Metal kesme işlemi söz konusu olduğunda, işlerin nasıl işlediğini belirleyen temelde üç ana faktör vardır: kesme hızı, yani takımın iş parçasıyla buluştuğu yüzeyin ne kadar hızlı hareket ettiğidir; ilerleme hızı, takımın her devirde ne kadar ilerlediğini ifade eder; ve kesme derinliği, takımın malzeme içine ne kadar derine girdiğini belirtir. Ancak bu faktörler birbirinden bağımsız değildir. Bir parametreyi değiştirirseniz, diğerleri hemen etkilenir. Örneğin ilerleme hızını ele alalım. Eğer birisi başka hiçbir şeyi ayarlamadan ilerleme hızını artırmaya çalışırsa, bunun yerine kesme derinliğini azaltmak zorunda kalabilir. Aksi takdirde takım aşırı yüklenebilir ve titremeye veya gıcırtıya neden olabilir ki bunların hiçbiri atölyede görmek isteyeceğiniz şeyler değildir.
Kesme hızları arttığında daha fazla ısı üretilir ve ilerleme hızı veya kesme derinliği ayarlanmadıkça takımlar daha hızlı aşınır. Örneğin, sertleştirilmiş çelik malzemelerle çalışırken, kesme araçlarının erken başarısız olmasının önüne geçmek istiyorsak, ilerlemeyi yaklaşık %20 artırmanın genellikle kesme derinliğini yaklaşık %15 azaltması gerekir. Malzeme içine çok derin inmek titreşim sorunlarını artırır ve Inconel 718 gibi zor alaşımlarda hızları çok yüksek tutmak, aşırı ısı birikimi nedeniyle çatlakların oluşmasına neden olabilir. Bu faktörler arasındaki doğru dengeyi bulmak, işleme işlemlerinin başarılı olmasını sağlar çünkü bu dengenin yanlış olması kötü sonuçlara, zaman kaybına ve ileride maliyetli takım değişimlerine yol açar.
Üreticiler, kararları yönlendirmek için Taylor'ın kesici ömrü denklemi ( VT n = C ) gibi ampirik modeller uygular—burada V kesme hızıdır, T kesici ömrüdür ve C ve n malzeme ve kesiciye özgü sabitlerdir. Örneğin, titanyum frezelemede hızın %30 azaltılması kesici ömrünü ikiye katlayabilir. Önemli dengeler şunlardır:
| Hedef | Parametreler ayarlanıyor | Denge Riski |
|---|---|---|
| Daha yüksek verimlilik | ↑ İlerleme Hızı / ↓ Derinlik | Kesicinin kırılması, kötü yüzey kalitesi |
| Daha düşük maliyet | ↓ Kesme Hızı | İşleme süresi artışı |
| Daha ince yüzey kaplaması | ↓ İlerleme / ↑ Hız | Malzeme kaldırma oranında azalma |
Veriye dayalı parametre seçimi, uygulama sınırlamalarını önceliklendirir: havacılık bileşenleri sıkı toleranslar gerektirir (orta düzey ilerlemenin tercih edilmesine neden olur), buna karşılık черfi işlemler kesme derinliğini maksimize eder. Bu sistematik yaklaşım, hem işletme verimliliğini hem de parça kalitesini artırarak gereksiz deneme-yanılmayı ortadan kaldırır.
Malzemelerin özellikleri, metalleri güvenli ve verimli bir şekilde kesme konusunda önemli sınırlar belirler. Genellikle Rockwell sertlik ölçeğinde 15 ila 25 arasında değişen AISI 1045 gibi karbon çeliklerini ele alalım. Sert metal uçlarla operatörler genellikle dakikada 120 ila 250 metre arasında kesme hızları elde edebilir. Ancak sertlik ölçeğinde yaklaşık 35 ila 45 civarında olan Inconel 718 gibi nikel bazlı süper alaşımlarla çalışıldığında durum oldukça farklılaşır. Bu malzemeler hızlı bir şekilde iş sertleşmesine uğrar ve kesme takımlarına büyük stres uygular, bu yüzden çok daha düşük hızlara, genellikle dakikada 30 metrenin altına inilmeyi gerektirir. Tüm bunların mümkün kılınmasını sağlayan şey, bu malzemelerin işleme süreçlerinde moleküler düzeydeki davranışlarındaki temel farklılıklardır.
