Talaşlı imalat dünyasında rekabet, her geçen gün daha yüksek hızlara ve daha zorlu malzemelere doğru kayıyor. Özellikle havacılık, enerji ve otomotiv sektörlerinde kullanılan ısıya dayanıklı süper alaşımların (HRSA) işlenmesi, geleneksel karbür takımların sınırlarını zorlamaktadır. İşte tam bu noktada, mühendislik harikası bir malzeme sahneye çıkıyor: SiAlON (Silisyum Alüminyum Oksinitrür) Seramikleri.
Bu yazımızda, SiAlON seramiklerin yapısını, diğer seramik uçlardan farkını ve zorlu işleme operasyonlarında neden vazgeçilmez bir tercih olduğunu detaylıca inceliyoruz.
SiAlON, temel olarak Silisyum Nitrür (Si3N4) seramiklerinin geliştirilmiş bir türevidir. İsminden de anlaşılacağı üzere; Si (Silisyum), Al (Alüminyum), O (Oksijen) ve N (Azot) elementlerinin bileşiminden oluşur.
Saf Silisyum Nitrür mükemmel bir tokluğa sahip olsa da, sinterlenmesi oldukça zordur. Yapıya Alüminyum Oksit (Al2O3) eklenmesiyle elde edilen SiAlON, hem silisyum nitrürün yüksek tokluğunu korur hem de kimyasal kararlılığını artırır. Bu malzeme yapısı, iki ana fazda incelenir:
Alfa (α) - SiAlON: Yüksek sertlik sağlar, aşınma direnci mükemmeldir.
Beta (β) - SiAlON: Yüksek tokluk sağlar, darbe ve şoklara karşı dirençlidir.
Modern kesici uçlar, genellikle bu iki fazın optimum kombinasyonu ile üretilerek hem sert hem de tok bir yapı sunar.
SiAlON seramikleri, özellikle Nikelli (Inconel, Waspaloy) ve Kobalt bazlı süper alaşımların işlenmesinde rakipsizdir. İşte sağladığı temel avantajlar:
1. Mükemmel Termal Şok Direnci Karbür uçların aksine, SiAlON seramikleri ani sıcaklık değişimlerine karşı oldukça dayanıklıdır. Bu özellik, kesme sıvısı (soğutma sıvısı) kullanıldığında bile ucun çatlamasını engeller. Çoğu seramik türü soğutma sıvısını sevmezken, SiAlON bu konuda esneklik sağlar.
2. Yüksek Çentik Aşınması (Notch Wear) Direnci Süper alaşımlar işlenirken, malzemenin sertleşmesi sonucu kesici uçta "çentik aşınması" görülür. SiAlON’un kimyasal kararlılığı, bu aşınma türünü minimuma indirerek takım ömrünü uzatır.
3. Yüksek Kesme Hızları Karbür takımlarla 30-50 m/dk hızlarda işlenen bir Inconel parçayı, SiAlON uçlarla 200-300 m/dk ve üzeri hızlarda işleyebilirsiniz. Bu, üretim süresini %80'e varan oranlarda kısaltmak anlamına gelir.
SiAlON seramiklerin "ev sahibi" olduğu iki ana malzeme grubu vardır:
ISO S (Isıya Dayanıklı Süper Alaşımlar): Gaz türbin kanatları, uçak motor parçaları ve petrokimya valfleri. Özellikle Inconel 718 gibi işlemesi zor malzemelerde kaba ve yarı finiş operasyonları için idealdir.
ISO K (Dökme Demirler): Otomotiv endüstrisinde motor blokları veya fren diskleri gibi gri dökme demirlerin yüksek hızlı frezelenmesinde kullanılır.
Sektörde sıkça karıştırılan bu iki tür arasındaki temel fark şudur:
Whisker Seramikler (SiCw): İçerisinde silisyum karbür kıllar bulunur. Çok serttirler ancak maliyetleri daha yüksektir.
SiAlON: Whisker seramiklere göre daha ekonomiktir ve özellikle darbeli kesimlerde veya kabuklu yüzeylerin (döküm/dövme kabuğu) işlenmesinde daha iyi tokluk performansı gösterir.
SiAlON uçlardan maksimum verim almak için şu parametrelere dikkat etmelisiniz:
Rijitlik: Tezgah ve parça bağlama rijitliği (titreşimsiz olması) seramiklerin performansını doğrudan etkiler.
İlerleme Oranları: Çok düşük ilerlemelerden kaçının. Seramik uçlar "sürterek" değil "keserek" çalışmalıdır, aksi halde ısı birikimi yerine sürtünme aşınması oluşur.
Giriş ve Çıkışlar: Parçaya giriş ve çıkışlarda ilerlemeyi %50 oranında düşürmek, ucun kırılma riskini azaltır (Roll-in / Roll-out tekniği).
Sonuç
SiAlON seramik uçlar, sadece bir "alternatif" değil, zorlu malzemelerin seri üretiminde bir zorunluluktur. Üretim maliyetlerini düşürmek ve tezgah kapasitesini artırmak isteyen işletmeler için, doğru SiAlON kalitesini seçmek, rekabette bir adım öne geçmek demektir.
