AHMET CİHANGİR ÖZTEKE ESOGÜ - Muhtelif Delik Delme İşlemleri ( Trepanning)

Delme ile ilgili videoların olduğu bir site aşağıdadır.

http://www.videoizlesene.org/site/goster/pQo85Mo_JOY/cnc-delik-delme.html

Delme

- Delik Delme İşleminin Endüstrideki Önemi
Matkaplarla delik delme işlemi, talaşlı üretim tekniklerinden biri olup. matkap dediğimiz kesici aletlerle iş parçaları üzerine silindirik delikler açmaktır.
Matkapla delme işleminde delikler, delik zımbaları ile delinmiş olan deliklerden ve döküm yolu ile yapılmış deliklerden daha temiz yüzeyli ve daha hassas ölçü tamlığında delinir.
Delikler, bağlantı elemanlarının (perçin, vida, pim gibi] takılması ve makine elemanlarının (miller, akslar kavramalar gibi) yataklanması için delinir. Makine parçalarının üzerinde öyle hassas delikler vardır ki; bunlar, sadece matkapla delinmiş hâli ile kullanılamazlar. Makine gövdeleri üzerindeki bu tür deliklerin işlenmesinde, bir ha-
tanın veya bir dalgınlığın meydana getirdiği maddi zararların önlenmesi büyük zorluklar meydana getirebilir. Bu yüzden delik delme işlemi hiç bir zaman basit bir iş olarak düşünülmemelidir.
Diğer taraftan delme işlemlerinde emniyet kurallarına uyulmazsa veya bir iş delinirken gereken güvenlik önlemleri alınmazsa iş kazaları meydana gelebilir. O halde bir delme işleminde maddi ve manevî zararların meydana gelme olasılığı diğer bazı işlemlerden daha az değil bilakis daha fazladır. İşte bu yüzden tesviyecilikte, iş parçalarının üzerine delik delme işlemlerinde gereken dikkatin ve titizliğin gösterilmesi şart olacaktır.

- Delik delmede kullanılan makinalar

Matkap denilen kesici aletlerle iş parçalan üzerinden talaş kaldırarak silindirik delikler açmak için yapılmış makinelere "delme makineleri" denir. Delme makineleri ifadesi genel anlamda bir adlandırma olduğundan delme işlemi yapan her makine bu anlamın içine girer. Tesviyecilik mesleğinde delme makinelerini daha doğru tanımlamak için, sadece iki el ile tutularak en fazla 13 mm ye kadar her konumda delme yapan makinelere "El Matkapları" bir masa üzerine oturtularak kullanılan delme makinelerine "Masa Matkapları" ve yere (zemine) oturtularak kullanılan delme makinelerine de "Matkap Makineleri" (eski adı matkap tezgâhı) denilmiştir.
Bir matkap makinesinin tipi nasıl olursa olsun, üzerinde; matkaba delme hareketini veren bir elektrik motoru, matkabın devir sayısının ayarlandığı bir hız kutusu (dişli kutusu) ve matkabın takıldığı bir matkap mili (eski adı fener mili) vardır. Ayrıca, makineyi oluşturan bu üç ana elemandan başka, iş tablası, makine gövdesi (sütun), başlık, soğutma sıvısı sistemi vb. elemanlardan meydana gelir. Büyük tip matkap makinelerinde bu kısımların dışında ek parçalar (aksesuarlar) da bulunmaktadır.

DELİK DELME VE DELİK İŞLEME

1.1.İşlemin Özellikleri

Matkap denilen bir takımla yapılan delme işleminde kesme ve ilerleme hareketi, takımın dönmesi (v) ve ilerlemesi (u) ile gerçekleşir.Delik işlemede esasen üç işlem vardır : Delik delme (a), delik genişletme (b) ve raybalama (c). Bunların yanısıra: aynı çalışma ilkesine dayanan silindirik havşa başı açma (d), konik havsa başı açma (e) ve düzeltme (f) gibi işlemler de vardır. Delik delme yok olan bir deliği meydana getirme, delik genişletme mevcut olan bir deliği daha büyük çapa getirme, raybalama ise mevcut olan bir deliğin işletme kalitesini iyileştirme amacını taşımaktadır. Havsa başı ve dü¬zeltme, deliğe girecek bir parçanın örneğin cıvata başının daha iyi oturmasını sağlayan işlemlerdir.
Delik genişletme delik delmede kullanılan spiral matkap veya sadece de¬lik genişletmede kullanılan delik genişletme matkabı ile yapılabilir. Ayrıca bu işlem tornada tek ağızlı bir takım kullanılarak ta gerçekleştirilebilir.

