Eğer bir makine atölyesinde durup metal boşlukları göz kamaştırıcı bir hızla parçalara ayıran bir zımba presini izlediyseniz ya da bir kalıbın bir çelik parçasını hiç terlemeden öğüttüğünü gördüyseniz, muhtemelen merak etmişsinizdir: Bu aletlerin işin ortasında çatlamasını veya yıpranmasını engelleyen şey nedir? Cevap neredeyse her zaman yapıldıkları çeliğin önemli bir özelliğiyle bağlantılıdır: tokluk. Her gün makinistlerle, kalıp imalatçılarıyla ve bakım ekipleriyle konuşan bir takım çeliği tedarikçisi olarak size bunun soyut bir metalurji terimi olmadığını söyleyebilirim; ucuz bir çelik hurdasını aylarca, hatta yıllarca dayanabilen bir alete dönüştüren yap ya da boz faktörüdür.
Öncelikle bunu gerçekçi tutalım: takım çeliğinin sağlamlığı, sert bir kanepeyi veya sert bir kurabiyeyi tanımlamak için kullanacağınız sertlikle aynı değildir. Mühendislik açısından bu, malzemenin kırılmadan önce enerjiyi absorbe etme yeteneğidir, değil mi? Daha spesifik olarak, insanların her zaman karıştırdığı diğer iki özelliğin karışımıdır: güç ve darbe direnci. Bunu şu şekilde düşünün: Çelik süper güçlü olabilir (bükülmesi veya bükülmesi zor), ancak düşürdüğünüzde kırılan kuru bir dal gibi kırılgan olabilir. Bu takım çeliği değil, takım çeliğinin basınç altında biraz bükülmesi, şoku absorbe etmesi ve işler ters gittiğinde (bir preste yanlış beslenen bir parça veya değirmende ani bir yük artışı gibi) çatlamaması veya kırılmaması gerekir.
Bunun neden önemli olduğunu anlamak için, değiş tokuşları parçalayalım. Takım çeliğinin diğer metalleri kesebilecek veya şekillendirebilecek kadar sert olması gerekir, değil mi? Ama ne kadar zorsa, basit kimya gerçeğini kırmaya o kadar yatkındır. Örneğin, yüksek karbonlu çelikler söndürüldüğünde sertleşir (ısıtıldıktan sonra süper hızlı soğutulur), ancak bu hızlı soğutma iç gerilim yaratır. Ani bir darbe eklediğinizde bu stres, makinedeki acil durdurma düğmesine bastığınızdan daha hızlı yayılan bir çatlağa dönüşür. Tokluk bunu dengeleyen şeydir: çeliğin bu stresi parçalanmadan karşılamasını sağlar.
Artık konu tokluk olduğunda tüm takım çelikleri eşit yaratılmamıştır. Seçtiğiniz kalite, yapılan işe bağlıdır ve çok fazla ekibin yanlış çeliğe ulaştığını, aletlerin kırılmasıyla ve üretim süresinin boşa harcanmasıyla sonuçlandığını gördüm. Her gün uğraştığım birkaç yaygın, gerekli kaliteyi ve bunların dayanıklılığının gerçek dünyadaki kullanım durumlarına nasıl uyduğunu gözden geçirelim.
İlk olarak, yüksek hızlı takım çelikleri (HSS) - bunlar kesici takımlar, matkap uçları ve binlerce devir/dakikada dönen parmak frezeler için en güçlü iş makinalarıdır. Sıcakken bile sert kalan bir çeliğe ihtiyacınız varsa (tüm sürtünmeyle kesen metallerden dolayı), HSS tam size göre. En çok talep gören HSS notlarımdan ikisi:T1 Yüksek Hızlı Takım ÇeliğiVeM35 Yüksek Hızlı Takım Çeliği. T1 klasik bir "genel amaçlı" HSS'dir; sağlam bir tokluğa sahiptir, bu nedenle orta dereceli darbeleri çatlamadan karşılar; bu da onu çelik, alüminyum ve hatta bazı sertleştirilmiş alaşımların genel işlenmesi için mükemmel kılar. Piyasadaki en zorlu HSS olmasa da müşterilerimin yaptığı kesme işlerinin %90'ı için güvenilirdir. Ayrıca M35 var; buna fazladan kobalt eklenmiştir, bu nedenle sertliğini daha yüksek sıcaklıklarda bile korur ve dayanıklılığı T1'den bir adım daha yüksektir. Bu, M35'i, ısının ve şokun çok daha yüksek olduğu paslanmaz çelik veya yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımların işlenmesi gibi daha zorlu kesme görevleri için ideal kılar. Müşterilerimin parmak frezeleri için T1'den M35'e geçiş yaptığını ve takım kırılmasını neredeyse %30 oranında azalttığını gördüm; arıza süresinin size saat başına binlerce dolara mal olduğu düşünülürse bu hiç de küçük bir kazanç değil.
