CNC işleme atölyeleri, müşteri taleplerine uygun parçalar üretmek için çeşitli malzemelerle çalışır. Alüminyum, pirinç ve bazı plastikler gibi malzemeler, işlenmesi kolay olanlar arasında yer alır.

Ancak, Ti-6Al-4V gibi işlenmesi zor malzemelerde, ileri düzey takım tezgahlarına ve deneyimli uzmanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu nedenle, bir malzemenin diğerlerine kıyasla neden daha kolay işlenebilir olduğunu anlamak önem taşımaktadır.

Bu makalede, işlenebilirlik kavramı, işlenebilirlik dereceleri ve bu özelliği etkileyen faktörler ele alınmaktadır. Yazının devamında, malzemelerin işlenebilirliğini artırmanın standart yöntemlerini ve işlenebilirliği yüksek olan malzeme örneklerini bulabilirsiniz.

Metal Malzemeler Nasıl İşlenir?

İşlenebilirlik Nedir?

İşlenebilirlik, bir malzemenin kesme, şekillendirme veya son işlem süreçlerinde kolay ya da zor işlenmesini tanımlayan bir özelliktir. Bir malzeme, normal kesme hızlarında ve minimum güçle işlenebiliyorsa ve kesim bölgesinde deformasyon olmuyorsa, işlenebilirliği yüksektir. Buna karşılık, yüksek kesme kuvvetleri ve çaba gerektiren, daha fazla deformasyona yol açan malzemeler düşük işlenebilirliğe sahiptir.

İşlenebilirliği artırılmış bir malzeme, daha az deformasyon, dar toleranslar ve mükemmel yüzey kalitesi ile daha iyi parça üretimi sağlamaktadır. Bu malzemeler ayrıca daha kısa üretim sürelerine katkıda bulunmaktadır. Ayrıca, hızlı parça üretimi sunmaktadır. Uzun vadede, işlenebilirliği yüksek malzemelerle çalışmak takım aşınmasını azaltmaktadır. Ek olarak kesici takım ömrünü uzatır ve CNC işleme maliyetlerini düşürür.

İşlenebilirlik Dereceleri Ne Anlama Gelir?

İşlenebilirlik dereceleri veya işlenebilirlik endeksi, bir malzemenin işlenebilirliğini nicel olarak belirlemek için kullanılan standart bir yöntemdir. Bu derece, malzemenin test edilmesiyle elde edilen göreceli bir değeri ifade eder. Ayrıca malzemenin çekme mukavemeti, sertliği ve termal özellikleri gibi fiziksel faktörler işlenebilirlik hakkında yaklaşık bir fikir vermektedir. Ancak, kesin sonuçlar sadece işlenebilirlik testiyle elde edilmektedir.

Plastik Malzemelerin İşlenebilirliği

Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI) tarafından geliştirilmiş işlenebilirlik derecelendirme sistemine göre, CNC tornalama ve yüzey kalitesi, hız ve takım ömrü gibi ölçütler bir referans malzeme ile karşılaştırılmaktadır.  Ayrıca bu referans malzeme, 160 Brinell sertliğe sahip B1112 çeliğidir ve işlenebilirlik derecesi %100 kabul edilmektedir.

• Örnekler: SAE 6061 alüminyum %270 işlenebilirlik derecesine sahipken, Ti-6Al-4V titanyum alaşımı gibi işlenmesi zor malzemeler yalnızca %17 işlenebilirlik derecesine sahiptir.

Malzemelerin İşlenebilirliğini Artırma Yöntemleri

Bazı malzemelerin fiziksel özellikleri sabit olsa da, işlenebilirliği artırmanın çeşitli yolları mevcuttur:

• Isıl İşlem: Üretimin başlangıç aşamalarında uygulanan ısıl işlem veya iş sertleşmesi malzemenin işlenmesini zorlaştırmaktadır. Ek olarak işleme öncesinde malzemeyi yumuşatmak ve iç gerilmeleri azaltmak için tavlama işlemi uygulanması tavsiye edilmektedir.
• Takım Seçimi: Farklı malzemelerden üretilmiş veya özel geometrilere sahip kesici takımlar, daha yüksek kesme hızlarına olanak tanımaktadır. Ek olarak da takım ömrünü uzatmaktadır..
• Soğutma ve Sıcaklık Kontrolü: Özellikle termoplastiklerde, özel soğutucular kullanarak sıcaklık kontrolü sağlamak, malzemenin işlenmesini kolaylaştırır.

