Alüminyum benzersiz özelliklere sahiptir ve beyazdan gümüşe dönüşebilir. Altın kadar korozyona dayanıklı, demir kadar dayanıklı, bakır kadar eriyebilir ve cam kadar hafiftir. İşlenmesi kolaydır ve doğada yaygın olarak bulunur, çünkü çoğu kayanın temelini oluşturan alümina esas alınmıştır. Alüminyum, demirin üçte biri ağırlığındadır; kısacası, sanki özellikle proje malzemesi olarak yaratılmış gibidir! Bu özellik, Fransız romancı, şair ve oyun yazarı Jules Verne tarafından yıllar önce tanımlanmış ve alüminyum ile alaşımlarının neden temel mühendislik malzemeleri haline geldiğini açıklamaktadır. Alüminyumun hafifliği, iyi şekillendirilebilme ve işlenebilirliği ile yüksek korozyon direnci, onu havacılık, otomotiv ve ambalaj endüstrilerinde, ayrıca reçine kalıp üretimi, ev eşyaları ve diğer alanlarda son derece popüler hale getirmiştir. Saf alüminyumun kullanımı sınırlıdır. Çoğu endüstriyel uygulamada alüminyum, genellikle bakır, magnezyum, silikon, çinko ve diğer alaşım elementleri ile birlikte alaşımlar halinde kullanılır. Bu nedenle, alüminyum işleme denildiğinde, genellikle alüminyum alaşımlarının kelimesinden bahsedilir.
Alüminyum, iyi işlenebilirliği olan bir malzeme olarak kabul edilir. Alüminyumun işlenmesinin herhangi bir soruna yol açmadığına dair güçlü bir inanış vardır. "Keskin bir kesici takım alın ve alüminyumu olabildiğince hızlı işleyin" - bu yaklaşım üretim ortamında oldukça yaygındır. Gerçekten de alüminyum, en işlenebilir mühendislik malzemelerinden biridir. Bu nedenle, üreticilerin algıladığı gibi, alüminyum işlerken temel görev, takım tezgahlarının yeteneklerine bağlı olarak maksimum üretkenlik sağlamaktır. Bu doğrudur; ancak, kesici takımınız sadece üretkenliği sağlamakla kalmamalı, aynı zamanda makul bir takım ömrü sunmalı ve kısa sürede kırılmamalıdır. Peki, alüminyum işlemedeki temel sorunlar nelerdir ve bu sorunları çözmek için bir kesici takımdan beklenenler nelerdir?
Alüminyum iyi işlenebilirliğe sahip olsa da, alüminyum kesimi zorluklar yaratır. İşte bunlardan bazıları::
• İşlenebilirlikteki Fark
Alüminyumun işlenmesi birçok faktörlere bağlıdır; bunlardan biri kimyasal bileşimidir. Örneğin, silisyum oranı takım ömrünü etkileyen önemli bir unsurdur. Bir diğer faktör ise üretim yöntemidir: genellikle iki ana alüminyum alaşımı grubu vardır: döküm ve dövme. Dövme alaşımları, alaşımların çoğunluğunu oluşturur. Bu gruplar, ısıl işlem uygulanabilen ve uygulanamayan alaşımlar olarak ikiye ayrılabilir. Ayrıca, endüstride sinterlenmiş alüminyum alaşımlarının kullanımında da artış olmuştur. Tüm bu faktörler, nispeten geniş sınırlar içinde değişebilen işlenebilirliği etkiler. Bazı alaşımlar, ticari olarak saf alüminyumun yaklaşık yarısı kadar işlenebilirlik sergiler.
• Talaş Tahliyesi
Kesme sırasında alüminyum, uzun ve kıvrımlı talaşlar oluşturur; bu talaşlar hem kesici takımın hem de işlenen parçanın etrafına dolanabilir. Bu durum, talaş tahliyesinde sorunlara yol açabilir ve yüzey kalitesini olumsuz etkileyebilir.