Daha sonra, oda sıcaklığında çalışan kalıplar, zımbalar ve kesme takımları için kullanılan soğuk iş takım çeliklerimiz var (burada kesim sırasında ekstra ısı yoktur). Bu çelikler aşınma dirençleriyle bilinir, ancak tokluk kaliteler arasında büyük farklılıklar gösterir.D2 Takım Çeliği ÇubukBuradaki büyük isim, tonlarca krom içerdiğinden aşınmaya son derece dayanıklıdır, bu da binlerce parçayı yıpranmadan damgalayabildiği anlamına gelir. Ancak sorun şu: D2 diğer bazı kalitelerden daha kırılgandır. Dayanıklılığını korumak için dikkatli bir ısıl işleme (yavaş, eşit soğutma) ihtiyaç duyar, çünkü söndürmeyi aceleye getirirseniz vuruşun ortasında çatlayabilir. Ağır kesme zımbaları için D2 kullanan müşterilere, ısıl işlemcilerinin tavlama adımını atlamadığından emin olmak için her zaman söylüyorum; temperleme, iç gerilimi ortadan kaldırmak için su verme sonrasında çeliği yeniden ısıtır, bu da çok fazla sertlik kaybetmeden tokluğu artırır. Sonra varA2 Takım Çeliği Çubuk, D2 ile daha hafif bir şey arasında bir orta yol. A2, D2'ye göre daha az kroma sahiptir, bu nedenle aşınmaya karşı o kadar dayanıklı değildir ancak sağlamlığı çok daha iyidir. Bu onu biraz etki yaratabileceğiniz işler için mükemmel kılarVeDaha kalın saclar için kalıpların şekillendirilmesi gibi aşınma. Düzensiz parça kalınlığı nedeniyle çatlamaya devam eden bir şekillendirme kalıbı için D2 kullanan bir müşterim vardı; A2'ye geçti ve kalıp, sıfır çatlakla 2 kat daha uzun süre dayandı. Şaka yok.
Ayrıca tam tersi sorunu çözen sıcak iş takım çeliklerimiz var: erimiş metalle çalışmaktan veya sıcak dövmeden kaynaklanan aşırı ısı. Burada en popüler olanıH13 Takım Çelik Levha-Plastik enjeksiyonlu kalıplama için dövme kalıpları, ekstrüzyon takımları ve kalıp ekleri için tercih edilen üründür. H13 tamamen yüksek sıcaklıkta dayanıklılıkla ilgilidir; kırmızı-sıcak çelik kütüğe şekil vermek için bastırdığınızda, aletin yalnızca bu büyük darbeyi karşılaması değil, aynı zamanda ısıdan kaynaklanan yumuşamaya da direnmesi gerekir. H13 kalıplarının, vuruşlar arasında suyla soğutulsalar bile on binlerce dövme döngüsü boyunca dayandığını gördüm. Buradaki dayanıklılık, alaşım içeriğinin (krom, molibden, vanadyum) ve uygun ısıl işlemin bir karışımıdır, ancak önemli olan, diğer çelikler gibi sıcakken kırılganlaşmamasıdır. Bu nedenle H13, ısı ve darbenin bir arada olduğu her iş için standarttır.