Pirinç Malzemeler İşlenirken Nelere Dikkat Edilmelidir?

İşlenebilirliği Etkileyen Faktörler

1. Malzeme Sertliği: Yüksek sertliğe sahip malzemeler, kesim işlemini yavaşlatır, daha fazla kesme kuvveti gerektirir ve takım aşınmasını hızlandırır.
2. Soğutucu ve Yağlayıcılar: Uygun kesme sıvıları, işlenebilirliği artırarak sürtünmeyi azaltır. Bu sayede takım ömrünü uzatmaktadır.
3. Kesme Yöntemi: Tornalama, frezeleme veya taşlama gibi farklı işleme yöntemleri malzemelerin işlenebilirliğini farklı şekilde etkiler.
4. Termal Özellikler: Isıyı yayma kabiliyeti düşük olan malzemeler, takımın yapışmasına ve yumuşamasına neden olarak işlemeyi zorlaştırabilir.

Çelik

Çeliğin işlenmesi, alüminyum alaşımlarına kıyasla nispeten daha zordur. Ancak, orta karbon içeriğine sahip çelik türleri, örneğin 303 paslanmaz çelik, işlenmesi kolay malzemeler arasında yer almaktadır. Öte yandan yüksek karbonlu çelikler kesilmesi zor, sert malzemelerdir. Buna karşın düşük karbonlu çelikler ise yapışkan özellik gösterir. Ayrıca çeliğin işlenebilirliğini artırmak için kurşun gibi katkı maddeleri kullanılmaktadır. Kurşun, talaş oluşumunu iyileştirir ve işleme sürecini kolaylaştırır. Ayrıca, sülfür de çeliğin işlenebilirliğini artıran bir diğer önemli elementtir.

Alüminyum

Alüminyum, olağanüstü işlenebilirlik özelliklerine ve yüksek termal iletkenliğe sahip malzemelerden biridir. İşlenmesi nispeten kolaydır ve maliyet açısından avantaj sağlar. Ek olarak CNC işlemede en yaygın kullanılan alüminyum türlerinden biri 6061 alüminyumdur. Daha az bilinen ancak üstün işleme özellikleri sunan 2011 ve 8280 alüminyum alaşımları, küçük talaşlar oluşturarak mükemmel yüzey kalitesi sağlar.

Paslanmaz Çelik İşleme Tüyoları Nelerdir?

Plastik Malzemeler

Termoplastiklerin işlenmesi nispeten daha zordur, çünkü CNC takımları tarafından üretilen ısı plastik deformasyona neden olmaktadır. Dolayısıyla malzemenin takıma yapışmasına yol açar. Bununla birlikte, ABS, naylon, Delrin ve akrilik, en iyi işlenebilirlik derecelerine sahip tipik plastikler arasındadır. Ayrıca dar tolerans ve üstün yüzey kalitesi gerektiren parçalar için idealdir.

Diğer Metaller

Pirinç alaşımları, magnezyum alaşımları ve bakır, diğer işlenebilir metaller arasında öne çıkmaktadır:

• Pirinç Alaşımları: Yumuşak yapıları ve iyi çekme dayanımları sayesinde kolay işlenmektedir.
• Bakır: Mükemmel elektrik iletkenliğinin yanı sıra iyi bir işlenebilirlik seviyesine sahiptir.
• Magnezyum Alaşımları: Hafif ve düşük yoğunluklu uygulamalar için uygundur. Ayrıca alüminyum kadar sağlam olmasa da işlenebilirliği yüksektir.