Issuu on Google+

ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma sanayinde yoğun kullanılmakta olan AISI

HAZIRLAYAN

1030 malzemenin yaygın kullanılmakta

HÜSEYİN KARAMAN

olan kesme yöntemleri ile kesilmesi ve elde

edilen

sonuçların

malzemenin

MAKALE DANIŞMANI

mekaniksel

PROF. DR. KERİM ÇETİNKAYA

üzerindeki

ANAHTAR KELİMELER :

değerlendirilmesini kapsamaktadır. Tüm

ve

metal ürjik

etkilerini

özellikleri

araştırarak,

veriler ışığında; ASJ ile kesmenin en Kesme yöntemleri, Kesme yöntemlerinin

verimli

karşılaştırılması, AISI 1030 malzeme,

yönteminin

Yüzey Özellikleri, Yüzey kalitesi.

sonucuna varılmıştır.

yöntem, ise

oksijen en

ile

kesme

verimsiz

olduğu

ÖZET 1. GİRİŞ Kesme

1

teknolojisindeki

gelişmelerle birlikte, imalata hazırlık ve

Kesme yöntemlerinin yüzyılı aşan

özellikle son i şlem uygulamalarında elde

gelişim süreçlerine karşın bilinen bazı

edilen yüzey özellikleri büyük öneme

uygulama sınırlamaları ve zayıflıkları yeni

sahiptir. Kesme yöntemlerindeki işleme

yöntem arayışlarını da birlikte getirmiştir.

kalitesi

Geleneksel

genel

olarak;

malzeme

kesme

sistemleri

olarak

özelliklerindeki de ğişim, kesme kenar

bilinen (oksijen alevi, testere ve frezede

deformasyonu,

kesme

elde

edilen

y üzey

vb.)

yöntemlerin

dışında

özellikleri ve kesilen kanalın geometrisi

bulunmuş olan yeni kesme yöntemlerinin

ile karakterize edilmektedir. Bir kesme

(aşındırıcılı su jeti, lazer, plazma, su altı

işleminde temelde hedeflenen; En hızlı

plazma, tel erozyon vb.) de birçok

ve

sınırlamaları

en

kaliteli

kesik

yüzeyin

elde

Ve

edilmesidir. Aşındırıcılı su jetinin dışında

zayıflıkları

birçok

olumsuzlukları

yöntemin

yaygın

kullanımı

uygulama

mevcuttur.

Söz

tümüyle

içindeki konusu ortadan

beraberinde hangi malzemenin hangi

kaldırmak mümkün görülmemektedir. Bu

yöntemle

verimli

yöntemler işleme ilkelerinin farklı olması

olmaktadır? Ve benzeri sorularına yanıt

ve tasarım mühendisliğine sağladıkları

aranmaktadır. Bu çalışma makine imalat

olanaklar ile g ünümüz ekonomisinde çok

kesilmesi

daha

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma önemli

etkisi

olan

minyatürleşme,

yanma

sorunları

asla

söz

konusu

olağanüstü malzemeleri kullanabilme ve

olmayan bir kesici takım olan su

esnek üretim olanakları sağlamışlardır.

Jeti, en karmaşık biçimleri dahi yüksek hassasiyet ve çok temiz yüzey özellikleri ile kesebilmektedir (Ojmertz, 1994). Su jeti ile kesme; saf su jeti (SJ) ve aşındırıcılı su jeti (ASJ) ile kesme olarak iki değişik yöntemle yapılmaktadır. Her iki yöntemde

de

çok

yüksek

hız

kazandırılmış su jeti kullanılmaktadır. Ancak aşındırıcılı su jeti ile işlemede, basınçlı suya küçük boyutlarda a şındırıcı parçacıklar ilave edilmektedir. Şekil 1’de Su jeti ile kesme sistemi şematik gösterimi verilmiştir (Ohlsson,

