Mekanik Enerjili Geleneksel Olmayan İmalat Yöntemleri-2

0
912

2.3. RUM: Dönel Ultrasonik İşleme

Dönel ultrasonik işleme çok derin ya da kırılgan malzemelere dairesel kesitli delik delmek için geliştirilmiş bir yöntemdir.  Uç kısmına elmas tozu emdirilmiş ya da kaplanmış dairesel kesitli bir takım kullanılır. Takıma ekseni çevresinde 3000-5000 d/dak dönme hızı ve aynı eksen boyunca da 20 kHz ultrasonik frekansta dalga hareketi verilir. Eksen boyunca ilerleyen takım,  iş malzemesine dairesel bir delik açar (Şekil.7).  Sürtünmeden dolayı açığa çıkan ısı enerjisi,  soğutma suyu yardımı ile taşınır.  Bazı uygulamalarda soğutma suyuna da ultrasonik dalga verilir.   Böylece işleme yapılan alanın çok daha iyi temizlenmesi ve talaşların uzaklaştırılması sağlanır.

Takım üzerinden iş parçasına doğru uygulanan eksenel kuvvet değerleri çok düşüktür. Bu nedenle kırılgan malzemeler sorunsuz olarak işlenebilir ve çok uzun takımlar kullanarak derin delikler açılabilir.

Büyük çaplı delikler için  (D>1 mm)  boru şeklinde takımlar, küçük çaplı delikler için ise dolu takımlar kullanılır. En küçük delik çapı 0,5 mm dolaylarındadır. Delik çapının üst sınırı ise 40 mm ye yaklaşır, ultrasonik rezonans koşulları nedeni ile daha büyük çaplı delik delmek için özel ve yüksek güçlü tezgah gerekir.   Takım ucundaki elmas parçacıklar için emdirme ya da nikel kaplama yöntemi uygulanır. Emdirme yöntemi 10 kat daha uzun ömürlü olmasına karşın, kaplama yöntemi birçok kez uygulanabilir ve daha ucuzdur. Derin delik delme uygulamalarında ayrıca uzatma çubukları kullanılır.  Derin delikleri için Çap/Boy oranı 1/300’e kadar çıkabilir. Yöntemin en önemli üstünlüklerinden (ve endüstriyel uygulamalarından) birisi, uzun delikleri hem dairesel hem de eksenel olarak düzgün açabilmesidir. Ayrıca, işleme hızı yüksektir. Tipik olarak işleme süreleri 2 dakikadan kısadır.  RUM, kırılgan malzemelere de rahatlıkla uygulanır. LBM ile delik açmada görülen eğim ve dairesellik- ten kaçma RUM da görülmez.

Uygun ilerleme hızı verilerek ve özel takımlar kullanarak, çok uzun diş açmak da mümkündür. RUM ile alümina, alüminyum oksit, cam, ferrit, kuartz, zirkonyum ve türevleri, safir, yakut vb. kıymetli taşlan, bor alaşımları ve türevleri,  seramik vb. malzemeler çok rahat işlenir.   Çelik vb. alışılmış malzemeler içine çok derin delikler açılabilir. Uygulanan kuvvet çok az olduğu için birbirine çok yakın  (ara duvarları çok ince)  delikler delmek mümkündür.

RUM tezgâhları yapısal olarak alışılmış matkap tezgâhlarına benzer. Soğutma sıvısı işleme alanına püskürtülerek kullanılır.

2.4. TAM: Isıl Yardımlı İşleme

TAM,  yeni ve sert malzemeleri geleneksel yöntemlerle işlerken ortaya çıkan sorunları çözmek için geliştirilmiş bir işlemdir.  Bu sorunların başlıcaları düşük kesme ve ilerleme hızları,  yataklara ve kızaklara gelen aşırı yüksek yüklerdir.

TAM,  geleneksel tezgâhlarda uygulanabilen basit ve kolay bir işlemdir.  Kesici takımın ilerleme yoluna uygulanan bir ısı kaynağı ile iş malzemesinin kayma direnci azaltılır.   Böylece talaş kaldırma işlemi kolaylaşır, takım üzerine gelen darbe ve yükler «zahr ve daha iyi yüzey özellikleri elde edilir.  Yöntemin iş malzemesi üzerinde istenmeyen bir etkisi görülmez.

İş malzemesini ısıtma amacı ile aiev (oksi-asetilen vb.) DC ark, plazma ark, fırın,  elektrik direnci,  radyo frekans direnci ve endüksiyon yöntemleri uygulanır.  Yöntem seçiminin iş malzemesi kadar,  iş parçasının şekli de etkili olur.

800 K sıcaklığa kadar ısıtılan iş malzemelerinde kesici takım ömründe uzama görülür.  Daha yüksek sıcaklıklarda ise işlemek zordur.  Tornada 800 d/dak hızlara kadar çıkılır.  Freze tezgâhlarında tipik olarak 30 cmVdak/ kW işleme hızı sağlanır.  İş parçası uzun süreli olarak yüksek sıcaklıkta tutulursa temperleme sonucu mekanik özelliklerini kaybeder.

