Birden çok avantaj sunan finiş uygulaması

Prosesle ilgili bilinmesi gerekenler

Ezerek parlatma, ezme bilyeleri ile metal yüzeylerde talaşsız pürüzsüzleştirme ve sıkıştırma prosesidir. Bu finiş prosesinde neler yapıldığını anlamak ve tüm avantajlarından faydalanabilmek için gereksinimler, etkileri ve yapılabilecekler hakkında temel bilgi edinmek yararlı olacaktır. Bilinmesi gereken önemli noktalar:

İş parçası kalitesi
İş parçası kalitesi
Kesme yöntemiyle üretilen tüm yüzeyler, geometri ve kesme kenarının ilerletilmesi ile oluşturulan tipik bir yapı sergiler. Bu yüzey şekli, ezerek parlatma prosesinin sonucu için çok önemlidir.
 
 
Tornalama gibi geometrik olarak tanımlanmış kesim kenarları ile oluşturulan yüzeyler:

  • sürekli periyodik profil
  • sürekli pürüzlülük
  • belirgin profil çıkıntıları

Tornalama prosesi

 

 

Ezerek parlatma prosesi ile son derece kararlı sonuçlar elde edilir.

 

Geometrik olarak tanımlanmış kesim

kenarları ile oluşturulan tipik yüzey


 

 

Taşlama gibi geometrik olarak tanımlanmamış kesim kenarları ile oluşturulan yüzey:

  • düzgün olmayan profil
  • “tek çentikli“ düşük pürüzlülük
  • plato formasyonu

Taşlama prosesi

 

 

Ezme prosesi sırasında daha yüksek ezme kuvvetleri ve aşınma meydana gelir.

Geometrik olarak tanımlanmış kesim

tanımlanmamış taşlama kenarları

 

 

 

yüzey ölçümü

Yüzey ölçümü çoğunlukla profilometre ile gerçekleştirilir. Bir elmas uç (ör. 0.2 μm’lik radyusa sahip), tanımlanmış bir ölçüm mesafesi boyunca önce iş parçası ile temas hâlinde dikey olarak, daha sonra yüzey boyunca yanal olarak hareket ettirilir. Bu sayede yüzey profili kaydedilir. Gerçekte her yüzey, ideal yüzeyden bir miktar sapma gösterir (boyut, biçim ve şekilde sapma olmadan). Farklı şekil sapması tipleri, ayrı ayrı gösterilebilir (ör. grafiklerde).

 

 

 

Yüzey pürüzlülüğü parametreleri

Baublies yüzey pürüzlülüğü parametreleri
  • Toplam yükseklik Wt :
    İlgili profil tipinin toplam yüksekliği, en yüksek çıkıntı ve en derin girinti arasındaki maksimum yüksekliktir. Yüzey dalgalılığını açıklar.
  • Maksimum pürüz derinliği Rmax:
    Maksimum pürüzlülük, değerlendirme uzunluğu içindeki en büyük tek derinliktir. Özel kriterlere bağlıdır bu nedenle son derece farklılık gösterebilir.
  • Rz profilinin ortalama maksimum yüksekliği:
    Beş örnek uzunluktan alınan beş Rz değerinin ortalama değeri. Özel kriterlere dağa az bağlıdır ve bu nedenle “gerçek” pürüzlülüğü daha iyi karakterize eder.
  • Değerlendirilen Ra profilinin aritmetik ortalama sapması:
    Ra, tüm profil değerlerinin toplamının aritmetik ortalama pürüzlülük değeridir. Ra, çıkıntılar ve girintiler arasında ayrım yağmaz nispeten daha az fikir verir.
  • Maksimum profil çıkıntısı yüksekliği Rp, maksimum profil girintisi derinliği Rv:
    Rp ve Rv’nin oranı, profilde çıkıntıların mı yoksa girintilerin mi daha çok olduğunu gösterir.
  • Profilin malzeme oranı Rmr:
    Rmr, malzemedeki toplam uzunluğun değerlendirme uzunluğuna göre oranını (% biriminde) gösterir. Karşılaştırma, belirtilen kesit yüksekliği (c) ve toplam değerlendirme uzunluğu (lm) üzerinden yapılır. Malzeme oranı eğrisi, malzeme oranını kesit yüksekliğinin bir işlevi olarak gösterir.
Malzeme özellikleri

N/mm2 veya MPa biriminde mukavemet

Mukavemet, malzemenin uygulanan kuvvete dayanma becerisidir.
Bir metal malzemenin mukavemeti, esas olarak kristal örgüsü ve yapısı ile belirlenir (Kristal örgü yapısı hataları). Gerilme koşulları da malzeme mukavemetini etkiler.



