Kesme sıvısına genel olarak "soğutma sıvısı" da denir. Metal işleme prosesinde yağlama, soğutma, talaş giderme ve pas önleme fonksiyonlarının yanı sıra köpük önleyici, çevre dostu ve antibakteriyel fonksiyonlara da sahiptir. Kesme sıvısının seçimi, iş parçasının yüzey kalitesi ve işleme doğruluğu ile ilgilidir ve ayrıca işlenen malzeme, işleme süreci ve takım malzemesiyle de yakından ilgilidir.
1. CNC takımlarının tipik malzemeleri
(1) Yüksek-hız çeliği
Yüksek-hız çeliği, tungsten (W), molibden (Mo), krom (Cr) ve vanadyum (V) gibi büyük miktarda alaşım elementi içeren yüksek-alaşımlı bir takım çeliğidir. Yüksek-hız çeliği yüksek sertliğe (62HRC ~ 67HRC) ve ısı direncine sahiptir ve yine de 500 derece ~650 derece kadar yüksek kesme sıcaklıklarında kesebilir; yüksek-hız çeliği yüksek mukavemete (bükülme mukavemeti genel semente karbürün 2~3 katı ve seramiğin 5~6 katıdır) ve iyi tokluğa sahiptir ve darbe ve titreşim durumlarında kullanılabilir; demir dışı metaller, yapısal çelik, dökme demir ve yüksek sıcaklığa dayanıklı alaşımlar gibi çok çeşitli malzemeleri işlemek için kullanılabilir. Yüksek hız çeliğinin üretimde işlenebilirliği iyidir ve bilenmesi kolaydır. Özellikle matkaplar, broşlar, şekillendirme takımları, dişli takımlar vb. gibi karmaşık şekilli takımların imalatı için çeşitli takım türlerinin imalatına uygundur.
Kesme performansına göre, yüksek-hız çeliği sıradan yüksek-hız çeliği ve yüksek-performanslı yüksek-hız çeliği olarak ikiye ayrılabilir; üretim sürecine göre, yüksek-hız çeliğinin eritilmesi ve toz metalurjili yüksek-hız çeliği olarak ikiye ayrılabilir.
(2) Semente karbür
Semente karbür, yüksek-sertlik, refrakter metal karbürler (WC, TiC, vb.) ve metal bağlayıcılar (Cr, Ni, vb.) kullanılarak yüksek sıcaklık koşulları altında sinterlenen bir toz metalurji ürünüdür. Semente karbürün oda sıcaklığında sertliği 89HRA~93HRA'ya ulaşır ve sertliği 760 derecede 77HRA~85HRA'dır. Semente karbür ayrıca 800 derece ~ 1000 derecelik kesim için de kullanılabilir. Takım ömrü, yüksek hız çeliği takımlara kıyasla birkaç ila düzinelerce kat daha yüksektir. Sertleştirilmiş çelik de dahil olmak üzere çeşitli malzemeleri işleyebilir. Ancak semente karbürün mukavemeti ve tokluğu yüksek hız çeliğinden- daha düşüktür. Oda sıcaklığındaki darbe dayanıklılığı, yüksek hız çeliğinin yalnızca 18 ila 130 katı kadardır. Bu nedenle semente karbürün kesme titreşimine ve darbeye dayanma yeteneği zayıftır. Tablo 1'de çeşitli semente karbür türleri gösterilmektedir.
(3) Seramik aletler
Seramik aletler yüksek sertliğe, aşınma direncine ve{0}yüksek sıcaklıkta iyi mekanik özelliklere sahiptir. Metallere afiniteleri düşüktür, metallerle bağlanmaları kolay değildir ve iyi kimyasal stabiliteye sahiptirler. Seramik aletler esas olarak çelik, dökme demir ve alaşımları ile kesilmesi-zor-malzemelerin kesilmesinde kullanılır. Ultra-yüksek-hızlı kesim, yüksek-hızlı kesim ve sert malzeme kesimi için kullanılabilirler.