 2.5. AJM: Aşındırıcı Toz Jeti ile İşleme

Aşındırıcı toz jeti ile işleme  (AJM)  ilke olarak,  döküm parçaların temizlenmesinde kullanılan klasik kum püskürtme yöntemine benzemektedir. Her iki yöntemde de aşındırıcı parçacıklar bir gaz içinde,  hızla iş parçasına doğru püskürtülür.  Ancak AJM,  kum püskürtme yöntemine göre çok hassas, kontrollü ve ince işleme olanağı verir.  Aşındırıcı parçacıklar dar bir orifisten ve basınç altında geçirilerek işlemede boyutsal kontrol ve dar toleranslar sağlanır. Yöntem aşırı kırılgan, sert, yüksek sıcaklıktan olumsuz etkilenen,  işleme sırasında çapak bırakan malzemeleri işlemekte, kesme, çapak alma ve temizleme işlemlerinde endüstriyel uygulama alanı bulmuştur.  Özellikle ulaşılması güç iş yüzeylerinin işlenmesi ve düzeltilmesi, diğer yöntemlerle işlenemeyen malzeme ve şekillerin işlenmesinde tercih edilmektedir iş parçası ile herhangi bir takımın doğrudan fiziksel teması yoktur.  Buna bağlı olarak titreşim ve kuvvet iletimi de olmadığından alışılmış talaş kaldırma yöntemlerine üstünlük sağlamaktadır.  Aşındırıcı parçacıkları sürükleyen gaz, aynı zamanda soğutucu olarak da görev yapmaktadır. Böylece, aşındırıcı parçacıkların darbeleri ile iş parçasının ısınması önlenmektedir.

Adsız

                  Şekil.7 – RUM İlkeleri                             Şekil.8 – Aşındırıcı Toz Jeti(AJM) ile işleme ilkeleri

2.5.1. İşleme İlkeleri

Aşındırıcı parçacıklar,  basınç altında gaz akımı içinde sürüklenerek,  lüleden yüksek hızlarda (tipik olarak 350 m/san) çıkar ve iş parçası yüzeyine çarparlar. Parçacık ile iş parçası malzemesi arasında meydana gelen çarpışma sonucu, parçacığa göre daha kırılgan olan iş malzemesi yüzeyinde parçalanma görülür (Şekil.8). Nozulun kontrollü bir şekilde kullanımı ile iş parçasında istenen hassas işleme sağlanır.  Aşınma olayının kuramsal modellemesi için yayınlanmış bazı yaklaşımlar vardır.   Kırılgan ve yumuşak malzemeler için değişik modeller geçerlidir. Ancak her durumda da aşındırıcı parçacığın şekli ve hızı aşınmayı etkileyen en önemli etmenler olarak görülmektedir.  Çarpışma ile oluşan kalıcı şekil değiştirme ve buna bağlı gelişen sertleşme sonucu yüzeyde kırılgan bir tabaka oluşur. Bu tabaka, aşındırıcı parçacıkların daha sonraki çarpmaları ile koparılarak aşındırılır. Parçacıkların iş malzemesi ile çarpışması sonucu açığa çıkan enerji ile ısınan iş malzemesi, gaz akımı ile kısa sürede soğutulduğundan iş malzemesine zarar vermesi önlenir.

2.5.2. İşleme Değişkenleri

Aşındırıcı toz jeti ile işlemede işleme performansına etki eden etmenler arasında aşındırıcı parçacık özellikleri başta gelir.  Parçacık malzemesi, boyutu, şekli, kütle debisi, AJM performansını doğrudan etkiler. Parçacıkların içinde sürüklendiği gazın niteliği,  gaz basınç ve hızı,  püskürtme lülesinin geometrisi,  lüle ucunun iş malzemesine uzaklığı ve püskürtme açısı diğer önemli etmenleridir.

2.5.3. Aşındırıcı Parçacıklar

AJM de en çok kullanılan aşındırıcı parçacık türü 10, 27, 50 mm boyutlarında alüminyum oksit parçacıklardır.  Özel amaçlı bazı işler için silisyum karbür ve diğerleri kullanılır.  Çizelge.7 de çeşitli aşındırıcı toz malzemeleri ve kullanım alanları verilmiştir.  AJM de kullanılan parçacıkların köşeli ve keskin kenarlara sahip olması istenen bir özelliktir,  işleme sırasında bu keskin kenarlar ve köşeler aşınarak yuvarlaklasın. Bu nedenle,  bir kez kullanılmış aşındırıcı parçacıkların tekrar kullanılması önerilmez.   Ayrıca,  kullanılmış parçacıklar içine karışan yabancı maddelerin de püskürtme orifısin tıkaması sorun olmaktadır.

AJM de küçük parçacıklarla daha iyi işleme koşullan sağlanır.  Büyük boyutlu parçacıklar lüle ucu aşınmasının artmasına neden olurlar,  fakat sağladıkları işleme hızı daha yüksektir.  Şekil.9 da 3 ayrı boyuttaki parçacığın işleme hızı üzerindeki etkisi görülmektedir. Ticari olarak piyasada bulunan aşındırıcı parçacıklar boyut ve şekil bakımından AJM için uygun değildir. Bu nedenle özel olarak AJM için hazırlanmış karışımların kullanılması gerekir.

Gaz içindeki toz miktarı da işleme hızını doğrudan etkileyen bir etmendir.  Parçacık kütle debisi arttıkça,  iş malzemesine çarpan parçacık sayısı da artacağından,  işleme hızı da yükselir.  Ancak toz/gaz karışım oranı arttıkça işleme hızı azalma eğilimi gösterir (Şekil. 10).

