Yrd. Doç.Dr. Senai YALÇINKAYA, [email protected] of Mechanical Engineering, Faculty of Technology, Marmara University, Kadikoy, 34722 Istanbul, Turkey, ÖZET Hassas Taşlama; temel metal işleme yöntemlerinden biri olmakla birlikte aynen honlama, lepleme, polisaj yöntemleri gibi yüzey…
Yrd. Doç.Dr. Senai YALÇINKAYA, [email protected] of Mechanical Engineering, Faculty of Technology, Marmara University, Kadikoy, 34722 Istanbul, Turkey,
ÖZET
Hassas Taşlama; temel metal işleme yöntemlerinden biri olmakla birlikte aynen honlama, lepleme, polisaj yöntemleri gibi yüzey iyileştirme yöntemidir ve her ne kadar az miktarlarda talaş oluşuma sebep olsa da talaşlı imalat kategorisine girmemektedir.
Teknolojinin gelişmesi ve ihtiyaçların artması ile yeni üretim metotları aranmaktadır. Fakat yeni üretim metotları maliyeti yüksek olduğu için elimizde var olan taşlama metotları geliştirirsek maliyeti düşük olur ve ihtiyaçlarımızı karşılar. Bu araştırmada taşlama tezgahlarındaki araştırma ve yeni geliştirmeleri inceledik. Çalışmanın amacı iş parçalarında hassas ölçü elde etme, Sertleştirilmiş malzemelerde sertleştirilen yüzeylerden kurtulmak, Silindirik parçalarda ısıl işlem kaynaklı yüzey hatalarını gidermek, Kaliteli ve parlak yüzeyler elde etmek gerekir.
- İş parçalarında hassas ölçü elde etme,
- Sertleştirilmiş malzemelerde sertleştirilen yüzeylerden kurtulmak,
- Silindirik parçalarda ısıl işlem kaynaklı yüzey hatalarını gidermek,
- Kaliteli ve parlak yüzeyler elde etmek.
1. HASSAS TAŞLAMA YÖNTEMLERİ
1.1. Silindirik Taşlama
Silindirik geometriye sahip iş parçalarının dış yüzey kalitelerini iyileştirmek amacıyla kullanılır. Düzlem taşlamadan farklı olarak hem taş hem parça dönen, sadece parça dönen ya da puntasız taşlamada olduğu gibi dönen iki taş arasında serbest iş parçası bulundurarak olmak üzere her şekilde silindirik taşlama işlemi yapılabilmektedir[1]. Aynen düzlem taşlamada olduğu gibi esas ölçü alındıktan sonra asıl taşlama işlemine geçilmesi uygundur.
1.2. Delik Taşlama
Silindirik taşlamanın tersi olacak şekilde iç yüzeyler taşlanır. Taş geometrileri silindirik, konik vb. şekillerde taşlanacak delik geometrisine uygun olarak temin edilebilir. İş parçası sabit kalırken taşlama taşı dönmektedir. Hassas ölçü elde edilmek isteniyorsa yine bu yöntemde de esas ölçüden sonra talaş vermek gerekmektedir[2].
1.3. Satıh Taşlama
Düzlemsel yüzeyleri taşlama amacıyla kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde taş dönerken parça manyetik tabla ya da nadiren de olsa vakumlu tabla yardımıyla sabitlenir. Parça yüzeyinin tablaya göre en yüksek yani taşa en yakın noktasından taş dokundurulduktan sonra tüm yüzey taşlanana kadar taşlama işlemine devam edilir.[1]. Daha sonra parça ölçülerek esas ölçü alınır ve bu ölçüye göre talaş verilerek taşlama işlemine istenen ölçüye gelene kadar gerekli paso aralıklarıyla devam edilir. Taşlama sonrasında taşın kalitesi ve malzemenin özelliğine göre ideal yüzey elde edilebilir
1.4. Kızak, Banko, Profil (Satıh) Taşlama
Revizyona alınan ya da kısmi bakım yapılan takım tezgahlarının bankoları, Giyotinlerde (Makas) kullanılan ve belirli periyotlarda körelen kesme bıçaklarının, taşlanarak bilenmesi [3].