(4) Süper sert aletler
Süper sert malzemeler, yapay elmas ve kübik bor nitrürün (CBN) yanı sıra bu tozlar ve bağlayıcılarla sinterlenmiş çok kristalli elmas (PCD) ve çok kristalli kübik bor nitrürü (PCBN) ifade eder.
Süper sert malzemeler mükemmel aşınma direncine sahiptir ve çoğunlukla yüksek-hızlı kesimde ve kesilmesi-zor-malzemelerin işlenmesinde kullanılır.
Yaygın kesme sıvısı türleri
Farklı işleme gereksinimlerini karşılamak için birçok kesme sıvısı türü vardır. Kimyasal bileşimlerine ve durumlarına göre iki kategoriye ayrılabilirler: su-bazlı kesme sıvıları ve yağ-bazlı kesme sıvıları. Genellikle suyla seyreltilen kesme sıvılarına su-bazlı kesme sıvıları, suyla seyreltilmesi gerekmeyen kesme sıvılarına ise yağ-bazlı kesme sıvıları adı verilir. Su-bazlı kesme sıvıları çoğunlukla soğutma için kullanılır ve yağlama performansı zayıftır. Yaygın olarak kullanılan su-bazlı kesme sıvıları şunları içerir: paslanmaya-dayanıklı emülsiyonlar, paslanmaya-dayanıklı yağlayıcı emülsiyonlar, aşırı basınç emülsiyonları, mikroemülsiyonlar, vb.; yağ-bazlı kesme sıvıları çoğunlukla yağlama için kullanılır ve soğutma ve temizleme etkileri zayıftır. Yaygın olarak kullanılan yağ-bazlı kesme sıvıları şunları içerir: saf mineral yağ, yağlı yağ (veya yağlı katkı maddeleri) + mineral yağ, aktif olmayan aşırı basınçlı kesme yağı, aktif aşırı basınçlı kesme yağı vb. Bazı önemli kesme sıvılarının bileşimi ve uygulama özellikleri Tablo 2'de gösterilmektedir.
Kesme sıvılarının makul seçimi
(1) Yüksek-hız çeliği aletler
Bu malzeme, krom, nikel, tungsten, molibden, vanadyum (bazıları alüminyum da içerir) bazlı yüksek- dereceli alaşımlı bir çeliktir. Isı dirençleri takım çeliğinden önemli ölçüde daha yüksektir ve izin verilen maksimum sıcaklık 600 dereceye ulaşabilir. Diğer yüksek-sıcağa dayanıklı metal ve seramik malzemelerle karşılaştırıldığında, yüksek-hız çeliğinin bir dizi avantajı vardır; özellikle daha yüksek tokluğa sahiptir, karmaşık geometrik şekillere ve sürekli kesme işlemine sahip iş parçaları için uygundur ve yüksek-hız çeliği iyi işlenebilirliğe sahiptir ve fiyatı kolayca kabul edilebilirdir.
Yüksek hız çeliği takımların kırmızı sertliğinin zayıf olması nedeniyle-kullanım sırasında kesme sıvısı gerekir. Düşük ve orta hızlarda kesim yaparken, yağ-bazlı kesme sıvısı veya emülsiyon kullanılması tavsiye edilir. Yüksek hızlarda kesim yaparken yüksek ısı oluşumundan dolayı su-bazlı kesme sıvısının kullanılması uygundur. Yağ-bazlı kesme sıvısı kullanılırsa daha fazla yağ buharı oluşur, bu da çevreyi kirletir ve iş parçasının yanmasına, işleme kalitesinin düşmesine ve aletin aşınmasının artmasına neden olmak kolaydır. Ayrıca, sürtünmeyi azaltmak, yüzey kalitesini ve hassasiyetini artırmak ve takım ömrünü uzatmak için kaba işleme için aşırı basınçlı sulu çözelti veya aşırı basınçlı emülsiyon ve ince işleme için aşırı basınçlı emülsiyon veya aşırı basınçlı kesme yağı kullanılması tavsiye edilir.
