Havacılık sanayisi malzemelerinin işlemesi için hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının avantajları

Kesme sıvılarının havacılık sanayi parçalarının işlenmesindeki rolü bir tür evrim geçirmiştir. Tezgah imalathaneleri, kesme sıvısını yıllardır özellikle işlenmesi için kesme sıvısı gereken malzemeler üzerinde işleme bölgesini besleyen boruları yönlendirerek kullanmaktadır. Ancak şimdi, yüksek hassaslıkta kesme sıvısının işleme bölgesine doğru bir şekilde uygulanması ile yeni avantajlar elde edilebilir. Yüksek kesme sıvısı besleme kapasitesine sahip CNC tezgahları ve yeni takımlama konseptleri ile bu teknolojiye geniş çapta erişim sağlanabilmiştir.

Fark yaratmak

Bir fark yaratılmak isteniyorsa, kesme sıvısının etkin bir şekilde jetler halinde yüksek hassasiyette ve yeterli hacimde uygulanması ve doğru şekilde yönlendirilmesi gerekir. Sadece kesme sıvısı uygulamak veya işleme bölgesini kesme sıvısı ile doldurmak yeterli değildir. Öte yandan, yüksek hassaslıkta kesme sıvısının yeterli bir şekilde uygulanması, aşağıdakiler açısından belirgin bir fark yaratabilir:

• talaş oluşumu,
• ısı dağıtımı
• kesme kenarında iş parçası malzemesinin ezilmesi,
• yüzey bütünlüğü,
• takım aşınması.

Sonuçta bu temel işleme faktörleri, daha yüksek rekabet gücü elde etmek için iyileştirme hedefleri üzerinden üretimi etkiler:

• verimlilik,
• takım ömrü,
• talaş kontrolü ve talaş tahliyesi,
• parça kalitesi.

Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının doğru biçimde uygulanması, çıktıyı maksimize eder, uygulama güvenliğini artırır ve takım performansını ve parça kalitesini iyileştirir. Düşük kesme sıvısı basıncında bile pozitif sonuçlar başlar, ancak basınç ne kadar artırılırsa zorlu malzemeler o kadar başarılı şekilde işlenir.

Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının uygulanması, özellikle paslanmaz çelik ve düşük karbonlu çelik işlemede genel olarak bir fark yaratabilir. Ancak, ısıl dirençli süper alaşımlar ve titanyum alaşımları gibi daha zorlu malzemeleri işlerken yapılan uygulama belirgin bir fark yaratır. Sonuç olarak, bir takım yeni gelişmeler sayesinde yüksek hassaslıktaki kesme sıvısı, daha da ilgi çekici ve kolay erişilebilir hale gelmiştir.

Jetbreak konsepte öncülük etti

1980'lerde ve 90'larda Sandvik Coromant, yüksek basınçlı kesme sıvısı sistemi olan Jetbreak'in ilk versiyonlarını geliştirdi. Araştırmalara göre, ultra yüksek basınca (100 –1000 bar) kadar hassas şekilde yönlendirilmiş kesme sıvısı jetleri, işlenebilirlik ve talaş kontrolü anlamında talep edilen malzemelerin işlenmesi için kullanılan kesici takımların bir parçası haline geldi. Kesme sıvısı jetleri, talaş ve kesme kenarı arasında akışkan bir baskı oluşturarak içeri girmeye zorladı. Temas uzunluğu, işleme bölgesindeki sıcaklığın düşürülmesi ile kısaltıldı. Bir başka ilginç sonuç ise talaş kontrolünü iyileştiren ve hatta bazı durumlarda talaş kırmaya yol açabilen talaş kıvrılmasının nasıl etkilenebileceğiydi.
Çok sayıda özel takım uygulaması için Jetbreak, işlenebilirlik özelliği zayıf ve/veya sorunlu maden talaşı oluşturan malzemelerin işlenmesi için bir çözüm haline geldi. Kesme sıvısı basınç dağıtımı ve kesme sıvısı nozül boyutunun etkisi hakkında birçok şey öğrenildi. Jet ile ilgili verilerin çeşitlenmesi ile değişken bir talaş biçimlendirici elde edildi ve lifli talaşların istenilen yönde yönlendirilmesi ve hatta talaş uzunluğunun iyileştirilmesi mümkün hale geldi. Özellikle petrol, havacılık sanayi ve bilyalı rulman sanayisindeki sorunları çözmek için sınırlı ölçekte kurulumlar yapıldı. Ancak Jetbreak için özel takım tutucuların bulunduğu özel kurulumlar gerekiyordu ve çoğunlukla dikey torna tezgahlarında kullanılıyordu.

