Neden CNC İşlenmiş Çelik Parçalar Bükülür ve Bükülmeyi Nasıl Önleriz

Bükülme, CNC işlenmiş çelik parçalarda ortaya çıkan en sinir bozucu kusurlardan biridir. Makinede tam ölçüleri alınan bileşenler, serbest bırakıldıktan sonra, ısı işleminden sonra hatta nihai muayenede bile aniden bükülebilir. Sonuç: hurda, yeniden işlenme, teslimat gecikmeleri ve müşteri şikâyetleri.

Gerçek üretim ortamlarında yapılan atölye deneylerinden, özel bağlama aparatı yeniden tasarım projelerinden ve termal gerilim test verilerinden yola çıkarak bu makale, çelik parçaların CNC işlemenin hangi aşamalarında neden büküldüğünü — ve bunu nasıl önleyebileceğinizi — kanıtlanmış mühendislik yöntemleriyle açıklar.

CNC İşlemede Çelik Parçalarda Bükülme Nedir?

Bükülme, istemsiz boyutsal bozulmayı artık gerilmeler, termal gradyanlar veya eşit olmayan malzeme kaldırılmasından kaynaklanır.

Tipik belirtiler şunlardır:

• Düz plakaların işlemenin ardından eğrilmesi

• Uzun millerin kaba tornalama sonrası bükülmesi

• İnce cidarların sökme sırasında burkulması

• Deliklerin ısı işleminden sonra yuvarlaklık özelliklerini kaybetmesi

AISI 1045 valf gövdeleri işleyen bir hidrolik ekipman tedarikçisinde yürütülen 6 aylık bir çalışmada:

• Şekil bozukluğuna bağlı hurda oranı düştü 28%

• Yeniden işleme süreleri azaldı 34%

• Düzlemsellik sapması 0,19 mm’den → 0,06 mm’ye iyileşti

—aşağıda açıklanan süreç değişikliklerinden sonra.

Neden CNC İşlemesi Yapılan Çelik Parçalar Bükülür: Temel Nedenler

1. Ham Malzemede Kalan Gerilimler

Sıcak haddeleme veya dövme ile üretilen çelik çubuklar genellikle şekillendirme ve soğuma sırasında oluşan kilitli gerilimler

Içerir. İşleme sırasında malzeme eşit olmayan şekilde kaldırıldığında bu gerilim yeniden dağılır ve parça bükülmesine neden olur.

Gözlemlenen bir örnek:
4140 dövme levhalarının gerilim giderilmeden işlenmesi sonucunda 0,32 mm eğrilme oluştu bitirme işleminden sonra 400 mm uzunluk boyunca.

2. Kesim Sırasında Isınma Oluşumu

Çelik, ısıtıldığında genleşir. Aşırı agresif kesim stratejileri veya yetersiz soğutma akışı, özellikle aşağıdaki bölgelerde termal gradyanlara neden olur:

• Derin cepler

• İnce ribler

• Uzun bitirme geçişleri

Deneme çalışması sırasında termal görüntüleme, bir 42 °C'lik sıcaklık farkı gösterdi—ince bir flanş boyunca ölçülebilir şekil bozulmasına neden olacak kadar.

3. Dengesiz Malzeme Kaldırma

Malzemenin büyük kısmını önce tek bir taraftan kaldırarak iç gerilmelerin asimetrik olarak serbest kalmasına neden olursunuz.

Bu, şu alanlarda yaygındır:

• Konut parçaları

• Yapısal braketler

• Büyük plakalar

4. Sabitleme Elemanlarından Kaynaklanan Deformasyon

İnce çelik bileşenlerin aşırı sıkılması, bunları elastik olarak deforme edebilir. Serbest bırakıldıklarında, bu bileşenler çarpık şekillere geri döner.

Vakum sabitleme elemanları üzerinde yapılan kuvvet sensörü testleri, sıkma yükünü %35 azaltmanın işlenmeden sonraki düzlemsellik hatasını yarıya indirdiğini göstermiştir.

5. İşlemeden Sonra Isıl İşlem

Parçalar uygun şekilde desteklenmezse veya işlemenin ardından ısı işleminden (HT) sonra yapılacak son işleme için yeterli miktar işlenebilir malzeme bırakılmazsa, su verme ve temperleme yeni gerilmeler oluşturur.

CNC ile işlenen çelik parçalarda çarpılma oluşumunu önlemek için alınacak önlemler

Öncelikle malzemeyi gerilimden arındırın

Kritik bileşenler için:

• Karbon/alaşımlı çelikler için gerilme giderme tavlaması 550–650°C aralığında yapılır

• Her 25 mm kalınlık için 1 saat bekletilir

• Kontrollü fırın soğutması

Üretim sonucu:
Gerilme giderilmiş 4140 plakalarında %62 daha az çarpılma son işlem aşamasında gözlemlendi.

Dengeli Kaba İşleme Stratejileri Kullanın

Bir yüzeyi tamamen işlemenin yerine:

• Malzemeyi simetrik olarak kaldırın

• Yüzleri sırayla işleyin

• İşleme sonrası işlem için düzgün kalınlıkta (0,5–1,0 mm) bir miktar malzeme bırakın

Bu yaklaşımı uygulayan CAM şablonları, düzlemsellik hatalarını 45%yapısal parçalarda azalttı.

Isıyı Azaltmak İçin Kesme Parametrelerini Optimize Edin

Verimliliği kısmadan ısı girdisini düşürün:

• Yüksek verimli frezeleme kullanın (adım geçişi %10–%20, derin eksenel kesmeler)

• Pürüzsüz kenarlı keskin takımlar

• Termal kararlılık için AlTiN kaplamalar

• Yüksek basınçlı soğutucu (50–80 bar)

Optimizasyondan sonra ölçülen iş mili güç tüketimi %14 azaldı ve yüzey sıcaklığı 18 °C düştü.