Giriş

​Kesici takım malzemesinin ve kalitenin seçimi, başarılı bir talaşlı imalat işlemi planlaması gerçekleştirilirken dikkate alınması gereken önemli bir faktördür.

Her kesici takım malzemesi ve performansı hakkında temel bilgiler, doğru seçiminin yapılabilmesi açısından önemlidir. Her işlem için dikkate alınması gereken hususlar arasında işlenecek iş parçası malzemesi, parça tipi ve şekli, işleme koşulları ve yüzey kalitesi seviyesi sayılabilir.

Bu bölüm, her kesici takım malzemesi, avantajları ve en iyi kullanım önerileri hakkında bilgi sağlar.

Kesici takım malzemeleri farklı sertlik, tokluk ve aşınma direnci kombinasyonlarına sahiptir ve belirli özelliklere sahip çok sayıda kaliteye ayrılır. Genellikle, uygulamasında başarılı olan bir kesici takım malzemesi şöyle olmalıdır:

• Serbest yüzey aşınması ve deformasyona dayanabilmesi için sert olmalı
• Genel kırılmaya dayanabilmesi için tok olmalı
• İş parçası malzemesi ile tepkime içinde olmamalı
• Oksitlenmeye ve difüzyona dayanabilmesi için kimyasal olarak stabil olmalı
• Ani termal değişikliklere karşı dayanıklı olmalı

Kaplamalı semente karbür kesici takım malzemesi

• CVD kaplama
• PVD kaplama
• Semente karbür

Kaplamalı semente karbür kesici takım malzemesi nedir?

​Kaplamalı semente karbür şu anda tüm kesici takım uçlarının %80-90'ını oluşturmaktadır. Bir kesici takım malzemesi olarak başarısı, eşsiz aşınma direnci ve tokluk kombinasyonuna ve karmaşık şekillerde biçimlenebilme yeteneğine bağlıdır.

Kaplamalı semente karbür, semente karbürü bir kaplama ile birleştirir. Birlikte, uygulamasına göre özelleştirilmiş bir kalite oluştururlar.

​Kaplamalı semente karbür kaliteleri geniş bir takım ve uygulama yelpazesi için ilk tercihtir.

CVD kaplama

Tanımı​ ve özellikleri

CVD, Kimyasal Buhar Çökeltme anlamına gelir. CVD kaplaması 700-1050°C’lik sıcaklıklardaki kimyasal reaksiyonlar ile oluşturulur.

CVD kaplamalar, yüksek aşınma direncine ve semente karbürlere mükemmel yapışma özelliğine sahiptir.

İlk CVD kaplamalı semente karbür, tek tabakalı titanyum karbür kaplamasıydı (TiC). Alüminyum oksit kaplamalar (Al2O3) ve titanyum nitrat (TiN) kaplamalar sonradan tanıştırılmıştır. Daha sonra modern titanyum karbon-nitrat kaplamalar (MT-Ti(C,N) veya MT-TiCN, aynı zamanda MT-CVD olarak da adlandırılır) semente karbür arabirimini bozulmadan tutabilme yeteneği ile kalite özelliklerini geliştirmeleri için oluşturuldu.

Modern CVD kaplamaları, MT-Ti(C,N), Al2O3 ve TiN’ı birleştirir. Kaplama özellikleri, mikro yapısal optimizasyonlar ve işlem sonrası işlemler aracılığıyla yapışma, tokluk ve aşınma özellikleri için sürekli olarak geliştirilmiştir. Inveio™ teknolojisi bölümüne bakın.

Uygulamalar

CVD kaplamalı kaliteler, aşınma direncinin önemli olduğu geniş bir uygulama yelpazesinde ilk tercihtir. Bu tür uygulamalar, kalın CVD kaplamalarının sunduğu krater aşınması direnci ile çeliklerin genel tornalamasında ve delik işlemesinde; paslanmaz çeliklerin genel tornalamasında ve ISO P, ISO M, ISO K’de frezeleme kaliteleri için bulunur. Delik delme için CVD kaliteleri, genellikle çevresel kesici uçlarda kullanılır.