RAYBALAMA

Raybalama, deliği hassas bir yüzey kalitesi ile istenilen ölçüye getirmek için yapılan bir işlemdir. Matkapla delinen delik tam ölçüsünde olmadığı gibi hassas bir iş için yüzeyi de gerekli düzgünlükte elde edilemez. Hassas ve düzgün bir yüzey elde edilmek istenirse önce delik , ölçüsünden biraz küçük olarak delinir sonra tam ölçüsüne getirmek üzere raybalanır.
Rayba Çeşitleri :
Silindirik Raybalar : Bu raybalar silindirik deliklerin raybalanması için kullanılır.
Konik Raybalar : Konik deliklerin raybalanmasında kullanılan bu raybalar, hem kaba hem de ince işleme için, bütün standart ölçüleri vardır.
Ayarlı Raybalar : Raybaların en verimlisi ayarlı olanlarıdır. Ölçüsünün üstünde ve altında yeterli bir aralıkta istenilen çapa göre ayarlanabilir. Bu aranan bir özelliktir.
El Raybaları :
El raybaları özellikle ince işleme ve bitirme raybası olarak kullanıldığından hemen hemen ağızların tam boyunca düz taşlanır. Raybanın deliğe kolay girebilmesi için ucu konik yapılmıştır. Bir boşluk elde etmek için ağızların sırtı boşaltılmıştır. Sapın ucu daha önce delindiği gibi buji kolunun takılması için dört köşe yapılır.
Genişlemeli Raybalar :
Bu raybaların gövdesi genişler. Bunun için iç kısmı konik delinmiş yanları ayartılmıştır. Genişleme, bir ucuna vida, diğer ucuna da anahtar ağzı açılmış konik bir parça ile yapılır. Bu, bir ayarlı rayba olmadığı gibi çap büyütme de söz konusu değildir. Burada amaç standart ölçüdeki delikleri ince işlemekte kullanılan bir raybayı genişlemeli yaparak körlendikçe bileyerek, onun ömrünü uzatmaktır.

KILAVUZ ÇEKME

Deliklere diş açmada kullanılan takım çeliğinden yapılmış ve sertleştirilmiş, üzerinde kesici dişler bulunan aletlere kılavuz denir. Bir kılavuz şu kısımlardan meydana gelmiştir.
Kılavuz ekseni : Kılavuz boyunca merkezden geçen doğrudur.
Pah : Vidalı gövdenin ucundaki konikleştirilmiş kısımdır.
Kesme yüzü : Sırtın ön tarafında, oluğun meydana getirdiği yüzeydir.
Dış merkez : Buna kılavuz ucu da denir ve kılavuzun koni biçimli ucudur. İmalat amacıyla yapılmış olup, daha ziyade küçük kılavuzların vidalı ucunda bulunur.
Oluk : Vida veya dişlerin kesici yüzeylerini elde etmek, kesilen talaşların çıkışını ve yağlamayı sağlamak için açılmış helis veya düz kanallardır.
İç merkez : Punta merkezi de denir. İmalat için kılavuzun alnına açılmış punta deliğidir.
Uç çap : Pah kırılmış kısmın ön ucundaki çaptır.
Kare : Kılavuz sapının köşeli ucudur.

Kılavuzla vida açmak makine işlerinde çok yapılan bir işlemdir. Kılavuzla mümkün olan en iyi kalitede diş açmak asıl amaçtır. Bununla birlikte talaşın dışarı atılması, kesici kenarların yağlanması, hız ve ilerleme arasındaki bağıntının kılavuz adımına göre tespiti gibi sorunlar kılavuz çekmeyi en zor tesviyecilik işlemlerinden biri haline getirmiştir.