Standart yüksek hassaslıkta kesme sıvısı

Birçok modern CNC tezgahında, tank ve pompalar ile kullanılabilen standart veya opsiyon olarak 70 ila 100 bar basınca sahip kesme sıvısı beslemesi bulunur. Bu, yaygın olarak kullanılan işleme merkezlerinde, tornalama merkezlerinde, dikey torna tezgahlarında ve çok amaçlı tezgahlarda performansta ve sonuçlarda gözle görülür bir fark yaratan yüksek hassaslıkta kesme sıvısının kullanılması için yeterlidir. Standart ekipman, kesme sıvısının jetin uygulandığı yere kolayca yönlendirilmesi sayesinde yeterlidir.
Tezgah duruşlarını minimuma indirmek için hızlı takım değişiklikleri sağlamak, ayrıca tezgahtan kesme kenarına etkin bir şekilde kesme sıvısı bağlantıları ve kanalları elde etmek için yüksek hassaslıkta kesme sıvısı ile işlemede modüler takımlar avantajlı bir temel oluşturur. Modüler hızlı değiştirilebilir takımlama sistemi Coromant Capto®, Jetbreak gelişiminin temelini oluşturuyordu ve günümüzde de yeni standart yüksek hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı takımlamasının temelini oluşturur. İçten kesme sıvısı beslemesi yapabilecek biçimde tasarlanmış bu sistem, modüler platform olarak en iyisidir ve ayrıca yüksek hassaslıkta kesme sıvısı beslemesi için çok uygundur. Sabit ve dönen takımların bulunduğu birçok CNC tezgahında yerleşik bir ISO standardı ve opsiyonudur.

Kesme bölgesine doğru dikkatle yönlendirilen hassas üstten kesme sıvısı talaş kontrolünü ve uygulama güvenliğini iyileştirir. Alttan kesme sıvısı, özellikle kesici uç üzerinde çok ısı üreten uygulamalarda takım ömrünü ve verimliliği artırır.

Yüksek hassaslıkta kesme sıvısına sahip bir frezeleme takımında takım içerisinden kesme sıvısı temini mevcuttur ve takım tipine ve amaçlanan uygulamaya bağlı olarak konumlandırılmış ve yönlendirilmiş nozüller de bulunur. Kanallar, yaklaşık 70 bar basınçta kesme sıvısı beslemesi için takım tezgahına veya ekstra pompa ekipmanına bağlanır. Bu besleme günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır ve söz konusu basınç ultra yüksek olmasa da kapsam, performans ve sonuçlarda belirgin bir iyileşme için kesinlikle yeterlidir. Konsept, birçok tezgah imalathanesinin halihazırda sahip olduğu veya gelecek için yatırım yapabileceği bir kaynağı iyi bir şekilde kullanmaktadır.

Tornalama için hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı

Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısına sahip tornalama takımları, tabakalı paralel akışlı hassas kesme sıvısı jetleri sunacak şekilde donatılmıştır. Jetler, kesici uç ve talaş arasındaki hidrolik baskıda artışa neden olur ve bu, talaş şeklini ve akışını etkilerken işleme bölgesindeki sıcaklığı düşürür. Kesme kenarına yakın monte edilmiş nozüllerin kullanılması, yüksek hızda jetlerin talaşın kesici uç yüzeyinden düşmesini sağlar ve talaşları daha küçük uzunluklarda soğutup kırarak tahliye edilmesine yardımcı olur.
Finiş işleme operasyonlarında, çelik, paslanmaz çelik, alüminyum, titanyum ve ısıl dirençli süper alaşımlar dahil olmak üzere malzemelerde 10 bara kadar düşük basınçlarda bile avantajlar elde edilmiştir. Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı, daha iyi talaş kontrolünün neden olduğu daha yüksek uygulama güvenliğinin yanı sıra takım ömründe önemli bir iyileşme ve daha yüksek kesme hızı potansiyeli sağlayabilir. Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının uygulanması ile genellikle takım ömründe %50 artış elde edilebilir.
Kesme hızı, sıcaklığı ve dolayısıyla takım aşınmasını diğer faktörlere kıyasla daha fazla etkiler. Daha sınırlı işlenebilirlik özelliğinin dışında titanyumda kesme hızının arttırılması, takım ömrünü önemli ölçüde azaltır. Ancak ilerleme benzer ölçekte artırıldığında, takım ömründe düşük bir azalma görülür. Bu durumda ilerleme genellikle, takım ömrü üzerindeki düşük etkisi nedeniyle daha iyi talaş kaldırma oranı sağlamak için çekici bir yoldur. Ancak yüksek ilerleme, yüksek kesme kuvvetleri ve talaş kontrolü üzerindeki etkisi nedeniyle bu tezgahlarda her zaman kullanılabilecek bir seçenek olmayabilir.