Çekme mukavemeti, bir çekme testi ile tespit edilir. Bu test sırasında malzeme örneği, yüksek germe kuvvetine maruz bırakılır ve bu sayede ilgili elastik ve plastik deformasyonlar, gerilim-gerinim şemasına kaydedilir.

 

Baublies malzeme özellikleri - sertlik
Schema of a hardness measurement

Sertlik

Sertlik, malzemenin çentik oluşumuna, yani darbe nedeniyle bir malzemenin yüzeyinde meydana gelen sıkışmalara dayanma becerisini açıklar.

Sertliğin belirlenmesi için farklı test yöntemleri vardır (Rockwell, Vickers, Brinell).

Ezerek parlatma yöntemiyle elde edilen yüksek yüzey sertliği, bu teknolojinin olumlu sonuçlarından biridir.

 

 

 

Yüzey katmanı sertleştirme

Teknik uygulamalarda bileşenleri dayanıklı ve dirençli hâle getirmek için çeşitli yüzey katmanı sertleştirme yöntemleri uygulanabilir. Örneğin:

  • ısıl işlemler (sertleştirme)
  • termokimyasal yöntemler (nitrürleme veya nitrokarbürleme)
  • mekanik yöntemler (ezerek parlatma)

 

 

Mekanik yöntemler kullanılarak gerinim yoluyla sertleştirmenin temeli, aşağıdaki mekanizmalara dayanır:

  • malzemenin plastik deformasyonu sırasında yeni dislokasyonlardan kaynaklanan dislokasyon yoğunluğunun artırılması ile soğuk sertleştirme.
  • yüzey katmanında artık gerilim oluşumu. alttaki malzeme ile telafi edilen yüzey geriliminden kaynaklanan iç sıkıştırma gerilimleri.
  • mekanik işlemeden kaynaklanan mikro yapı dönüşümü.
  • yüzey finişinin iyileştirilmesi ile çentik etkisinin azaltılması.

 

 

Elastik ve plastik deformasyon aşamaları

Bu grafik, bir örnek çubuğun kademeli olarak artırılan çekme kuvvetine maruz bırakıldığı çekme testinde sünek malzemelerin tipik uzama davranışını göstermektedir.

 


Nokta 0-1

Çubuğu uzaması, gerilim artışıyla orantılıdır. Örneğin gerilim %10 artırıldığında uzunluk da %10 artar.

Nokta 1

Çubuk oransal davranış sınırına ulaşır. Bu noktadan sonra uzunluk, gerilime oranla biraz daha artar

Nokta 2

Elastik sınıra ulaşılır. Bu noktadan sonra çubuk artık asıl uzunluğuna geri dönemez. Pek çok malzemede elastik sınır, oransal sınırdan hemen sonra meydana gelir

Nokta 3

Çubuk, akma noktasına ulaşır. Akma noktasında, gerilim daha fazla artırılmasa bile uzamaya devam eder.

Nokta 4

Bu, malzemenin nihai çekme mukavemetidir (UTS). Bu noktadan sonra çubuğun uzunluğu boyunca kopma işareti olan bir bel verme (daha dar bir bölüm) görünür.
Nokta 5 Bu, çubuğun ikiye ayrıldığı kopma noktasıdır.

 

 

Malzeme gerinimi

Statik ve dinamik gerinim arasındaki farka dikkat edilmelidir.

 

Statik yük
Bu, gerilme, basınç veya burulma yoluyla malzeme üzerine uygulanan sürekli bir kuvvettir.
Plastik deformasyondan kopma noktasına kadar malzemenin yük kapasitesi, malzeme özelliklerinden (gerilim-gerinim şeması) ve yük durumundan tahmin edilebilir.