Böyle olmasına karşın dişi vida çekmede dikkat edilecek en önemli hususlar kılavuzun tipi, kesme sıvılarının seçilmesi ve nihayet tesviyecinin kendi becerisidir. Kılavuzlar kolay kesmeli ve dişleri aynı ölçüde vidalar açmalıdır. Kılavuzlar hiçbir zaman deliğin içine doğru zorlanmamalıdır.
Spiral Matkapla Delik Açma ve Genişletme
Takımın geometrisi
Delik açmada veya genişletmede, çevresinde spiral kanallar bulunan ve spiral matkap denilen takım kullanılır. Spiral kanallar, talaşın delikten dışarı¬ya çıkmasını sağlarlar.
Spiral matkaplar gövde (veya kanallı kısım) ve sap olmak üzere iki kısımdan meydana gelmektedirler. Tutturma için kullanılan sap kısmı silindirik veya konik şeklindedir. Kanallı kısım sap ile yekpare veya kaynakla bağlanmış olabilir. İki kısım arasında bir boyun olabilir veya olmayabilir . Matkabın çapı d, kanallı kısmının başlangıçtaki çapıdır. Açılan deliğin iç yüzeylerine değişmemesi için, kanallı kısmı 0,1/100 (mm/mm) değerinde konik olarak yapılır.
Takımın kesme kısmı, takımın koni şeklinde olan uç kısmıdır. Burada, iki ana kesme ağzı , her ağzın birer talaş ve serbest yüzeyi bulunur. Ana ağızların oluşturduğu koni tam sivri değildir. Aralarında çekirdek denilen yassı bir kısım vardır. Çekirdeğin genişliği radyal kesme ağzını oluşturur. Ana ağızların birbirine göre açısal konumu uç sayısı ψ, radyal kesme ağzının konumu radyal kesme açısı φ, kanalların şekli helis açısı θ, ile ifade edilir.
Talaş yüzeyi esasen uç kısmına isabet eden kanaldır. Bu kısımda iki kanal arasındaki yüzey, serbest yüzeyi meydana getirmektedir. Matkabın kanallı kıs¬mında iki kanal arasındaki yüzey, matkabın sırtını oluşturmaktadır. Sırtla kanal arasında bir kenar vardır.
Matkabın bir ağzı, delik açma torna kalemi ile benzeştirilebilir; iki ağzı ise üst üste yerleştirilmiş iki kalemden meydana geldiği düşünü¬lebilir. Şöyle ki esas matkap, bu iki kalemin bir çekirdek üzerine helisel bir şekilde sarılması ile oluştuğu varsayılabilir. Dolayısıyla matkabın ana kesme ağzının geometrisi, tek ağızlı takımlarda olduğu gibi tayin edilir. Burada da ta¬laş açısı (λ), serbest açı (α) ve kama açısı (β ) gibi kesme açıları vardır. dikkate alınırsa matkabın kesme açıları şu şekilde ifade edilir. Ağıza (ağız düzlemine) normal N-N kesitte (ölçme düzleminde): λnx , βnx , αnx yani sırasıy¬la talaş açısı, kama açısı ve serbest açı. Bu açılar ağzın herhangi bir x noktasında ifade edilmiştir. M noktasında yani matkabın d çapına karşılık ge¬len noktada bu açılar λ,β,α olur. Matkabın eksenine paralel eksenel A-A kesitte: λxx> βxx, αxx yani yan talaş açısı, yan kama açısı ve yan serbest açısı ifade edilmektedir. Bu açılar M noktasında λx, βx, αx olur. Eksenel kesitte ta¬laş açısı λx , talaş kanalının θ açısı ile eşittir (λx = θ). Dolayısıyla matkaplarda her ağza karşılık gelen ve helis açısı ağzın talaş açısı ile eşit olan bir kanal vardır. Ağzın λ açısı A görünüşte ifade edilmiştir. Ayrıca yerleş¬tirme açısı χ ve matkabın uç açısı ψ de verilmiştir. Görüldüğü gibi χ=ψ/2 dir. Uç sayısı genellikle ψ = 116° ile 120° arasında alınır.

http://www.videoizlesene.org/site/goster/GldSFbAaYys/kilavuz-ckeme-delik-delme-klavuz-radyal-matkap.html

Yukarıdaki sitede kılavuz çekme gösterilmiştir

ARK PVD YÜZEY KAPLAMA METODUYLA TİTANYUM NİTRÜR (TİN) KAPLANMIŞ MATKAP TAKIMLARINDA TAKIM AŞINMASININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