 Adsız

Aşındırıcı parçacıkların filtreden geçirilmeleri zorunlu değildir.  Alüminyum oksit ve dolomit için filtresiz uygulamalar bir sorun yaratmamaktadır.  Sodyum bikarbonatın nem alıcı özelliğinden dolayı, bu malzeme ile kullanılan gazın filtre edilmesi ve sıcaklığın kontrol edilmesi gerekmektedir.

 

Çizelge.7- Aşındırıcı Toz ve Önerilen Uygulamalar

Aşındırıcı Toz Boyut (im) Önerilen Uygulama Yüzey Pürüzlülüğü

(mikron)

Alüminyum oksit

()

10

27

50

Genel amaçlı, genel

kesme işlemleri

6-8

14-28

38-55

Silisyum

(StC)

25

50

Çok sert malzemelerin

İşlenmesinde (seramik vb.)

14-20

38-55

Dolomit

(Kalsiyum-magnezyum

karbonat)

Temizleme ve yüzey

işlemede

Sodyum bikarbonat

(Özel hazırlanmış)

İnce temizleme

PO tansiyometre yapımı

Cam 25-50 Çok ince temizleme, parlatma,

İnce yüzey işleme, metalurjik,

olarak temiz yüzey elde etme.

3-5

 

2.5.4. Toz Taşıyıcı Gaz

Aşındırıcı tozu taşıyıcı olarak,  genellikle piyasada basınçlı tüp içinde bulunan karbondioksit ve azot ya da yağ ve nemden arındırılmış basınçlı hava kullanılmaktadır.  Bu amaçla oksijen kesinlikle kullanılmamalıdır. Kullanılan gazın basıncı, normal işleme koşullarında 2,8-8,5 kg/bar dolaylarındadır. Tipik bir uygulamada 5.27 kg/bar basıncında gaz tüketimi 0.028 m3/dak olarak bulunmuştur.  Malzeme işleme hızının lüle gaz basıncı ile değişimi Şekil.  11 de görülmektedir. Artan gaz basıncı ile lüle ucunun eskimesi de artmaktadır.

Adsız

Şekil.11 – Malzeme işleme hızının lüle gaz basıncı ile değişimi.

 (İşleme koşulları Şekil.9 ile aynı)

            2.5.5. Lüle  (Üfleme Kafası)

Lüleler basınç altında aşındırıcı toz ve gaz karışımını dar bir kanalda toplayarak iş parçası yüzeyine doğrultur.  Genellikle tungsten karbür malzemeden yapılır.   Bazı özel durumlarda yapay safir kullanılır. Tungsten karbür lüleler tipik işleme koşullarında 12-30 saat arasında ömre sahiptir. Safirin ömrü ise,  27 (im alüminyum oksit toz ile 300 saate kadar çıkabilir. Lüle ömrünün kullanılan toz miktarı ile ölçülmesi daha sağlıklı görülmektedir.   0.46 mm çapında orifısli bir lülede, 5.27 kg/bar basınçta, 27 um boyutlu alüminyum oksit toz ile 16 kg aşındırıcı toz kullanıldıktan sonra lüle eskimesi kabul edilemeyecek boyutlara gelmiştir. Küçük boyutlu aşındırıcı parçacıklar için ömür daha uzun olur.  Biçim olarak lüleler düz ya da dik köşeli olabilir  (Şekil. 12).  İkinci tür lüleler kolay ulaşılamayan yerlerin (delik içi gibi)  işlenmesinde kullanılır. Lüle orifısleri daire ya da dikdörtgen kesitli olabilir. En çok kullanılan daire kesitli lülelerin çapları 0.18 mm  – 0,8 mm arasında değişmektedir. Dikdörtgen lülelerin genişliği 0.08 mm, boyu ise 0,5 mm ye kadar inebilmektedir. Tipik lüle orifis kesit alanları 0.065 mm2 ile 0.23 mm2 arasındadır. Orifis boyu ise 5 mm dolayındadır.

 

2.5.6. Lüle Uç Uzaklığı

Lüle uç uzaklığı  (NTD: Nozzle Tip Distance) lüle ucundan iş parçası üzerindeki işleme alanına olan uzaklık olarak tanımlanır, işleme hızını doğrudan etkileyen bir parametredir. Şekil. 13 de NTD ile işleme hızının değişimi verilmiştir.  Püskürtme sırasında nozuldan çıkan gaz-toz karışımı ivme kazanarak hızını arttırmaktadır, başlangıçta genişlemeyen gaz-toz kanalı,  daha sonra çapsal yönde de hız kazanmaktadır. Lüleden uzaklaştıkça gaz-toz demeti koni şeklini alır.  Koni tepesi yaklaşık 7 derece civarındadır.  (Şekil. 14).  Bu açıya bağlı olarak iş parçası üzerinde açılan deliğin çapı ve derinliği değişmektedir.   NTD arttırıldıkça delik çapı artmakta, ancak delik yan duvarları eksene göre eğimli olmaktadır.  Bu eğimin oluşmasını karşılamak için,  lülenin iş parçası yüzeyine eğimli olarak tutulması gerekir.