• Built-up edge (Kesici Kenarda Talaş Yığılması)
Alüminyum, kesici takımda kesici kenarda talaş yığılması oluşumuna (BUE) eğilimlidir ve bu da yüzey kalitesini ve işleme hassasiyetini olumsuz etkiler. Alüminyumun yüksek ısıl iletkenliği, BUE gelişimine katkıda bulunur.
• Yüzey Kalitesi
Alüminyumun kesici takıma yapışması, işlenen yüzeyin kalitesini düşüren yapışma neden olur.
• İşleme Stabilitesi
Alüminyumun düşük sertliği, işleme sonuçlarını azaltan bir titreşim kaynağı olabilir.
Görünüşte basit olan alüminyum işleme, uygun çözümler gerektiren çeşitli sorunlarla ilişkilidir. Kesici takımın, bu süreçte başarıyı sağlamak için önemsiz bir parçası yoktur; aksine, birçok parçası muhtemelen kritik öneme sahiptir. Alüminyum işleme için kesici takımların geliştirilmesi, birden fazla yönü kapsamaktadır.
Kesici Malzeme
Kaplamalı olanlar ve ekstra sert polikristal elmas (PCD) dahil olmak üzere gelişmiş karbür kaliteleri, performansı önemli ölçüde artırmaktadır.
Kesici Geometrisi
Uygun talaş ve boşluk açılarının, keskin kesici kenarların, talaş oluşturan yüzeylerin form şekli ve talaş boşluklarının şekliyle elde edilen optimize edilmiş kesme geometrisi, kesme işlemini iyileştirmede önemli bir faktördür. Serbest talaş akışını sağlar ve BUE olgusunu azaltır.
Takım Tasarımı
Alüminyum işleme yüksek kesme hızları gerektirir; bu da dönen kesici takımların önemli dönme hızlarında çalıştığı ve önemli santrifüj yüklerine maruz kalabileceği anlamına gelir. Bu durum, özellikle endekslenebilir takım tasarımları ve modüler takım çözümleri söz konusu olduğunda, takımın dinamik davranışı ve dinamik dengesi üzerinde ek gereklilikler doğurur. Etkili soğutma, talaş tahliyesini iyileştirmek, yapışmayı ortadan kaldırmak ve BUE oluşumunu azaltmak için önemli bir faktördür. Takım gövdesi içerisinden doğrudan kesme bölgesine hassas soğutma sıvısı sağlanması, kesme işlemlerinde soğutma ve yağlamayı artırmanın etkili bir yoludur.
Alüminyum işlemede kullanılan kesici takımlar, önde gelen takım üreticilerinden biri olan ISCAR'ın ürün yelpazesinde öne çıkan bir konuma sahiptir. Bu takımlar, şirketin sunduğu tornalama, frezeleme, delik delme ve diş açma çözümleri arasında önemli bir yere sahiptir. Son yıllarda ISCAR, bu ürünleri zenginleştiren çeşitli yeni tasarımlar sunmuştur. Yeni ürünler, alüminyum işleme takımlarındaki gelişim trendlerini örneklemektedir.
Elmas benzeri karbon (DLC) kaplama, yüksek sertlik ve mükemmel aşınma direncinin avantajlı bir kombinasyonunu sunar. Ayrıca, DLC'nin alüminyuma karşı düşük sürtünme katsayısı, kesme sırasında yapışma ve kenarda birikme (BUE) oluşumunu önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olur. Bu özellikler, DLC'yi demir dışı metallerin, özellikle de %12'ye kadar silisyum içeren alüminyumun işlenmesi için ideal hale getirir. ISCAR'ın iki nanokompozit DLC kaplamalı karbür kalitesi - tornalama ve kanal açma uçları için IC1520 (Şekil-1) ve komple karbür parmak frezeler ve kesme uçları için IC1508 - müşterilerine verimliliği artırmak için daha geniş bir seçenek yelpazesi sunmaktadır.