2. PARLAKTAŞLAMA İŞLEMİ
Sadece yüzey kalitesinin iyileştirilmesi istenen yüzeylere uygulanan hassas yüzey işlemlerinden biri olan hassas taşlama (parlak taşlama) işlemi, taşlama işleminden sonra yapılır. Bu nedenle elde edilen yüzey kalitesi, taşlama işleminin kalitesiyle doğrudan ilişkilidir. Ve bu kalite yüzey pürüzlülük değerleri (Ra, Rz, Rt, Rmax) ölçülerek tespit edilir.Avantajları şunlardır;
1. Hassas taşlama hassas parçaların ve yüzeylerin işlenmesinde oldukça verimlidir.
2. Taşlamada işlenen iş parça üzerindeki yük çok az olduğu için yüzeydeki çarpılma minimumdur.
3. Otomatik işlemlerde iş parçalarının basit yüklenmesi ve çok çeşitli iş parçalarının bağlanabilmesi mümkündür.
4. Taşlama taşlarına kolaylıkla form verildiği için diğer işleme yöntemlerine göre maliyeti daha az olacaktır [4].
Tablo-1: Hassas Taşlama, Hassas Parlatma İşlemleri,İlgili Endüstri.
3. HASSAS YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
3.1. Aşındırıcı: Kaba tane kullanıldıkça yüzey pürüzlüğü artar. Alüminyum oksit, seramik oksit ve zirkonya alümina yakın derecelerde yüzey pürüzlüğü oluştururlar. Silikon karbür ile işlenenen iş parçaları nispeten daha hassas bir yüzey elde edilmesini sağlar
3.2. İşlenecek malzeme: Malzemenin yumuşaklığı arttıkça aynı tane büyüklüğü ile daha kaba yüzeyler elde edilir.
Yağ veya yağlayıcı madde ekleyerek nispeten daha hassas bir yüzey elde edilir [6].
3.3. Uygulama parametreleri: Kesim hızı ve besleme arasındaki ilişki aşağıdaki etkilere sahiptir: Kesim hızının arttırılması ile yüzey kalitesi iyileştirilir. Besleme hızının azaltılması ile yüzey kalitesi iyileştirilir. Temas baskısının yüzey pürüzlüğü üzerinde çok az etkisi vardır[6].
AşındırıcıTaşlarınTanımlanmasıyapılırken;Eğeruyguntaşseçiminizdenemindeğilseniz, talebinizdeen azşubilgilerbelirtilmelidir.Bunlar;
1. İşlemcinsi: (Silindirik, yüzeytaşlama, kesme, vs.)
2. Taşlamatezgahı: (Üreticisi, taşhızı, kuruveyasulutaşlamayapıldı, takviyeli / takviyesiztaşkullanıldı, işlemeşartları vs.)
3. Taşölcüleri: (Dışçap, kalınlık, delikçapı, faturaölcüleri,istenilenkenarformu vs.)
4. İşparçası: (Adı, malzemesi, sertlikderecesi, ölcüleri,taşlamatemasalanı, kaldırılacaktalaşmiktarı, istenilenyüzeypürüzlülüğüvs.)[5].
4. HASSAS TAŞLAMA YÜZEY PÜRÜZLÜLÜK PARAMETRELERİ
5. HASSAS TAŞLAMA ARAŞTIRMA VE GELİŞTİRMELER
5.1. Çift diskli yüzey taşlama
İş parçası üzerinde düzlem bakımından paralel yüzeyler oluşturmanın en etkili yöntemi çift diskli yüzey taşlama işlemi kullanmaktır. Bu işlemde, ayarlanan bir düzenek üzerinde iki taşlama taşı ile iki paralel yüzey aynı anda işlenir. Bu işlemin tipik örnekleri arasında makaralı rulman bilezikleri, piston segmanları, şimler ve contalar, mesafe tutucu plakalar, bağlantı kolları ve hatta bıçaklar ve kesme plakaları yer almaktadır[7].
