Modern makine atölyeleri, ürün tasarımcılarının ihtiyaçlarını karşılamak için geniş bir malzeme yelpazesiyle çalışmak zorundadır. Bunların bazıları, mesela pirinç, genellikle kolay işlenebilmektedir.

Ancak, bir malzemeyi diğerinden daha kolay işlenebilir yapan nedir? İşlenebilirlik! Bu makale işlenebilirliğin hakkında genel çerçevede açıklamalar yapmakta olacağız.

İşlenebilirlik, malzemenin işlenebilmesi için gösterdiği göreceli kolaylığı tanımlayan bir malzeme özelliğidir. Genellikle metaller için kullanılırken, işlenebilir herhangi bir malzeme için de kullanılmaktadır.

Ortalama üstü işlenebilirliğe sahip bir malzeme, işleme sırasında birkaç önemli avantaj gösterir:

• Takım aşınmasının azalması, takım ömrünün uzamasına ve işletme maliyetlerinin düşürülmesine yol açar.
• Yüksek kesme hızlarına uyum sağlayarak daha hızlı işleme yapılmasını sağlar.
• Daha yüksek kaliteli yüzey bitişi ile daha düzgün kesim sağlar.
• Uygun kesme kuvvetlerini korurken daha az güç tüketimi sağlar.

İşlenebilirlik Nedir?

Öte yandan, işlenebilirliği zayıf olan malzemeler tam tersi özellikler gösterir. Ekipman ve takım tezgahlarına daha fazla zarar vermektedir. Ayrıca işlemesi daha uzun sürmektedir.  Son olarak, iyi bir yüzey kalitesi elde etmek için ekstra çaba gerektirir. Tüm bunlar, işlenebilirliği yüksek malzemelerden daha fazla işleme maliyetine neden olur.

Mekanik özelliklerin yanı sıra, işlenebilirliği etkileyen birçok farklı fiziksel özellik bulunmaktadır. Örneğin belirli bir malzemenin sertliği, çekme mukavemeti, termal özellikleri vb. Bir makineci veya malzeme mühendisi, bir malzemenin yaklaşık işlenebilirliğini tahmin etmek için bu diğer değerleri bilse dahi kesin olarak anlamak için işlenebilirlik testleri yapması gerekmektedir.

İşlenebilirlik Derecelerini Anlamak

İşlenebilirliği ölçmek için en yaygın kullanılan yol, işlenebilirlik derecesidir. Ek olarak bu derece, bazen işleme indeksi olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca testlerle belirlenen bir göreceli değerdir. Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI) tarafından belirlenen bu derece, CNC tornalama ile bir malzeme işlenmektedir.  Ayrıca alet ömrü, hızı ve yüzey kalitesi AISI B1112 çeliğinin 160 HB sertliğine sahip referans malzemesi ile karşılaştırılmaktadır.

Metallerin İşlenebilirliği

“İşlenebilirlik” dereceleri, belirli bir referans noktasına dayalı olarak belirlenmektedir. Bu sıcaklık ölçeklerinde, temel referans noktası 0°C ve 0°F olarak belirlenmektedir. AISI test yönteminde, kolay işlenebilirliği olan AISI B1112 çeliği referans noktası olarak belirlenmektedir. Dolayısıyla bu çeliğin işlenebilirlik derecesi %100 olarak kabul edilmektedir. Bu noktadan, B1112 çelikten daha hızlı ve kolay işlenebilen malzemeler 100%’den daha yüksek bir değere sahip olurlar. Takıma daha fazla zarar veren ve daha zor işlenebilen malzemelerin derecesi ise 100%’ün altında olur. Örneğin, çok zor işlenebilen ASTM 5. derece titanyum (Ti-6Al-4V) sadece %17’lik bir işlenebilirliğe sahipken, SAE 6061 alüminyumun işlenebilirliği %270’tir. Ancak, bu değerlendirmeler sonuç olarak belirli bir malzemeyi işlemekteki göreceli zorluğu belirlemek için bir kılavuzdur. Tasarımcılar ve operatörlerin işlemeyi daha verimli hale getirmek için yapabilecekleri birçok şey vardır.

İşlenebilirlik Arttırılabilir Mi?

Bir metalin “işlenebilirliği”, hem iş parçasına hem de işleme sürecinde yapılan değişiklikler tarafından etkilenmektedir. İşlenebilirlik tasarımın önünde bir engel ise, ilk sorulardan birinin “Başka bir malzeme kullanabilir miyiz?” olması gerekmektedir. Bu farklı bir metale geçmek yerine, daha işlenebilir bir alaşım seçmek anlamına bile gelmektedir. Ancak metal alaşımı değiştirilemiyorsa yine de seçenekler vardır. Ek olarak metalin daha önceden üretim sürecinde uygulanan işleme sertleştirme ve belirli ısıl işlemeler, işlenmesi daha zor hale getirir. Mümkün olduğunca sertleştirmeye neden olan imalat yöntemleri ve işlemlerin, işlemeden sonra yapılması gerekmektedir. Bu mümkün değilse, metalin içsel streslerini azaltmak ve yumuşatmak için işlemeye başlamadan önce iş parçasını önce yavaş yavaş ısıtma ve soğutma tavsiye edilmektedir.

İşleme Verimliliği Arttırılabilir Mi?

İş parçasının malzemesi dışında, işleme verimliliğini etkileyen birçok faktör vardır. Örneğin, kullanılan işleme yöntemi, soğutucu uygulaması, takım, kesim yolu ve daha fazlası. Ayrıca bir makine atölyesinde farklı ekipman türlerini kullanarak, üretim süreleri azaltılabilmektedir. Farklı tasarımlı veya farklı malzemelerden yapılmış takım kullanarak daha yüksek hızları destekleyerek takım ömrünü iyileştirebilirsiniz. İş parçasını değiştirmeden işleme verimliliğini arttırmak, duruma göre yapılmalıdır. Örneğin, termoplastikler yumuşak malzemelerdir. Ancak özellikleri nedeniyle takımın erimesine ve takıma yapışmasına neden olarak işlemeleri zorlaştırır. Daha yüksek işlenebilirliğe sahip bir malzeme kullanmak bir seçenek olabilmektedir. Ancak özel soğutucular aracılığıyla sıcaklığı kontrol etmek ve işleme parametrelerini ayarlamak da eşit derecede etkili olmaktadır.

İşlenmesi Zor Parçalar İçin Verimli İşleme

İşlenebilirlik, herhangi bir malzemeden parça üretmenin zaman ve maliyetinin ana göstergesidir. Yüksek işlenebilirlik derecelerine sahip iş parçaları daha kolay üretilebilmektedir. Fakat daha az işlenebilir malzemelerin işlenmesi daha fazla zaman ve uzmanlık gerektirmektedir. Her iki durumda da belirli malzemeler ve parça tasarımlarına uygun bir yaklaşım benimseyerek, genellikle kaliteyi korurken üretim hızını artırabilirsiniz.