ISCAR'ın endekslenebilir standart ürün yelpazesi, alüminyum işleme için özel olarak tasarlanmış kesme geometrilerine sahip yeni uçlarla zenginleştirilmiştir. Bunlar arasında yüksek hassasiyetli çift taraflı kanal açma uçları ve çift taraflı ISO tipi eşkenar dörtgen ve üçgen tornalama uçları bulunmaktadır. Tüm uçlar, talaş birikmesini ortadan kaldırmak ve pürüzsüz ve hafif bir kesim sağlamak için özel olarak şekillendirilmiş talaş kırıcılara sahip parlatılmış talaş yüzeylerine sahiptir. ISCAR, komple karbür takım ailelerine, titreşim sönümleme yeteneklerini iyileştirmek için değişken kanal tasarımına sahip yeni parmak frezeler eklemiştir.
Hızlı değiştirilebilir takımlar, metal işleme endüstrisindeki ana trendlerden biridir. ISCAR, özellikle alüminyum jant işleme sektöründe faaliyet gösteren müşteriler için, profil ve dip boşaltma, alın tornalama ve delme gibi çeşitli dış ve iç çap tornalama işlemleri için yeni bir hızlı değiştirilebilir modüler takım serisi geliştirmiştir (Şekil-2). Sistem, değiştirilebilir uçlu kesme başlığı ile gövde arasında kırlangıç kuyruğu bağlantısı ve tam yüzey temasını kullanarak son derece yüksek sıkma kuvvetleri sağlar. Bu yapı, zorlu işleme koşullarında yüksek stabilite ve dayanım sunar.
Değiştirilebilir uçlu frezelemede, ISCAR kesici ucun keskinliğini korumak için, sert bir iç yapıya sahip uç kalitesinden üretilen HELIALU uç ailesini genişletiyor. Yeni yüksek hassasiyetli uçlar, agresif pozitif kesme geometrisine, çok yüksek ilerleme hızlarında alüminyum ve alüminyum-lityum alaşımlarının frezelenmesi için tasarlanmış, parlatılmış ve eğimli bir talaş yüzeyine sahiptir (Şekil-3).
MULTI-MASTER, değiştirilebilir kesici kafalara sahip çok yönlü ve popüler bir modüler takım ailesi olup, bu seriye yeni ürünler eklenmiştir. Bu ürünler arasında, titreşime dayanıklı geometriye sahip komple karbür üç helis kanallı 90° freze başlıkları ve öncelikle karmaşık yüzeylerin 5-eksenli frezelenmesi için hedeflenen dört helis kanallı barrel-şekilli kafalar yer alıyor.
Katmanlı üretim (AM), takım geliştirme için yeni ufuklar açıyor. MULTI-MASTER ve FLEXFIT vida bağlantı adaptasyonlarına sahip, endekslenebilir uçlar bağlayan yeni değiştirilebilir kafalar (Şekil-4), 3D baskı teknolojileri kullanılarak üretilen, içten soğutma kanalları ve çıkışları aracılığıyla, yüksek basınçlı soğutma sıvısı (HPC) sağlama seçeneği sunuyor. Bu kanallar, hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak soğutma sıvısı akışı için optimize edilmiştir. Vidalı adaptasyonlar, çok çeşitli değiştirilebilir adaptörler, uzatmalar ve redüksiyonlar sunan MULTI-MASTER ve FLEXFIT ailelerinin modülerlik ilkesine dayalı özelleştirmeye olanak tanır. Minimum miktarda yağlama (MQL) ile işlemeye de uygun olan frezeler, yüksek silisyum içerikli aşındırıcılar da dahil olmak üzere alüminyum alaşımlarının frezelenmesi için uygulama aralığını önemli ölçüde genişletmektedir.
Katmanlı üretim (AM), belirli işleme uygulamalarının gereksinimlerini karşılamak için yaratıcı takım konfigürasyonlarının oluşturulmasını sağlar. Bunun iyi bir örneği, polikristal elmas (PCD) uçlu takma uçlar bağlayan özel bir delik işleme takımıdır. Bu takım; yaratıcı tasarımı, sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile yapılan yapısal analiz sonucunda optimize edilen tasarım özelliklerini ve 3D baskı imkanlarını uyumlu bir şekilde bir araya getirmektedir (Şekil-5). Peki, alüminyumun işlenmesi gerçekten bu kadar kolay mı? Muhtemelen, ancak yalnızca elinizde gerçekten etkili takımlarınız varsa.
