CNC İşlemlerinde Dayanıklılık, Rijitlik ve Sertlik Arasındaki Farklar

Dayanıklılık, Rijitlik ve Sertlik Arasındaki Farklar

    Malzeme alanında artan araştırmalar, modern imalatın yükselmesinde önemli bir etken olmuştur. CNC işleme alanında işlenebilir malzemelerin çeşitliliği de artmaktadır ve en son gelişmelerden en iyi şekilde yararlanmak için temel özelliklerin ve farklılıkların farkında olmak lazımdır. Bu makalede, dayanıklılık, rijitlik ve sertlik gibi temel malzeme özelliklerine odaklanacağız. Her birini detaylı bir şekilde açıklayacak ve imalat uygulamaları için bazı profesyonel ipuçlarını paylaşacağız. Malzeme özellikleri, herhangi bir malzemenin dış kuvvetlere tepkisini (şekil ve formunun nasıl değiştiğini) belirleyen özellikleridir. Malzeme özellikleri sayesinde malzemeler yumuşak, sert, düktil, iletken vb. gibi sınıflandırılırlar. Dayanıklılık, rijitlik ve sertlik, CNC işleme için malzemeler bağlamında en önemli üç malzeme özelliğidir. Bu özellikler, malzemelerin kesici takımların etkisi altında nasıl tepki verdiğini tanımlar. Sadece bu üç özellik temelinde malzemeyi 'kesilmesi zor' olarak sınıflandırmak mümkündür.

Malzeme Dayanıklılığı Nedir?

    Dayanıklılık, mühendislik uygulamaları için muhtemelen en önemli mekanik özelliktir. Tasarım için malzeme seçerken mühendislerin ilk kontrol ettiği özelliktir. En basit anlamda, bir malzemenin dış kuvvetler tarafından etkilendiğinde ne kadar şekil değiştireceğini belirler. Dolayısıyla, bir malzeme ne kadar güçlüyse, o kadar az şekil değiştirir. Gerilme, birim alana düşen kuvveti temsil eder. Bu nedenle, malzeme üzerindeki kuvvet ne kadar yüksekse, gerilme o kadar büyük olur. Öte yandan, şekil değiştirme birimin uzunluğundaki malzeme deformasyonudur. Dolayısıyla, bu, malzemenin stres altındaki tepkisini ölçen bir birimdir. Doğal olarak, bunlar doğrudan bir ilişkiye sahiptir: biri arttığında, diğeri de artar. Unutulmaması gereken önemli nokta, kuvvetin bir nesneye nasıl uygulandığına bağlı olarak birçok stres türü olduğudur. Bizim durumumuzda, çoğu uygulamada en yaygın yükleme koşulu olduğu için sadece çekme gerilmesini ele alıyoruz.

• Akma Mukavemeti

   Akma mukavemeti, bir malzemenin akma noktasından önceki dayanıklılığıdır. Akma noktası, malzemenin elastik olarak şekil değiştirmeden önce ulaştığı bir noktadır. Yani, stres kaldırıldığında malzeme orijinal şeklini geri kazanır. Bu noktadan ötesine stres uygulandığında, malzeme kalıcı plastik deformasyona uğrar ve yük kaldırılsa bile bu deformasyon geri gitmez. Anlaşılabilir bir şekilde, akma mukavemeti, plastik deformasyon çoğu ürün için istenmeyen bir şey olduğundan tasarım mühendisleri için en önemli özelliktir.

• Nihai Çekme Mukavemeti

   Nihai çekme mukavemeti, malzemenin ulaşabileceği maksimum çekme stresini belirleyen gerilme-şekil değiştirme eğrisindeki başka bir noktadır. Bu nokta plastik deformasyon bölgesinde meydana gelir ve malzemenin başarısızlık noktasına doğru hareket etmeye başladığı noktayı temsil eder. Dizayn açısından, parçanın plastik deformasyona uğraması bekleniyorsa stresin önemli bir ölçüsüdür. Genellikle, aşırı deformasyonları ve kırılmaları önlemek için stresin çekme mukavemetinin oldukça altında kalması gerekmektedir.

• Kırılma Mukavemeti

   Kırılma mukavemeti adından da anlaşılacağı gibi, malzemenin tamamen başarısız olduğu ve parçalandığı stres değeridir. Yani, test sonucunda malzeme kırılır. Bu, stresin en aşırı noktasıdır ve tasarım aşamasında kesinlikle kaçınılması gereken bir durumdur. İşleme endüstrisinden iyi bir örnek vermek gerekirse, bu durum takım kırılması olacaktır. Kesici bir takım aşırı şekilde zorlandığında, kesici kenarı kırılarak işlevsiz hale gelir.

