Gelişmiş tasarımlı karbür matkapla yapılan testler, delik kalitesinde yeni olasılıklar ortaya koyuyor

Sandvik: Mikro Kusurların Üstesinden Gelen Yöntem

Gelişmiş tasarımlı karbür matkapla yapılan testler, delik kalitesinde yeni olasılıklar ortaya koyuyor

“İki ölç, bir biç”, üretim alanında kullanılan yaygın bir ifadedir, ancak söylemesi kolay olsa da zorlu malzemelerde işleme yaparken gerçekleştirmesi oldukça zordur. Bu nedenle, havacılık sanayinin önde gelen global üreticisi, delik delme proseslerinde ikinci aşamayı tamamen ortadan kaldırmaya ve ayrıca havacılık sanayi parçalarında delik kalitesini iyileştirmeye çalışırken, talaşlı imalat sektörünün global liderine başvurdu. Burada, Sandvik Coromant'ın Global Ürün Yöneticisi James Thorpe, matkap tasarımının daha kaliteli delikler üretmede nasıl tamamlayıcı olduğu hakkında bilgi veriyor.

Delik işleme, tüm işleme prosesleri içinde en yaygın kullanılan ve aynı zamanda da en çok hafife alınan işlemdir. Yıllardır aynı takımları ve kesme parametrelerini kullanmakta olan birçok tezgah imalathanesi, mevcut delik işleme kurulumlarını değiştirmek veya yükseltmek için pek bir neden görmez. Ancak COVID-19'un öngörülemeyen etkileri devam ettiği sürece bunların hepsi değişecek gibi görünüyor.

McKinsey & Company’nin COVID-19: Bilgi notu adlı son raporunda mevcut sanayi durumu, üreticilerin müşteri pazarlarında öngörülemeyen ve kalıcı değişimler bekleyebilecekleri "sonraki normal" olarak adlandırılıyor. Raporda, "üreticilerin ekonomik ve sosyal açıdan uygun bir yolda ilerleyecek olması halinde esnekliğe ihtiyaç duyulacağı" belirtiliyor

Örneğin çoğu üretici, yeni satıcıları ve ürünleri araştırıyor. Bu nedenle, eskiden belirli bir üretim alanında uzmanlaşmış tezgah imalathaneleri, şimdi CNC torna tezgahlarını ve frezelerini geniş çeşitlilikte sert ve zorlu malzemelere açıyor. Aynı zamanda, üreticilerin ürün kalitesinden ödün vermeden kazancı artırmaya ve devir sürelerini azaltmaya yönelik yeni yöntemler keşfetmesi gerekiyor.

Diğer bir deyişle üreticilerin delik açma işlemleri konusunu tekrar gözden geçirmesinin zamanı geldi.

Beyaz şeyler

Delik yüzeyi bütünlüğü, havacılık sanayi üreticileri veya havacılık sanayiye yönelmek isteyen genel mühendislik şirketleri için gerçek bir endişe kaynağıdır. İyi delik kalitesi, parça arızasının önlenmesi için çok önemlidir ve deliklerin işlemesi veya ince talaş işlemesi için kullanılan imalat prosesleri tarafından belirlenir.

Takımlama çözümleri ve matkaplarda kullanılan kesme kenarı geometrileri, en yüksek üretim ve parça kalitesi standartlarını karşılamak üzere sürekli olarak geliştiriliyor. Takım içinde ısı birikimini azaltmak için kesme sıvısı kullanımı da iyileştiriliyor. Testlerdeki bulgulara göre bu etkenlerin her biri, iş parçası malzemeleri üzerindeki sözde "beyaz tabaka" etkisini kontrol edebiliyor.

Beyaz tabaka ifadesi, aynı zamanda Sandvik Coromant müşterisi de olan, havacılık sektörünün önde gelen global üreticisi tarafından bulundu. Bu, matkap ısısının neden olduğu, parçada delik delme işleminden sonra gözlemlenen ince ve ultra ince taneli yapıyı ifade eder. Beyaz tabaka malzemenin yüzey özelliklerini değiştirmekle birlikte müşterinin kalite yönetimi süreçleri içinde de kabul edilemez bir durumdur.

