Sandvik Coromant, CoroDrill® 863-O matkap ile tok kompozit işleme alanına öngörülebilir takım aşınmasını getiriyor. Yakın zamanda yapılan bir ankete göre her üç üreticiden biri otomasyon takımlarına yatırım yapmayı hızlandırmayı düşündüğünü söylüyor. Peki bu kompozit malzemeleri işleme gibi zorlu bir iş alanına nasıl uygulanacak? Burada, Sandvik Coromant’ta Global Ürün Müdürü olarak görev alan Aaron Howcroft, CoroDrill® 863-O kesici takımın kimyasal buhar biriktirme (CVD) teknolojisi sayesinde üreticilerin kompozitleri işleme yaklaşımlarını yeniden düşünmelerine nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyor.
Havacılık sanayisindeki çoğu parçada delik delme sırasında, üreticilerin deliği doğru delmek için üç şansı var. Bu üç şanstan sonra deliği gerekli tasarım spesifikasyonları dahilinde yeniden işlemek imkansız hale geliyor. Deliklerden biri bile çap, yüzey ince işleme veya delaminasyon gibi işlemlerden birinde başarısız olursa, parçanın tamamı hurdaya çıkarılıyor. Havacılık sanayisindeki parçaların ne kadar değerli olduğunu göz önünde bulunduracak olursak, delik işleme oldukça riskli bir iş. Bu, özellikle işlemeye yeni talepler getiren kompozit malzemelerde delik delerken geçerli.
Delik işleme, kompozitlerle çalışırken en yaygın işleme proseslerinden biri olarak ortaya çıktı. Farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip iki veya daha fazla malzemeyi birleştiren kompozit malzemelerin işlenmesi, malzemenin fiber kısmının kesilmesini veya kopmasını içerir. Bu işlem doğru yapılmazsa, kompozit malzemelerin tabakaları ait oldukları yerden sıyrılır. Bu durum, Sandvik Coromant’ın müşterilerine göre üretimde en sınırlayıcı faktör olan delaminasyon olarak bilinir.
Delaminasyon delik kalitesini ve tekrarlanabilirliği, nihai ürünün kalitesini ve bütünlüğünü ve üreticinin karını etkiler. Burada bütünlük ifadesini kullandım, çünkü; iyi delik kalitesi, parça arızasının önlenmesi için çok önemlidir ve deliklerin işlemesi veya ince talaş işlemesi için kullanılan imalat prosesleri tarafından belirlenir. Kompozit işleme sırasında oluşan ısının miktarı da çok önemlidir. Malzemenin zayıf ısı iletimi ve talaşların olmaması, malzemenin liflerini bir arada tutan reçine için risk oluşturur. Bir diğer ifadeyle, kompozitlerin işlenmesi, aksi takdirde gözden kaçabilecek olan işleme sürecindeki zayıflığı aydınlatır. Bu zayıflıklar, pazarda bulunan kompozit malzemelerin artan ürün yelpazesi ve öngörülemezliği ile vurgulanmaktadır. Bu da rekabetçi işlemeyi bir zorluk haline getirir.
Peki şimdi neden bundan bahsediyorum? COVID-19 döneminde delik işlemenin tartışmasız şekilde her zamankinden daha önemli olduğu su götürmez bir gerçek. Euromonitor International araştırmasına göre, şirketlerin yaklaşık %50’si dijital stratejilerini yeniden şekillendirmeyi planlıyor. Euromonitor’ın Voice of the Industry 2020 anketine göre, her üç katılımcıdan biri otomasyon takımlarına yatırım yapmayı hızlandıracağını söyledi. Dolayısıyla insansız ışıksız üretim senaryolarında bu deliklerin doğru şekilde delinmesi gerekiyor. Bu yüzden, üreticilerin kompozitlerde nasıl delik deleceklerini yeniden düşünmeye devam etmeleri gerekiyor.
