Metal işleme operasyonunun başarısı iş parçası malzemesine, malzeme ve
geometrik açıdan uygun bir kesici takımın seçimine bağlıdır. Geniş bir aralıkta
değişen özellik, performans, kapasite ve fiyata sahip düşük ve orta karbonlu
çelikler , yüksek karbonlu çelikler , yüksek hız çelikleri, dökme kobalt
alaşımları, dökme, sinter ve kaplanmış karbürler, kaplanmış yüksek hız
çelikleri, seramikler , sinterlenmiş çok kristalli kübik bor nitrür (KBN) ,
sinterlenmiş çok kristalli elmas ve tek kristalli doğal elmas gibi çok çeşitli
takım malzemeleri mevcuttur.
Takım malzemeleri kronolojik gelişimini sergilemektedir. Takım malzemeleri
Çelik malzemelerin talaşlı işleminde müsaade edilen kesme hızı değerlerine
göre sıralanırlar.
Kesici takım , talaşlı işlem prosesinin en önemli parçasıdır. Kesici takım
malzemesi , kesme parametreleri ve takım geometrisi seçimi talaşlı işlem
operasyonunun verimliliğini doğrudan etkiler .
Seçim kararını etkileyen kriterler aşağıda belirtilmiştir;
· İş parçasının karakteristikleri (kimyasal
ve metalurjik hali )
· Parça karakteristikleri (geometri, yüzey
bitirme , boyutsal hassasiyet ve yüzey bütünlüğü gereksinimleri)
· Takım tezgahı ve takım tutucusunun
karakteristikleri (yüksek güç ile uyumlu rijitlik , geniş bir besleme ve
hareket hızı aralığı)
· Destek sistemi ( operatörün kabiliyeti ,
sensör ve kontrol sistemleri, yağlama metodu ve talaş uzaklaştırma
sistemi )
Takım malzemesi teknolojisi çok hızlı bir gelişim göstererek talaşlı
işlemi oldukça güç malzemelerin bile daha yüksek malzeme işleme hızlarında
(MiH)
Ve yüksek kesme hızlarında işlenebilmesi mümkün kılmaktadır. Yüksek
kesme hızları ve yüksek malzeme işleme hızları genellikle verimliliği
arttırmaktadır.
Kesici takımların kompütür ile kontrol edilmeleri halinde, takım
performansının tahmini daha da büyük önem kazanmaktadır. Kompütür
kontrolü operatör müdahelesini minimum seviyeye indirmektedir. Tezgahlar
hücresel üretim sistemleri içerisinde çalıştırıldıklarında zaman takım
ömürlerinin uzun olması istenir.
Kesici takımlar son derece güç koşıllar altında çalıştırılırlar ; 550 C’a
kadar yükselebilen takım sıcaklıkları, şiddetli sürtünme ve yüksek bölgesel
gerilimler takımın aşağıdaki özelliklere sahip olmasını gerektirmektedir.
Ø Yüksek sertlik
Ø Aşınmaya ve kesici kenarın talaşlanmaya karşı direnci
yüksek olmalıdır.
Ø Yüksek tokluk (yüksek kırılma mukavemeti)
Ø Yüksek sıcak sertlik
Ø Kütlesel deformasyona direnç gösterebilmek için yüksek
mukavemet
Ø Yüksek kimyasal kararlılık (inertlik veya iş
malzemesine karşı ihmal edilebilir kimyasal ilgi)
Ø Uygun ısıl özellikler
Ø Yüksek elastik modül
Ø Tutarlı takım ömrü
Ø Doğru geometri ve iyi yüzey kalitesi
Tablo 4.5- Çeşitli takım malzemelerinin sertlik değerleri
TAKIM
MALZEMESİ
SERTLİK DEĞERİ
Martenzit
çelik
500-1000
Nitrürlü
çelik
950
Sementit
(FE3C)
850-1100
Sert krom
kaplama
1200
Alumina (aluminyum
oksit)
2100-2400
WC(Co
matrisli)
1800-2200
WC
2600
W2C
2200
(FECR)7C3 1200-1600
Mo2C
1500
YC
2800
TiC
3200
TiN
3000
B4C
3700
SiC
2600
Kübik bor
nitrür
6500
Çok kristalli elmas /
WC
5500-8000
Elmas
8000-12000
Kesici takımlar belirli periyotlarda değiştirildiği için bu malzemelerin
doğal olarak kolay üretilebilmeleri, bulunabilir olmaları ve pahalı olmamaları
gerekir. Açıkcası yukarıda sayılan gereksinmeler zaman zaman birbirleriyle ters
düşmektedir ve bu yüzden takım seçimi her zaman duruma göre değerlendirme
yapmayı gerektirmektedir. Hemen hemen bütün talaşlı işlem operasyonlarında
kesme hızı ve besleme miktarı takım malzemesinin kapasitesi tarafından
belirlenmektedir. Kabul edilebilir bir takım ömrünün sağlanabilmesi için hız ve
besleme değerlerinin yeterince düşük seviyelerde
tutulması gerekir. Eğer buna uyulmaz ise değiştirme esnasında kaybedilen
zaman yüksek kesme hızlarının kullanımı ile sağlanan verimliliği ortadan
kaldırabilmektedir.
