Neden otomat çeliğini seçmelisiniz?

Otomat Çelikleri

Otomat Çelikleri olarak da adlandırılan Otomat Çelikleri, işlenmesi kolay çeliklerdir.Talaşlar işlendiğinde küçük parçalar halinde kırıldığı için malzemenin işlenebilirliği artar, böylece makineye karışmaları önlenir.Bu, ekipmanın insan etkileşimi olmadan otomatik olarak çalıştırılmasını sağlar.Kurşunlu otomat çelikleri aynı zamanda daha yüksek işleme hızlarına olanak tanır.Genel bir kural olarak, otomat çeliği normalde standart çeliğe göre %20 ila %30 daha pahalıdır.Ancak bu, artan işleme hızları, daha büyük kesimler ve daha uzun takım ömrü ile telafi edilir.

Yaygın olarak işleme operasyonları olarak bilinen tornalama, frezeleme ve delme operasyonlarında, talaş oluşumundan ziyade takım/iş parçası arayüzünde deformasyon/kaynak meydana gelir.İşleme operasyonları sırasında yüzey kalitesi bozulur, kesme sıcaklığı artar ve takım ömrü önemli ölçüde azalır.Çok düşük kükürt içeriklerinde takım ucunda büyük bir 'birikme kenarı' oluşur.Bu, aletlerin sık sık giydirilmesini veya değiştirilmesini, verimliliğin azalmasını ve daha yüksek maliyetleri gerektirir.

İşlenebilirlik terimi aşağıdaki üç parametre ile karakterize edilir.

1. İşleme hızı
2. İşlenmiş bileşenlerin yüzey kalitesi
3. İşleme işleminde kullanılan kesici takımların takım ömrü.

İşlenebilirlik terimi, işlenmiş parçalar için bir üretim programına ulaşmanın kolaylığı ve maliyeti ile ilgilidir.Ürün özelliği spesifikasyonlarını ve hizmet performansı gerekliliklerini minimum maliyetle karşılayabilen işlenmiş bileşenlerin tutarlı üretimiyle ilgilenir.

İşlenebilirlik yüzey kalitesi, talaş formu, takım ömrü, güç tüketimi ve üretim hızı açısından ölçülebilir.İşlenebilirlik, seçilen kritere, malzeme tipine, kesici takım tipine, kesme işlemine, kesme koşullarına ve takım tezgahı gücüne bağlı olduğundan, çekme mukavemeti gibi benzersiz bir malzeme özelliği değildir.

Çeliğin mukavemeti ve sertliği ne kadar yüksekse, kesme kuvvetleri ve sıcaklığı da o kadar yüksek, işlenebilirliği ise o kadar düşük olur.Ancak çeliğin gevrekleştirilmesi, talaş oluşumu sürecini kolaylaştırarak ve talaş yığılmasını azaltarak işlenebilirliğini artırır.

Ancak maksimum işlenebilirlik için optimum bir sertlik vardır.Çok düşük sertlik seviyelerinde (HV 100'den az), çelikler çok yumuşak ve sünektir ve kesici kenarda büyük, dengesiz bir talaşlı kenar oluşur.Sonuç olarak işlenebilirlik, yumuşak ve kırılgan çeliklerde en iyisidir.Bu nedenle, normalde kullanılan çeliklerin güçlü ve tok olması gerektiğinden, işlenebilirliği en üst düzeye çıkarmaya çalışırken bir uzlaşmaya varılmalıdır.

Otomat çeliklerinin tasarımının amacı, metalin kesme işlemleriyle uzaklaştırılma kolaylığını arttırmaktır.Ancak işleme performansındaki gelişmeler genellikle mekanik özelliklerin pahasına olur.

