SEKTÖRLER HABERLER ÜRÜN TANITIMLARI TEKNİK YAZILAR DOSYALAR RÖPORTAJLAR BAŞARI HİKAYELERİ UZMAN GÖRÜŞÜ YAZARLAR FUARLAR ETKİNLİKLER PROFİLLER Editörden Künye YAYIN KURULU ARŞİV ABONELİK İLETİŞİM
Metal Enjeksiyon Uygulamalarında Hasar Mekanizmaları ve Yüksek Performanslı Yeni Bir Kalıp Çeliği: SITHERM S361R

 

M. Önder Yücel
Akademi Metalurji - Genel Md.

 

Öncelikli olarak metal enjeksiyon kalıplarında oluşan hasarları özetlemek ve daha sonra yüksek performanslı yeni kalıp çeliğimiz SITHERM S361R’in özellikleri üzerinde durmak isterim. Metal enjeksiyon kalıplarında başlıca 4 ana hasarı gözlemleriz. Bu hasarlar ve oluşma yüzdeleri yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir.

 

• Termal yorulma (Kılcal çatlak oluşumları)        %58
• Erozyon                                                            %27
• Yapışma                                                            %10
• Gerilme çatlakları (büyük çatlaklar)                    %5

 

Bu hasar mekanizmaları kalıp çeliğinin özelliklerine, kalıp çeliğinin ısıl işlemine, kalıp dizaynına, dökümde üretim koşullarına, kalıbın yüzey işlemine, ve kalıbın bakımına bağlı olarak kalıp ömrünü sınırlar.

 

Thermal Yorulma Çatlakları:
Metal enjeksiyon kalıbının yüzeyi sürekli ısınma ve soğuma çevrimi  (Şekil 1.) altındadır. 

 

Kalıba sıcak metalin dolduğu baskı esnasında, kalıp yüzeyinde sıcaklık artar ve kalıp yüzeyinde genleşme gerçekleşir, takip eden adımda parçanın kalıptan çıkartılması ve kalıp yüzeyinin ısınmaya devam etmemesi için, yüzeyin soğutulması amacı ile soğutucu ve yağlayıcı sıvı püskürtülmesi ile de yüzeyde kısmi bir soğuma ve büzülme gerçekleşir. Bu sıcak-soğuk çevrimi bir yorulma prosesidir. Kalıp çeliğinin sıcak mukavemetine (sıcak sertlik) bağlı olarak kalıp yüzeyi zaman içinde sertliğini yitirecektir. Ancak kalıbın iç bölgeleri aynı oranda ısınmadığından, yüzeyin genleşmesine ve büzülmesine izin vermeyecek, böylece kalıp yüzeyi ile çekirdeği arasında çekme ve basma gerilimi doğar. Bu gerilim, ısınarak mukavemetini yitiren kalıp çeliğinin akma mukavemetinden daha yüksek ise, kalıp yüzeyinde çatlaklar oluşmaya başlar. Ortaya çıkan çatlaklar ağ biçiminde, kılcal çatlaklardır ve bu çatlaklar Thermal Yorulma Çatlakları (Şekil 2.) olarak anılır.

Termal yorulma çatlakları yorulma sonrasında oluştuğu için, tamamen önlemek ne yazık ki olanaklı değildir. Ancak çatlak oluşumlarının ve çatlakların ilerlemesini geciktirmek için kullanılan kalıp çeliğinden aşağıdaki özellikler beklenir.
• Yüksek sıcak akma mukavemeti
• Yüksek süneklik
• Yüksek ısıl iletkenlik

 

Erozyon:
Erozyon, kalıp yüzeyinde sıcak metalin akışı ile oluşan sıcak aşınmadır. Erozyonun kontrol altına alınması aşağıdaki parametrelere bağlıdır:

• Kalıp malzemesinin sıcak mukavemetine

• Kalıp yüzeyine uygulanan yüzey işlemlerine

• Sıvı metalin ilerleme hızına

• Sıvı metal sıcaklığına

• Sıvı metalin kimyasal bileşimine (Si, Fe oranları)

• Kalıbın yağlanmasına

Yapışma:
Genelde pimlerde ve yolluk girişlerinde ortaya çıkan yapışma, sıvı alüminyum içinde demirin çözünmesinden kaynaklanır. Metal enjeksiyon kalıplarının, yüzey alanı ve temas süresi yüksek bölgelerinde ortaya çıkar. Yüksek hızdaki aşırı sıcak sıvı metalin kalıp çeliğine yapışması şeklinde görülür. Engellemek için çelik-sıvı metal ara yüzeyi temasının engellenmesi ile çözülebilir. Bunun için yüzey işlemleri (nitrürleme, oksidasyon, AlCrN, CrAlN, TiAlN, vb. PVD kaplamalar) önerilir.

