• T : 444 8 375 | ENG

PASLANMAZ ÇELİKLERDE İMALAT

Paslanmaz çelik malzeme ile yapılan imalat, karbon ve az alaşımlı çeliklerden daha farklı özellikler taşır. Bu farklılık, genellikle malzemelerin akma dayanımı ile pekleşme davranışlarının değişik olmasından kaynaklanır ve her bir paslanmaz çelik türü için ayrı ayrı ele alınması gerekir. Paslanmaz çeliklerin soğuk şekillendirilme kabiliyetini etkileyen özellikleri akma ve çekme dayanımı, süneklik, pekleşme özelliği ve kesit daralması değerleridir. Şekil verme kabiliyeti bakımından ortak özellikler olarak şunlar sıralanabilir:

  a. Paslanmaz çeliklerin dayanımı, sertliği ve sünekliği genellikle daha yüksektir.
  b. Daha hızlı pekleşirler (yani şekil verdikçe dayanımları hızla artar)
  c. İmalat sonunda parça yüzeyinde korozyona karşı koruyucu bir oksit filmine sahip olması  gerektiği dikkate alınmalıdır.

Bu nedenlerle, genel olarak, imalat sırasında daha fazla güç kullanılması ve kullanılan takım, kalıp, aparat ve ekipmanlarının daha sık tamiri veya değiştirilmesi ve yüzeye daha fazla özen gösterilmesi gerekir.

  * Kesme
  * Bükme ve Kenarlama
  * Derin Çekme – Germe
  * (Tornada) Sıvama
  * Sıcak Dövme
  * Talaşlı Dövme
  * Birleştirme Yöntemleri
  * Kaynak
  * Sert Lehim
  * Isıl Lehim
  * İmalat Sırasında Malzemenin Korunması

Kesme

Aşağıda paslanmaz çeliklerin değişik yöntemlerle kesilmesi hakkında özet bilgiler verilmiştir. Tüm kesme işlemlerinde dikkat edilmesi gereken ortak özellikler şunlardır:

  " Demir esaslı (demir veya çelik) parçacıklarla kirlenme önlenmelidir.
  " Mekanik olarak kesilen yüzeylerde koruyucu oksit filmi doğal olarak tekrar oluşur. Bu film oluşumu kimyasal pasivasyon işlemiyle hızlandırılabilir.
  " Isıl yöntemlerle kesilen yüzeyler kimyasal ve metalurjik olarak değişime uğrarlar. Mekanik ve korozyon özelliklerinde olumsuzluklar yaşamamak için bu tabakaların uzaklaştırılması gerekir.

Makasla Kesme :

Paslanmaz çelik saçların kesilmesi, pekleşme özelliklerinden dolayı eşdeğer karbonlu saçlara göre daha fazla kuvvet gerektirir. Malzeme sünek olduğundan kesme boşluğu dar olmamalıdır. 2 mm den kalın saçlarda kalınlığın %5 i, daha ince saçlarda kalınlığın %3 ünün kesme boşluğu olarak alınması tavsiye edilir.

Dilme:

Dilme daha büyük endeki bir rulodan dar şeritler elde edilmesi işlemidir. Bu proses, tipik olarak dikişli boru üretimi için gerekli olan dar şeritlerin elde edilmesinde kullanılır. Kesim yüzeylerinin çapaksız olması önem taşır. Bunun için dairesel bıçakların arasındaki kesme boşluğu, bıçakların dalma mesafeleri (penetrasyon) ve kesme hızı önem taşır. Bıçak boşluğunu kesilecek malzeme kalınlığının %5 i civarında olması önerilir. Penetrasyon değeri malzeme cinsi ve kalınlığına göre farklılık gösterir. Kesme hızı ise malzeme cinsi ve kalınlığına bağlı olarak 60 ila 200 m / dak. arasında değişebilir.

Testere ile Kesme:

Paslanmaz çelikler el veya mekanik testerelerle kesilebilir. Her iki durumda da yüksek hız çeliğinden yapılmış testerelerin ve uygun kesme sıvılarının kullanılması tavsiye edilir. Ostenitiklerin kesilmesi daha güçtür.