 

Fmaks = mukavemet x çapraz kesit alanı

 

 

Dinamik gerinim

Bu, gerilim, basınç veya burulma yoluyla malzeme üzerine uygulanan, yinelenen bir kuvvettir.

Dinamik gerinim durumunda yük sınırı, statik gerinime kıyasla çok daha düşüktür. Malzeme performansı bu tür bir gerinim altında tanımlanır. Bir S-N eğrisi ile gösterilir. Kopma noktasına kadar yük çevirimi sayısına bağlı olarak kabul edilebilir gerinimi gösterir. Yük çevrimi sayısına bağlı olarak statik, geçici, ve kalıcı mukavemeti birbirinden ayırırız. Kopma alanı genellikle bu noktada gerilmenin malzemede en üst noktaya ulaşması nedeniyle çapın değiştiği noktada meydana gelir. Ayrıca yüksek yüzey pürüzlülüğüne sahip alanlar da, çentik etkisinden kaynaklanan kopmaların nedenidir.

 

Ezerek parlatma prosesinin amacı

Ezerek parlatma prosesinin faydası, iş parçasının mukavemetini ve sertliğini artırırken maksimum yüzey kalitesi ile ekonomik, basit ve güvenilir üretim imkanı sunmasıdır.

 

 

Ezerek parlatma sırasında malzeme akışı
Material flow during roller burnishing

Ezerek parlatma nedir

  • Ezerek parlatma, metal yüzeylerin şekillendirme elemanları ile pürüzsüzleştirilip gerinim yoluyla sertleştirilmesi için kesimsiz bir yöntemdir.
  • Ezerek parlatma sırasında şekillendirme elemanları, yüzeye dik olarak uygulanan bir kuvvetle yüklenir (ezerek parlatma kuvveti). Bu sayede pürüzlü profil plastik bir biçimde deforme olur ve eşit seviyeye getirilir.
  • Ezerek parlatma prosesi, malzemenin yüzey katmanındaki gerilim durumunu değiştirir.
  • Ezerek parlatma, bir mikro finiş yöntemidir.

 

Ezerek parlatma sırasında iş parçasının ve ezme bilyesinin hareketleri
Movements of workpiece and roller during roller burnishing

Pürüzsüzleştirme için ezerek parlatma

Ezerek parlatma kuvveti, parlatma elemanlarının temas bölgesinde bir yüzey basıncı (Hertz gerilimi) üretir. Bu şekilde temas alanında malzeme akış sınırına ulaşılır ve böylelikle yüzey profili plastik biçimde deforme edilerek eşit hâle getirilir. Profil çıkıntılarının yüksek bölümlerindeki malzeme hacmine baskı uygulanarak profil girintileri eşit seviyeye getirilir.
Bu sayede yüzey pürüzlülüğü önemli ölçüde azalır. Önceden işlenmiş ve ezerek parlatılmış iş parçası arasındaki boyutsal fark, asıl pürüzlülüğe bağlıdır. Burada ezme kuvveti mümkün olduğunca düşük tutulur. Prosesin amacı, gerinim yoluyla sertleştirmeden ziyade daha çok yüzey kalitesidir.

 

Faydaları

  • 1 μm altında pürüzlülüğe sahip ayna gibi yüzeyler
  • Optimize aşınma karakteristikleri sağlayan yüksek profil malzeme oranı
  • Düşük mikro çentik kaynaklı çatlak oluşumu riski
  • İyileştirilmiş korozyon direnci

 

Ezerek parlatma ile çeşitli malzemelerin sertleştirilmesi
Hardening of various materials by roller burnishing

Derin ezme ile gerinim yoluyla sertleştirme

Derin ezme sırasında ezerek parlatma ile aynı kinematikler gerçekleştirilir. Buradaki amaç, malzemenin gerinim yoluyla sertleştirilmesidir. Ezme basıncı bu durumda daha yüksektir. Bu nedenle aşağıdaki etkiler meydana gelir:

 