 

Gerilme Çatlakları:
Gerilme çatlakları, yorulma çatlaklarında bahsettiğimiz, sıcak-soğuk çevriminde oluşan basma ve çekme gerilmelerinin şiddetinin çok yüksek olması durumunda ortaya çıkan çatlaklardır. Bunun temel nedeni, kalıp yüzeyi sıcaklığı ile kalıp çekirdeği sıcaklığı arasındaki çok yüksek farklılıklar yanında kalıbın görmüş olduğu mekanik gerilmelerdir. Kalıp ön ısıtma sıcaklığının çok ciddi etkisi vardır. Bununla beraber kalıp dizaynı, büyük kesit farlılıkları, kalıp üzerindeki gerilim konsantrasyonunu artıran keskin köşeler gibi etkenleri de sayabiliriz. Kalıp çeliğinden beklenilen özellikler:

• Yüksek sıcak akma mukavemeti

• Yüksek süneklik

• Yüksek darbe ve kırılma tokluğu

 

YÜKSEK PERFORMANSLI SICAK İŞ KALIP ÇELİĞİ: SITHERM S361R
Normal olarak metal enjeksiyonda yüksek süneklik özelliklerin elde edilebilmesi için ESR dediğimiz ve ilk elde edilen çelik ingotun ikinci defa ergitilerek ve yapısındaki empüritelerden temizlenerek daha temiz bir çelik elde edilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu nedenle, klasik 1.2343, 1.2344 ve 1.2367’nin ESR’li üretilmiş halleri standart uygulama haline gelmiştir. Ama kalıp performasının artırılması ihtiyacı ile son yıllarda birçok çalışma yapılmış, özellikle de termal yorulma çatlaklarının geciktirilmesine yönelik olarak klasik çeliklerin modifiye versiyonları üretilmiştir. Temelde Si içeriğinin düşürülmesi ve mikro alaşımlandırma uygulamaları yapılmıştır.

 

Size tanıtmak istediğim Metal Ravne’nin SITHERM S361R sıcak iş kalıp çeliği ise kimyasal kompozisyon ve bunun getirdiği mekanik özelliklerdeki ekstra özellikler nedeni ile kendini bugüne kadar üretilmiş olan diğer çeliklerden ayırt etmektedir.

Kimyasal Kompozisyon (%):

SIJ Metal Ravne                                      SITHERM S361R
C            Si            Mn           Cr          Mo          V         Ni         N

0.37      0.25       0.40         4.90       1.80       0.60      1.60      +

 

Düşük silisyum (Si) oranı ısıl iletkenliği, ısıl yorulmaya direnci ve tokluğu artırır. 

SITHERM S361R nikel (Ni) içeriği nedeni ile kendisini son yıllarda üretilmiş diğer çeliklerden ayırt etmektedir. Bilindiği gibi nikel çeliklerde yüksek tokluk ve ısıl işlemde yüksek sertleşebilirlik sağlayan bir elementtir.

 

Kimyasal kompozisyonu nedeni ile, daha geç karbür çökelmesi ve beynit oluşum bölgelerine sahip olması sayesinde büyük kesitlerde bile yüksek martenzit oluşumunun gerçekleşmesi yüksek sertleşebilirliğini sağlamakta, yine benzer koşullar yüksek tokluk özellikleri sağlamasına da neden olmaktadır.

SITHERM S361R azot (N) ile mikro alaşımlandırılmış ve bünyesindeki vanadyum (V) ile vanadyum nitrür (VN) oluşturarak tane sınırlarını stabilize etmektedir. Bu sayede, yüksek sertleştirme sıcaklıklarında tane büyümesine engel olmakta ve yüksek sıcaklıklarda sertleştirme yapılabilmesine olanak sağlamaktadır. Yüksek sıcaklıklarda sertleştirme ise, matriste daha fazla karbür çözülerek güçlü matris elde edilmesini sağlamaktadır. Güçlü matris, yüksek sıcak mukavemet, yüksek aşınma direnci gibi özelliklerin artmasına yardımcı olmaktadır.