GİRİŞ

SS matkapların aşınması ve hasarı endüstriyel talaşlı işleme operasyonlarında teknolojik ve ekonomik olarak önemlidir. Aşınmış bir matkap ucu, deliğin kalitesini etkilediği gibi verimlilik ve üretim maliyetinin artmasını da beraberinde getirir (1). Endüstride aşınmayı azaltmak, takım ömrü ve verimliliği iyileştirmek için benimsenen yaklaşımlardan birisi de, kesici takımlara PVD tekniği ile TiN kaplanmasıdır. TiN kaplamanın önemli faydaları, yüksek sertlik ve aşınma direnci, düşük sürtünme katsayısı, yüksek sıcaklık mukavemeti ve kimyasal kararlılık ile kesme kenarında temas şartlarının iyileşme kabiliyetidir (1). Bu ise TiN kaplamalara, mükemmel abrazyon, adhezyon, kraterleme ve düşük kesme hızlarında kesi kenarlarda talaş yığılması direnci kazandırır. Bunun sonucunda da kaplanmış takımların iş parçası malzemesi ve kesme şartları bakımından çalışma aralığı genişler (2).

Matkapla Delmenin Temel Prensibi

Matkaplarda oluşan aşınmaları iyi analiz edebilmek için, takım geometrisini ve delme prensibini çok iyi anlamak gerekir. Delme işlemlerinde kullanılan matkaplar, Şekil 1' de görüldüğü gibi iki veya daha fazla ana kesici kenar, ana serbest yüzeyler, zırh, radyal ağız (chisel-edge) ve helisel oluklardan oluşan geometriye sahiptir (3).

Şekil 1. Matkap Takımının Geometrisi ( Y-Uç Açısı, j-Radyal Kesme Açısı ) (3)

Delme işlemi radyal ağzın parçaya dalmasıyla başlar ve ana kesme ağızlarının aktif kesme işlemini gerçekleştirmesiyle devam eder. Kesme ağızları tarafından kesilerek parçadan ayrılan talaş helisel kanallar vasıtasıyla tahliye edilir. Delme mekaniği, radyal ağız ve kesme ağızları olarak ayrı ayrı alanlarda analiz edilmelidir (4). Radyal ağız kesme yapmaz, sadece dönme ve ilerleme hareketi sayesinde iş parçasını ezerek ağızlama yapar ve matkabın kolayca ilerlemesini sağlar. Kesici ağız ise, dönme ve ilerleme hareketiyle helis bir yüzey oluşturarak, iş parçasını keser (4). Bu helisin adımı, matkabın bir devirde yaptığı ilerleme miktarı olarak ifade edilebilir (4). Dolayısıyla helisel yüzey boyunca hareket eden takımda kesme ağızlarının efektif yönü sürekli değiştiğinden, matkabın efektif kesme açıları da değişecektir.

Helisel matkaplardaki iki kesme ağzı, üst üste yerleştirilmiş ve çekirdek etrafına helisel bir şekilde sarılmış iki torna kalemine benzetilebilir (3). Dolayısıyla matkabın ana kesme ağzının geometrisi, tek ağızlı takımlardaki gibi belirlenir. Ancak helisel yapısından dolayı kesme ağzı boyunca talaş açısı değişmektedir; dış çapta maksimum iken matkabın ucuna doğru azalmakta ve radyal kesme ağzının bulunduğu yassı kısımda negatif olmaktadır (3). Radyal ağız bu yüzden kesme yapmaz.

Delik delme işlemlerinde, kesme parametrelerinin optimize edilmesi oldukça önemlidir. Çünkü, delme parametreleri efektif takım açılarını doğrudan etkilemektedir. Örneğin, ilerlemenin artması, helis açısını arttıracak ve boşluk açısını azaltacaktır (5). Boşluk açısının azalması, takımın ana serbest yüzeyinin, işlenen yüzeyle sürtünmesini arttırarak, serbest yüzey aşınmasını (flank wear) hızlandıracaktır (5). Matkap takımlarında aşınma, Şekil 2' de görüldüğü gibi serbest yüzeylerde serbest yüzey aşınması, köşelerin yuvarlanması, kesici kenarla zırhın birleştiği noktada zırhın aşınması, krater aşınması ve radyal ağız (enine kenar) aşınması şeklinde oluşur (6).