Otomat çelikleri genellikle kükürt (S), kurşun (Pb), bizmut (Bi), selenyum (Se), tellür (Te) veya fosfor (P) eklenmiş karbon çelikleridir.Bu elemanların varlığı, temel olarak işleme sırasında talaşların kolayca dağılmasını sağladığından, böylece işleme kuvvetini azaltarak ve işlenen bileşenin takım ömrünü ve yüzey kalitesini iyileştirdiğinden, serbest işleme için gerekli özellikleri kazandırır.

Otomat çeliklerinin metalurjisi

Karbon ve alaşımlı çeliklerin kesme davranışı, kimyasal bileşimden, mikro yapıdan, kalıntıların miktarından ve türünden ve pekleşme oranından etkilenir.Normalleştirilmiş ferritik/perlitik çeliklerde karbon içeriğinin artması, talaş oluşumunun akış mekanizmasından kesme mekanizmasına değişmesiyle takım ömrünü hızla azaltır.Bununla birlikte, %0,15'ten daha az C içeren çelikler için, takım talaş yüzeyinde büyük malzeme yığılmaları oluşabilir ve bu da öngörülemeyen işleme özelliklerine yol açabilir.

Gerinim sertleşmesi oranlarındaki azalma, daha düşük takım aşınmasına, daha kısa talaş uzunluğuna ve üstün yüzey kalitesine neden olabilir ve bu, soğuk çalışma veya P ve nitrojen (N) seviyelerindeki artışlarla desteklenebilir.Perlit yerine sert ikinci faz (örneğin beynit) mevcutsa, takımın üst kısmının önündeki kesme bölgesi sınırlanır, bu da daha yüksek sıcaklıklara ve daha düşük besleme kuvvetlerine yol açar.Su verilmiş ve temperlenmiş martensitik/beynitik yapılar, yüksek sertlik seviyeleri nedeniyle düşük işleme özellikleri sergiler, ancak çoğu orta karbonlu çelik bu durumda işlenir.

Belirli bir matris yapısı için işleme performansını artırmanın en popüler yöntemlerinden biri, çelikte bulunan kalıntıların doğasını ve dağılımını değiştirmektir.Kapanımlar, kesme davranışı üzerindeki etkileri bakımından aşağıdaki gibi geniş bir şekilde sınıflandırılabilir.

1. Al2O3, SiO2, Cr2O3, TiN vb. gibi zararlı (aşındırıcı, sert)
2.MnS, MnSe, MnTe, Pb, Bi gibi uygun
3. FeO, MnO, yumuşak bazik silikatlar gibi küçük veya hiç etkisi yok

İşlenebilirliği iyileştirmeye yönelik en yaygın tekniklerden biri S seviyesini arttırmaktır.S, yumuşak olan ve talaş kıran bir süreksizlik görevi gören manganez sülfit (MnS) bileşiğini oluşturur.S, deforme olabilen MnS kalıntılarının hacmini arttırır.Tipik olarak en yüksek ticari S seviyeleri %0,35 civarındadır ve kükürt en ucuz işlenebilirlik katkı maddesidir.Eklemeler aşağıdaki şekillerde faydalıdır.

1.Talaş oluşumunda yer alan kesme işi azalır.
2. Takım/talaş arayüzünde güçlü bir yağlama etkisi oluşur.
3.Talaş gevrekleşmesi teşvik edilir.
4.Karbür takımlar üzerinde geniş bir kesme hızı aralığında koruyucu sülfür birikintileri oluşur.
5.Yerleşik kenar stabilitesi artırılır ve boyut küçültülür, bu da yüzey kalitesinin iyileştirilmesine neden olur.