PVD kaplama

Tanımı​ ve özellikleri

​Fiziksel Buhar Çökeltme (PVD) kaplamaları biraz daha düşük sıcaklıklarda (400-600°C) biçimlendirilmiştir. Uygulama, kesici takım yüzeyinde sert bir nitrat kaplaması oluşturmak için örneğin nitrojenle tepkimeye giren bir metalin buharlaştırılması işlemini içerir.

PVD kaplamaları, sertlikleri nedeniyle kaliteye aşınma direnci ekler. Basınç gerilmeleri aynı zamanda kenar tokluğunu ve tarak çatlama direncini arttırır. Zertivo™ teknolojisi bölümüne bakın.

Ana PVD kaplamalı bileşenleri aşağıda açıklanmıştır. Modern kaplamalar, sıralı tabakalar ve/veya katmanlı kaplamalar olarak bu bileşenlerin kombinasyonlarıdır. Katmanlı kaplamalar, kaplamayı daha da sert hale getiren nanometre aralığında çok sayıda ince tabakaya sahiptir.

Uygulamalar

PVD kaplamalı kaliteler, tok ancak keskin kesici kenarlar ve sıvama malzemeleri için önerilir. Bu tür uygulamalar kapsamlıdır ve tüm yekpare parmak frezeleri ve matkapları, ayrıca kanal açma, diş çekme ve frezeleme kalitelerinin büyük bir çoğunluğunu kapsar. PVD kaplamalı kaliteler, geniş ölçüde ince talaş uygulamaları için ve delik delmede merkezi kesici uç kalitesi olarak kullanılır.

Semente karbür

Tanımı​ ve özellikleri

Semente karbür, toz halinde metalürjik bir malzemedir; tungsten karbür (WC) parçacıklarının ve metalik kobaltı (Co) zengin bir bağlayıcının birleşimidir. Talaşlı imalat uygulamaları için semente karbürler %80’den fazla sert fazlı WC’den oluşur. Ek kübik karbon nitratlar özellikle de değişken katmanlı sinterlenmiş kalitelerde diğer önemli bileşenlerdir. Semente karbür gövdesi, toz preslemesi ile veya sonradan tam yoğunluğa sinterlenen bir gövde içerisindeki enjeksiyon kalıplama teknikleri ile şekillendirilir.

Uygulamalar

Orta ve kaba WC tane büyüklüğü

Semente karbürlerde orta ve kaba WC tane büyüklükleri, üstün bir yüksek sıcak sertliği ve tokluk kombinasyonu sağlar. Bunlar tüm alanlar için kalitelerde CVD veya PVD kaplamaları ile birlikte kullanılır.

İnce veya alt-mikron WC tane büyüklüğü

İnce veya alt-mikron WC tane büyüklüğü, keskin kenarın mukavemetini daha da geliştirmek için bir PVD kaplaması ile birlikte keskin kesici kenarlar için kullanılır. Bunlar aynı zamanda ısıl ve mekanik döngüsel yüklere karşı üstün bir dirençten faydalanırlar. Tipik uygulamalar, yekpare karbür matkapları, yekpare karbür parmak frezeleri, dilimleme ve kanal açma kesici uçları, frezeleme ve ince talaş işleme kaliteleridir.​

Değişken katmanlı semente karbür

Değişken katmanların avantajlı ikili özelliği, çeliklerde ve paslanmaz çeliklerde, tornalama, kesme ve kanal açma için ilk tercih kalitelerin çoğunda CVD kaplamaları ile birlikte başarılı bir şekilde uygulanır.

Kaplamasız semente karbür kesici takım malzemesi

Kaplamasız semente karbür kesici takım malzemesi nedir?

​Kaplamasız semente karbür kaliteleri, toplam kesici takım ürün grubunun çok küçük bir kısmını temsil eder. Bu kaliteler ya düz WC/Co’dur ya da yüksek hacimli kübik karbon nitrat içerir.