Şimdi takım çeliğine asıl dayanıklılığını veren şeye geçelim, çünkü bu sihir değil, kimyası ve mikro yapısıdır. Cilalı bir takım çeliği parçasını alıp mikroskop altında incelerseniz, küçük metal taneciklerinin yanı sıra karbür adı verilen sert parçacıkların (metal ve karbondan yapılmış) her tarafa dağıldığını göreceksiniz. Bu tanelerin boyutu ve şekli ile karbürlerin nasıl düzenlendiği tokluk açısından büyük fark yaratır. Daha küçük taneler daha fazla tane sınırı anlamına gelir; bu sınırlar enerjiyi emer, dolayısıyla bir çatlak başlarsa doğrudan yayılmak yerine etrafa sıçramalıdır. Bu nedenle ince taneli çelikler iri taneli çeliklere göre daha toktur, diğer her şey eşittir. Karbürler: Eğer çok büyük ve keskinlerse, çatlakların başlayabileceği küçük çentikler gibi davranırlar. Ancak küçük, yuvarlak ve eşit şekilde yayılmışlarsa, dayanıklılığı kaybetmeden aşınma direncini artırırlar. Molibden, vanadyum veya nikel gibi alaşım elementlerini eklediğinizde yalnızca sert değil, aynı zamanda gerçek dünyadaki stresle başa çıkmak için doğru güç ve darbe direnci dengesine sahip çelik elde edersiniz.
Kaç kez bir müşterimin, aleti kırıldığı için beni panikle aradığını anlatamam ve konuyu araştırdığımızda, ya yanlış kaliteyi seçmişler (iş için fazla kırılgan) ya da ısıl işlemler sertliği bozmuş. Örneğin, sert bir alüminyum alaşımını işlemek için ucuz bir HSS parmak freze kullanan bir kalıp imalatçım vardı; bulabildikleri en ucuz kaliteyi kullandılar, alaşım içeriği düşüktü, dolayısıyla sert ama süper kırılgandı. Parmak freze büyük bir işin yarısında bozuldu ve bu da onlara bir haftalık aksama süresine mal oldu. Onları M35'le değiştirdim, daha yüksek dayanıklılığını anlattım ve artık altı aydır hiçbir kırılma yaşamadılar. Dayanıklılığın çözdüğü türden bir sorun budur.
İnsanların yeterince bahsetmediği başka bir şey daha var: dayanıklılık sadece çeliğin kendisiyle ilgili değil, aleti nasıl kullandığınızla da ilgilidir. Çok yüksek tokluğa sahip bir çelik, çok hızlı çalıştırılırsa, makineye aşırı yük uygulanırsa veya sürtünmeyi azaltmak için makineyi uygun şekilde yağlamazsanız yine de kırılabilir. Yağlama, alet üzerindeki ısıyı ve gerilimi azaltır, bu da çatlama olasılığını azaltır. Ayrıca, uygun alet tasarımı (çok ince veya keskin bir zımba yapmamak gibi) uzun bir yol kat eder; sert çelik bile kötü tasarlanmış bir parçanın üstesinden gelemez.
Bu nedenle bir sonraki işiniz için takım çeliği seçerken yalnızca sertliğe veya maliyete bakmayın. Kendinize sorun: yük nedir? Araç ne kadar etki yaratacak? Sıcak mı olacak soğuk mu? Tokluğun devreye girdiği yer burasıdır. Yüksek sıcaklıklarda ağır kesim için bir çeliğe ihtiyacınız varsa, H13 veya M35 sizin adamlarınızdır. Soğuk çalışmaya ihtiyacınız varsa, dikkatli ısıl işlemle yüksek aşınma için D2, aşınma ve darbe dengesi için A2. Emin değilsen beni ara. İster prototip için küçük bir çubuğa ister üretim için büyük bir levhaya ihtiyacınız olsun, fazla harcama yapmadan ihtiyacınız olan tokluğu elde etmeniz için doğru kaliteyi seçmenize yardımcı olabilirim.
Sunduğumuz kaliteler hakkında daha fazla bilgi edinmek veya özel alet ihtiyaçlarınız hakkında konuşmak istiyorsanız, bizimle iletişime geçmekten ve satın alma danışmanlığı için bağlantı kurmaktan çekinmeyin.
Referanslar
- ASTM Uluslararası. (2020). Metalik Malzemelerin Düzlem-Gerilme Kırılma Dayanıklılığı için Standart Test Yöntemi (E399-20). Batı Conshohocken, Pensilvanya: ASTM.
- Budinski, KG (2016). Mühendislik Malzemeleri: Özellikleri ve Seçimi (11. baskı). Pearson Eğitimi.
- Davis, JR (Ed.). (2000). Takım Çeliği. ASM Uluslararası.
- Thelning, KE (1983). Çelik ve Isıl İşlemi (2. baskı). Butterworth-Heinemann.
- Ashby, MF ve Jones, DRH (2012). Mühendislik Malzemeleri 1: Özelliklere, Uygulamalara ve Tasarıma Giriş (4. baskı). Butterworth-Heinemann.