Öngörülebilir aşınma
Delik yüzey bütünlüğünün havacılık sanayisi üreticileri için gerçek bir endişe kaynağı olduğunu tespit ettik. Peki bu endişelerin ele alınmasında takımlar nasıl bir rol oynayabilir ve daha iyi bir matkap bir otomasyon stratejisine nasıl fayda sağlayabilir?
Gelin önce üreticilerin çabaladıkları ideale bir göz atalım. İyi kalitede, tutarlı ve tekrarlanabilir delikler istiyorlar. Elbette tüm takımlar eninde sonunda bir gün yıpranacak. Ama bu aşınma, takımdan takıma tutarlı ve öngörülebilir olmalıdır. Öngörülebilir aşınmanın önemini ne kadar vurgulasam az. Genellikle bir CNC, arıza noktasında takımı çıkarmak için programlanır. Dolayısıyla matkabın kullanım ömrü tutarlı değilse, korkunç ama gerçekçi bir senaryoda, satın aldığınız çoğu ürünün takım ömrünü %50 azaltabilirsiniz. Sandvik Coromant müşterilerine bir matkap tedarik ettiğinde matkabın; koşullar ne olursa olsun, her seferinde öngörülebilir bir süre boyunca dayanacağını garanti edebilmeliyiz!
İyileştirilmiş tasarım
İşte bu yüzden Sandvik Coromant karbon fiber takviyeli (CFRP) ve cam elyaf takviyeli (GFRP) malzemeler dahil olmak üzere kompozitler için CoroDrill® 863-O yüksek performanslı matkabı geliştirdi. Bu matkap, kompozit malzemelerden geniş ölçüde yararlanan ve uçak şasileri ve diğer parçaların üretiminde kompozit malzemeler kullanan havacılık sanayisi gibi, takım başına daha fazla delme işlemi gerektiren sanayilere odaklanılarak tasarlanmıştır.
CoroDrill® 863-O (O sadece kompozit uygulamalarını ifade eder) takımını geliştirmek için, ilk yaptığımız şey bunu havacılık sanayisinde delaminasyona en yatkın malzemeye uygulamak oldu. Özellikle, en yaygın olarak havacılık sanayisinde kanatlarda ve uçak gövdesinde kullanılan, soyulma katı olmayan veya sırtı dokumasız tek yönlü laminatı seçtik. Takımların kullanım ömrü boyunca tam olarak ne kadar delaminasyon yaşadığımızı belirlemek için delaminasyonu dijital olarak haritalandırdık. Bilgisayar sistemi, herhangi bir delikte kabul edeceğimiz delaminasyon miktarı anlamına gelen çok sıkı toleranslarla kuruldu. Elde edilen verilerden, helis açısı veya matkabın etrafındaki spiral kanal gibi matkabın tasarımının temel yönlerini optimize edebildik. Daha yüksek bir helis, talaş tahliyesinde avantaj sağlar, böylece çıkış tarafındaki delaminasyonu azaltmaya yardımcı olabilir. Bunun tersine, çok yüksek bir sarmal da giriş tarafındaki kompozit malzemedeki tabakaları ayırabilir. Her iki durumda da bu etken, tabakaların veya liflerin deliğe sarkmasına neden olabilir. CoroDrill 863-O’nun diğer başlıca özellikleri ise profili ve kalitesidir. Kompozit malzemeler homojen değildir ve bir üretim çalışmasında herhangi bir yeni malzemenin görünümü, kendi kalınlığı, kompozisyon türü vb. gibi benzersiz zorluklar sunar. CoroDrill 863-O’ün üstün özellikleri, herhangi bir malzemenin üstesinden gelmek için tasarlanmıştır.
Gelelim kalite konusuna. Karbürün kesme geometrisi ve takım sapı açısından takımı güçlendirmesi sayesinde karbür matkaplar, havacılık sanayisi parçalarını işlemek için çok uygundur. Bu da kesme işlemini iyileştirir, boşluğu ve malzeme tahliyesini maksimuma çıkarır. Ancak kompozitlerin aşındırıcı doğası nedeniyle karbür de hızlı aşınır. Bu özellikle otomatikleştirilmiş üretim kurulumları için sorun teşkil eder.