Adsız

            2.5.7. Takım Tezgâhı

Bir AJM takım tezgâhının şematik yapısı Şekil. 15 de görülmektedir. Nozul dışında diğer birimler hareketsizdir.  Nozul ise,  esnek bir hortumla hareketsiz birimlere bağlanmıştır. Nozul el ile kullanılabileceği gibi, torna, matkap vb., tezgahlara bağlanarak da kullanılabilir.

Tezgâh çalışma prensipleri basittir. Şekildeki 1 numaralı solenoidin açılması ile sisteme basınçlı gaz verilir. Titreşim ile toz odasından alınan aşındırıcı toz, basınçlı gaz ile karıştırılarak hortumla nozula iletilir. Toz debisi ile gaz basıncı bağımsız olarak ayrı ayrı ayarlanabilmektedir.

Adsız

AJM ile işleme yaparken etrafa saçılan aşındırıcı tozun diğer tezgâh ve insanlara zarar vermesini önleyecek önlemlerin alınması gerekir. Bu amaçla dağılan tozu toplayacak bir sistemin tezgaha eklenmesi yararlı olur.

2.5.8. Uygulama

AJM temel mekanizması gereği yavaş işleme hızı olan bir işlemdir. Cam için  tipik  işleme  hızı  40 mg/dak dır.  Genelde 15-20 mnvVdak işleme hızı kabul edilebilir. Ancak AJM ile yapılan işler küçük boyutlarda olduğu için yavaş işleme hızı önemli bir sakınca kabul edilmemektedir. Diğer yöntemlerle karşılaştırılınca işleme hızı yerine işleme süresi göz önüne alındığında AJM’nin üstünlüğü gözlenebilmektedir.  0.5 mm genişliğinde 0.25 mm derinlikte ve 127 mm boyunda bir kanal AJM ile 1 dakikada açılabilmektedir.

AJM uygulamasında en dar kanal genişliği 0.13 mm olabilmektedir. Bunun için lüle orifis boyutları 0.076 mm x 0.152 mm ve NTD ise 0,8 mm alınmıştır.  Genel uygulamalarda boyutsal tolerans 0.05 mm,  hassasiyet ise 0.13 mm olarak elde edilmektedir. En düşük köşe yarıçapı 0,1 mm ve meyil ise 0.005 mm/mm olabilmektedir.

AJM ile işlenmiş yüzeylerde aşındırıcı parçacıklar kısmen işlenen malzeme içine gömülmektedir. Bu parçacıkların gömülme derinlikleri 0,0025 mm kadar olabilmektedir.

2.5.9. Uygulama Alanları

AJM ile ilgili çeşitli uygulama alanlarından örnekler aşağıda verilmiştir.

a) Aşındırma ve Buzlanma

AJM ile cam malzeme yüzeylerinin çeşitli yüzey kalitelerinde aşındırılması ya da buzlanması yaygın bir uygulamadır.  Asit ile aşındırma ve taşlamadan daha hızlı ve ekonomiktir. Parçacık boyutuna bağlı olarak 0.15 um den 1,5 (im ye kadar değişen yüzey pürüzlülük değerleri elde edilebilir.  Maske kullanarak lastik,  cam ve bakır kullanılır.   Lastik maskeler uzun özürlü olmakta,   ancak şekil ayrıntıları keskin olmamaktadır.  Cam ise kısa ömürlüdür, fakat ayrıntılı ve net şekiller elde edilebilir.  Bakır genel amaçlı bir maskeleme malzemesidir.   Aşındırma ve buzlanmada lüle uzaklığı 25-75 mm dolaylarında alınır. Lüle iş yüzeyine açılı olarak tutulur.

b) Temizleme

AJM seramik çapaklan, metal üzerindeki oksitleri, koruyucu kaplamaları hassas bir şekilde temizler. Özellikle el ile ya da taşlama ile temizlenmeye dayanamayacak kadar kırılgan işlerin AJM ile temizlenmesi kolaylıkla ve sorunsuz yapılabilmektedir. Çok küçük çapakların alınması için lülenin iş parçasına çok yakın tutulması gerekir. Bunun dışında, genelde 12-75 mm değerleri uygulanmaktadır.

c) Elektrik-Elektronik Endüstrisi

AJM ile film malzemeden yapılan elektrik direnç elemanların %0,5 hata sınırlan içinde otomatik olarak 1 saniyeden daha kısa bir sürede üretilmesi mümkündür. Ayrıca, PO tansiyometre yapımında, diğer yöntemlere göre 6-10 katı daha hızlı işleme sağlamıştır.  Hassas elektrik malzemelerinin şekillendirilmesinde,  ısı,  titreşim ve mekanik kuvvet etkisi olmadan işleme yapılabilmektedir. Kablo ve diğer elektrik malzemelerinin hassas kaplamaların sıyırmakta da AJM uygulanmaktadır.

d) Yarı iletkenler

Germanyum,  silisyum, galyum, arsenidegibi yarı iletkenler üzerinde delik delme, temizleme, kesme, kanal açma ve inceltme gibi çeşitli işlemler yapılabilir.  Çok ince ve kırılgan malzeme ve şekiller hassas bir şekilde işlenebilir.

e) Kristal Malzemeler

Kuartz, safir, mika, cam ve diğer kristal malzemeler AJM ile kesilebilir ve işlenebilir. Maskeleme ile yüzey şekillendirme yapılabilir.