  • Malzemenin kristal yapısında dislokasyon hareketlerinden kaynaklı sertleştirme.
  • Yüzey katmanında gerilme oluşumu. Bu, sınır katmanın elastik deformasyonu ile telafi edilen plastik yüzey geriliminin etkileşimi nedeniyle meydana gelir. Bu gerilme durumu tipik olarak 0,8 mm’lik derinliğe kadar gerçekleşir.
  • Mekanik işlemden kaynaklanan mikro yapısal dönüşüm.
  • Yüzey kalitesinde iyileşme ve çentik etkisinde azalma.
Ezerek parlatma yoluyla dinamik esneklikte artış
Increase of dynamic resiliance through roller burnishing

Gerinim yoluyla sertleştirme seviyesi, farklı parametrelere bağlıdır:

  • Ezme basıncı ve hızı
  • Ezme bilyesinin ve iş parçasının geometrisi
  • Malzeme özellikleri
  • Belirli bir kesitte devir sayısı
Increase of dynamic resiliance through roller burnishing

Ezerek parlatılmış yüzeylerin özellikleri

Ezerek parlatılmış yüzeyler, aşağıdaki özellikler ile karakterize edilir:

 

  • çok düşük pürüzlülük değerleri, Rz <1μm’ye kadar, daha düşük çatlak oluşumu ve korozyon sağlar.
  • plato formasyonundan kaynaklanan çok yüksek profil malzeme oranı.
  • daha düşük profil çıkıntıları.
  • Düz yüzeye kıyasla daha düşük aşındırma özelliğine sahip “yuvarlatılmış” profil.
  • Gerinim yoluyla sertleştirme sayesinde önemli oranda daha yüksek dinamik esneklik.
  • Daha yüksek yüzey sertliği, daha düşük aşınma.

 

Ezerek parlatılabilecek malzemeler

  • Plastik biçimde deforme olabilen her metal, ezerek parlatılabilir.
  • 45 HRC’lik sertliğe kadar çelik ezme bilyelerine sahip standart ezerek parlatma takımları kullanılabilir.
  • Elmas parlatma takımları kullanıldığında malzeme sertliği 60 HRC’yi aşabilir.
  • Ezilebilirlik, malzemenin plastik biçimde deforme olabilme kabiliyeti ile tanımlanır. Bunun bir göstergesi, %5’ten daha yüksek olması gereken kopma uzamasıdır. Daha yüksek bir kopma uzaması, ezilebilirliği artırır.

 

Elde edilecek sonuçlar neler?

Malzemelerin çeşitliliği nedeniyle sadece kaba rakamlar gösterilmektedir

 

Ortalama pürüzsüzlük Rz

Proses koşulları Çelik (1,4104) Dökme Demir (GG40) Çelik yaklaşık 60 HRC
Optimum 0,5 - 1 1,5 - 2,5 0,5 - 1
Normal 0,8 - 1,5 2,5 - 4 0,8 - 1,5
Zor 1,5 - 3 4 - 6 1,5 - 3

 

  • 60 HRC üzerinde sert işleme:
    60 HRC’den yüksek sertliğe sahip malzemeler işlenirken yüzey, Rz 2-5 μm aralığında önceden işlenmelidir. Daha sonra elde edilebilecek yüzey finişi yaklaşık Rz 1 μm’dir.
  • Malzeme oranı
    Ezerek parlatma, malzeme oranını artırır. 0.2-0.4 μm’lik bir yükseklikte C, değerler %70’in üzerine ulaşmalıdır.
  • Dinamik esneklik
    Titreşim direnci genel olarak %20 - 60 arasında artırılabilir. Belirli koşullar altında %100’ün üzerinde değerlere ulaşılabilir.
  • Yüzey sertliği
    Çelik malzemenin sertliğindeki artış, 20 HV ile 50 HV arasında olabilir.

 

Ezerek parlatılabilecek geometriler nelerdir?

Ezerek parlatma prosesi, neredeyse tüm dönel olarak simetrik iş parçalarının dış ve iç yüzeylerinde uygulanabilir.
Deliklerin ve millerin ezerek parlatılması için kapsamlı bir standart takım yelpazemiz mevcuttur.
40 yılı aşkın deneyimimiz ile ayrıca neredeyse diğer tüm geometriler için özel üretim çözümler sunabilmekteyiz.