Genelde aşınma, kesici kenarın zırh (fesata) ile birleştiği noktada başlar, kesici ağızlar ve serbest yüzeylerde gelişir (Şekil 3). Kesici ağızlarda aşınmanın artması, serbest yüzeylerde boşluk açısı kaybolmuş konik yüzey meydana getirir (6). Oluşan bu konik yüzey, serbest yüzeylerde aşınma şeritlerini (VB) temsil eder (Şekil 3) (6). Serbest yüzeylerdeki aşınma, kesme işleminin yerini sürtünme ve zorlamalara bırakarak, ısı oluşumunu arttırır ve aşınma hızlanarak takımı köreltir (6).

Olluşan aşınma değerleri kabul edilir sınırı aştığında, delme işlemlerinde oldukça önemli olan delik geometrisi (dairesellik), boyut ve yüzey kalitesinin bozulmasına neden olur. Delme işlemlerinde kullanılan matkaplar, kesme işlemi sırasında oluşan mekanik (tork, kesme kuvvetleri), ısıl, kimyasal ve abraziv yükleri karşılayabilmesi için bazı özelliklere sahip olması gerekir (8). İlk olarak, yeterli mukavemet ve kırılma direncine sahip olmalıdır. İkinci olarak, delme sırasında oluşan talaşın ve ısının transferinin daha kolay sağlanabilmesinin yanı sıra abraziv aşınma direncinin yüksek ve kimyasal olarak kararlı olması gerekir. Bu özelliklerinin tümünün mevcut olduğu kesici takım malzemesi mevcut değildir. Ancak, kaplama tekniklerinin gelişmesiyle, ana malzemenin tokluk özelliği korunarak, mikron mertebesindeki sert seramik tabakalarla, aşınma ve ısı direnci yüksek ve kimyasal olarak kararlı kesici takım malzemesi kombinasyonu elde edilebilmektedir.

Mevcut literatürde, kesici takımların performanslarını arttırıcı birçok yüzey kaplama çalışması vardır. Kopac (1998) kesici takımlarda, takım malzemesi ve kaplamaların takım ömrüne etkisi ile ilgili yaptıkları çalışmalarda, yüzey sertleştirmenin önemine değinmişlerdir (9). Ezugwu ve Okeke'nin yaptığı çalışmada işleme operasyonunda ortalama güç tüketimiyle kabul edilebilir yüzey hassasiyetini elde etmek için, sağ vida çekme takımlarına TiN kaplamışlardır. Sonuçta, iş parçası kalitesini ve takım ömrünü arttırmak için, kesici takımların sert seramik filmlerle kaplanmasını önermişlerdir (10).

Wang, (2000) ise, çelik tornalamada kesici takıma etkiyen kuvvetlerine, çok katlı yüzey kaplamalarının etkilerini tartışmış ve karbür takımlar üzerine bu konuyla ilgili deneyler yapmıştır. Deneylerinde, takımlara kaplanan sert kaplamaların yan yüzeyinde meydana gelen kuvvet bileşenlerinin, düşük sürtünme katsayısından dolayı azaldığını iddia etmişlerdir (11). Tokmanoğlu vd., (2000) çalışmalarında, takımların aşınmadan dolayı çok büyük malzeme kayıplarına maruz kaldıklarını ortaya koyarak, kılavuz, matkap ve freze gibi takımlara çeşitli kompozisyonda sert seramik kaplamışlardır.Yaptıkları deneylerde, kaplamalı takımların %10-30 arasında takım ve işleme maliyetini düşürdüğünü gözlemlemişlerdir (12). Tamura ve Tokunaga (1998) ise, geniş çaplardaki çelik boruların ve martenzitik paslanmaz çeliğin, düzgünce kesilebilmesi için, testere disk yüzeylerini TiCN (titanyum karbonitrür) ile kaplamışlardır. Sonuç olarak, kesilmesi zor olan malzemeler için kaplamalı kesici takımların konvansiyonel kesici takımlara göre 4 kat daha fazla kesme performansının arttığını belirtmişlerdir (13).

Bu çalışmada, delme işleminde kullanılan HSS matkaplar, Ark PVD yüzey sertleştirme yöntemiyle TiN kaplanmışlardır. TiN ile kaplanan ve kaplamasız matkaplar, sertleştirilmiş Ç4140 ıslah çeliğinin delinmesinde test edilmişlerdir. Aynı işleme koşullarında, kaplamasız ve kaplamalı takımlarda oluşan aşınma miktarları elektron mikroskobunda ölçülmüştür. Ölçülen aşınma miktarları ile, kaplamalı ve kaplamasız matkapların çalışma ömürleri kıyaslanmıştır. Ayrıca, aşınma dayanımını sağlayan TiN tabakanın, mikro sertliği de ölçülmüştür.