Üretici, türbin diskleri, kompresörler, tamburlar ve şaftlar dahil havacılık sanayi parçaları üzerinde delinen deliklere sıkı bir delik finiş işleme prosesi uygular. Bu nedenle, beyaz tabakanın neden oluştuğunu ve nasıl kontrol edileceğini araştırmak için Sandvik Coromant'ı iş ortağı olarak seçti.

Şunu belirtmekte yarar var ki testler sadece kalite yönetimi tarafından gerçekleştirilmedi. Üst düzey bir müşteri, genel çalışma süresini kısaltıp kârı artırmak ve bunu, ikincil işleme prosesini tamamen ortadan kaldırarak yapmak istedi.

İkinci işlem

İkincil proses, karbür matkapla bir delik oluşturulduktan sonra gerçekleşir ve parça finiş işlemleri arasında raybalama, daldırma veya frezeleme uygulamaları bulunabilir. İkincil aşama, dar toleranslı deliklerin işlemesi haricinde, ölçü hassasiyetinden ziyade esas olarak beyaz tabaka benzeri sorunların azaltılması gibi yüzey bütünlüğü taleplerini karşılamak üzere gerçekleşir.

Genel maliyet açısından ikincil proses, yüzey bütünlüğünü korumanın diğer bir yolu olan düşük kesme değerlerinin sürekliliğini sağlamaktan daha pahalıdır. Sandvik Coromant müşterisinin prosesi tamamen ortadan kaldırmaya yönelik araştırma yapmak istemesinin nedeni budur. İkincil prosesler olmadan uygun ölçüde delik üreten bir ürüne sahip tedarikçi, parça başına maliyeti önemli ölçüde düşürecek güçlü bir firma konumundadır.

Beyaz tabakanın nedenleri ve olası önlemlerine yönelik araştırma, havacılık sanayisinde popüler olan yüksek mukavemetli nikel krom malzemesi İnkonel 718'de delik delme işleminden oluşan dört testi içeriyordu. Müşteri tarafından ilk kez böyle bir araştırma gerçekleştiriliyordu.

Testlerde, Sandvik Coromant tarafından üretilen iki karbür matkap CoroDrill R840 ve CoroDrill R846 ile delik delme uygulaması değerlendirildi. Her biri iki farklı kesme parametresi ayarı ile çalıştırıldı: Sırasıyla 58 mm/dak ve 98 mm/dak ve devir hızı, sırasıyla 829 dev/dak ve 757 dev/dak. Testler süresince beyaz tabaka kalınlığının yanı sıra kesme kuvveti ve tork değerleri de ölçüldü.

Testlerden bu yana, R840'ın yerini -GM geometrili CoroDrill® 860, R846'nın yerini -SM geometrili CoroDrill® 860 almıştır. Bu yeni nesil takımların her biri, delik kalitesinden ödün vermeden takım ömrünü daha fazla artırmaya yönelik tasarlanmıştır.

Sonuçlar, beyaz tabaka kalınlığına yol açan nedenlere dair bazı değerli bilgiler sağladı. Özellikle R846'nın kıvrımlı ve radyal kesme kenarları hazırlığı nedeniyle daha az beyaz tabaka üretmesi dikkate değerdi. Bu arada, R840'ın düz kesme kenarlarının ve kesme kenarına uygulanan pahın, kesme kuvveti, tork ve beyaz tabaka kalınlığındaki artışla bağlantılı olduğuna inanılıyor. Bu nedenle, matkabın tasarımı, kesme değerlerinden ödün vermeden daha az beyaz tabaka ile yüksek delik kalitesinin elde edilip edilemeyeceğini belirler.