| Malzeme Özelliği | AISI 1045 Çeliği | Inconel 718 |
|---|---|---|
| Isıl İletkenlik | Yüksek (51 W/m·K) | Düşük (11.4 W/m·K) |
| İş sertleşmesi eğilimi | Orta derecede | Şiddetli |
| İdeal Hız Aralığı | 150±30 m/dk | 20±5 m/dk |
ASM International'a göre, önerilen hız aralıklarının aşılması, sert alaşımlarda yüzey aşınmasını %300'e varan oranlarda artırabilir. Isı üretiminin kontrolü ve takım bütünlüğünün korunması açısından dikkatli hız seçimi hayati öneme sahiptir.
İş parçası geometrisi, gerçekleştirilebilir kesim derinliklerini (DOC) sınırlar. 0,5 mm'lik paslanmaz çelik sacın eğilmesini önlemek için DOC'nin ≤ 0,1 mm olması gerekebilir; buna karşılık 50 mm'lik alüminyum plaka 5 mm'ye kadar DOC toleransını kaldırabilir. Kararlılığı etkileyen üç mekanik faktör öne çıkar:
Örneğin, 10 mm'lik bir titanyum parçada IT7 toleransına ulaşmak genellikle DOC < 1,5 mm gerektirir. Alan araştırmaları, uygun olmayan DOC seçiminin ince cidarlı işlemede erken kesici uç arızalarının %72'sine neden olduğunu göstermektedir (Journal of Materials Processing Technology, 2023).
Günümüzde daha iyi araçlar mevcut olması nedeniyle uygulama biçimimiz oldukça değişmiş olsa da, klasik Taylor takım ömrü denklemi (VTn = C) hâlâ önemini korumaktadır. Titanyum alüminyum nitrür (TiAlN) gibi yeni kaplamalar, işlenen sertleştirilmiş çeliklerde dakikada yaklaşık 45 ila 65 metre civarında çok daha yüksek hızlarda çalışma imkanı sunarak takım aşınmasını hızlı bir şekilde artmasını engeller. Üreticiler bu modern kaplamaları geleneksel modellerle birleştirdiklerinde büyük miktarlarda üretim yaparken takım maliyetlerini yaklaşık %30 oranında düşürebilirler. Özellikle havacılık malzemelerinin işlenmesi sırasında yapışma sorunlarının önlenmesine yardımcı olan bu kaplamaların termal kararlılığı, bunun gerçekleşmesini sağlar. Bu yüzden tüm gelişmelere rağmen, Taylor'ın temel prensipleri hâlâ çeşitli endüstrilerde gerçek dünya işleme uygulamalarını yönlendirmeye devam etmektedir.
Etkili termal yönetim, hedefe yönelik soğutucu teslimatına dayanır:
Optimal soğutma sıvısı seçimi, yalnızca sıcaklık artışını bastırmakla kalmaz, aynı zamanda yüzey sertleşmesini önlemek ve Ra ≤ 0,8 µm yüzey kalitesini korumak için viskozite ile termal iletkenlik arasında denge sağlar.
Metal kesmede temel parametreler kesme hızı, ilerleme hızı ve kesme derinliğidir. Bunlardan her biri diğerini etkiler; bu yüzden birinde yapılan değişiklikler diğerlerini etkileyebilir.
Bu faktörlerin dengelenmesi, yanlış ayarlamaların takım aşınması, titreşim veya kötü yüzey kalitesi gibi sorunlara yol açabileceği için çok önemlidir ve bu da işleme sürecinin genel kalitesi ve verimliliği üzerinde etkili olabilir.
AISI 1045 çeliği ile Inconel 718 gibi farklı malzemeler işleme koşullarında farklı şekilde davranır. Bileşimleri, sertlikleri ve termal özellikleri, güvenli ve verimli kesim için uygun hız, ilerleme ve derinlik ayarlarını belirler.
Takım ömrü, kesme parametrelerinin optimize edilmesi ve gelişmiş kaplamalı uçların kullanılmasıyla uzatılabilir. Taylor'ın Takım Ömrü Denklemi gibi ampirik modellerin modern versiyonlarının uygulanması, daha iyi imalat uygulamalarına rehberlik edebilir.
EN