Kalıpta Kesme:

Yağlayıcı kullanmadan kesme yapılabilir, ancak kullanılması halinde kuvvet ve güç ihtiyacı düşer, dolayısıyla takım ömrü artar. Kesme boşluğunun doğru ayarlanması çok önemlidir. Dar boşluklar hassas ayar gerektirir ve kalıp aşınmasını artırır. Gereğinden büyük boşluklar ise sünek paslanmaz çeliklerde kesme yüzeyinin bozulmasına yol açar. En uygun boşluğun bulunmasında biraz deneyim gerekir, bu değer kullanılan takım, iş parçası geometrisi ve malzeme özelliklerine bağlı olarak değişir.delme ve pul kesme kalıpları da karbon çelikleri için yapılanlara kıyasla daha hassas yapılmalıdır. Kesme boşluğu kalınlığın %10 unu geçmemelidir. 1mm ve daha ince saçlarda, tavsiye edilen kesme boşluğu (her tarafta) 0,025 ile 0,035 mm arasındadır. Kesme kuvvetinin düşürülmesi için kalıp veya zımbanın açılı yapılması gerekebilir. Zımba üstüne malzemenin kaynamasının Önlenmesi için yüksek viskoziteli yağlayıcılar kullanılır. Delik delme işlemlerinde, en düşük çap, saç, kalınlığının iki katından az olmamalıdır. Birden fazla delik olduğunda, delikler arası uzaklık en az saç kalınlığı kadar olmalıdır.

Aşındırıcılar ile Kesme:

Küçük kesitlerin ve ince yassı ürünlerin kesilmesinde kullanılabilir. Genellikle uygun bir yağ emülsiyonu kullanılarak uygulanır. Kesme kenarının ısınmamasına özen gösterilmelidir.

Isıl Kesme:

Paslanmaz çeliklerin bileşiminde yüksek oranda krom bulunduğundan ve krom oksitin erime sıcaklığı çok yüksek olduğundan normal oksijenle kesme yöntemi bu malzemeler için yetersiz kalır. Bunu yerine metal tozlu kesme kullanılabilir. 8u yöntemde oksi-asetilen gaz alevine demirce zengin bir metal tozu püskürtülür ve bunun yanması sonucu oluşan ısı, eritmeye yeterli olur. Bir diğer seçenek de elektrik arkının oluşturduğu yüksek ısı yardımıyla kesme yapmaktır. Çok farklı elektrot ve gazların kullanıldığı değişik arkla kesme yöntemleri geliştirilmiştir.

Bükme ve Kenarlama

Paslanmazların bükme ve kenarlama işlemleri de diğer çeliklere oranla daha fazla özen ve % 50-60 daha fazla kuvvet gerektirir. Bunun yanında geri yaylanma miktarı da karbon çeliklerine göre çok daha fazladır. Tavlanmış haldeki çeliklerin bükme ekseni haddeleme yönüne paralel veya dik seçilebilir. Ancak ferritik çeliklerin bükme ekseni haddeleme yönüne dik tutulmalı ve bükme radyüsü saç kalınlığının 2 katından az olmamalıdır(Bkz. Tablo 6.2). Ö Özellikle kenarlamada zımba (burun) yarıçapı, bükme radyüsünün 8 katı kadar olmalı ve zımbanın saç yüzeyine hasar vermesi önlenmelidir. Kenarlamada kalıp-ıstampa arası boşluk saç kalınlığından en az %10 fazla tutulmalı ve arada saç sıkışması ve çizilmesi önlenmelidir. Kalıp yüzeyleri taşlama sonrası elle veya makine ile çok iyi parlatılmalı ve her türlü çapak, metal artığı, toz vb. kalıntılar tamamen uzaklaştırılmalıdır.

Paslanmaz Çelik Türü

R/t  Oranı
Tavlanmış Çelikler 0,5 – 1,5
Sertleştirilmiş ve  Pekleştirilmiş Çelikler Çeyrek Sert 1 – 2
Yan Sert 2,5 - 4
Tam Sert 4 - 6

Silindirik kazan ve depo yapımında kullanılan merdaneli kıvırma işlemi karbon çeliklerine benzer şekilde yapılır, ancak daha fazla geri yaylanma oluşacağı hesaba katılmalıdır. Silindir makinesinde profil bükme işleminde de geri yaylanma dikkate alınmalı, malzeme yüzeylerinin çizilmemesi için yüksek viskoziteli yağlar tercih edilmeli, merdane yüzeyleri de krom-nikel veya titanyum nitrür ile kaplanmalıdır.