f) Çelik Kalıplar

Çelik kalıpların ısıl işlem sonrasında küçük düzeltmeleri için AJM kullanılabilir. Çelik işlerde kolay ulaşılamayan yerlerdeki fazla malzeme alınabilir. Bölgesel mat yüzeyler elde edilebilir.

g) Çapak Alma

AJM ile ince çapaklar temiz bir şekilde ve hassas boyutlarda alınabilir. İç ve dış yüzeylerde, vida açılmış yüzeylerde, ulaşımı güç yüzeylerdeki çapak alma işlemlerinde AJM basan ile uygulanır.

h) Diğer Uygulamalar

İnce ve sert malzemelerin kesilmesi ve delinmesi işlemlerinde parçaların yüzeyine rakam ve harf yazmakta, krom kaplanmış ya da paslanmış yüzeyleri kaplama ve pastan temizlemekte ve mat yüzeyler elde edilmesi nede AJM uygulanır.

i) Laboratuvar Uygulamalarında

AJM çeşitli malzemelerin aşınmaya karşı olan dirençlerini belirlemekte kullanılmaktadır.  Sabit bir ayarda, değişik malzemelerin AJM ile aşınma hızlan, o malzemelerin aşınma dirençlerini göstermektedir. Ayrıca  “Strain Gage” yapıştırılacak yüzeylerin hazırlanmasında ve kalibre cihazları için yapay yüzey bozukluktan yapmakta AJM uygulanmaktadır.

 

1.6.   AFM: Aşındırıcı Akış ile İşleme

AFM,  çok az talaş kaldırabilen, temel olarak çapak temizleme ve yüzey parlatma işlemleri için kullanılan bir yöntemdir. Aşındırma işlemi için diş macunu gibi yarı katı yapıda özel bir pasta  (macun)  kullanılır.  Bu macun içine aşındırıcı parçacıklar karıştırılır.  Bir silindir yardımı ile aşındırıcı macun iş malzemesi üzerinden geçirilir  (Şekil. 16).  İş parçası üzerindeki tasarımdan gelen engeller ve yapım çapakları nedeni ile bazı bölgelerde macunun iş üzerine uyguladığı basınç artar.   Macun içindeki aşındırıcı parçacıklar bu bölgelerde aşınmaya neden olur. Öncelikle göreli olarak iri çapaklan kırılır. Daha sonra çapak kökleri temizlenir.

Özel macun olarak yarı-katı bir polimer malzeme kullanılır.  Bu malzeme içine akışkan özelliğini iyileştirmek için özel katkı maddeleri, sürtünmeyi azaltmak için de yağlama maddeleri eklenir.  Aşındırıcı parçacık olarak ise alüminyum oksit, silisyum karbür, bor karbür ve elmas tozu kullanılır. Çapak temizleme için silisyum karbür en iyi aşındırıcıdır.  Genellikle 8-500 elek boylarında parçacıklar kullanılmaktadır,  iri parçacıklar köşe kırma işlemi için,  küçük parçacıklar ise parlatma ve yüzey temizleme işlemleri için kullanılır.

İş parçasından aşındırılan malzemeler akışkan macun içine karışır ve temizlenmelerine gerek yoktur.  Bu nedenle macun defalarca kullanılabilir.  AFM işleminden sonra iş parçalan basınçlı hava ile temizlenir. Yeterli temizlik sağlanamazsa,  özel sıvılar da kullanılmaktadır.

AFM tezgâhı elemanları olarak genellikle iki silindir ve iş parçalarını sabitleyen tablalar kullanılır.  Bir silindir ve iş parçalarını sabitleyen tablalar kullanılır.  Bir silindirin basma hareketi ile bir yöne doğru akan macun, diğer silindirin için dolar. Hareketin tamamlanması ile diğer silindir çalışarak, macunun bu kez ters yönde akması sağlanır. Böylece oluşan git-gel hareketi ile tüm iş yüzeylerinden aşınma sağlanır. İşleme miktarı ve diğer işleme özellikleri macun malzeme özelliklerine bağlıdır. Ayrıca, hareketli macun miktarı hızı ve piston basıncı işlem üzerinde etkin olan parametrelerdir. Tipik olarak uygulanan basınç 700-3000 kPa, macun debisi 0-50 gmp dolaylarındadır. Kırılgan ve küçük alanlar için düşük basınç değerleri önerilir.

AFM endüstriyel uygulamalarda,  özellikle karmaşık şekiller ve iç yüzeylerdeki çapak temizleme işleri için kullanılır. AFM ile yüzey pürüzlülüğü 10 kat daha iyileştirilir. Örnek olarak bir uygulamada, yüzey pürüzlülüğü,(xm olan bir malzeme AFM ile 0.15-0,2 um yüzey pürüzlülüğüne indirilmiştir. AFM ile köşe kırma (köşelere çap verme) işlemlerinde 20-1500 um yarıçaplar elde edilebilmektedir. Bu değer özel olarak 10 um yarıçaplara kadar indirilebilir.  Diğer yöntemlerle işlenerek  (EDM, LBM vb.) yüzey özelliklerinde istenmeyen değişikler bulunan iş parçaları için AFM ile yüzey temizliği yapılır. Çeşitli kalıplar, zımba vb. işler son işlem olarak AFM ile işlenir.  Tıbbi malzemelerin son işlemleri ve parlatılmaları,  oksi-asetilen şaloma uçlarının parlatılması vb. işler AFM ile yapılır. 1 mm boyutlarından 1 m boyutlarına kadar çeşitli büyüklükteki işler, bütün metaller, seramik, karbür ve sert plastikler, tek ya da çok sayıda olarak AFM ile işlenebilir.

