Toz Metaller

Toz metal üreticisi  AmerikanCrusible  firmasının dünya disturibütörü  Robert ZAPP’ ın Türkiye Distürübütörlüğü  altında CPM grubu malzemelerin satışını yapıyoruz ve ZAPP  dünya da ki en büyük toz metal stoğunasahip firmadır.

Öncelikle şunu söylemek gerekir , Toz metallerden kalıp yaparsanız bu ucuz olmayacaktır. Ve  toz metal  kullanan üretici firmaların derdi ucuz kalıp üretmek değil ucuza ürün elde edebilmektir.

1930 lu yıllarda üretilmeye başlanan toz metaller  bazı gereksinimler neticesinde ortaya çıkmıştır, daha yüksek tokluk , daha yüksek alaşım , daha büyük ve sağlam ingottan üretilmiş malzeme , daha yüksek aşınma direnci gibi.

Bu şartları  konvansiyonel malzemelerle sağlayamıyoruz  , mesela bizim CPM grubu malzemeler içerisinde yer alan   Ultra HSS diyebileceğimiz ve % 40 yüksek alaşım içeren   malzememiz var ve bu  alaşım yüklemesini ancak toz metallerde mümkün. Konvansiyonel yöntemlerle üretilmiş malzemelere böylesi bir  yetenek kazandıramıyoruz. Mesela 1.2379 malzemenin matris harici alaşımı %15 – 16 civarında.

Herkes , aşınma direncini  geliştirmek istiyor ama esas önemli konulara  öncelik vermek gerekir , kabuk atması , basma mukavemeti, ağız dökülmesi gibi.

Kalıpta ağız dökülmesi  bizim için önemli bir sorun tabi ki   tamam ama   ya kalıp kırılırsa “ tokluk yoksa” iş biter !gameover !işte bunun için toz metaller var.

Üretim yapan firmalar için  hedef  STANDART PERFORMANS’ a ulaşabilmek değil midir?  Bunu sağlayabilmek için firmalar  endüstri mühendisleri , makine mühendisleri vs  çalıştırıyorlar , masraf yapıyorlar.  Amaç  , işin rutin üretim seyrini sağlayabilmek ve bu sayede  firmalar Planlama yapabiliyorlar , yeni projelere vakit bulabiliyorlar . Bu durumu ancak uzun ömürlü ve dayanıklı çeliklerle sağlayabilirsiniz. Gün içerisinde yaşanan plansız duruşlar ve arızalar bunu engeller.

Tabi  ki  tek başına malzeme  zannedilenin aksine mucizeler yaratamaz . Malzeme takımın bir üyesidir  ama forvettir. Takımın diğer üyeleri (imalat aşaması – pres çalışma koşulları – bağlantı elemanları – ısıl işlem )  doğru çalışırsa , bizim toz metalimiz gol kralı olacaktır emin olun.

Sanayii de kötü malzeme diye bir şey olduğunu kabul etmek doğru değildir aslında ancak  yetersiz malzeme vardır , bunu iyi tespit etmek gerekir . 1.2379  malzeme 1927  yılında bulunmuş ve hala kullanılan bir malzeme , kötü olsaydı kullanılır mıydı? Hayır , ama bugün sanayide geldiğimiz noktada üretim adetleri arttı , pres kuvvetleri arttı, basılan sacların mukavemetleri ve sertlikleri arttı tüm bunları göz önüne aldığımızda doğrusunu söylemek gerekirse 2379 malzeme artık yeterli gelmemektedir. Ve benim tanıdığım etrafımda  bulunan kişiler arasında hala  1927 model arabaya binen  kimse yok !

satın alırken   , en ucuzdan en pahalıya  malzeme  sıralaması  böyleyken ..

üretilen parça başı maliyette ise  iş terse döner , en pahalıya aldığınız malzeme ile en ucuz parçayı üretebilirsiniz!

Takım çeliğinde kullanılan , üretilen en küçük  ingot çapı  Ø450 mm   iken  toz metaldeki  en büyük ingot çapı 500 microndur !

Konvansiyonel yöntemlerle üretilmiş olan takım çeliklerin mikroyapısını incelediğimizde ise ortalamanın altında ki ( buna en küçük de diyebiliriz)  karbür büyüklüğü 150 micron iken toz metallerde bu durum 5 microndur.

Konvansiyonel malzemeler %20   karbürden  oluşabilirken , PM  malzemede %17  karbür olsa dahi  geometrisi  ve    matris üzerinde ki dağılımından dolayı daha iyi iş çıkarmaktadır!