1995). Su

jeti

kesim

sistemlerinde

kullanılan jet, suyun 400 MPa veya daha yüksek basınçlarda sıkıştırılması ve 0,10,6 mm arasında bir çapa sahip orifisten geçirilmesiyle elde edilmektedir. Basınçlı sıvı içerisinde hapsedilen enerji, suyun Şekil 1. Su jeti ile kesme sistemi şematik gösterimi

saniyede 1000 metre hızının sahip Su jeti; son dönemde kullanılan en verimli kesme yöntemlerinden biridir. Hiç

aşınmayan,

donduğu

hiç

belli

olmayan, köşelerde çapak bırakmayan, kesme

sırasında

deformasyona

uğratacak

malzemeyi kuvvetler

oluşturmayan, sıcaklık etkisi olmayan böylelikle; yapısal bozulma, kararma, çarpılma, erime, damlama oluşması ve

olduğu

potansiyel

enerji,

sistem

tarafından kinetik enerjiye d önüştürülür. Bu yüksek enerji kesme başlığından geçerek parça üzerinde küçük bir noktaya odaklanır. Bu etkileyici enerjiye sahip jetin, malzemeler üzerinden parçacık koparması ile kesilmesini sağlar. Şekil 2’de aşındırıcılı su jeti ile kesilmiş olan AISI 1030 malzemenin kesik yüzey görüntüsü verilmiştir.

2

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma ( Momber ve Kovacevic, 1988).

çarpacak

parçacık

sayısını

arttırarak

daha kaliteli yüzeyin elde edilmesini sağlar.

Büyük

kullanıldığı

kesme

kaba

işlemlerinde

yüzey

h ızlarının

(ayırma) üzerinde

kesme jetin

sapması ve birbirine paralel hatların Şekil 2. A şındır ıc ılı su jeti ile kesilmiş olan AISI 1030

oluşması;

malzemenin kesik y üzey görüntüs ü

aşındırıcı besleme debisi, sıvı basıncı ve

Kesik pürüzlülüğü, düzlemsellik, ölçülmesiyle

kalitesini

yüzey

kalitesi;

tolerans diklik

kontrol ü,

vb.

özelliklerin

belirlenebilir.

belirleyebilmek

yüzey

için

Yüzey kesilen

yüzeyler incelendi ğinde, akışa dayalı farklı yöntemlerle (aşındırıcılı su jeti ile kesme, oksijen alevi ile kesme, lazer kesme, plazma ark ile kesme ve su altı plazma ile kesme) elde edilen yüzeylerin benzedikleri görülür. Yüzey pürüzlülüğü, yüzeydeki dalgalanma ile tanımlanır ve dalganın büyüklüğü ise jet çapı ile orantılıdır.Aşındırıcılı su jetinde; dalga boyutları jet çapı ve nufuziyete bağlı iken, yüzey pürüzlülüğü her bir aşındırıcı ile parça arasındaki mikro işleme sonucu ortaya çıkacaktır. Kesme kalitesi, jete bağlı olan fiziksel i ç etkiler ile “düzensiz kesme parametreleri, nozzul titreşimi ve iş parçası” gibi dış etkilere bağlı olarak ortaya çıkar. Jet i çerisindeki aşındırıcı kütlesinin arttırılması veya jet ilerleme hızının düşürülmesi, kesilen birim yüzeye

3

seçilen

yanal

hızını

nozzul

değişmesi,

geometrisi

gibi

parametrelerin bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. Ancak yüzey mikro düzeyde incelendiğinde, her bir yöntemde etkin olan

kesme

mekanizması

farklı

olduğundan, yüzeyin mikro özellikleri birbirinden farklılık gösterir. Elde edilen kesik yüzey kalitesi, kesme derinliğinin her bir birimi için harcanan

g ücün

arttırılmasıyla

geliştirilebilir. Sıvı basıncının arttırılması, jet ilerleme hızının

düşürülmesi, jet

içerisindeki aşındırıcı oranının artırılması ve daha b üyük bir nozul seçilmesiyle daha kaliteli yüzey elde edilir. Aşındırıcı parçacık şekli ve büyüklüğü gibi aşındırıcı özellikleri de önemli faktörlerdir. Kesme

kanalının genişliği ise karıştırma tüpü nozulu ve jet ilerleme hızı ile kontrol edilir (Momber, 1995; Hashish, 1991). Ojmertz su jeti ile kesilen bir yüzeyi dört bölgeye ayırmış (Şekil 3) ve bunları

kesme

parametrelerine

göre

isimlendirmiştir. Şekil 2’de bulunan kesik

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma yüzey

fotoğrafı

Şekil

3’e

Gore

değerlendirildiğinde;