 

Tokluk:
KV darbe numuneleri (EN ISO148-1:2017 / ASTM A370-05-17) enine yönde kullanılmıştır. Numuneler 45+/-1 HRC sertleştirilmiş ve temperlenmiş, testler 20 ̊ C’de gerçekleştirilmiştir. 800x400 mm. ye kadar dövülmüş malzemelerde darbe tokluğu ortalama 33 joule’den yüksektir. NADCA#229-2016 ya göre SITHERM S361R premium bir sıcak iş kalıp çeliği olup, yüksek tokluğu ile sıcak yorulma çatlakları ve kırılmaya karşı dirençlidir.

Isıl İşlem:
NADCA#229-2016 standartına uyulmasını tavsiye ederiz. 

Tavlama: 800-850 ̊ C

Gerilim Giderme: 600-650 ̊ C

Sertleştirme: 1030-1050 ̊C (Şekil 5. CCT eğrisini inceleyiniz).

Temperleme:  Şekil 8. Temperleme eğrisini inceleyiniz.

Kullanım Alanları:
SITHERM S361R özellikle hafif metal ve alaşımlarının enjeksiyonu için geliştirilmiştir.

Çok iyi sertleşebilirliği nedeni ile büyük kalıplarda kullanılabilir. Yüksek tokluğu nedeniyle yüksek stres altındaki uygulamalarda önerilir. Bu nedenle, dövme ve ektrüzyon uygulamalarında da kullanılabilir.

İyi parlatılabilirliği nedeni ile, plastik kalıp uygulamalarında ve cam proseslerinde kullanılabilir.

Uygun ısıl işlem sonrası Nitrasyon ve PVD kaplama yapılabilir.

 

Not: Akademi Metalurji SITHERM S361R’nin Türkiye’deki tek yetkili satıcısıdır.
 