Şekil-1: Çift Diskli YüzeyTaşlama.
İş parçası, dönen delikli diskler veya ender durumlarda doğrusal kılavuzlar ile taşınır ve taşlama boşluğundan geçirilir. Taşlama taşları bileşenin özelliklerine göre aynı yönde veya ters yönlerde dönebilir. Taşlama taşları ters yönlerde döndüklerinde taşıma taşının daha az kuvvet harcaması gerekir ve bu sayede daha yavaş aşınır; ancak daha uzun iş parçaları bir eğilme etkisi yaratarak parçaların geometrik yapılarını olumsuz etkiler [7].
Çift diskli taşlama işleminde karşılaşılan en büyük sorun sıcak yüzey hasarının (taşlama yanığı) engellenememesidir, çünkü çok dar olan taşlama boşluğundan taşlama bölgesine yeterli miktarda soğutma sıvısı taşınamaz. Bu nedenle, genellikle tane boyutları 36 ile 220 arasında olan ve D ve H arası son derece hafif sertliğe sahip reçine bağlı taşlama taşları kullanılır[5].
Bazı özel durumlarda camsı bağlı taşlama taşları kullanılır, çünkü bunlar profili çok daha etkili bir biçimde korurlar ve ağır taşlama çalışmaları altında bile daha uzun kullanım ömrü yaratırlar.
5.2. Hipodermik iğne taşlama
Hipodermik iğne taşlama işleminde iğne ucu taşlama ile bir geçişte katı materyallerden temizlenir. Sağlık sektöründe sık sık son derece yüksek alaşımlı paslanmaz çelik malzemelerin taşlanması talep edilir [6].Sağlık sektöründeki işlemlerde, taşlama taşının kullanım ömründen sonra bu işlemdeki en önemli kriter çapakların temizlenmesidir. Yani taşlama işlemi ile oluşturulan keskin kenarlar (dış) ve çıkıntılar (iç) çapaksız olmalıdır. Aksi takdirde bu tarz pürüzler iğnenin batırıldığı hastaya çok acı verir ve enjeksiyon yapılan bölgenin "yıpranması" nedeniyle yaranın daha geç iyileşmesine neden olabilir. Bu taşlama için uygun seçim, tane boyutları 400 ile 600 arasında değişen reçine bağlı silikon karbür taşlama taşları olacaktır [7].
Şekil-2: Hipodermik İğneTaşlama.
5.3. Kısa Darbeli Bileme / Hassas Son İşlem;
Kısa darbeli bileme işleminin (hassas son işlem de denir) en yaygın uygulanışı makaralı rulman bilezikleri için bilya ve bileziklere son işlem yapılmasıdır. Ön taşlama için sık sık camsı bağlı bir alüminyum oksit taş ve son işlem için de benzer bir silikon karbür taş kullanılır.
Şekil-3: Kısa Darbeli Bileme / Hassas Son İşlem taşlama
Ön son işlem yaparken bilezikteki dalgalanmaları (ve böylece rulmanın pürüzsüz çalışma özelliklerini) önemli ölçüde geliştirmek için 12 µm taşlama toleransı (halkanın çapına bağlı olarak) ile işlem yapılmalıdır. Son işlem sırasında 0,05 µm Ra değerinden daha düşük bir yüzey kaplaması oluşacağı için toplam kaba taşlama genellikle yaklaşık 2-3 µm'dir.
Uygun tane boyutu temel olarak halkanın çapına göre değişir. Çap büyüdükçe seçilecek son işlem taşının taneleri de o kadar iri olmalıdır.Makaralı rulman bileziklerinin yanı sıra, çeşitli millerin, makaraların, vb. parçaların dış çaplarına kısa darbeli salınımlı eklenti ile son işlem yapıldığı çeşitli taş ile son işlem çalışmaları da bulunmaktadır[5].