1. 1. 3. Kesme Aşınma Bölgesi Ve Deformasyon Aşınma Bölgesi Arasındaki Geçiş Bölgesi Aşındırıcıların kinetik enerjilerinin azalmasıyla kesme kabiliyetleri azalır, jet

Şekil 3. A şındır ıc ılı su jetiyle kesilen y üzey bölgeleri

sürekliliğini kaybeder. İkinci bir kesme mekanizmasının baskın olduğu bir geçiş bölgesi ve birbirine paralel jet sapmasına

1. 1. 1. Çevresel Kenar

bağlı olarak şekillenmiş hatlardan oluşan yeni bir yüzey bölgesidir. Bu ikinci kesme

Kesilen yüzeyin üst köşesinde, jetten

mekanizmasında

yüzeye

çarpan

ayrılan partiküllerin çarpmasıyla küçük bir

parçacıkların çarpma acısı daha büyüktür

kavis

ve

söz

konusudur.

Bu

bölge,

deformasyon

aşınması

olarak

çoğunlukla göz ardı edilebilecek bir

isimlendirilmektedir.

Deformasyon

kenar etkisi olarak kabul edilebilir.

aşınma mekanizması daha büyük acıyla yüzeye çarpan parçacıklar tarafından gerçekleştirilir.

1. 1. 2. Kesme Aşınması Bölgesi

Jetin

ilerleme

hızı

düşürüldüğünde, 2. ve 3. bölge arasında yer alan geçiş bölgesi küçülecektir.

Birinci bölge altında ve daha düzgün bir yüzey alanıdır. Bu bölge; yüzeye düşük çarpma acısı ile çarpan aşındırıcı

partiküllerin

neden

olduğu,

partikül erozyonu sonucu oluşur. Son donemde yapılan deneysel çalışmalar,

Şekil 4. İşleme metotlar ının güç seviyelerine bağlı hacimsel

bu bölgede yaklaşık 1,3

talaş kaldırma oranları

m kalitesinde

yüzey pürüzlülüğü elde edilebileceğini ortaya çıkarmıştır.

4

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma

1. 1. 4. Deformasyon Aşınması Bölgesi

1. 2. Aşındırıcılı Su Jeti ve Diğer Metotları Kapsayan Değerlendirmeler Levha

Aşındırıcıların kinetik enerjilerini

şeklindeki

malzemelerin

kesilmesinde çeşitli teknikler mevcuttur.

kesme

Bu teknikler Hashish tarafından Şekil

kabiliyetleri azalır ve jet sürekliliğini

4’deki grafikte g örüldüğü gibi ASJ ve

kaybeder. Bunun sonucunda yo ğun bir

diğer teknikler karşılaştırılmıştır. Bu farklı

şekilde birbirine paralel jet sapmasına

işleme metotlarının, güç seviyeleri ve

bağlı olarak şekillenmiş hatlardan oluşan

tipik talaş kaldırma oranları dikkate

yeni bir yüzey ortaya çıkmaktadır. Bu

alınarak yapılmış bir karşılaştırmadır.

kesme mekanizmasında yüzeye çarpan

Hashish’e göre geleneksel metotlarla

parçacıkların

kısmen

karşılaştırıldığında, oldukça düşük enerji

kaybetmelerinin dışında çarpma acısı

ile kesme yapabilecek yeteneğe sahip su

kesme

daha

jetinin bünyesinde oluşan enerji çok

deformasyon

yoğundur. Bu enerjinin önemli bir bolumu

kısmen

kaybetmeleriyle

keskinliklerini

aşınması

büyüktür.