Elmas parlatma teknolojisinin gelişimi, bize kalıp üretiminde serbest formlu yüzeylerin parlatılması gibi yeni alanlarda çalışma imkanı sunmaktadır.

 

Parlatılabilecek şekillerle ilgili birkaç örnek

Ezerek parlatma takımı tipleri

Farklı gereksinimler nedeniyle ezerek parlatma takımları, farklı tiplere ayrılır:

  • çok bilyeli ezerek parlatma takımları ve makineleri
  • tek bilyeli ezerek parlatma takımları
  • elmas parlatma takımları
  • şekillendirme takımları

 

 

Çok bilyeli ezerek parlatma takımları

Ezerek parlatma takımlarının klasik tasarımı, çok bilyeli ezerek parlatma takımlarıdır. Geniş bir standart ve özel şekil yelpazesiyle sunulurlar.
Genellikle silindirik delikler, miller, konikler ve düz yüzeyleri işlemek için kullanılırlar.
Çok bilyeli işlemenin avantajları, dönüş eksenine çapraz kuvvet uygulamadan hızlı ve ekonomik işleme sağlamasıdır.
Bu tip takımlar tüm kurulu makine tiplerinde kullanılabilir.

Çok bilyeli ezerek parlatma takımlarının kinematikleri

İş parçası, takım ve ya her ikisi, ezerek parlatma prosesi sırasında döner. Ezerek parlatma sırasında ezme hareketi, planet dişlinin kinematiklerine benzerdir. Konik (1), takım bağlantı düzeneğine (4) sıkıca bağlanır. Ezme bilyelerini (2) taşıyan bilyeli rulmanlara sahip kafes (3) serbest şekilde dönebilir. Konik, ezme bilyelerini destekler ve yüzeyin şekillendirilmesi için gereken basıncı ayarlar. Koniğin eksenel konumu, takımın çapını ve ezme basıncını belirler.

Tek bilyeli ezerek parlatma takımları

  • Burada sadece tek bir ezme bilyesi kullanılır.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, farklı tasarımlarda mevcuttur: Açılı, Modüler ve İnce sistemler.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, çeşitli çapları işlemek için kullanılır.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, ön işleme toleranslarını telafi etmek için yay yüklüdür.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, proses gereksinimlerine bağlı olarak standart veya özel olarak tasarlanmış ezme bilyeleri ile donatılabilir.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, radyuslar, konikler veya girintiler gibi silindirik parçaların ve profillerin işlenmesi için uygundur.
  • Tek bilyeli ezerek parlatma takımları, gerinim yoluyla sertleştirme için idealdir.

 

 

Smoothing and strain hardening of internal contour with a diamond burnishing tool

Elmas parlatma takımları

  • Burada parlatma prosesi dönen ezme bilyesi ile değil, küresel, sabit bir elmas ile gerçekleştirilir. Elmaslar, yüzey üzerinde bilyeli ezme prosesine benzer şekilde yüzeyin üzerinde kayar ve bir profil oluşturur.
  • Bu pürüzsüzleştirme ve gerinim yoluyla sertleştirme prosesi, geleneksel ezme takımlarıyla gerçekleştirilen prosesle benzerdir.
  • Tasarım olanakları ve elmasın olağanüstü malzeme özellikleri
    ezerek parlatma uygulamalarının önemli oranda artmasını sağlamaktadır.
  • Elmasın nokta şekilli temas alanı ve ince tasarımı sayesinde artık sayısız kontur işlenebilmektedir. Örneğin ince et kalınlığına sahip parçalar, elmasla pürüzsüzleştirilebilmektedir.
  • Elmasın muazzam sertliği, 60 HRC’nin üzerinde sertliğe sahip malzemelerin işlenmesini mümkün kılar.
  • Takımların tasarımında sadece mekanik bileşenler kullanılır, bu sayede takımlar neredeyse tüm makine takımlarında kullanılabilir. Tahrikle çalışan takımlar veya hidrolik pompalar gibi ilave pahalı ekipmanlar gerekmez.
  • İnce tasarımı, takımların kayar otomatlar gibi küçük alana sahip makinelerde kullanılmasını sağlar.
  • İş parçasının gereksinimlerine göre elmasın şekli, çeşitli radyuslardan koni ve piramitlere kadar çeşitli şekiller için uyarlanabilir.
  • Elmas parlatma takımı, kesim takımları ile birlikte kullanılabilir.