Uygulamalar

Bu kesici takım malzemesinin tipik uygulamaları, HRSA (ısıya dayanıklı süper alaşımlar) veya titanyum alaşımlarının işlenmesi ve sertleştirilmiş malzemelerin düşük hızda tornalanmasıdır.

Kaplamasız semente karbür kalitelerinin aşınma oranı yüksektir ancak kendinden bileme işlemi ile kontrol altındadır.

Sermet kesici takım malzemesi

Sermet kesici takım malzemesi nedir?

Sermet, titanyum bazlı sert parçacıklara sahip semente bir karbürdür. Sermet ismi seramik ve metal isimlerinin birleşiminden oluşur. Orijinal olarak sermetler TiC ve nikel bileşimleridir. Modern sermetler nikel içermez ve titanyum karbon nitrat çekirdek parçacıklarından, (Ti,Nb,W)(C,N)'nin ikinci sert fazından ve W yönünden zengin kobalt bağlayıcıdan oluşan tasarlanmış bir yapıya sahiptir.

Ti(C,N) kaliteye aşınma direnci ekler; ikinci sert faz, plastik deformasyon direncini artırır ve kobaltın miktarı da tokluğu kontrol eder.

Semente karbürlere ile karşılaştırıldığında sermet, aşınma direncini artırır ve sıvama eğilimini azaltır. Bunun yanı sıra düşük basınç dayanımına ve daha düşük ısıl şok direncine sahiptir. Sermetler, geliştirilmiş aşınma direnci için PVD kaplamalı da olabilir.

Uygulamalar

​Sermet kaliteleri, talaş yığılmasının bir sorun olduğu sıvama uygulamalarında kullanılır. Kendinden bilemeli aşınma modeli, kesimdeki uzun sürelere rağmen kesme kuvvetlerini düşük tutar. İnce talaş işleme işlemlerinde bu, uzun bir takım ömrü ve dar toleranslar sağlar ve parlak yüzeylerle sonuçlanır.

Tipik uygulamalar, paslanmaz çeliklerde, sfero döküm demirlerde, düşük karbonlu çeliklerde ve ferritik çeliklerde ince talaş işleme işlemleridir. Sermetler, tüm demir içeren malzemelerde sorun giderme işlemleri için de uygulanabilir.

İpuçları:

• Düşük ilerleme ve kesme derinliği kullanın
• Serbest yüzey aşınması 0,3 mm’ye ulaştığında kesici uç kenarını değiştirin
• Kesme sıvısı kullanmadan işleme yaparak ısıl çatlakları ve kopmaları önleyin

Seramik kesici takım malzemesi

Seramik kesici takım malzemesi nedir?

​Seramik kesici takımların tümü yüksek kesme hızlarında mükemmel aşınma direncine sahiptir.

Çeşitli uygulamalara uygun seramik kaliteleri serisi bulunmaktadır.

Oksit seramikler alüminyum oksit bazlıdır (Al2O3) ve çatlakları önlemek için zirkonyum dioksit (ZrO2) eklemesi bulunmaktadır. Bu, kimyasal olarak oldukça stabil olan ama ısıl şok direnci olmayan bir malzeme oluşturur.

(1) Karışık seramikler kübik karbür veya karbon nitrat (TiC, Ti(C,N)) takviyeli parçacıklardır. Bu tokluğu ve ısıl iletkenliği geliştirir.

(2) Kıl takviyeli seramikler tokluğu ciddi derecede artırmak ve kesme sıvısı kullanımını sağlamak için silikon karbür kılları (SiCw) kullanır. Kıl takviyeli seramikler, Ni bazlı alaşımların işlemesi için idealdir.