Bu

bölgesinden bölge

aşınması olarak isimlendirilmektedir.

sürtünme ile kaybedilmektedir, diğer tek

Jetin

uçlu, huzme ile kesme süreçlerinde

ilerleme

deformasyon

hızı

düşürüldüğünde

aşınması

bölgesi

(lazer, plazma, su altı plazma vb) olduğu gibi. Parça üzerine uygulanan çok küçük

küçülecektir Deformasyon

aşınması

aşındırıcı

partiküllerin

kısmen

kaybettiği

bölgesinde keskinliklerini

çaptaki

jet

mükemmel

yönlendirilmekte,

her

bir

şekilde

yönde

kesme

kesilen

yapabilmekte ve oldukça dar kesikler

malzemeden kopan parçacıkların da

oluşturabilmektedir. Özellikle de kesilen

yüzeye temasları ile oyuk derinliklerini

malzeme

artırdıkları yapılan çalışmalarla ortaya

olmaması sebebiyle de, rekabet etti ği

konmuştur.

diğer metotlara göre çok daha etkili hale

.

gelmektedir.

ve

sahip

üzerinde

Diğer

kesme

termal

yaygın

etkileri

kullanıma

yöntemleri

ile

karşılaştırıldığında ise malzeme kalınlığı ve özelliğine bakılmaksızın en verimli

5

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma kesme yönteminin aşındırıcılı su jeti ile

seçmeden önce, kullanıcıların her iki

kesme olduğu Tablo 1’de görülmektedir.

tekniğin performansına olduğu kadar

Ancak SJ ve ASJ ile işleme teknolojisi

bitmiş urunu nasıl etkilediğine de dikkat

pek

etmesi

çok

avantajının

yanı

sıra

gerektiğine

dikkat

çeken

dezavantajları da mevcuttur. Bunların en

araştırmacılar, titanyum alaşımı (Ti–6Al–

önemlisi

4U) ile çelik (A286) malzeme üzerinde

sistem

ve

kesme

parametrelerinin birçok değişkene bağlı

her

olmasından ve bu parametrelerin tam

değerlendirmişlerdir.

olarak

kalınlıklarına göre yöntem kabiliyetlerini

anlaşılamamasından

dolayı

iki

metodun

mekanik

etkilerini

Ayrıca

malzeme

kesme derinliğinde sürekli bir yüzey

gösteren grafik ile genel bir karşılaştırma

kalitesi söz konusu de ğildir. Kesme

Şekil 5’de verilmiştir.

derinliğine bağlı olarak artan bir yüzey

Gelişen teknoloji ile birlikte imalat

pürüzlülük lazer, plazma, su altı plazma

teknolojisi de gelişmekte ve temel hedef;

ve oksijen alevi ile kesmede olduğu gibi

en hızlı, en kaliteli ve en d üşük yüzey

kaçınılmazdır.

deformasyonunu en az maliyetle elde edebilmek

için

birçok

yöntem

geliştirilmektedir. Elde edilen yüzeyin kesme kalitesi ve yüzey özellikleri olcu alınarak,

kesme

yöntemi

olarak;

geleneksel yöntemlerin dışında ASJ ile kesme, lazer, plazma, su altı plazma ve tel erozyon gibi ileri imalat yöntemleri de yoğun

olarak

noktada Şekil 5. Tek uçlu jet huzmesi ile kesme y öntemlerinin

teknolojinin araştırma

Hashish’in ve Schreiber’in, lazer ve aşındırıcılı su jeti ile kesmenin özeliklerini

tartıştıkları

çalışmalarda, her iki yöntemin de eşsiz

kesme kabiliyetlerini ve karakteristiklerini tartışmışlardır. Her iki yöntemden birini

6

hangi

yöntemin

hedefledi ği

gerçekleştireceği

kesme kabiliyetlerinin karşılaştırılmas ı

mekanik

kullanılmaktadır.