KAPLAMA İŞLEMİ KARAKTERİZASYONU

Ark PVD tekniği, kaplama malzemesinin vakum ortamında buharlaştırılması esasına dayanır. Bu teknik, kaplama malzemesinin (Ti, Cr, Al2O3, TiAlN vs.), vakum ortamında ergitilip buharlaştırılarak, buharlaşan atomların elektro manyetik ortam içerisinde, matriks malzeme yüzeyine yoğuşturulması esasına dayanır. Bu sistemde, vakum kazanı içerisinde kaplama malzemesi katot, matriks malzemesi anot olarak asılı pozisyondadır (Şekil 4). Sisteme uygulanan voltaj (400-500V) ve yüksek akım değerinin (100-250A) etkisiyle, katot yüzeylerinde ark meydana gelir. Katodun ark oluşturduğu alanlarda, sıcaklığın ergime sıcaklıklarında olması (1660 oC), Ti elementinin buharlaşmasını sağlar. Matriks ve kaplama malzemenin ısıtılması ayrı rezistanslarla sağlanır. Matriks malzeme alt kritik sıcaklığın çok altında ısıtılarak (yüksek hız çeliklerinde 400-550 oC), anot ve katot arasında elektro manyetik ortam sağlanır. Bu ortamda, vakum içerisine azot verilerek, buharlaşan titanyum atomlarıyla azotun reaksiyona girmesi sağlanır. Oluşan TiN atomları, katottan anoda doğru aktif enerjilerini kaybetmeden ilerleyerek, matriks malzeme yüzeylerinde yoğuşur. Matriks yüzeye biriken kaplamanın mukavemeti aşağıdaki parametrelere göre değişir (14).

Şekil 4. Ark PVD Tekniğinin Şematik Gösterilişi

Ark PVD kaplama tekniğini, diğer yüzey sertleştirme tekniklerinden ayıran esas özellik, sertleştirme sıcaklığının, kaplanacak malzemenin alt kritik sıcaklığının altında olması ve ısı kontrol sisteminin çok hassas olmasıdır. Dolayısıyla, matriks malzemede, çarpılma ve mikro yapı bozukluğuna neden olmadan, sertleştirmenin sadece yüzeyde 0,1 -50 mm bir tabakada olması, bu tekniği tercih edilir hale getirmiştir. Çünkü, kaplamanın 0,1-50 mm mertebesinde olması, matriks malzemenin tokluğunun tabakaya da kazandırılarak, iki ayrı malzemenin bir tek malzeme gibi özellik göstermesi sağlanmıştır. Bu ise, Ark PVD kaplama tekniğini tercih edilir hale getirmiştir.
Tablo 3. Delme koşulları


	12 mm’ lik helisel matkap
Kesme hızı (ortalama hız)	10 m/dak
İlerleme hızı	100mm/dak
Devir sayısı	500 dev/dak
Matkap uç açısı	118⁰
Matkap helis açısı	37⁰
Delik derinliği	10 mm
Uç uzunluğu	130 mm
Delik sayısı	40 delik
İşlenen malzeme	Ç 4140 ıslah çeliği
Helis sayısı	2 (zırh)
Soğutma sıvısı	Bor yağı

SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Ark PVD tekniği ile TiN sert film tabakasıyla kaplanan matkap yüzey sertlikleri normal takımlara göre, iki kat daha fazla sertlikte olduğu saptanmıştır. Yapılan delme deneylerinde ise, aynı delme koşullarında ölçülen aşınma miktarlarına göre; TiN'le kaplamalı matkapların, kaplamasız takımlara nazaran 5-8 kat daha fazla çalışma ömrüne sahip olduğu saptanmıştır. TiN sert seramik kaplamalı matkapta, delik delme sırasında aşağıdaki özellikler gözlemlenmiştir;