(3) Silikon nitrat seramikler (Si3N4) farklı bir seramik malzemeleri grubunu temsil eder. Uzatılmış kristalleri, yüksek tokluk ile kendinden takviyeli bir malzeme oluşturur. Silikon nitrat kaliteleri, gri döküm demirde başarılıdır ancak kimyasal kararlılık eksikliği diğer iş parçası malzemelerindeki kullanımlarını sınırlar.

Sialon (SiAlON) kaliteleri, kendinden takviyeli bir silikon nitrat ağının dayanımını, geliştirilmiş kimyasal kararlılık ile birleştirir. Sialon kaliteleri, ısıl dirençli süper alaşımların (HRSA) işlemesi için idealdir.

​(1) Karışık seramikler

​(2) Kıl takviyeli seramikler

​(3) Silikon nitrat seramikler

Uygulamalar

Seramik kaliteleri, çoğunlukla yüksek hızda tornalama, kanal açma ve frezeleme işlemleri olmak üzere geniş bir uygulama ve malzeme yelpazesinde uygulanabilir. Her seramik kalitesinin kendine has özellikleri, doğru uygulandığında yüksek verimlilik sağlar. Seramik kalitelerinin ne zaman ve nasıl kullanılacağına dair bilgiler başarı için önemlidir.

Seramiklerin genel sınırlamaları arasında ısıl şok direnci ve kırılma tokluğu bulunur.

Çok kristalli kübik bor nitrat kesici takım malzemesi

Çok kristalli kübik bor nitrat kesici takım malzemesi nedir?

​Çok kristalli kübik bor nitrat, CBN, çok yüksek kesme hızlarında kullanılabilen mükemmel sıcak sertliğine sahip bir malzemedir. Aynı zamanda iyi tokluk ve ısıl şok direnci gösterir.

Modern CBN kaliteleri %40-65’lik bir CBN içeriğine sahip seramik kompozitlerdir. Seramik bağlayıcı, aksi durumda kimyasal aşınmaya meyilli olan CBN’ye aşınma direnci ekler. Bir başka kalite grubu, yüksek CBN içerikli (%85 ila %100) CBN kaliteleridir. Bu kaliteler, tokluklarını geliştirmek için metalik bir bağlayıcıya sahiptir.

CBN bir kesici uç oluşturmak için semente karbür taşıyıcı üzerine sert lehimlenmiştir. Safe-Lok™ teknolojisi, negatif kesici uçlar üzerindeki CBN kesici uçlarının bağlılığını daha da geliştirir.

Uygulamalar

CBN kaliteleri büyük ölçüde sertliği 45 HRc’nin üzerinde olan sertleştirilmiş çeliklerin ince talaş işleme ve tornalaması için kullanılır. 55 HRc’nin üzerinde CBN, geleneksel olarak kullanılan taşlama yöntemlerinin yerini alabilen tek kesici takımdır. 45 HRc’nin altındaki daha yumuşak çelikler, CBN’nin aşınma direnci üzerinde olumsuz etkiye sahip olan yüksek miktarda ferrit içerir.

CBN, hem tornalama hem de frezeleme işlemlerinde gri döküm demirlerin yükse hızda kaba talaş işlemesi için de kullanılabilir.

Çok kristalli elmas kesici takım malzemesi

Çok kristalli elmas kesici takım malzemesi nedir?

PCD metalik bir bağlayıcı ile sinterlenmiş elmas parçacıklardan oluşan kompozit bir malzemedir. Elmas, tüm malzemelerin en sert ve bu nedenle de aşınmaya karşı en dayanıklı olanıdır. Bir kesici takım malzemesi olarak, iyi aşınma direncine sahiptir ancak yüksek sıcaklıklarda kimyasal kararlılık eksikliği oluşur ve demirde kolayca çözünür.

Uygulamalar

PCD takımları, yüksek silikonlu alüminyum, metal matris kompozitleri (MMC) ve karbon fiber takviyeli plastikler (CFRP) gibi demir içermeyen malzemelerle sınırlıdır. Kesme sıvısı temini ile PCD, titanyum süper ince talaş işleme uygulamalarında kullanılabilir.