araştırmalara

gelişen sonuçları

konusunda

yapılmıştır. katkı

Bu

birçok

Yapılan

bu

sağlayacağı

düşünülerek imalatta yoğun kullanıma sahip olan AISI 1030 malzeme, talaşlı üretimde yaygın olarak kullanılmakta

olan kesme yöntemleri ile kesilmiş ve sonuçlar ortaya konmuştur. Bu sonuçlar

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma doğrultusunda söz konusu malzeme için ideal kesme yönteminin aşındırıcılı su jeti olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca, aynı malzemelerden 20 mm kalınlığındaki numuneler, yaygın kullanıma sahip sekiz farklı yöntemle (freze, şerit testere, oksijen alevi, lazer, plazma, su altı plazma, tel erozyon ve ASJ) kesilerek elde

edilen

fotoğrafları

yüzeylerin üzerinden

mikro

yapı

malzemelerin

metalürjik özelliklerindeki değişim ve kesilen

yüzeyden

itibaren

Şekil 6. Deney numunelerinin hazırlanmas ı

2. 1. Malzemenin Bileşimleri

Kimyasal

kesme

derinliğine bağlı olarak sertlik değişimleri (HV) incelenerek değerlendirilmiştir.

Fe % 98.19, C % 0.2852, Si % 0.190, Mn % 0.722, P % 0.0162, Cr % 0.0851, Ni % 0.124, Cu % 0.447 Yüzeylerin sertlikleri, her bir yüzeyin belirlenen ortalaması

Bu çalışmada 20 mm kalınlığında karbonlu

çelik

levhadan

hazırlanmış olan numuneler, geleneksel (oksijen alevi, hidrolik testere ve freze) ve geleneksel olmayan toplam 8 kesme metodu (aşındırıcılı su jeti, lazer, plazma, su altı plazma (fokuslama), tel erozyon) ile

kesilmiştir.

görülen

Çalışmada

numuneler

elde

Şekil

6’da

edilmeye

çalışılmıştır. Kesme yöntemlerine göre

ortaya çıkan kesme kenarları incelenerek sertlik

ve

araştırılmıştır.

7

mikro

yapı

5

de ğişik

noktasında yapılan ölçümlerin aritmetik

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

AISI 1030

derinliklerdeki

özellikleri

değerleri

alınarak

ortalama

bulunmuştur.

sertlik Ölçümler

“INSTRON WOLPERT TESTOR” sertlik ölçme cihazında “HV 30” değeri ile ölçülmüştür. Ayrıca kesme kenarından

malzeme içine doğru birer milimetre ara ile doğrusal bir hat üzerinde sertlik ölçümleri yapılarak malzeme üzerindeki ıs ı

dağılımına

bağlı

olarak

sertlik

değişimleri gözlenmiştir. Kesilen yüzeylerin “PANASONİC WV-CP410 mikroskobu

Model ve

PC

Type yardımıyla

N334” ana

malzeme ve kesme kenar mikro yapıları

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma 280 kat b üyütülerek görüntülenmiştir.

incelenmesi

Malzemenin

değerlendirilmiştir.

mikro

yapısının

sonucunda

incelenebilmesi i çin parlatma işleminde aşındırıcı olarak alümina tozu ve elmas pasta kullanılmış, parlatılmış numuneler 2ml HNO3 98 ml metil alkol içerisinde 60 sn sureyle tutularak da ğlama

işlemi

gerçekleştirilmiştir.