Bunun üstesinden gelmek için, CoroDrill 863-O kimyasal buhar biriktirme (CVD) teknolojisi ile donatılmıştır. CVD, kompozitleri ve istiflenmiş malzemeleri işlemek için ideal, çok sert bir takım malzemesidir. Tüm kesme kenarı boyunca CVD tabakaları uygulamak çok daha uzun takım ömrü sağlayabilir ve CVD’nin düşük sürtünme katsayısı ve yüksek ısı iletkenliği nedeniyle, takımın kesme kenarları talaş yığılmasına (BUE) karşı daha az hassastır. CVD’nin keskin kalması bu ısıyı ortadan kaldırır ve düşük sürtünmeye sahiptir. Böylece deliklerde sorun oluşma eğilimini en aza indirir. Bu nedenle CVD kalitesi, delik sayısının yüksek olduğu ve daha yüksek verimliliğin gerekli olduğu yerlerde tercih edilir.
İyi donanımlı robotlar ve saha testi
Büyüyen CoroDrill 863 ailesi, hem CNC’lerde hem de üretim hattındaki robotlarda üreticilerin otomatikleştirilmiş üretim kurulumlarından yararlanıyor. Karbür, çok kristalli elmas (PCD) ve CVD kaplama seçeneklerinde mevcut olduğu için matkap, insansız veya ışıksız uygulamalarda her türlü zor malzeme tipini (kompozitler, alüminyum, titanyum, ısıl dirençli süper alaşımlar ve paslanmaz çelikler) işleyebilir. Laboratuvardan çıktıktan sonra CoroDrill 863-O’nun performansı, bir karbon fiber iş parçasına delikler açılarak test edildi. Mühendisler, malzemenin üstün ağırlık mukavemet oranı sayesinde daha hafif uçak yapıları yapmaya çalıştıkları için karbon fiber, havacılık sanayisi uygulamalarında popüler bir malzeme seçimidir.
Ortalama 0,25 inç kalınlığa sahip bir parça, kompozit malzemelerde gelişmiş aşınma direnci için O1AD adlı kendi CVD varyantımızı kullanan CoroDrill® 863-O geometrisi ile iki set delik delme işlemine tabi tutuldu. İlk olarak, iş parçası 6,37 mm (0,25 inç) kesme çapına (DC) sahip 863-O matkapla işlendi. İkincisinde ise 4,85 mm (0,191 inç) kesme çapı ile işlendi.
863-O her iki sette ve tüm takımlarda mükemmel sonuçlar sağladı. Karbon fiberde 6,37 mm (0,25 inç) kesme çapında 400 delik ve 4,85 mm (0,191 inç) kesme çapında 560 delik delindi, takım ömürlerinin henüz erken bir aşamasında bile sonuçlar laboratuvar testleriyle oldukça iyi eşleşti. Müşterilerimizin takım ömrünü öngörmesini ve tahmin etmesini sağlayan bir sistem olan Sandvik Coromant’ın Capacity Data Management (Kapasite Veri Yönetimi) sistemini kullanarak, güvenli bir takım ömrü tahmininde bulunduk. Genel olarak bu, ürünün kompozit işlemede mükemmel takım ömrü, daha az takım değişiklikleri, tekrarlanabilir ve güvenilir performans sağlama gibi yeteneklerini gösterir. Daha da önemlisi, tüm delikler, her iki test çalışması boyunca giriş veya çıkışta düşük seviyelerde delaminasyon gösterdi.
Sonuç olarak özel kesici takımların, özellikle kompozit veya istiflenmiş malzemelerden yapılan parçalarda delik işlemede başarıya ulaşmak için kritik öneme sahip olduğu çok açık. 863-O matkap gibi takımlar, sert kompozit malzemeler işlemede bile, şirketlerin uygulamalarını tamamen otomatikleştirmelerine yardımcı olma konusunda çok önemli bir rol oynayabilir.