 Adsız

İşlemin en önemli sının, sadece her iki ucu açık şekillere uygulanmasıdır.  Kör delik vb. şekillere uygulanamaz.

1.7.   WJM (HDM) : Basınçlı Su ile İşleme

WJM,  önceleri madencilikte uygulanan bir yöntemin geliştirilerek yapım endüstrisine uygulanmasıdır. Madencilikte kayaları parçalamak ve kömür vb. sert madenlerin üretiminde, hafif işler için 0,1-0,4 k bar dolaylarında basınç ve 20-30 mm çaplarda su jeti kullanılmaktadır. Yapım endüstrisinde ise su basıncı 400 kPa dolaylarına ve daha yüksek değerlere ulaşmıştır.  Su jeti çapı ise 0.05-0,5 mm dolaylarındadır. Tipik olarak su jetinin hızı 2,8 Mach değerlerine ulaşır.  Bu hızda bir su jetinin,  sert bir yüzeye çarpması ve çok kısa bir sürede hızını tümüyle kaybetmesi sonucu,  suyun kinetik enerjisi,  basınç enerjisine dönüşür.  Suyun yüzeye ilk temesandan birkaç milisaniye sonra malzeme yüzeyinde normal stagnasyon basıncından birkaç kez daha büyük geçici basınç dalgaları oluşur.  Bu basınç dalgalan iş malzemesinin dayanımını aşarak,  malzemenin işlenmesini sağlar.

WJM ile malzeme kesmede gözlenen başlıca 4 kesme mekanizması vardır:

  1. Yerel yüksek statik basıncının yarattığı gerilmeler,
  2. Su jetinin temas noktasından çevreye doğru hızla akan suyun yarattığı kayma gerilmeleri,
  3. Malzeme içindeki gerilme dalgalarının yarattığı yansıma ve kesişmeler sonucu malzeme parçacıklarının kopması ve yüzeyden sıçraması,
  4. Malzeme çatlaklarının ilerlemesi.

Bu yöntemle, özellikle yüksek (690 kPa) basınçlarda ince metal folyolan bile kesmek mümkündür. Endüstri- de uygulanan 300-400 kPa basınç değerlerinde ise metal olmayan birçok malzeme şekilli olarak  (profil)  kesilmektedir.  Bütün plastikler,  cam, fibercam, kumaş ve tekstil kökenli ürünler,  deri, keçe, ağaç ve ağaç kökenli malzemeler,    tuğla vb. malzemeler,   yiyecekler   (balık,   et,   kek,   çikolata vb.)   asbest malzemeler WJM ile kesilebilmektedir. Su çapı çok küçük ve su hızı yüksek olduğu için kesilen malzeme ıslanmamakta ya da çok az oluşan ıslaklık ise, açığa çıkan ısı nedeni ile kaybolmaktadır. Kesme sırasında toz oluşmamakta, bu durum asbest türünde malzemelerin WJM ile işlenmesi için büyük üstünlük sağlamaktadır. Metal olmayan malzemelerin çok katlı olarak kesilmesi mümkündür.  Özellikle robot teknolojisinin gelişmesi ve bilgisayar denetimli WJM tezgâhları gelişmiştir.  Bu tezgâhlar şekilli kesmede yaygın olarak kullanılmaktadır. Tipik kesme hızları 15 m/dak olabilmektedir.

Kullanılan su, normal çeşme suyu olabildiği gibi, daha ince su jeti elde etmek için su içine polimer malzeme de karıştırılabilir. 400 kPa dolaylarındaki su, %12 oranında sıkıştırılabilir özelliğe sahiptir. Bu özelliğin, tezgâh tasarımında dikkate alınması gerekir.  Tipik su debileri 300-400 l/saattir. Yine  yüksek  basınç  nedeni ile su için- de  eriyen  havanın bir  anda  açığa  çıkması ile  işleme  sırasında çok  yüksek  (80-105 DB, bazen   130  DB)   gürültü oluşur. Bu nedenle özel önlemler alınması gerekir.   Kesme lülesinin karşısına ve kesilen levhanın altında susturucu ve su toplama sistemi konulması gerekmektedir. Lüle ile iş malzemesi arasındaki uzaklığın 25 mm dolaylarında olması en iyi kesme koşullan sağlar.  200 mm den daha fazla uzaklıklarda ise su jetinin kesme gücü çok azalır.  Su basınç birimi  (pompa sistemi) ile lüle arasındaki uzaklık ise 100 mm den de fazla olabilir. Bu uzaklık kesme performansını etkilemez.

Lüle malzemesi olarak tungsten karbür, elmas, çelik alaşımları ve yaygın olarak yapay ya da doğal safir kullanılır. Lüle çapları 0.05-0,5 mm dolaylarındadır. Genellikle konik girişte 6-20    (en iyi olarak 13-14   )  bir açı bulunur. Düz silindirik kısmının boyu ise çapın 2-4 katı olabilir. Tipik lüle ömürleri 50-200 saattir. Lüle iç çeperlerinin düzgün ve çok iyi parlatılmış olması gerekir.