Yapılan bu çalışmada, nispeten ucuz HSS matkap takımlarına, özellikle Ark PVD tekniği ile TiN kaplanması sayesinde, yüksek kesme özellikleri kazandırılarak takım performansının arttırılabileceği deneysel olarak ortaya konulmuştur. Bu performans artışının, değişen oranlarda diğer talaşlı imalat işlemlerinde kullanılan kesici takımlarda da görüldüğü birçok araştırmacı tarafından vurgulanmıştır (12, 15). Kaplama ile takım performansında görülen artış, kaplama proses parametrelerinin optimizasyonuyla daha yüksek oranlara çıkarılabilir. Bu çalışmada da, talaşlı imalat sektöründe yaygın kesici takım olarak kullanılan HSS den imal edilmiş matkapların, PVD yöntemiyle TiN kaplanmasının, takımın mikrosertlik ve aşınma değerlerine etkisi deneysel olarak karakterize edilmiştir. HSS matkaplara uygulanan yüzey kaplama işlemleriyle, nispeten pahalı kesici takım malzemelerine (elmas, kübik bor nitrür, koronite vs) alternatif kesici takımın üretiminin mümkün olabileceği sonucuna varılmıştır. Özellikle çok katmanlı (multilayer) kaplama ve plazma destekli CVD (PACVD) gibi yeni yöntemlerin gelişmesi ve TiCN, TiC gibi farklı kaplamaların kullanılmasıyla kaplama prosesleri, kesici takımların performansının iyileşmesine katkı sağlamaya devam edecektir (16).

Deney Sonuçları

Matkap yüzeylerine kaplanan TiN tabakasının mikrosertliği, vickers sertlik ölçüm cihazında 5-10 gr yük 2 sn uygulanarak ölçülmüştür. TiN tabaka kalınlıkları SEM mikroskobunda ölçülmüş olup, Tablo 5' de verilmiştir 2 TiN kaplamalı matkap takımları ile konvansiyonel matkap takımları Tablo 3' de öngörülen işleme koşullarında, sertleştirilmiş Ç4140 ıslah çeliğinin delinmesinde kullanılmışlardır.

Şekil 5. Kesici takımlara kaplanan TiN tabakanın SEM mikroskobunda görüntüsü

Kesici takımlar	TiN kaplı matkap, AŞG miktarı(mm)	Kaplamasız matkap, AŞG miktarı, (mm)
1. numune	0.050	0.350
2. numune	0.035	0.290
3. numune	0.060	0.310 Tablo 6. Kaplamalı ve kaplamasız takımların işleme sonrası ölçülen aşınma değerleri 40 adet delik delindikten sonra, kaplamalı ve kaplamasız matkapların, serbest yüzey üzerinde oluşan aşınma şerit genişliği (AŞG) ölçülerek aşınma değerleri belirlenmiştir. Kaplamalı ve kaplamasız üçer matkap üzerinde ölçülen aşınma miktarları Tablo 6' da verilmiştir. Şekil 6. Kaplamasız Matkabın Delik Delme Sonrası Matkap Kesme Kenarı ve Serbest Yüzeylerinin SEM Mikroskobunda Görüntüsü Matkap kesici kenar ve serbest yüzeyleri SEM mikroskobunda incelenmiştir (Şekil 6, Şekil 7). SEM fotoğraflarına göre, kaplamasız matkabın kesici kenarında adhezif aşınma mekanizmasının neden olduğu, talaş yığılması (built-up edge) oldukça yoğun bir şekilde gözlemlenmiştir (Şekil 6). Kenar yığılması, kesici kenar geometrisi değiştirmiş ve kesme kenarı hattı kaybolmuştur. Özellikle takım ömrünü büyük oranda belirleyen aşınma şerit genişliği (VB), 40 delik delinmesi sonrasında, yaklaşık limit değeri olan 0.42mm değerine yaklaşmış olup, istenilen yüzey ve ölçü tamlığını sağlayamaz duruma gelmiştir. Şekil 7. TiN kaplamalı matkap ile delik delme sonrası matkap kesme kenarı ve serbest yüzeyleri SEM mikroskobunda görüntüsü TiN' le kaplanmış kesici takımda ise, kesme kenarı hattı oldukça belirgin ve kaplamanın yüzey kayganlığı nedeniyle adhezif aşınma oldukça azdır (Şekil 7). Kaplama tabakası, abrazif aşınma mekanizmasına karşı bariyer oluşturarak, kesici takımın sürtünme direncini arttırmıştır. Bu ise, TiN' le kaplamalı matkap takımlarına, kaplamasız takımlara nazaran aynı delik sayısı (veya delik uzunluğu) sonucunda oluşan aşınmaların oranlarına göre, 5-8 kat daha fazla efektif çalışma süresini kazandırmıştır.