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

3. 1. Farklı Kesme Yöntemlerinin Malzeme Yapısında Oluşturduğu Yapısal Değişikliklerin İncelenmesi Kesik incelemeler bozulma koyabilmek

yüzeyinde yapabilmek ile için

görünümü.

metorografik ve

değişimleri kesme

Şekil 7. AISI 1030 karbonlu çelik malzemenin mikro yapı

yapısal ortaya

işleminden

etkilenmeyen bir bölgeden alınmış mikro yapı fotoğrafı Şekil 7’de kesik kenar mikro yapı fotoğrafları da Şekil 8 a. b. c. d. e. f. g. h.’de görülmektedir. Doğru bir

Şekil 8a. Şerit (Hidrolik) testerede kesme.

değerlendirme yapabilmek için; her kesik kenar yüzeyinden çok sayıda fotoğraf alınmış ve kesme yönteminin malzeme yapısında oluşturduğu bozulmalar ve değişimler bu foto ğrafların tamamının

8

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma

Şekil 8e. Plazma ile kesme Şekil 8b.Frezede Kesme

Şekil 8c. Su altı plazma ile kesme

Şekil 8f. A şındır ıc ılı su jeti ile kesme

Şekil 8d. Lazer ile kesme Şekil 8g. Tel erozyon ile kesme

9

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma ortaya cıkmış. İçe doğru gittikçe iğnemsi yapının

ısının

etkisinin

azalmasıyla

kalınlaştığı gözlenmekte. Burada ferrit tanelerinin O2 ile kesme sonrasındaki kadar kabalaşmadığı ancak hızlı ısı girdisi sonucu tanelerde bir bozunma olduğu görülmektedir. Şekil 8h.Oksijen alevi ile kesme

Aşırı ısınma ve h ızlı soğumadan dolayı ferrit fazı oluşmuş. İğnemsi yeni bir

Kesme

bölgesinde

yapı

aşırı

yapı ortaya cıkmış ve içe gittikçe iğnemsi

mekanik deformasyona u ğramış, ferrit

yapının devam etti ği gözlenmekte. Ani ısı

tane sınırlarında aşırı kırılma ve derin

girdisinden

çatlaklar var.Yapıdaki bu olumsuzlukların

soğumasından dolayı asikuler ferritik

belli bir bölge ile sınırlanmış olduğu

yapının oluştuğu görülmektedir.

ve

malzemenin

havada

görülmektedir. Kesme bölgesinde yapı mekanik deformasyona u ğramış, ferrit

Kesme

bölgesinde

mekanik

tane sınırlarında aşırı kırılma ve derin

deformasyon ya da ısı etkisiyle belirgin

yarıklar var. Kesme b ölgesine yakın

bir

bölgelerde

Yapının

oluşan

bu

olumsuzluklar

sınırlı kalmıştır.

değişimin

olmadığı

nerdeyse

hiç

görülmekte. değişmediği

görülmektedir.

Kesme bölgesi ve çevresinde aşırı

Kesme bölgesinde ısıdan kaynaklı

ısınma ve ani so ğumadan dolayı yapıda

yapısal

belirgin bozulmalar var. Fakat mikro

soğumadan

yapıda çok büyük bir değişimin olmadığı

kırılganlaştığı görülmekte olup, kesme

gözlenmiş olup bu, su içerisinde kesme

yüzeyine yakın bir bölge ile sınırlı kaldığı

nedeniyle ısının hızla uzaklaştırıldığına

görülmektedir.

değişimler dolayı

mevcut, yapının

hızlı

sertleşip

atfedilmektedir. Malzemede aşırı ısınma ve ani Kesme bölgesi ve çevresinde a şırı

10

soğumadan

dolayı

(iğnemsi)

yapı

ısınma ve hızlı soğumadan dolayı ferrit

oluşmuş. Ferrit fazı bu yapı içe doğru

fazı oluşmuş. İğnemsi yakın yeni bir yapı

gittikçe

oldukça

büyük

bir

bölgeye

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma yayılmış

olduğu,

kabalaştığı

gözlenmektedir. Malzeme yapısındaki en büyük bozulma ve de ğişimin burada

Şekil 9. Farklı y öntemlerle kesilmiş AISI 1030 karbonlu çelik

malzeme numunelerde, kesilen y üzeylerde elde edilen sertlik

değerlerinin

malzemenin

orijinal

sertliği

ile

karşılaştırılmas ı.

