MAKALELER / KESME SIVISI FORMÜLLERİ - MADENİ YAĞ ANSİKLOPEDİSİ
KESME SIVILARI VE EMÜLSİYONLU YAĞLAR
Metallerin talaşlı imalatlarında kullanılan kesme sıvılarının tam olarak ne zaman ve nasıl kullanılmaya başlandığını söylemek zordur. Ünlü metalurjist F.W. Taylor (1890) takım çelikleriyle yapmış olduğu çalışmalarda az miktarda su kullanmasının kesme hızını büyük oranda arttırdığını tespit etmiştir. Kesme sıvılarının gelişimi az veya çok metal kesme tekniklerinin gelişimi, makine dizaynı ve kesici takım malzemelerindeki gelişmeler ile paralellik göstermiştir.
Bir kesme sıvısının, kaliteli bir kesme işleminin yerine getirilebilmesi için ortaya koyması gereken şartlar şunlardır;
· Tatminkar bir kesme hızını sağlaması
· Yüzeyi düzgün bir mamul üretimine imkan vermesi
· Ekonomik kesici takım ömrünün temini
Bu şartları yerine getirebilmesi büyük ölçüde kesme operasyonunun doğasına bağlıdır. Hız, besleme, uygulanan kesme derinliği, kullanılan kesici takımın türü ve en tabiisi işlenen metalin metalurjik özelliklerine bağlıdır. Bu konunun bütün bir tartışması, sürtünme etkisi, basınç, temperatür değişimi, ısı akışı , iç gerilmeler v.s. gibi talaş kaldırma fiziğinin esaslarıyla ilgilidir. Ayrıca kesme sıvısı iş parçası ve tezgah üzerinde meydana gelebilecek pası önlemelidir. Duman yapmamalı ve kötü bir kokusu olmamalı, çabuk bozulmamalı, zararlı herhangi bir madde içermemelidir.
KESME SIVISININ FONKSİYONLARI
Kesme verimini arttırmak için, bir kesme sıvısı üç ayrı fakat birbiriyle ilişkili fonksiyonu yerine getirmek zorundadır.
· Yağlama fonksiyonu: Kesme sıvısının ilk görevi takımı, iş parçasını ve talaşı yağlamasıdır. İş parçasından talaş kaldırılırken kesici takım, iş parçası ve talaşın buluştuğu yerde kısmi bir vakum yaratıldığı düşünülür. Bu olay kapiler hareketle bağlantılı olarak kesme sıvısını, iş parçası, kesici takım ve talaşın karşılaştığı noktaya çekmeye eğilim gösterir. Sonuçta metalin metalle teması ile ortaya çıkan sürtünme büyük ölçüde azaltılmış olur.
· Soğutma fonksiyonu: Isı daima daha sıcak bir maddeden daha soğuk bir maddeye akacağı için; iş parçası, kesici takım ve talaşta sürtünme ile ortaya çıkan ısı, soğutucu özellikteki kesme sıvısı ile absorbe edilmeye çalışılır. Sıvının kendisi ısınır ve devamlı olarak bir diğer sıvı ile değiştirilemediği için soğutma kabiliyetini kaybeder. Bu nedenle kesme sıvıları sürekli olarak, büyük oranlarda kesici takım ve parça üzerine akmalıdır. Yeterli hızda akan, kafi miktardaki akışkan uygulanırsa, ısı üretildiği oranda uzaklaştırılacaktır.
· Kaynağı önleme fonksiyonu: Kesme sıvısının soğutma ve yağlama özelliğine rağmen iş parçası, kesici takım ve talaş üzerinde metal ile metalin teması sınırlı bölgelerde daima mevcuttur. Bu sınırlı alanlarda ortaya çıkan ısı küçük metal partiküllerinin iş parçası ve kesici takıma kaynamasına imkan verebilecek yüksekliktedir. Bu olayı önlemek için, sülfür, klorür ve diğer kimyasal bileşikler kesme sıvılarına ilave edilir. Bunlar temas alanlarını sabunumsu metalik bir film tabakası ile örterler ve metal partiküllerinin kaynak olmasını engellerler.
KESME SIVILARININ SINIFLANDIRILMASI
Kesme sıvıları çalışma sırasında istenilen performansları elde edebilmek için değişik özelliklerde formüle edilirler. Bu ürünlerin kullanım alanları çok geniştir. Bazen yağlayıcılık ön plandadır, bazen soğutuculuk daha önemlidir ve ince talaş oluşan operasyonlarda da kaynağı önleme özelliği daha önemlidir. Kesme sıvıları bütün bu gereksinimlere cevap verebilecek şekilde neat yağlar, emülsiyonlar (bor yağları), yarı sentetik ürünler ve tam sentetik ürünler olarak değişik gruplarda üretilirler.