Derin Çekme-Germe

Sünek olmaları nedeniyle özellikle soğuk saç şekillendirmede en çok kullanılan türler ostenitik paslanmaz çeliklerdir. Bu malzemelere yüksek oranlarda çekme uygulanabilir. 201 ve 301 kaliteleri iki eksenli germe ile %35 den daha fazla şekillendirilebilir, çünkü şekillendirme sırasında kısmen martenzitik dönüşüm olması metalin büzülmeye direnç göstermesini ve daha büyük miktarlarda üniform şekil değiştirmesini sağlar. Ferritik türlerin de şekil değiştirme kabiliyetleri iyidir; ancak bunlar daha az sünek olduklarından bu alaşımların şekillendirilme özelliği daha sınırlıdır, dolayısıyla çoğu zaman ara tav gereği ortaya çıkabilir. Ara tav sonrasında asitle temizleme işlemi yapılmalı ve paslanmazlığın muhafazası için bunu bir pasivasyon işlemi izlemelidir. Ostenitik çeliklerin derin çekme sonrasında parlatılmaları için en uygun malzeme krom oksittir. Az alaşımlı martenzitik paslanmazlar şekillendirilebilirler ancak genel olarak martenzitik paslanmaz çeliklerin derin çekmeye uygun olmadığı söylenebilir. Kullanılacak şekil verme yöntemi, kullanılan çelik türünün karakteristiğine ve parçanın kalınlığına uygun olarak seçilmelidir. Yukarıda belirtildiği gibi, paslanmazlar için güç gereksinimi, özellikle ostenitiklerde, daha yüksektir, çünkü bunlar ferritiklerden daha hızlı pekleşirler. Karbon çeliklerine soğuk olarak şekil verilebilen kalınlıklarda, paslanmaz malzemeler için sıcak veya yarı sıcak olarak şekillendirme uygulanması gerekebilir.

Ostenitik çelikler arasında 301 kalite krom ve nikel oranı en düşük olandır ve yüksek pekleşme özelliği ile yüksek çekme dayanımına sahiptir. Bu özelliği ile şekillendirme ile imal edilmiş yapı elemanlarında kullanımı yaygın iken derin çekme işlemine uygun değildir. Daha fazla krom ve nikel içeren 304, 304L ve 305 gibi alaşımlar daha az pekleşirler ve derin çekme ve benzeri şekillendirme işlemlerinde en yaygın olarak kullanılan ostenitik paslanmaz çelik malzeme bunlardır. 302 kalite çelik, 301 ve 304 arsındaki mekanik davranışıyla bir ara çözüm oluşturmaktadır. Niyobyum, titanyum, tantal gibi stabilizatör alaşım elementleri ve artan oranda karbon içeren 321 ve 347 alaşımlarının şekillendirilebilirliği daha düşüktür.

Paslanmaz çelik malzemelerin derin çekilebilme kabiliyetini gösteren en uygun ölçüt, o malzemeye ait "sınır çekme oranı" değeridir.

Derin çekme işleminde çekme oranı:

Ürünün (pulun) başlangıç çapı / Çekme sonrası çap olarak tarif edilir ve problemsiz bir derin çekme için bu değerin malzemeye ait "sınır çekme oranı",(B) değerinden küçük olarak seçilmesi gerekir.