5.4. Segmentlerle Yüzey / Alın Taşlama
Alın veya yüzey taşlamanın bu özel biçimi özellikle son derece büyük, düz yüzeyleri işlerken kullanılır. Mümkün olan en iyi yüzey temasının elde edilebilmesi için dönen taşlama başı birkaç taşlama malzemesi segmenti ile donatılmıştır.
Şekil-4: Segmentlerle Yüzey / Alın Taşlama
Makinenin yapısına bağlı olarak çok çeşitli segment biçimleri, boyutları ve tasarımları üretilebilir. Bir düzenekteki segment sayısı da son derece çeşitlidir.Bu işlemde H ve D arası sertlik derecesine ve boyutları 24 ile 54 arasında değişen tanelere sahip camsı alüminyum oksit segmentler kullanılır.
Bu taşlama işleminde genel olarak çok yüksek kesim hacimleri üretilir ve mikro kristalli sinterlenmiş alüminyum oksit kullanımı sık sık çok yüksek G-katsayılarının (işlenen malzemenin segment aşınmasına oranı) oluşumuna neden olur[9].
5.5. Hassas Yiv Taşlama
Yiv taşlama işlemi genel olarak iç yiv için yiv kesim aletleri üretiminde kullanılır. Dış yivler için yiv haddeleme kalıpları günümüzde daha yüksek profil doğruluğu gerektirmektedir ve bu sebeple sık sık taşlama yöntemi ile işlenmektedirler.
Şekil-5: Hassas YivTaşlama İşlemi.
Profil tutuşuna yönelik son derece yüksek gereklilikler nedeniyle bu taşlama işleminde özel olarak camsı bağlı taşlama taşları kullanılır. Malzemeye bağlı olarak hem alüminyum oksit hem de silikon karbür taşlama malzemesi taneleri kullanılabilir.Doğru tane boyutunu seçmek temel olarak işlenecek yivin adım ve profil yarıçapına bağlıdır. Bunlar ne kadar küçük olurlarsa seçilecek tane boyutu da o kadar küçük olur. Buradaki tane boyutları 150 ile 500 arasında değişir[8].
6. EZEREK PARLATMA YÖNTEMİ
Ezerek Parlatma teknolojisi, bu teknolojiye uygun olarak üretilmiş bilye veya bilyelerin hassas bir mekanizma yardımı ile, işparçası yüzeyine teması ile gerçekleşir. Bu temas gerçekleştiği esnada işparçası yada takım belli bir hızda döner ve bilye yüzey üzerinde dönerek ilerler. Ezerek Parlatma işleminde, tek bir bilyenin işparçası yüzeyine temas ettiği noktada gerçekleşen etkiler şöyledir;
Bilyenin işparçasına teması bir baskı ile sağlanır. Bu noktada işparçasının yüzeyindeki çıkıntılar ezilirken aynı anda alttaki boşluklar doldurulur. Plastik deformasyon olarak adlandırdığımız bu işlem; dönme işlemi, baskı ve ilerleme devam ettiği sürece tekrarlanır. Böylece pürüzsüz, kaygan ve parlak yüzeyler elde edilir. İşparçasına uygulanacak baskı ve bilyenin ilerleme hızı, elde edilmek istenen yüzey pürüzlülüğüne göre belirlenir. Baskıyı arttırıp, ilerleme hızını azalttıkça yüzey pürüzlülük değerleri düşer. Baskıyı azaltıp, ilerleme hızını arttırdıkça yüzey pürüzlülük değerleri yükselir. İşparçası işlem sonrası ölçüsel değişime uğrar. Bu değişim yüzeydeki pürüzlülük miktarı kadardır [9].
Şekil - 6: Ezerek Parlatma İşlemi[10].