1-NEAT KESME SIVILARI
Bu yağlar yağlayıcılık ihtiyacının soğutuculuk ihtiyacından daha fazla olduğu uygulamalarda suyla karıştırılmadan oldukları gibi kullanılan ürünlerdir.
Petrol, hayvan, deniz veya bitkisel kaynaklı yağların biri veya birkaçının kombinasyonundan oluşurlar. Mineral yağ kesme yağlarının formülasyonunda en çok kullanılan yağdır. Öte yandan mineral yağın hiçbir katıksız olduğu gibi kullanılma alanları yüksek işlenebilirlikteki metallerle (alüminyum, pirinç, magnezyum gibi) ve çelik üzerindeki bazı hafif işlemlerle sınırlanmıştır. Mineral yağ katıksız olarak kullanıldığı durumda sadece hidrodinamik yağlayıcılık sağlar. Öte yandan mineral yağlarla birlikte polar katıklar kullanıldığında yağın polar yağlayıcılığı artar ve daha zor şartlı operasyonlarda kullanılabilir. Aynı şekilde daha da zor şartlarda çalışabilmek için bu yağların formülasyonuna aşırı basınç (EP) katıkları ilave edilebilir.
2-EMÜLSİYONLAR (BOR YAĞLARI)
Bu ürünler %60 dan daha fazla mineral yağ içerirler.
Emülsiyon, yağın emülsiyon yapıcı ajanlarla ve diğer katıklarla birlikte suda karıştırılmasıyla yağ taneciklerinin su içinde askıda kalmasıyla oluşan bir karışımdır. Hayvansal ve bitkisel kaynaklı yağların yada esterlerin ilavesi emülsiyonların yağlayıcılığını artırır. Sülfürlü, klorlu ve fosforlu katıkların ilavesi ise emülsiyona daha yüksek yağlayıcılık ve aşırı basınç (EP) özellikleri verir. Su, yüksek spesifik ısısı, yüksek termal iletkenliği ve yüksek buharlaşma ısısı ile en etkili soğutma ortamıdır. Emülsiyonlarda, suyun mükemmel soğutma özellikleri yağlayıcılık sağlayan katıklarla birleştirilmiştir.
a)Emülsiyonların Hazırlanması
· Emülsiyonu hazırlamadan önce emülsiyon tankının ve makina aksamının fiziksel ve biyolojik olarak temizlenmiş olmasından emin olunmalıdır.
· Gerekli miktarlardaki suyun %95’i emülsiyon tankına alınmalı, %5’i daha sonra konsantrasyon ayarlaması yapmak ve ayrı bir kapta ürünü karıştırmak için ayrılmalıdır.
· Operasyona göre tespit edilmiş konsantrasyonu elde etmek için gerekli yağ miktarı ayrı bir kapta mükemmel bir şekilde karıştırılarak suya ilave edilmelidir. Karıştırma sırasında yağ suya ilave edilmeli, su yağa ilave edilmemelidir. İlave sırasında karıştırma devam etmelidir.
· Daha kolay bir karıştırma sağlamak için su sıcaklığının 20°C civarında olmasına dikkat edilmelidir.
· Yağ ilavesi tamamlandıktan sonra konsantrasyon kontrol edilmeli ve gerekirse daha önce ayrılan su ile konsantrasyon istenilen değere ayarlanmalıdır.
· Emülsiyonun homojenliğinden emin olmak için işleme başlamadan en az 10 dakika daha karıştırmaya devam edilmelidir.
· Emülsiyonun hazırlandığı tarih not edilmeli, daha sonra karşılaştırmalar yapabilmek için numune alınarak analizleri yapılmalı ve sonuçlar dosyalanmalıdır.
b) Emülsiyonlarda Konsantrasyon Kontrolünün Önemi
Emülsiyonların kullanıldığı operasyonlara göre ideal kullanım konsantrasyonları vardır ve maksimum performans bu aralıklarda elde edlilir. Bu aralıkların dışına çıkıldığı durumlarda problemler çıkar. Bu nedenle konsantrasyon günlük olarak kontrol edilmelidir. Konsantrasyon kontrolü en kolay biçimde el refraktometresi ile yapılır.
Konsantrasyon yüksek ise;
· Parça yüzeyinde ve tezgahta yapışkan depoziteler oluşur.
· Kesme bölgesinde duman olur.
· Operatör ellerinde tahriş problemleri olabilir. (Özelikle sentetik ürünlerde).
Konsantrasyon düşük ise;
· Parçalarda ve tezgahta paslanma problemleri görülebilir.
· Yağlayıcılık azalacağından kesici takımların uçlarını bileme süresi kısalır, istenilen kalitede yüzey düzgünlüğü elde edilemez.
·
Emülsiyonun bakteri üremesine karşı koruyuculuğu daha az olur.
HAMMADDELER ANSİKLOPEDİSİ