WJM için yüksek basınç değerleri, özel hidrolik sistem ve basınç odası ile sağlanır (Şekil.  17).  Tezgâhın tüm elemanlarının ve boru sisteminin yüksek basınca dayanıklı olarak yapılması gerekir.

WJM yönteminin diğer kesme yöntemlerine göre başlıca üstünlükleri şunlardır:

  1. 1. WJM tümüyle tozsuz bir yöntemdir (Asbest, kumaş, deri, tuğla kesme)
  2. Kesme işlemi su ile sağlandığından, sağlık koşullarına tümüyle uygundur (yiyecek kesme).
  3. Karmaşık şekiller ve köşeli şekiller rahatlıkla kesilebilir (örnek: deri ya da lastik ayakkabı taban profilleri).
  4. Tümüyle çapaksız kenarlar elde edilebilir.
  5. Kesme işlemine malzeme kenarından başlama zorunluluğu yoktur.
  6. Bıçak değiştirme ve bıçak bileme işlemleri yoktur. Lüleler ultrasonik temizlemeden sonra tekrar kullanılabilir.
  7. Kesme aralığı çok ince olduğu için, malzeme kaybı çok azdır.
  8. Kesilen malzeme bıçak takılması vb. nedenlerle yıpranmaz ve zarar görmez.
  9. Kesme kuvveti çok az olduğu için çok ince ve zayıf dayanımlı malzemeler kesilebilir kenarlar sıyırma yapılabilir.
  10. Diğer yöntemlerde oluşan sıcaklık nedeni ile malzemenin zarar görmesi ve tekrar kaynaması sorunları yoktur.

Adsız

Yöntemin en önemli zayıflıkları ise aşın gürültü ve yüksek basınç ile ilgili sorunlardır.  Suya karşı hassas olan bazı malzemelerde de kullanılmaz. 

1.8.   AWJM: Aşındırıcı Su Jeti ile İşleme

WJM yönteminin bazı durumlarda yetersiz kalması sonucu,  su jetine aşındırıcı parçacıkların karıştırılması ile daha kuvvetli bir kesme yöntemi olarak AWJM doğmuştur. Yöntem özellikle havacılık ve otomotiv endüstrisinde kullanılmakta, otomasyona çok uygun bir yöntem olduğu için giderek yaygınlaşmaktadır. AWJM ile metal olmayan malzemelerin yanında hemen bütün metal malzemeler de kesilebilmektedir. Paslanmaz çelik 125 mm, gri döküm 75 mm, alüminyum 150 mm, takım çeliği 75 mm, yumuşak çelik 115 mm, bronz 100 mm, seramik 25 mm, grafit 50 mm, cam 50 mm kalınlığa kadar AWJM ile kesilebilmektedir. Yöntemin en önemli üstünlüğü çapaksız, temiz ve keskin kesme kenarları sağlamasıdır.  Kesme yüzeyleri 5-10  |xm yüzey pürüzlülüğüne sahiptir. Kesme aralığı ise 2 mm den az,  1 mm dolaylarındadır. Uygun düzenek ile eğimli kesme kenarı sağlanabilir.  Çizelge.8 de çeşitli malzemeler için kesme hızları verilmiştir.

Çizelge.8- Bazı Malzemelerin AWJM ile Kesme Hızları

Malzeme Kalınlık

(mm)

Orisfi Çapı

(mm)

Kesme Hızı

(mm/dak)

Akrilik 9,53 0,3 381
Fiber cam 10,2 0,3 1219
Kurşun 6,35 0,35 127
Magnezyum 9.53 0,4 114
Nikel alaşım 3.18 0,3 25
Alüminyum 25.4 0,3 25
Ferrit 2.54 0,3 51
Inconel 1.27 0,3 125
Cam 12.7 0,35 381
Paslanmaz çelik 6.35 0,3 102
Titanyum 1.17 0,3 127
Takım çeliği 6.35 0,3 76
Pirinç 3.18 508 

Basınçlı su,  WJM de olduğu gibi elde edilir.  Oluşan su jetine aşındırıcı parçacıklar kontrollü bir şekilde karıştırılır  ( Şekil. 18).  Aşındırıcı parçacık miktarının hassas kontrolü çok önemlidir.   Su jetinin lülesi 200 saat ömürlü olmasına karşın,  aşındırıcı lüle çok daha kısa ömürlüdür  (3-10 saat).  Tipik olarak 3-4 1/dak dolaylarında su,  0,2-0,3 kg/dak dolaylarında aşındırıcı parçacık harcanır.  İş malzemesi üzerine uygulanan toplam kuvvet 10-12 kg dolaylarındadır.

AJM süreklilik,  hassasiyet ve tekrarlanabilirlik özellikleri ile seri üretim otomasyona çok uygundur.  Bilgisayar denetimli esnek imalat sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Benzer yöntemlerden, WJM yöntemine göre çok daha yüksek kesme gücü vardır.   Mekanik testerelerin sıkıştığı ve yapıştığı malzemeleri sorunsuz keser.  Lazer ile kesme sonucunda oluşan erimiş ve tekrar donmuş,  ısıdan etkilenmiş katmanlar AWJM de oluşur.