 

 

Şekillendirme takımları

  • Şekillendirme takımları, Baublies ürün yelpazesinin özel bir ürünüdür. Takımların tasarımı ezerek parlatma takımlarına uygundur.
  • Şekillendirme prosesinin en önemli amacı, yüzey pürüzlülüğünü iyileştirmek değil, iş parçasının geometrisine belirli bir şekilde dönüştürülmesidir.
  • Şekillendirme takımları genellikle standart (CNC) makine takımlarında veya montaj hatlarına entegre özel makinelerde kullanılır.
Ezerek parlatma takımlarının kullanımı

Makine gereksinimleri

Ezerek parlatma takımları, aşağıdakilerle birlikte yaygın olarak kullanılan tüm takımlarına uygundur...

  • Hem geleneksel, hem de CNC torna tezgahları
  • İşleme merkezleri
  • Aktarma hatları
  • Revolver torna tezgahları
  • Delme tezgahları
  • Freze tezgahları vb...

 

Ezerek parlatma takımları otomotiv endüstrisi, hidrolik ve pnömatik bileşenler, uçak sanayi, tıbbi ürünler sanayi, makine üretim sanayi, takı yapımı gibi neredeyse tüm metal işleme alanlarında kullanılmaktadır.

 

 

Bağlantı düzenekleri ve sıkıştırma seçenekleri

Çok bilyeli ezerek parlatma takımı için standart takım bağlantı düzeneği:

  • DIN 1835 uyarınca silindirik
  • DIN 228 uyarınca mors konik

 

Yaygın olarak kullanılan tüm sıkıştırma sistemleri mevcuttur, ör.:
VDI - DIN 69880,
SK - DIN 69871, DIN 2080
HSK - DIN 69893

Ayrıca üreticiye özel sistemler de mevcuttur: Capto®, MVS®, KM®, ABS®

 

 

Soğutma/Yağlama

Manuel proses ile (ör. bir delme tezgahı ile) ezerek parlatma için
az miktarda yağlama yeterlidir.
Yüksek parlatma hızında veya basıncında, emülsiyon veya kesme yağı ile sürekli soğutma, takımın kullanım ömrünün artırılmasında son derece faydalıdır.

 

Soğutucu/yağlama sıvısı ayrıca yüzeydeki kirin temizlenmesi için de kullanılır ve kir parçacıklarının yüzeye yapışmasını önlemek için mümkün olduğunca temiz tutulmalıdır. (soğutucunun filtrelenmesi önerilir)

 

Yüzey üzerinde kayan elmasın sürtünme ısısı, elmasa hızlıca zarar vereceğinden elmas parlatma takımları, soğutucu ile birlikte kullanılmalıdır.

Sağlayacağınız avantajlar

Tam İşleme

Tek bir makine kullanılarak tam işleme sayesinde özel makineler gerekmez. Üretim hattında iş parçalarının taşınması daha kolaydır ve bu sayede taşıma, depolama ve işleme kurulumlarının maliyeti azalır.

 

 

Güvenilir işleme

Ezerek parlatma prosesi, son derece güvenilir, hızlı ve kolay bir prosestir. Kurulu üretim prosesine kolayca uyarlanabilir.

 

 

Kalite Artırma

Yontma proseslerine kıyasla malzemenin yüzey kalitesi, mukavemeti, sertliği ve aşınma direnci önemli oranda artar.

 

 

Çevre Dostu

Ezerek parlatma prosesinde malzeme kaldırılmaz, bu nedenle bertaraf edilecek atık ürün oluşmaz.

 

 

Ekonomik

Ezerek parlatma, kısa çevrim süreleri sayesinde ekonomik olarak verimli bir prosestir ve yüksek ürün kalitesi sağlar. Hızlı amortisman sayesinde üretim için yapılan yatırımın karşılığını alırsınız.