en yaygın olanları östenitik paslanmaz çelikler ve duplex paslanmaz çeliklerdir. Östenitik paslanmaz çelikler arasında 304 ve 316 gibi sık rastlanan kaliteler bulunur. Bu kaliteler tavlanmış durumdayken göreli olarak yumuşak ve çok iyi sünekliğe sahip olsa da, her tür işleme sırasında şiddetli bir işleme sertleşmesi ortaya çıkar. İşleme sertleşmesi, sert yüzeylere ve sert talaşlara neden olur; bu nedenle iş parçasında çentik aşınması ve yüzey ince işlemesinde bozulma görülür.

Östenitik paslanmaz çeliklerin yüksek sünekliğe sahip olması da başarılı bir tornalama işlemini zorlaştırır. Bu malzemelerin oluşturduğu uzun, tok ve sürekli talaşlar zor kırılır ve ayrıca kesme kenarı üzerinde birikme yapabilir (talaş yığılması – BUE olarak da bilinir). Östenitik paslanmaz çeliklerin ısıl iletkenliği diğer çelik tiplerine oranla daha düşük olduğu için ısı, kesici takım tarafında kolayca birikebilir. Bu çeliklerin termik genleşme oranlarının yüksek olması, tornalamada deformasyona veya tolerans kontrolü yetersizliğine yol açabilir. Duplex paslanmaz çelikler (ör. kalite 2205 gibi) söz konusu olduğunda, bu malzemeler ferrit ve östenit karışımıdır. Bu çelikler östenitik paslanmaz çeliklere göre daha fazla gerilme dayanımına sahiptir ve her ne kadar işleme sertleşmesi östenitik kaliteler kadar yüksek olmasa da, mukavemetin yüksek olması daha yüksek işleme kuvveti (güç) ve daha düşük hız gerektirir. Gerçekten de, duplex paslanmaz çeliklerin göreli işlenebilirliği, yüksek gerilme dayanımı ve esneklik sınırı nedeniyle genellikle yetersiz kabul edilir. Duplex paslanmaz çeliklerin tornalanması sırasında mukavemetli talaşlar ortaya çıkar ve bu durum talaş çekiçlenmesine neden olarak yüksek kesme kuvveti oluşturur. Buna ek olarak yüksek ısı ortaya çıkar ve bu da plastik deformasyona ve krater aşınmasına yol açar.

Çözüm

Paslanmaz çelik tornalama konusunda yerleşik pek çok ipucu ve püf noktası bulunur. Örneğin, östenitik paslanmaz çeliklerle çalışırken işleme sertleşmesi tabakasının altında kesim yapabilen keskin kenar kullanımı iyi sonuç verir; bu durum özellikle kesme derinliği sabit tutulduğunda söz konusudur. Takım bağlamada stabilitenin ve iş parçası fikstürünün çok önem taşıdığı duplex paslanmaz çeliklerde çentik aşınması ve çapak oluşumunu önlemek için küçük giriş açısı tercih edilir.

Bu bilgiye rağmen, paslanmaz çelik tornalamada gerçek kazanç direkt olarak doğru kesici uç seçimiyle ilişkilidir. Bununla birlikte, bugüne kadar paslanmaz çeliği kaba ve orta talaş tornalama uygulamalarında, yüksek hızlı ve stabil koşullarda işlemeye uygun sertlikte bir kalite bulmak zor bir konuydu. Östenitik ve/veya duplex paslanmaz çelik parçalar tornalayan talaşlı imalathaneler kenar başına parça sayısını artıracak ve böylece parça başına maliyeti düşürecek, plastik deformasyona ve aşınmaya dayanıklı bir kesici uca ihtiyaç duyarlar.Müşterilerden bu konuda gelen geri bildirimleri dikkate alan Sandvik Coromant, GC2220 kesici uç kalitesini geliştirdi. Yeni kalite, ısı dayanımı için düşük kobalt içeriği bulunan optimize edilmiş bir alt tabakaya sahiptir. Bu kalitede ayrıca sürtünme aşınmasına karşı direnç ve sertlik sağlayan sütunlu MT-TiCN iç kaplama mevcuttur. Belki de en önemlisi, GC2220’de uzun takım ömrü sağlayan özel Inveio™ kaplama teknolojisi bulunur. Inveio tarafından üretilen sıkı yapıdaki tek yönlü kristaller maksimum termal koruma sağlamak üzere kesme bölgesine karşı güçlü bir engel teşkil eder.

Sonuç olarak, GC2220 kullanıldığında östenitik ve duplex paslanmaz çelik parçaların tornalanmasında plastik deformasyona karşı önceki nesil kalitelere göre % 25-30 daha yüksek direnç ve daha uzun takım ömrü sağlanır; böylece takımlama için daha az harcama yapılır, stoklar azaltılabilir ve parça başına maliyet düşer. Kesici uç değişimlerinin azalması verimliliğe katkı sağlar ve yatırım dönüşünü hızlandırır. Sonuçlar Kesme şartları açısından en iyi sonuçlar sürekli çalışma veya hafif kesintiler içeren, orta veya yüksek kesme hızlarındaki stabil işleme ortamlarında elde edilir. Bu duruma ait örnekler pompa ve valf endüstrisi müşterilerinden gelen çeşitli vaka çalışmalarında gösterilmiştir.

Örneğin, östenitik paslanmaz çelikten (200 HB) imal edilmiş bir valf üzerinde dış çap eksenel tornalama ve alın tornalama işlemleri yaparken rakip kalitede 230 üründen sonra kesme kenarı boyunca şiddetli plastik deformasyon görüldü (parça başına 12 saniye kesimde kalma süresi). Kesme değerlerinde kesme hızı 107 m/dak (350 ft/dak), ilerleme hızı 0,3 mm/dev (0,012 inç/dev) ve kesme derinliği ise 1,3 mm (0,05 inç) şeklindeydi. Rakip kalitenin bu noktada değiştirilmesi gerekirken Sandvik Coromant GC2220 kalitenin kesme kenarında herhangi bir hasar görülmedi ve sonuç olarak değişim gereği olmadan 522 parça üretildi. Takım ömründe %127 artış sağlandı.

Pompa ve valf sektöründe yapılan bir başka testte, östenitik paslanmaz çelik (200 HB) flanş üzerinde dış çap eksenel tornalama yapıldı. Rakip kesici uçta, sadece yedi parçadan sonra değiştirme ihtiyacı ortaya çıktı (parça başına 47 saniye kesimde kalma süresi). Kesme hızı 160 m/dak (525 ft/dak), ilerleme hızı 0,2 mm/dev (0,008 inç/dev) ve kesme derinliği ise 2 mm (0,08 inç) şeklindeydi.

Kesici uç değişiminin temel nedenlerinden biri, kesme kenarı boyunca görülen aşırı miktardaki plastik deformasyondu. Diğer yandan, GC2220 çok daha az plastik deformasyon sergiledi ve 12 parçaya kadar devam edebildi. Böylece %71 daha uzun takım ömrü elde edildi.

Vurgulanması yararlı diğer bir nokta ise GC2220’nin hem ıslak hem de kuru işleme operasyonlarında ve martensitik paslanmaz çelikler ve düşük karbonlu çelikler dahil diğer malzemeler üzerinde de başarıyla kullanılabilmesidir.

. . .

İçerik sadece atıfta bulunularak yayınlanabilir: Kalıp Store. Editöryal görüş, yazarın görüşüne aykırı olabilir.