Ostenitik paslanmaz çelikler hızlı pekleşme özellikleri olmasına rağmen ilk çekme işleminde yüksek çekme oranlarına ulaşılabilir f> = 2,1. malzemenin sadece ostenitik olduğu biliyor, fakat daha fazla ayrıntılı bilgi yok ise, çekme oranı olarak 1,8 değerinin üzerine çıkılmamalıdır. Paslanmaz çelik derin çekmesinde kullanılan takımlar, normal karbonlu çeliklerinkinden daha güçlü yapılmalıdır, çünkü etkiyen kuvvetlerinin düşük karbonlu çeliklerden % 50..100 daha fazla olması beklenir. Çekme birden fazla kademede yapılacak ise, kademeler arasında parçalar 7 ila 10 dakika süre ile 1000°C - 1100°C arasında tavlanmalıdır. Tav öncesinde yağ artıklarının tümünün giderileceği bir temizleme yapılması gereklidir. Şekil verme hızları düşük tutulmalıdır, aksi halde takım aşınması çok yüksek olur. Pot çemberi basıncı katlanmaları önleyecek derece yüksek olmalıdır, ilk derin çekme kademesinde sorun çıkmaz ise daha sonraki kademelerde genellikle sorun çıkmaz. Ancak pot oluşmuş ise bunun ilerdeki kademelerde giderilmesi mümkün değildir. Ferritik çeliklerde akma ve çekme dayanımları arasındaki fark, ostenitik çeliklerden daha azdır, yani daha az pekleşirler, fakat bunun yanında süneklikleri de daha düşüktür. En çok tüketilen saç malzemeler arasında 409 ve 430 kalite çelikler sayılabilir. Kullanımları 304 kalite ostenitik kadar yaygın olmasa da, özellikle 403 kalite saçlar her türlü parlak paslanmaz çelik uygulamasında tercih edilirler. Ferritik çelikler daha ilk derin çekme kademesi için bile çok iyi değillerdir. Yani derin çekme oranları ostenitikler kadar yüksek seçilemez. ? değeri ender olarak 1,55 değerinden yüksek seçilebilir. Çok kademeli çekmelerde 750-800°C arasında kısa bir ara tav ile derin çekmeye devam edilebilir, ikinci kademede R = 1,28 ve üçüncü kademede ise fi = 1,2 değerleri kullanılabilir. Malzemenin daha iyi şekillendirilebilmesini sağlamak için, bazı durumlarda yarı sıcak (ılık) derin çekme yapılabilir. Sıcaklık ince saçlarda 100°C, kalın saçlarda ise 300°C civarında seçilebilir. Martenzitik kaliteler arasında sadece 403, 410 ve 414 kaliteler soğuk şekillendirme için tavsiye edilir. Bu alaşımlarda akma ve çekme dayanımları ve şekillendirme için gerekli kuvvet ve enerji, gerek ostenitik ve ferritik çeliklere gerekse karbon çeliklerime oranla çok yüksektir. Daha fazla karbon içermeleri nedeniyle diğer martenzitik çeliklerin soğuk şekillendirilebilirliği çok düşüktür ve genellikle ancak yarı-sıcak (ılık) durumda işlenirler. Yüksek karbonlu martenzitik ürlerden 440A.440B ve 440C kaliteler ise çok daha düşük şekillendirme kabiliyetine sahiptir. Bu çeliklerden yapılma saç parçanın pekleşme sonrası sertliği yeterli bulunmazsa, genellikle havada su verilerek 60 HRC ye kadar yükseltilebilir. Dubleks çeliklerin akma dayanımları ostenitiklerin yaklaşık olarak iki katıdır. Kopma uzamaları (süneklik), tokluk ve pekleşme özellikleri ise ostenitik ve ferritiklerin sahip olduğu değerler arasındadır. Saç parçalardaki kenar-köşe radyüsleri ostenitiklerden daha büyük tutulmalı, %25 ten fazla şekillendirme gerektiğinde ara tav uygulanmalıdır. Yaşlandırılabilir çelik saçların şekillendirmesi ise diğer dört sınıf alaşıma göre daha ender olarak uygulanır. Bu durum özellikle martenzitik çeliklerin sertliğinin yeterli bulunmadığı parçalar için söz konusudur. Bu alaşımlar çözme tavı sonrası yumuşak halde iken şekillendirilir ve daha sonra çökelme sertleşmesi (yaşlandırma) işlemi ile istenen sertlik değerine ulaşılır. Paslanmaz çeliklerin derin çekmesinde alaşım türü yanında içyapı özellikleri de önem taşır. Bunlar arasında tane büyüklüğü en önemlisidir. Tane büyüklüğü arttıkça yüzeyde portakallaşma tehlikesi ortaya çıkmakta, çok küçük olduğunda ise akma dayanımı arttığından derin çekme zorlaşarak imkansız hale gelmektedir.ASTM standartlarına göre tane büyüklüğü 00 en büyük, 13 ise en küçük olarak sıralanmıştır. Bu skalaya göre, genel olarak tane büyüklüğü 6-10 arasında olan saçlar derin çekme, 9-12 arasında olanlar ise (mekanik) kesme için en uygun görülenlerdir. Derin çekme ve sıvamada yaygın olarak kullanılan alaşımlardan 304, 305, 316 ve 430 saçların DQ (dravv quality) ve DDQ (deep draw quality) kodlu çekme ve derin çekme kalitesindeki ticari formları bu özellikteki saçları ifade etmektedir. Derin çekmede etkili bir özellikte yöne bağımlılıktır (anizotropi), yani malzeme özellikleri haddeleme yönünde ve buna dik yönde farklılıklar gösterir. Soğuk haddelenmiş ve ince saçlarda, sıcak haddelenmiş kalın saçlara göre daha belirgin olarak ortaya çıkabilen bu özelliğin etkileri, derin çekmede pot çemberi basıncının yerel olarak ayarlanması ile kontrol edilebilir. Derin çekme-sıvama tasarımımda dikkat edilecek konulardan biri de geri yaylanmadır. Karbon çeliklerine göre yüksek akma ve çekme dayanımı, kalıp tasarımında aynı oranda yüksek geri yaylanma telafisi veya şekillendirme sırasında daha yüksek pot çemberi basıncı gerektirir. Paslanmaz çeliklerin derin çekme işleminde dikkat edilmesi gereken önemli diğer konular ise: kalıp kaplamaları, yağlama ve şekillendirilecek malzeme ile ortamın temizliğidir. Derin çekme, sıvama ve kenarlama kalıplarında tavsiye edilen kaplamalar arasında CVD ile kaplanmış titanyum karbür (TİC), titanyum nitrür (TİN) ve titanyum karbonitrür (TİCN) vardır. Sıyırıcı veya pot kullanılan kalıplarda, pot yüzeyleri kauçuk veya plastik ile kaplanmalı ve basma altında oluşabilecek yüzey hasarları önlenmelidir.