Ezerek Parlatma teknolojisi, ön üretimden geçmiş işparçalarını pürüzsüz ve sert hale getiren oldukça ekonomik, hızlı ve pratik bir yüzey işleme yöntemidir. Bu teknoloji ile Ra=0,02µm (Rz=0,17µm) a kadar superfinish yüzeyler elde edilebilir. Ezerek Parlatmanın aynı zamanda kalibrasyon özelliği vardır. Bu sayede standart ve tam ölçü elde edilebilmektedir. Bu teknoloji ile H4, H5, H6, H7 gibi oldukça dar toleranslı işparçalarına uygulama yapılabilmektedir. 0,001 mm hassasiyette ölçü alınabilmesi mümkündür. Ezerek Parlatma teknolojisi ile 42-45 °C Rockwell sertliğe kadar olan her türlü metalik materyali işlemek mümkündür.
7. DERİN EZME METODU İLE YÜZEY PARLATMA
Derin Ezme metodu yüksek basınç veya yük altında dinamik zorlamaya maruz kalan parçaların yorulma dayanımını arttırır, gerilme ve aşınmadan dolayı meydana gelebilecek çatlakları kırılmaları önler veya azaltır.
Şekil - 7:Derin Ezme Metodu ile Parlatma İşlemi
Yük taşıyan ya da yüke maruz kalan parçalar (makine elemanları, mil, aks vb.) üzerinde ani kesit değişiklikleri ve köşeli yapı sebebi ile cismin mukavemet gücü azalır. Bunun önüne geçmek için Radius gibi yuvarlak hatlar kullanılır. Kritik kesit büyük oranda çentik etkisi olan bu bölgelerde bulunur. Malzemeler genellikle bu bölgelerden çatlar veya kırılır. Derin Ezme, metal bileşenlerin dayanımını arttıran en uygun ve en hızlı mekanik metal işleme metodudur. Bu metodun başarısı, üç ayrı fiziki etkinin aynı anda meydana gelmesi ile sağlanmaktadır[9].
1. İşlem sonrası, malzeme yüzeyinde kalan baskı gerilimi ile. Bu gerilim hiçbir zaman azalmaz.
2. Malzeme mukavemetini arttırarak.
3. Yüzeyi pürüzsüz hale getirerek (taşlama vb. işlemlerin gideremediği mikro pürüzleri düzelterek.)
Derin Ezme işleminde, derin ezme bilyesi, iş parçasının yüzeyine temas ettirilerek bastırılır. Bu işlem materyalin üst tabakasını plastikleştirir ve yüzeyin mikro yapısını değiştirir. Derin ezme bilyesinin yüzeye teması noktasında oluşan derin ezme kuvveti, materyalin kenar bölgesinde Hertzian temas kuvveti oluşturur. Eğer bu kuvvet materyalin çekme mukavemetinden yüksek ise, materyal yüzeyin yanından akmaya başlar. İşlemden sonra kalan baskı gerilimi, materyalin yorulma dayanımını arttırarak bu bölgede kalır.
Oda sıcaklığının altında veya yeniden kristalleşme derecesinin altında plastik deformasyon olursa, buna “soğuk çalışma” denir. Üretilen soğuk çalışmanın miktarı ezme gücüne, ilerleme hızına, derin ezme bilyesinin ve iş parçasının şekline ve materyalin özelliklerine bağlıdır. Ezme gücü ve ilerleme hızı değişken parametrelerdir.
8. KOMBİNE SOYMA-PARLATMA
Kombine soyma-parlatma takımları, hidrolik-pnömatik silindir ve boruların iç yüzeylerinin finish işlemi için kullanılır. Takımlar talaş kaldırma ve parlatma operasyonunu tek geçişte tamamlar. Bu teknoloji ile hızlı ve ekonomik olarak yüksek kalitede boru üretilebildiği için seri üretimlerde honlayarak işleme metodu yerine tercih edilmektedir.
Ezerek parlatılmış yüzeyler, honlanmış yüzeylere göre çok daha düşük yüzey pürüzlülüğüne sahiptir, bu sayede düşük aşınma değerleri ortaya çıkar. Buna bağlı olarak silindir içerisinde çalışan contalar çok daha az aşınarak uzun ömürlü olur. Ayrıca sızdırmazlık için gerekli olan optimal yüzey pürüzlülüğüde sağlanmış olur. Bu teknoloji ile yüzey kalitesi ve sertliği arttırılmış aşınma dayanımı yüksek borular üretilir, işlem süreleri fevkelade kısalır, masraflar azalır.