Yüksek hız takım takım çelikleri ve kaplanmış ve kaplanmamış
sinter karbürler en yaygın olarak kullanılan takım malzemeleridir. Elmas ve KBN
(kübik bor nitrür) yüksek maliyetlerine rağmen bazen zorunlu olarak özel
uygulamalarda kullanılmaktadırlar. Dökme kobalt alaşımları yüksek hammadde
fiyatları ve alternatif malzemelerin artması neticesinde cazibesini
kaybetmiştir. Yakın gelecekte üretim verimliliği üzerinde önemli etkiye
sahip olabilecek yeni seramik malzemelerin geliştirilerek, kullanıma arz
edileceği beklenmektedir.
Elektro-kimyasal işleme veya lazer gibi temas etmeyen takım kullanan
yöntemlerdeki takımlara, ilgili yöntemlerin izah edildiği bölümlerde
değinilmiştir.
Talaşlı işlem operasyonu takım malzemesi ve iş parçasının bir anlamda var
olma mücadelesine benzetilebileceği için önceki bölümde sayılan
takım malzemelerinin özelliklerinden daha yüksek olmalıdır. Aşağıda izah
edildiği gibi takım ve iş parçası birbirine zıt özelliklere sahip
olmalıdır.
Takım malzemesi işlenecek parçanın en sertinden oda
sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda daha sert olmalıdır. Yüksek sıcaklıkta
sertliğin yüksek olması talaş oluşum prosesinin ekstrem koşulları
altında takımın geometrisini korumasını sağlar ve aynı zamanda aşınmaya
karşı direnci artırır.
Süreksiz kesme işlemlerinde karşılaşılan ani yükselmelere
dayanabilmesi için takım malzemesinin tokluğu yüksek olmalıdır. Sürekli
talaş oluşumunun söz konusu olduğu proseslerde şok yükselmeler
bölgesel sert kısımlar veya sert partiküllerden kaynaklanır.
Süresiz kesme işlemlerinde karşılaşılan ani ısınma ve
soğuma söz konusu olduğundan takım malzemelerinin ısıl şok direnci
yüksek olmalıdır.
Bölgesel kaynaklanmaların önlenebilmesi için takımın iş
parçasına yapışma eğilimi düşük olmalıdır. Bu gereksinimin aksine
kararlı bir ikinci kesme zonu oluşturabilmek için yüksek yapışma
karakteristiğine ihtiyaç vardır.
Takım malzemesindeki bileşenlerin iş parçasına difüzyonu hızlı
aşınmaya yol açar. Bu nedenle takım malzemesinin iş parçasında çözünürlüğü
düşük olmalıdır.
Düşük sertlik ve yüksek yapışma eğilimi takım profilinin bozulmasına
takım burnunun yuvarlaklaşmasına, dereceli olarak taban aşınmasına ve
difüzyonla birlikte krater aşınmasına sebep olduğu için istenmez.Yetersiz
tokluk, ısıl direnç ve şok direnci, kenar talaşlanmasına ve hatta takımın
bütünüyle kırılmasına yol açabilir. Maalesef malzemelerin ve hatta
takımın bütünüyle kırılmasına yol açabilir. Maalesef malzemenin ısıl
dirençlerinin ve sertliğinin artırılması tokluğunun düşmesine neden olmaktadır.
Bu sebeple gerçekten bu özelliklerin tümüne sahip ideal bir takım malzemesi
yoktur.