Lüle çaplan 0.25-0.5 mm dolaylarındadır.  Aşındırıcı toz olarak,   genellikle 40-60 elek boylarında gamet, [Ah (SiÖVb] ve bazen alüminyum oksit,  silisyum karbür ve döküm kumu kullanılır.

Kesme işlemini tamamlayan ve kesilen malzemenin diğer tarafına geçen su ve aşındırıcı parçacık karışımının özel bir toplama birimi ile toplanması gerekir.  Bu amaçla su aşındırıcı jetinin enerjisini yutan bir sistem (bilye haznesi)  ya da çelik plakalar kullanılır.

AWJM uygulamasında havacılık endüstrisi öncülük yapmaktadır.  Metal ve sentetik malzemeler,  çok katmanlı (örnek: çelik-alüminyum) malzemelerin şekilli kesimi yapılmaktadır.

2.9. TEM: Tümden Şekil İşleme

TFM,  EDM için kalıp yapımında kullanılmak üzere geliştirilmiş bir işlemdir.  Herhangi bir yöntemle  (örneğin alçı ya da ağaç model içine dökülerek)  yapılan aşındırıcı epoksi mastar,  kalıp işlenecek grafit blok üzerine yerleştirilir.

Hidrolik bir sistem ile mastar ve grafit blok birbirine bastırılır,  iş tablasına bir kam mekanizması ile istenen toleranslar içinde salınım hareketi verilir. Böylece tüm yüzeyde aşınma ile işleme sağlanır ( Şekil. 19). Bir mastar kalıp ile 100-250 grafit EDM elektrodu yapılabilir.  Sağlanabilen tolerans ve hassasiyet EDM uygulamaları için yeterlidir.

Adsız

1.9.   AWJT: Aşındırıcı Tozlu Basınçlı Su ile Tornalama

Henüz laboratuvar aşamasında olan bu yöntemde, aşındırıcı tozlu basınçlı su jeti,  malzeme torna ama da kullanılmaktadır. Tamamlanan deneysel sonuçlar yöntemin teknolojik potansiyeli olduğunu ve yakın gelecekte endüstriyel uygulamalar bulacağını göstermektedir.

2.11. MAP: Manyetik Aşındırıcı Tozla Parlatma

Ferromanyetik özelliğe sahip aşındırıcı parçacıkların, manyetik kuvvet etkisi ile iş parçası yüzeyi üzerinde hareket etmesi ile parlatma işleminde kullanılması ilkesine dayanır.  Özel uygulamalarda kullanılır.

 

2.12. LSG: Düşük Gerilmeli Taşlama

 

LSG geleneksel taşlama yöntemine benzemekle birlikte bazı farklılıklar gösterir.  Bu özellikler şunlardır.

  1. Kaba taşlama taşı,
  2. Düşük taş hızları (20 m/dak dan az yüzey hızlan)
  3. Düşük taş ilerlemesi (5-15 um paso)
  4. Yağlama
  5. Yumuşak taşlar
  6. Yüksek tabla hızları (1500 mm/dak dan yüksek)

Bu koşulların sağlanması ile taşlanmış yüzeylerde düşük değerli artık basınç gerilmeleri geleneksel taşlama yüksek değerli artık çeki gerilmeleri yaratır.  Böylece ısıl etki ve kahcı  (plastik)  deformasyon en alt düzeye indirilir.

LSG ile çok az yüzey bozulması, çok düşük artık gerilmeler ve çok iyi yüzey özellikleri elde edilir.   Yüksek salınımlı yükler ve gerilme korozyonuna maruz işler için çok uygundur. Malzeme deneyleri için özel örnek parçalar hazırlama bu uygulamalardan biridir. 1 u.m AA yüzey pürüzlülüğü ve 2.5  |lm hassasiyet sağlanabilir. LSG tezgâh için, elde bulunan geleneksel taşlama tezgâhlan uyarlanarak kullanılabilir.

Yöntem bazı uygulamalarda sünek ilerlemeli taşlama (CFG) olarak anılır.

 

2.13. EEM: Elastik Emisyon ile İşleme

 

EEM olağanüstü hassas işleme sağlayan, atomik boyutlarda elastik kırılma sağlayan bir yöntemdir. Çok ince toz parçacıklar, su ile karıştırılır ve bu sıvı yağlama sıvısı gibi kullanılarak toz parçacıkların iş malzemesi yüzeyine çarpması sağlanır. Böylece çok küçük boyutlarda işleme sağlanır. Yöntem,  geometrik,  kristalografik ve fiziksel olarak mükemmel ayna özelliğine sahip yüzey yapımında kullanılır.

 2.14. PPM: Toz Parçacıklar ile İşleme

 

PPM de EEM gibi olağanüstü hassas işleme sağlayan bir yöntemdir. Çok ince toz parçacıklar, statik elektrik ile yüklenir. Zıt kutup ile yüklenen iş parçasına doğru hızla çekilen toz parçacıkların malzeme yüzeyine çarpması ile yüzeyde çok hassas işleme sağlanır. Yöntem çok özel optik yüzeylerin işlenmesinde kullanılır.

DEVAMI GELECEKTİR..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Henüz Yorum Yok

CEVAPLA