HRSA malzemeden üretilmiş türbin diskinin tornalanması. Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı, ISO S işlemede önemli bir rol oynayabilir.

Bu nedenle hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının etkisi, sıcaklıkta olağan bir artış ve takım ömründe kayıp olmaksızın yüksek kesme hızları ile performansı artırmaya yönelik bir potansiyel sağlayabilir. Yüksek ilerlemelerde yüksek kesme kuvvetlerinin değil de kesme sıvısının etkisi net biçimde görülür. ISO S olarak sınıflandırılan malzemelerde, aynı kesme uzunluğu korunurken kesme hızında %20'lik bir artış elde edilebilir.
Delik tornalama, hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının önemli bir rol oynayabileceği bir alandır. Titanyum gibi zorlu malzemelerde kesme özelliklerini iyileştirmenin yanı sıra iyi talaş oluşumu sağlamaya yardımcı olur. Bu şekilde konsept, delik işleme operasyonlarında yüksek güvenlik ve daha uzun takım ömrü sağlar. Delik işleme baraları ile iniş takımı parçalarındaki gibi nispeten büyük ve derin delikleri işlerken, modüler takımlama takımın ön ucunda olduğu kadar arka tarafında da avantajlı olabilir. Bağlamalı çubuk üzerindeki küçük kesme başlığının, hızlı, kolay ve doğru bir şekilde değiştirilmesine imkan tanır ve tek bir kurulumda farklı kesimler için önemli ölçüde esneklik sağlar. CoroTurn SL, çapın on katı derinliğe sahip büyük deliklerde delik işleme için sönümlemeli delik işleme baralarını dişli kilitli başlıklar ile birleştirir ve ayrıca hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı özelliği ile donatılmıştır.
Parça yüzey bütünlüğündeki değişiklikler, işleme sırasında oluşan sıcaklık ve kuvvetlerden etkilenir. Kesme sıvısı, sıcaklık kontrolünü kesinlikle etkiler ve sonuç olarak hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısının daha güvenilir bir yüzey kalitesi sağladığı gösterilmiştir. Takım nozülleri, doğrudan kesici ucun tamamlanmış yüzeyle temas eden kısmını hedefler. Nozüllerin ayarlanabilir olmaması birçok değişkeni ortadan kaldırır ve sonuçta daha güvenli ve tutarlı bir işleme prosesi elde edilir.

Doğru kurulmuş operasyonların optimizasyonu

İşleme bölgesine bir akışkan baskısı gönderme özelliği ile özellikle orta ile ince talaş işleme operasyonlarında talaş kalınlığı daha fazla kontrol edilebilir ve akışkan baskısı, kaba talaş işleme operasyonlarına kıyasla daha kolay uygulanabilir.
Yüksek hassaslıkta kesme sıvısı ile işleme uygulaması diğer uygulama faktörlerinden kaynaklanan eksiklikleri telafi etme yolu olarak görülmemelidir. Uygun olmayan kesici uç, değişkenlik ve yanlış kesme değerleri vb. Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı, operasyonlar doğru şekilde kurulmuşsa, bir iyileştirici durumundadır. Konsept, daha kısa devir süreleri, tornalama ve frezeleme operasyonlarında geliştirilmiş parça kalitesi tutarlılığı ve yüksek uygulama güvenliği sağlar.

Hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı ile diş tornalama.

Özellikle talaş oluşumu ve zorlu malzemelerin etkileri belirgin olduğunda farklı işleme operasyonlarını optimize etme ihtiyacı, hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısını çekici bir opsiyon haline getirir. Yeni nesil dikey torna tezgahları ve çok amaçlı tezgahların artan kullanımı, özellikle talaş kontrolü açısından hassas yönlendirilmiş soğutma sıvısı ile işlemenin avantajlarını vurgulamıştır. Bu tezgahların zorlu malzemelerden havacılık sanayi parçaları üreten tezgah imalathaneleri tarafından giderek artan ölçüde kullanılması nedeniyle maden talaşı birikiminden kaynaklanan rahatsızlıklar çok önemlidir.