İşlenebilirlik artan kükürt içeriğiyle artar.Manganez sülfit kalıntıları, kesme operasyonlarında talaş oluşumu sırasında oluşan yoğun deformasyon ve yüksek sıcaklıklar sırasında iç çatlak başlangıç ​​bölgeleri görevi görür ve talaş kıvrılmasını azaltır.Talaşların daha fazla kıvrılmasını sağlarlar ve talaş kırıcı görevi görürler.Ayrıca talaş ile takım arasında dahili bir yağlayıcı görevi görürler.Bu aynı zamanda talaş yığılmasını da azaltır.Bu nedenle, otomat çeliğinde yüksek hacimli manganez sülfit kalıntıları, talaş oluşturmak için gereken kuvveti azaltır.Bu, talaş arasındaki sürtünmeyi azaltır.takımı, kesme sıcaklığını düşürür, takım aşınmasını azaltır ve yüzey kalitesini iyileştirir.İkincisi, takım üzerindeki büyük, dengesiz birikmiş kenar nedeniyle olumsuz etkilenmektedir.

Belirli karbür kesici takım türlerinde, takımın talaş yüzeyinde bir manganez sülfit tabakası birikerek talaş ile takım arasında koruyucu bir bariyer görevi görebilir ve işlenebilirliği daha da artırabilir.

İşlenebilirlik, dağılımı döküm ve deoksidasyon uygulamalarından güçlü bir şekilde etkilenen büyük küresel sülfitlerin düzgün bir dağılımı ile optimize edilir.Se ve Te, karışım kalıntıları oluşturmak için sülfürün yerini alabilir ve bunların yüksek S aktiviteleri, matris/sülfit arayüzlerinde daha düşük yüzey enerjilerine yol açarak mikro boşluk oluşumunu ve çatlamayı teşvik eder.Te ayrıca fazlar arası sınırlarda ince bir film olarak da bulunabilir, böylece kesmeye karşı direnç daha da azaltılabilir.

Pb, Kükürt'e benzer şekilde çalışır.Pb'nin erimiş çelikteki çözünürlüğü %0,3 civarında olmasına rağmen, katı halde hemen hemen çözünmez ve düşük S'li çeliklerde rastgele bir kalıntı dağılımı oluşturur.Yeniden kükürtlenmiş kalitelerde, Pb ilaveleri aynı zamanda MnS kalıntıları üzerinde 'kuyruklar' oluşturur.Pb, sürtünmeyi azaltan, talaş kırılganlığını artıran, talaş formunu ve yüzey kalitesini iyileştiren dahili bir yağlayıcı görevi görür.Yüksek kesme sıcaklıklarında kurşunlu çelik, kurşunsuz çeliğe benzer şekilde davranmaya başlar.

Pb, sülfitlerin yararlı küreselleşmesini aktif olarak destekleyerek işleme performansının artmasına yol açabilir.Segregasyon fenomeni nedeniyle %0,35'in üzerinde ekleme genellikle mümkün değildir.Ancak %0,10'a kadar Bi'nin birlikte eklenmesi, toplam çözünmeyen faz içeriğinin daha da arttırılmasına olanak sağlar.Eğer Pb yoksa Bi normalde MnS kalıntılarının kuyrukları ve ince bir dağılım olarak mevcuttur.

Bi, kurşun kullanımının tercih edilmediği (veya aşırı durumlarda yasaklandığı) yerlere eklenir.Ayrıca kurşuna takviye olarak da kullanılır.Bi, kesimi yağlamak için bir mikrosaniyenin çok küçük bir kısmı boyunca ince bir sıvı tabakasına eriterek çeliklerdeki serbest işleme kabiliyetini elde eder.Bi'nin diğer avantajları arasında yoğunluğunun demire benzer olması, kurşunla karşılaştırıldığında daha çevre dostu olması ve yine de kaynaklanabilir olması nedeniyle düzgün dağılım yer alır.

P ve N gibi diğer unsurlar da otomat çeliğinin genel işleme performansının belirlenmesinde tamamlayıcı bir rol oynar.P ve N sadece çeliğin sertliğini arttırmakla kalmaz aynı zamanda çeliği kırılganlaştırır.Sertlikteki bu artış optimum sertliği elde etmek için yeterlidir.Bu nedenle düşük C'li otomat çeliklerinde de önemli bileşenlerdir.