ortaya çıktığı görülmektedir. Uygulanan

kesme

Geleneksel olamayan yöntemler

içerisinde;

ele alındığında metal ürjik değişimlerin ve

sertlikteki

değişim

sertlik değişiminin sebebi, yöntemlerin

malzeme

yapısı

esasına dayanmaktadır. Lazer, Plazma

kıyaslama

ve Tel erozyon yöntemlerinin temeli de,

sonuçların ASJ ile kesme yönteminde

malzemenin ergime sıcaklığına kadar

elde edildiği görülmektedir. ASJ ile

varan

malzemenin

kesilen yüzeylerin sertliği, hemen-hemen

dayanmaktadır.

orijinal malzeme sertli ğine çok yakın

kesilmesi Uygulanan

sıcaklıklarda esasına enerjinin

ve

soğuma

metalurjik

yöntemleri

özellikler

acısından ve

ve

orijinal

sertliği

ile

bir

yapıldığında,

en

iyi

değerlerde seyretmektedir. Bu durum, bu

şartlarının farklı olması, bu yöntemlerde

yöntemde

elde edilen farklı metalurjik özelliklerin ve

mekanizmalarına

sertliklerin temel sebebidir. Geleneksel

açıklanabilir. ASJ ile kesmede sıcaklık

metotlardan, su altı plazma (fokuslama)

değişiminin çok sınırlı düzeyde (Δt=75 0C

ve tel erozyon metotlarında elde edilen

civarında) kaldığını göstermektedir.Bu

sertlik değerlerinin lazer ve plazma

durum, ASJ ile kesme yönteminde ısıdan

yöntemlerindekine g öre biraz daha iyi

etkilenmiş bir bölge (HAZ) olmamasını

olması, bu yöntemlerin koruyucu sıvı

açıklamaktadır. Bu özellik göz önüne

içerisinde gerçekleştirilmesi ve böylece

alındığında, ASJ ile kesme yöntemi,

sıcaklığın nispeten kontrol edilmesine

malzemenin orijinal yapısında mekanik

bağlı olarak açıklanabilir.

ve

metalurjik

etkili

olan

a şınma

bağlı

olarak

özelliklerinde

değişime

sebep olmayan etkili bir yöntem olarak on plana çıkmaktadır .Bu çalışmada kullanılan AISI 1030 malzeme üzerinde, farklı yöntemlerin kesilen yüzeylerdeki sertlik değişimleri Şekil 9’da ve bu sertlik değerlerinin hangi yöntem için ne oranda etkilediği (% olarak) Tablo 3’de, bir arada gösterilmiştir.ASJ ile kesme yönteminden

11

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma sonra sertlikte en az değişimin klasik

4. SONUÇ

yöntemlerden freze ile kesme ve şerit testere ile kesme yöntemlerinde elde

Kesme

yöntemlerinin,

kesilen

edildiği görülmektedir. Bu durum, klasik

yüzeyin metalurjik özellikleri üzerindeki

yöntemlerde

parametrelerinin,

etkisi dikkate alındığında, en olumlu

yeniden kristalleşme sıcaklığının üzerine

sonuçların elde edildi ği yöntem olarak

çıkmayacak şekilde seçilmiş olmasına

ASJ ile kesme yönteminin on plana

atfedilebilir.Kesme

çıktığı görülmektedir.

kesme

yönteminin

özelliklerine bağlı olarak ısıdan etkilenen

bölgenin,

kesilen

yüzeyden

itibaren

Genel bir sonuç olarak elde edilen yüzey

derinliği de değişmektedir. Yöntemin

özellikleri

sebep

kıyaslandığında

olduğu

metalurjik

yapıdaki

ve

farklı

yöntemlerle

malzemenin

yapısı

değişime bağlı olarak, kesme yüzeyinden

üzerindeki etkileri dikkate alındığında,

itibaren numunelerin merkezine doğru 1

yeni ve güncel, alışılmamış bir imalat

mm aralıklarla yapılan sertlik ölçümleri,

yöntemi olan ASJ ile i şlem yönteminin

ısıdan

etkili ve alternatif bir işleme yöntemi

etkilenen

b ölgenin

genişliği

hakkında bilgi verecektir.

olduğu söylenebilir.