Paylaş Tweet Paylaş
562 kez okundu
GÜNCEL YAZILAR
İki Farklı Kalınlığa Sahip Press Fit Terminallerinin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi*
Müge Erdoğan, Ezgi Az, Mert Onan, Ahmet Celal Topkaya Hatko A.Ş., Ar-Ge Merkezi, Avcılar-İstanbul *Investigation of Mechanical Properties for Two Different Thickness of Press Fit Terminals DEVAMI...
Fusion 360 Genel Kabiliyetler
DEVAMI...
Tasarımdan Üretime Verimli Yönetim
Dr. Gül Çiçek Zengin Bintaş, Endüstriyel Tasarımcı, Mubitek Ltd. Şti.- İnovasyon Müdürü Harun Öztürk, Bilgisayar Mühendisi, MUBİTEK Ltd. Şti. &nda DEVAMI...
3 büyük Türk Firması, Birleşerek Alpha Metalurji Markasını Yarattı
Türkiye, elektrikli otomobil, savunma sanayi, beyaz eşya, havacılık sanayi gibi alanlarda dünya ile rekabet edebilecek konuma doğru ilerlerken; bu sektörlerde kullanılan malzemelerin ü DEVAMI...
Endüstriyel Seri Üretim Kalıp İmalatçı Firmaların Sanayi Üretimindeki Etkileri ve Kalıp Endüstrisinde Mikro ve Küçük İşletmelerin Önemi
Mak. Müh. Can OKATAN Can Okatan Endüstriyel Danışmanlık Mühendislik Kalıp San. ve Tic. Ltd. Şti.   Kalıp Nedir ? / Kalıpçı Nedir ? Arapça kālib (TDK &ndas DEVAMI...
Arge Merkezi Kurulum Süreçleri, Sürdürülebilirlikte Arge ve İnovasyonun Önemi*
Dr. Gökhan Başman,  A. Tolga Özbey gokhanbasman@kormetal.com,  tolgaozbey@kormetal.com  Kormetal San. Ve Tic. A.Ş., Arge Merkezi Müdürlüğü Ünivers DEVAMI...
Çekme Kalıbı Tij Mili Optimizasyonu ve Yeni Tasarım Yapısı
Fatih Yaylacı, Kadir Akcan, Gürkan Erol, Burak Gürler                                       &nb DEVAMI...
Plastik Enjeksiyonda Kalıp İçinde Meydana Gelen Birleşme İzlerini Ortadan Kaldıracak Bölgesel Isıtma Soğutma Teknolojisinin Geliştirilmesi*
Yazar: Ali GÜLER - MTN Kalıp  *The Development Of District Heating And Cooling Technology That Will Remove Integration Signs Occurring İn Mould İn The Plastic    DEVAMI...
Alüminyum İşlemede İyileştirmeler
Birden fazla takımdan ziyade tek bir frezeleme takımı ile alüminyum parçalarda işleme uygulaması gelişiyor.   Otomotiv sanayi ağırlık ikilemiyle karşı karşıya kalıyor. Ö DEVAMI...
DAHA YALIN ÜRETİME DOĞRU BİR ADIM
Sandvik Coromant Daha Hızlı Kurulum Değişiklikleri Daha Küçük Parti Üretimi Mümkün Kılıyor     Daha küçük partilerde ü DEVAMI...
Kalıpçılıkta ve Parça Üretiminde Lazer İle Isıl İşlem
Doğan ÖZDEN, Genel Müdür - Atlas CNC Makina Tic. Ltd. Şti.   Bu yazda sizlere Alman Alpha Laser Gmbh.  ve Alman Alotec Dresden Gmbh.  Firmaları tarafından DEVAMI...
Malzemelerde Yaşanan Devrim, Üretimin Geleceğini Şekillendiriyor
Sandvik Coromant Malzemeler konusundaki son eğilimleri izlemek çok önemli   Yeni malzemeler sayesinde mühendisler daha güçlü, tok, hafif ve yü DEVAMI...
Tasarım 4.0 / Bölüm 1
Mustafa BİNTAŞ, Uçak ve Makine Yük. Müh., MUBİTEK Kurucu Başkan Cengiz ÖZ, Makine Müh., MUBİTEK Teknik Müdür   İnsanoğlu var olduğu andan beri bir DEVAMI...
Autodesk in Tümleşik Analiz Çözümü ; Autodesk SimulationMechanical 2017
Tasarımcılar, mühendisler ve analistler   Doğru bir şekilde ürün davranışını tahmin etmek, tasarımları idealleştirmek ve imalattan önce mekanik simülasyon yolu DEVAMI...
Metal Enjeksiyon Kalıpları için Yeni Nesil Çelik: ISOTROP
Özgü Can Öksüz, Metalurji ve Malzeme Müh, Ekol Çelik, Ece Uçak, Malzeme Bilimi ve Mühendisi, As Çelik, Murat İnan, Metalurji ve Malzeme Müh., DEVAMI...
KALIP TEKNOLOJİLERİ ALSEKO LAZER KAYNAK
Öztürk GÖKGÜR, Alseko Enerji,  lazer@alsekoenerji.com.tr   Dünya pazarlarında ekonomik ama kaliteli ürün ve hizmetlerin rekabet şansını arttırdığı, y DEVAMI...
Ayhan Dere Ayhan Takım Çelik A.Ş. Genel Müdürü
Ayhan Dere Ayhan Takım Çelik A.Ş. Genel Müdürü   Üretim Projesi   Kendilerine özgü uygulama tipi ve gerekli kimyasal ve fiziksel &oum DEVAMI...
Plastik Parça Üretimi Sonrasında Görülen Et Kalınlık Problemlerinin Soğutma Prosesine Etkisi
Fahri İbişoğlu*, İrfan Kamaş*, Taner Karslıoğlu  FEKA Otomotiv Mamülleri San. ve Tic. A.Ş., Ar-ge Böl., BURSA   ÖZET   DEVAMI...
Yüzey Taşlama Sürecinde Kullanılan Alternatif Soğutma Sıvıları
Alternatıve Coolıng Fluıds Used For Surface Grındıng   Yrd. Doç. Dr. Senai YALÇINKAYA, syalcinkaya@marmara.edu.tr  Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakü DEVAMI...
Ayakkabı Taban Kalıbı Tasarımı Ve İmalat Aşamaları
  DEVAMI...
AUTODESK FUSION 360
Desita Yazılım, Tınaz KUBAT, tinaz@desita.com.tr Fusion 360 nedir?  Fusion 360, ürün geliştirmeye yönelik bulut tabanlı bir 3B CAD/CAM aracıdır. Autodesk, Fusion 360&rsq DEVAMI...
En Çok Okunanlar Son Eklenenler
YAYIN AKIŞI
FACEBOOK
TWITTER
INSTAGRAM