Operasyon, derin delme ve soyma-parlatma makinelerinde kullanılır. Takımlar makinenin delme borusuna bağlanır. Operasyonun gerçekleşmesi için takım veya iş parçası yada her ikisi döndürülebilir. Öndeki soyma kafası fazla talaşı ayarlandığı çapa kadar soyar ve ezerek parlatma işlemi için optimal yüzeyi hazırlar. Arkada bulunan parlatma başlığı ezerek parlatma işlemini gerçekleştirerek yüzeydeki pürüzleri giderir ve son finish ölçüyü sağlar. Bıçaklar ve ezme başlığı otomatik olarak kapanır, takım hızla geri çekilir ve operasyon işlenmiş yüzeye zarar vermeden tamamlanır [10].
9. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME
Sadece yüzey kalitesinin iyileştirilmesi istenen yüzeylere uygulanan hassas yüzey işlemlerinden biri olan hassas taşlama (parlak taşlama) işlemi, taşlama işleminden sonra yapılır. Bu nedenle elde edilen yüzey kalitesi, taşlama işleminin kalitesiyle doğrudan ilişkilidir. Ve bu kalite yüzey pürüzlülük değerleri (Ra, Rz, Rt, Rmax) ölçülerek tespit edilir.Bu araştırma, taşlama işleminde hassas işlenecek iş parçasını daha ucuz yolda ve daha kolay bir biçimde nasıl yapılır.Daha ucuz iş üretmek için belli araştırmalar yapılmış ve bu araştırmalar sonucunda yeni metotlar geliştirilmiştir.Bu metotlar sayesinde iş parçasını daha kolay ve maliyetini azaltmak.Bu tip araştırmaları ve geliştirmeleri takip ederek ürünü daha kolay ve ucuz maliyetle kaliteli verimi artırabiliriz.
KAYNAKLAR
1. N.Sohal., C. S. Sandhu., B. K. Panda.,“Analysing the effect of grinding parameters onMRR and surface roughness of EN24 and EN353 steel”, Mechanical Confab Vol. 3 (5) (2014), 1-5.
2. http://www.atlantic-taslama-taslari.com/corpuri_abrazive_de_atlantic.html,2016.
3. Metals Handbook, Vol. 3, Properties and Selection: Stainless Steels, Tool Materials and Special-Purpose Metals, Ninth Edition, ASM Handbook Committee, American Society for Metals, Materials Park, OH, 1980.
4. http://www.pferd.com/images/katalog-204-wzh22-150dpi-tr.pdf, 2016.
5. KARBOSAN Manufecturer of Grinding Wheels, Taşlama Taşları, Halkalı Üretim Tesisi, Söğütlü Çeşme, and Halkalı Yolu No: 256 Sefa köy Küçükçekmece - İstanbul / TURKEY, 2016.
6. Şahin,Yusuf.,Yalcinkaya,Senai.,(2016).ICAMRConference,January22-24, “Application of Taguchi Technique to Surface-Grinding of Mold Steel”, Torino-İtaly.
7. http://www.atlantic-taslama taslari.com/corpuri_abrazive_de_atlantic.html?&L=%2Fproc%2Fself%2Fenvironh
8. TARAKÇIOĞLU., (2016). Madeni Kaplama Sanayi ve Ticaret Anonim Şirketi, Deri Organize Sanayi Bölgesi,Yan Sanayi Gelişme Alanı, YB 30-31-32 Aydınlı 34956,Tuzla, İstanbul.
9. Şahin, Y.,(2000). “Talaş Kaldırma Prensipleri-1” Cilt 1, Genişletilmiş ve gözden geçirilmiş ikinci baskı, Gazi Kitapevi, Ankara, Türkiye.
10. http://www.yamasa.com.tr/246/1/6/yamasa/kombinesoymaparlatma.aspx,2016.