(2) Semente karbür takımlar
Semente karbür, tungsten karbür (WC), titanyum karbür (TiC), tantal karbür (TaC) ve %5 ila %10 kobalttan oluşur. Sertliği yüksek-hız çeliğinden çok daha yüksektir. İzin verilen maksimum çalışma sıcaklığı 1000 dereceye ulaşabilir. Mükemmel aşınma direncine sahiptir ve çelik malzemeleri işlerken talaşlar arasındaki yapışmayı azaltabilir.
Semente karbür takımların iyi kırmızı sertliğinden dolayı, genel malzemeler işlenirken genellikle kesme sıvısı eklenmeden kuru kesme uygulanır. Ancak kuru kesme sırasında iş parçasının sıcaklık artışı yüksektir, bu da iş parçasını termal deformasyona yatkın hale getirir ve iş parçasının işleme doğruluğunu etkiler. Ayrıca, yağlayıcı olmadan keserken kesme direnci yüksektir, bu da güç tüketimini artırır ve aletin aşınmasını hızlandırır. Semente karbür takımlar pahalıdır, dolayısıyla ekonomik açıdan kuru kesme-uygun maliyetli değildir.
Kesme sıvısı seçilirken semente karbürün ani ısıya karşı hassasiyeti dikkate alınmalı ve takım mümkün olduğunca eşit şekilde ısıtılmalıdır, aksi takdirde talaş oluşumuna neden olur. Genel olarak, yağ-bazlı kesme sıvılarının termal iletkenliği zayıftır ve su-bazlı kesme sıvılarına kıyasla aletin ani soğumasına neden olma olasılıkları daha düşüktür. Bu nedenle genellikle aşınma önleyici katkı maddeleri içeren-yağ bazlı kesme sıvıları kullanılır. Kesmek için kesme sıvıları kullanırken aletin eşit şekilde soğutulması önemlidir. Kesmeye başlamadan önce aleti-önceden soğutmak en iyisidir. Yüksek hızda kesim için, aletin dengesiz ısınmasını ve bıçağın ufalanmasını önlemek amacıyla kesme alanına püskürtmek için büyük miktarda kesme sıvısı kullanılmalıdır. Bu aynı zamanda aşırı sıcaklıktan kaynaklanan buharlaşmanın neden olduğu yağ dumanı kirliliğini de azaltabilir.
(3) Seramik kesme aletleri
Bu malzeme yüksek sıcaklıklarda sinterlenmiş alümina, metal ve karbürden yapılmıştır. Yüksek-sıcaklıktaki aşınma direnci semente karbürden daha iyidir, bu nedenle genellikle kuru kesme kullanılır. Eşit soğutma ve aşırı sıcaklıklardan kaçınma göz önüne alındığında, su-bazlı kesme sıvıları da sıklıkla kullanılır, ancak en iyisi kesintisiz ve sürekli olarak dökmektir.
(4) Elmas kesme aletleri
Son derece yüksek sertliğe sahiptir ve genellikle kuru kesim için kullanılır. Seramik malzemeler gibi aşırı sıcaklıklardan kaçınmak için çoğu durumda su-bazlı kesme sıvıları kullanılır.
Çözüm
Farklı takım malzemelerine göre kesme sıvısının makul seçimi, yalnızca iş parçasının yüzey kalitesini ve işleme doğruluğunu artırmakla kalmaz, aynı zamanda iş parçasının termal deformasyonunu ve takımın aşınmasını da azaltır, aletin dayanıklılığını artırır, üretim maliyetlerini azaltır ve üretim verimliliğini artırır. Bu nedenle üretimde buna dikkat edilmelidir.