• Basma Mukavemeti

   Yukarıda açıklandığı gibi, bir parça üzerine stres uygulamanın çeşitli yolları vardır. Önceki tartışma sadece çekme streslerine dayanıyordu. Ancak çoğu malzeme diğer türdeki stres altında benzer şekilde davranır. Basma mukavemeti, malzemenin basma kuvvetleri altındaki dayanıklılığıdır. Davranış aynıdır, malzeme basma yükleri altında (başlangıçta elastik, sonra plastik) şekil değiştirir. Sonunda, belirli bir stres değerinde parçalanmaya başlar. Genellikle, basma mukavemeti çekme mukavemetinden daha yüksektir çünkü malzemeleri sıkıştırmak, uzatmaktan daha zordur. Mühendislik tasarımında, parçanın basma kuvvetlerine maruz kalması durumunda önemli bir özelliktir. Bunun örnekleri hidrolik presler, kolonlar ve otomotiv süspansiyon sistemleridir.

Malzeme Rijitliği Nedir?

    Rijitlik, mühendislik tasarımı ve imalat açısından büyük öneme sahip başka bir malzeme özelliğidir. Temelde, bir kuvvetin etkisi altında malzemenin şekil değiştirme hızının bir ölçüsüdür. Bu nedenle, yüksek rijitliğe sahip bir malzeme, daha az rijit bir malzemeden daha az şekil değiştirir. Gerilme-şekil değiştirme eğrisine atıfta bulunarak, rijitlik, stresin (kuvvetin) ve şekil değiştirme (deformasyonun) değişim oranının bir oranıdır. Diğer bir deyişle, bu, gerilme-şekil değiştirme eğrisinin eğim değeridir. Sadece elastik bölgenin rijitliği dikkate alındığında, buna aynı zamanda 'elastisite modülü' denir.

• İşlemede Rijitlik- Kesici Takım Deformasyonu

   Rijitlik konseptini işleme sektöründen gerçek bir örnekle genişletelim. Kesici takım, kesme işlemi tarafından üretilen kesme kuvvetlerini alır ve deformasyona uğramadan yeterince rijit olmalıdır. Küçük sapmalar normaldir, ancak aşırı deformasyonlar parçanın toleransını düşürebilir ve hatta takımı kırabilir. Sonuç olarak, mühendisler, takım seçiminden önce gerekli formülleri uygular ve takımlarının kabul edilebilir sınırlar içinde sapıp sapmayacağını kontrol etmek için bu formüllerden faydalanır. Bu hesaplama sürecinin oldukça basitleştirilmiş bir versiyonu aşağıda sunulmuştur.

Malzeme Sertliği Nedir?

   Sertlik, bir malzemenin lokalize ve kalıcı deformasyonlara karşı direncinin bir ölçüsüdür. Basit bir ifadeyle, bu, bir malzemenin çizilme, çizik ve aşındırma gibi yüzey deformasyonlarına karşı direncidir. Malzeme ne kadar sertse, çizilmesi o kadar zordur. Sertlik, mühendislik kararları için düşünülmesi gereken önemli bir malzeme özelliğidir. İşleme örneğinde, sadece karbür veya PCN gibi sert kesici takım malzemeleri, titanyum gibi zor kesilebilen malzemelerle uyumludur. Yumuşak malzemeler, yüksek hız çeliği gibi sert metaller üzerinde hızla başarısız olur.

• Sertlik Nasıl Ölçülür?

   Sertlik, en kapsamlı şekilde belgelenmiş malzeme özelliklerinden biridir. Profesyoneller genellikle sertliği ölçüm malzemesi olarak kullanır. Sertliği ölçmek ve nitelendirmek için çeşitli testler ve ölçekler bulunmaktadır. Ana sertlik testleri ve ölçeklerini kısaca açıklayalım. Çoğu sertlik testi benzer, standartlaştırılmış bir prosedürü izler. Belirli bir şekil ve malzemenin indüklenici, bilinen bir kuvvetle test malzemesinin yüzeyine itilir. Daha sonra, çukurluğun boyutları kaydedilir. Son olarak, tüm bu değerler sertliği hesaplamak için kullanılır. Testler arasında Vickers, Brinell ve Rockwell testleri en popüler olanlardır.

• Dayanıklılık, Rijitlik ve Sertlik:

   Bu üç özellik arasında belirli ilişkiler bulunmaktadır. Örneğin, çekme mukavemeti ve sertlik genellikle doğrudan ilişkili olduğu kanıtlanmıştır. Yüksek sertlik genellikle yüksek dayanıklılık anlamına gelir. Aynı argüman, dayanıklılık ile rijitlik arasındaki ilişki için de geçerlidir. Güçlü malzemeler genellikle daha rijittir. Bu nedenle, deformasyonun düşük olmasını istediğimizde güçlü malzemeleri tercih ederiz, yukarıda kesici takım deformasyonu örneğinde olduğu gibi. Ancak bu kesin bir kural değildir. Cam gibi kırılgan malzemeler, örneğin, rijit ama güçlü değildirler. Yani, yük altında çok fazla deformasyona uğramazlar, ancak çok hızlı bir şekilde plastik deformasyon bölgesine girer ve kırılırlar. Bu malzeme özelliklerini ayrı ayrı değerlendirmek daha doğru olacaktır.

*Bu bilgiler genel bilgiler olup ticari ve üretim süreçlerinizde mühendisleriniz ile birlikte taleplerinize en uygun seçimi yapmanızı öneririz.*