Isıya dayalı kesme yöntemlerinin tamamında

AISI

1030

malzemenin

Uygulanan

bütün

kesme

yöntemleri, malzemenin sertli ğinde bir

sertliğinde sürekli bir de ğişime sebebiyet

değişime

verdikleri gözlenmektedir. AISI 1030

Yöntemlerinin özelliklerine bağlı olarak

malzemelerde belli bir bölgeye kadar

sertlik değişimleri de farklı olmaktadır. Bu

daha yüksek olan bu eğilim belli bir

değişim, kesme sırasında oluşan ısı ve

noktadan sonra azalmaktadır. Bu durum,

sıcaklık ile soğutma şartlarına bağlı

malzemelerin ısı iletkenliğine bağlı olarak

olarak değişmektedir.

açıklanabilir.

AISI

iletkenliğinin,

1030

i çin

paslanmaz

sebep

ısı çelik

ASJ ile kesmenin en b üyük rakibi

malzemelere g öre çok yüksek olduğu

olarak

bilinmekte olup ve buna ba ğlı olarak da

yöntemlerinde,

paslanmaz

sertlikteki

ısıdan

çelik

malzemelere

etkilenmiş bölge

daha

olmaktadır.

g öre

gösterilen

Lazer

ve

yüzeyden

sürekli

değişim,

plazma merkeze ısıdan

geniş

olmaktadır.

12

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Yöntemleri ile Karşılaştırma etkilenen bölgenin, ASJ yöntemine göre

Ojmertz, C. 1994. “Abrasive waterjet

daha geniş olduğunu göstermektedir.

machining”

Bu durum, ASJ’ nin bu yöntemlere göre

Hogskola,

önemli bir üstünlüğü olarak on plana

Technology,

çıkmaktadır.

Sweden

Chalmers Chalmers pp.

Teknıska

Unıversıty

91-96,

of

Goteborg,

Ohlsson, L., Powell, J., Magnusson, C. 1994. ”Mechanismsof striation formation

5. KAYNAKLAR

in abrasive waterjet cutting”,Procedings of

the

12th.

Int.

Blickwedel, H., Guo, N. S., Haferkamp,

CuttingTechnology.

H., Louis, H. 1990. “Prediction of

France.

Conf.

Or

Jet

pp.

151-164,

abrasive jet cutting performance and quality“, Proceedings of 9th International Symposium on Jet Cutting Technology,

Ohman, J.L. 1993. “Abrasives: their

pp. 163-179, BHRA, Fluid Engineering

characteristics and effecton waterjet

Centre, Cranfield, UK.

cutting”,

Proceedings

of

the

7th

AmericanWaterjet Conference, August Engel, S.L., Labus, T.J. 1993. “Industrial

28-31, Seattle, WA, USA

applications and comparison of lazer and abrasive waterjet technologies”,

Zeng, J., Hines, R., Kim. T. J. 1991.

Fluid Jet Technology–Fundamentals and

“Characterization of energy dissipation

Applications. 2nd Ed., ISBN 1-880342-

Pphenomena in abrasive water jet

01-4, Publ. By the WJTA, St. Louis, MO,

cutting”, Proceeding of the 6th American

USA

Water Jet Conference, pp. 163-177, Water Jet Technology Association, St.

Momber,

A.

1995.

“A

simplified

Louis

mathematical energy dissipation model for water jet and abrasive water jet cutting processes”, 8th Amer. Water Jet Conference. pp. 829- 843, August 26-29, Houston.

13

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ TASARIM VE KONSTRÜKSİYON ÖĞRETMENLİĞİ


ASJ ile Kesilen AISI 1030 Çelik Malzemeden Elde Edilen Kesik Yüzey Özelliklerinin Diğer Kesme Y