Kırılan ya da sorunlu kalıp ve parçaları üzerinde yapılan laboratuvar  araştırmaları  sonucunda ,  %80  işleme hataları (tel erozyon – dalma erozyon – talaşlı imalat) , %18 ısıl işlem ve ancak %2 si malzeme (yanlış malzeme seçimi ve malzeme kusuru) kaynaklı olduğu  sonucu vermiştir.  Bu referansla  işin %80  olasılıkla kendi bünyenizde  kontrol ve takip edebileceğiniz ve önleyebileceğiniz işlemlerdir.

Mesela , malzeme yüzey kalitesi , yüzey basma mukavemetini direkt etkiliyor , taşlanmış ile parlatılmış yüzey arasında bile büyük fark yaratıyor.

Bunu PM malzemeler ile konvansiyonel malzemeler arasında karşılaştırdığımızda ;

Görüldüğü üzere , konvansiyonel malzeme  üretiminden kaynaklanan sorunlardan ötürü  parlatsan da büyük fark oluşamıyor.

Toz metal kullanarak  elinizde olan %80 kabahat riskini sadece bu örnekle dahi  azaltabilirsiniz.

Unutmayın  , Sizlerin  kalite  standartınız  kalıba yansır , bunun belirleyicisi sizlersiniz!

Tel erozyonda oluşan beyaz tabakayı kaldırmadığımız da , hiçbir zaman asıl sertleşmiş malzemeye ulaşamayız . EDM sonrasında  oluşan tabakalar asıl malzemeden bağımsız malzemelerdir ve kalıp ömrünü direk etkiler. (çoklu kesim , akım miktarı vs.)

Bunun önüne geçmek için  mikrokumlama , parlatma ve son meneviş   gibi çareler vardır ve kullanmalıyız. Mesela son meneviş sıcaklığı  550˚C ise  515˚C de yapılacak  meneviş  ile tel erozyon sonrasında oluşan gerilimleri gidermiş oluruz.

Bunun yanında kalıplarda oluşan hasarların sebeplerini iki gruba ayırdığımızda;

• Adhesifaşınma , yumuşak iş parçasının sert malzemeyi aşındırması, nasıl önleyebiliriz;
  • sertliğe çıkmak , yüksek sertlikte çalışmak her zaman risklidir dolayısı ile beraberinde kullanacağımız malzemenin yüksek tokluğa da sahip olması gerekir !
  • Sertlikte çalışılıyor ve yetersiz ise daha fazla  karbür içeren malzeme seçimi.
  • Parlatma
  • Kaplama
• Abrasif aşınma :sert parçanın yumuşak malzemeyi aşındırması,nasıl önleyebiliriz;
  • Sürtünerek çalışan malzemeleri birbirinden farklı seçerek
  • Aynı malzemelerde sertlikleri farklı seçerek
  • Nitrasyon işlemi uygulayarak
  • Parlatarak

Birde  yorulma çatlaklarından bahsetmek gerekir , sürekli çalışan kalıplarda yorulma çatlakları sonrasında kırılmalar oluşur ve  genel olarak tedbir almak için uygulanan yöntem malzeme sertliğinin düşürülmesidir. Bu  yanlış bir çözüm yoludur sadece aynı sorunu daha fazla yaşanır hale  getirir. Gerçekçi çözüm ise  , daha fazla cobalt karbür içeren malzemeleri tercih ederek yüksek sertlikte kullanabilmektedir.

Son olarak  ısıl işleme girecek  malzemeler için  birkaç öneri  yapabiliriz. Aslında en kritik ve sizin kontrolünüz altında gelişen bu prosese yardımcı olabilirsiniz, tasarımlarda  ufak değişiklikler ,  ısınma -ve soğuma hızını , sertlik dağılımını , gerilim stresini ve çarpılma toleransında olumlu etkiler yapacaktır.

Not: 2379   malzemeler çentiksiz darbe tokluğu 20 joule civarındayken  toz metallerde   tokluk 58 HRC de 115 joule   konvansiyonel malzemelerle karşılaştırdığımız FARK çok fazla .toz  metallerde  60 HRC de ise   62 joule  düşüyor  2 HRC bile büyük fark yaratıyor.  Yani toz metallerde 2 HRC lik bir sertlik değişimi kırılganlığı çok fazla etkileyecektir.  2379  gibi malzemeler  alaşımının yetersiz olduğundan dolayı asla bunun gibi davranış gösteremez.