Global havacılık sanayisi üreticisinin Sandvik Coromant ile yaptığı testler, beyaz tabaka hakkında birçok bilgiyi ortaya çıkardı ve şirket ayrıca, raybalama ve dalma frezeleme gibi bazı ikincil prosesleri ortadan kaldırarak zaman ve maliyet açısından avantaj sağlamayı başardı. Dahası, sonuçlar Sandvik Coromant’ın CoroDrill® 860 karbür matkap serisi tasarımını da doğruladı.

İyileştirilmiş tasarım

Ürün serisinde yer alan, yukarıda bahsedilen -GM (CD860-GM) geometrili CoroDrill 860, tüm endüstri sektörlerinde kullanılan zorlu ISO P, M, K ve H malzemelerinde delik delmek için tasarlanan çok yönlü bir matkaptır. Ayrıca süper alaşımlar (HRSA'lar), titanyum ve İnkonel gibi ISO-S kalitelerinin işlemesi için -SM geometrili (CD860-SM) CoroDrill 860 da serinin bir diğer üyesidir. İkinci matkabın özellikle havacılık sanayide popüler olduğu kanıtlanmıştır.

Sandvik Coromant mühendisleri, CD860-GM ve CD860-SM ile, matkap tasarımının daha uzun takım ömrü ve daha iyi delik kalitesine yol açtığı yaklaşımını uygulamaya koydu. CD860-GM, yenilikçi, cilalı kanal tasarımı ile talaş tahliyesini iyileştirir ve delik delme işlemi sırasında yüksek göbek mukavemeti ve düşük kesme kuvvetleri sağlar.

Bu arada CD860-SM, sahip olduğu yeni kalite ve optimize ve rafine edilmiş uç geometrisi ile işlemesi zor HRSA malzemelerle çalışırken takım ömrünü daha fazla artırır. Sonuç olarak daha yüksek delik kalitesi elde edilir.

CoroDrill 860, çeşitli sektörlerde piyasaya sürülmeden önce yapılan testlerde de kendini kanıtlamıştır. Fransa'da makine mühendisliği alanında faaliyet gösteren bir şirket, CD860-GM'yi kullanarak AISI 4140 yapı çeliği üzerinde bir çalışma gerçekleştirdi. Matkabın hem içbükey hem de dışbükey girişi ile iyi bir doğruluğa ve toleransa sahip kaliteli bir delik işlemeyi başardı. Sonrasında şirket, Sandvik Coromant ile yeni bir iş ilişkisi kurdu. 

Sandvik Coromant'ın diğer bir müşterisi, genel mühendislik alanında faaliyet gösteren İtalyan bir üretici, güçlü çelik alaşımı 34CrNiMo6 üzerinde işleme yaparken CD860-GM'yi kullanarak rakibin matkabına kıyasla %45'in üzerinde bir verimlilik artışı elde etti. Ayrıca takım ömründe de %100'lük bir artış sağladı. Başka bir yerde, CD860-SM ile İnkonel 718'in işlemesinde etkileyici sonuçlar elde edildi. Özellikle, Polonya'nın Katowice şehrinde gerçekleştirilen testlerde, CoroDrill R840 kullanımına kıyasla CD860-SM ile %180 daha uzun takım ömrü sağlanabildi.

Hangi sektör olursa olsun (havacılık, genel mühendislik veya diğer alanlar) matkap kullanım amacına uygun olarak tasarlanırsa yüksek takım performansı elde edilebilir. Bu arada, Sandvik Coromant’ın CoroPlus® Takım Kılavuzu gibi ilave online takımlar daha fazla destek sağlayabilir. Kullanıcılar, online uygulamaya web tarayıcısı üzerinden erişip istenen iş parçası malzemesini, delik çapını ve derinliğini girerek gereksinimlerine uygun en iyi karbür kesici takımı ve kesme değerlerini bulabilir.

Delik delme uygulamalarında “iki ölç, bir biç” deyimi henüz başarılamamış olsa da, CD860-GM ve CD860-SM'nin gösterdiği performans üreticilerin delik açma işlemleri konusunu tekrar gözden geçirmesine yardımcı oluyor.