Paslanmaz çeliklerin yüzeyi, sürtünme nedeniyle diğer çelikler kıyasla daha kolay çizilir, dolayısıyla şekillendirmede yağlamaya daha fazla özen göstermek gerekir. Bu amaçla kullanılan madeni yağlar çoğu zaman yetersiz kalır, bu nedenle yüksek basınca dayanıklı hidrokarbon ve polimerler içeren yüksek ıslatıcılığa sahip özel kaydına yağlar kullanılabilir. Yağlayıcı kullanımı konusunda değişik deneyimler mevcuttur. Yüzeye grafit-su karışımı sürülerek, çekmeden önce kuruması beklenebilir. Ayrıca çekmede kullanılan diğer yağlara bir miktar grafit katılarak işlem yapılabilir. Ara tav gereği var ise en uygunu grafitten yararlanmaktır, diğer yağlayıcıların tav öncesi uzaklaştırılması gereği vardır. Paslanmaz çelik işlenen preshanelerde en çok dikkat edilmesi ve önlenmesi gereken durum karbon çeliği artıkları ve tozlarının paslanmaz çelik saçlar üzerine yapışması ve kırmızı pas oluşmasıdır. Aynı atelye veya fabrikada karbon çelikleri de işleniyorsa, tezgahlar olabildiğince uzak tutulmalı, mümkünse farklı taşıma-aktarma makine veya araçları kullanılmalı, eğer farklı taşıyıcı kullanımı mümkün değilse, paslanmaz çelik saçlar taşınmadan önce temas bölgeleri çok iyi temizlenmelidir. İmalat sırasında taşıma-aktarma faaliyetleri planlı ve iyi tanımlanmış şekilde yürütülmeli, öngörülen temizliğin ihmali veya unutulmamasına fırsat verilmemelidir. Paslanmaz çelik saçların şekil değiştirme hızına duyarlığı karbon çeliklere göre daha fazla olduğundan, preste şekillendirmede daha düşük hızlar kullanılması tavsiye edilir. Bu sayede hem gereken kuvvetler düşer, hem de sünekliğin de hissedilir derecede arttığı görülür. Çekme aralığı olarak da kalınlığın % 20..35 fazlası önerilmektedir. Matris köşelerinde yuvarlatma yarıçapı olarak kalınlığın 5 ila 10 katı tavsiye edilir. Zımba kenarlarında ise yuvarlatma yarıçapı olarak kalınlığın 5 katı önerilmektedir.

(Tornada) Sıvama

Ostenitik çelik saçlar süneklikleri sayesinde kolaylıkla(tornada) sıvanabilirler, ancak yüksek pekleşme özellikleri nedeniyle daha fazla kuvvet uygulanması gerekir. Buna bağlı olarak geri yaylanmaları da daha fazladır. Ferritik çeliklerin sıvanması ise daha zor ve kısıtlıdır, iyi bir yağlayıcı kullanımı çok önem taşır. Toplam şekil değiştirme miktarına bağlı olarak ara tav gerekebilir. Tavlama öncesi parça üzerindeki yağların çok iyi temizlenmesi gerekir.

Sıcak Dövme

Hemen bütün paslanmaz çelik türleri dövme ile şekillendirilebilir, yalnız alaşım oranı yükseldikçe dövme işlemi giderek zorlaşır. Özellikle yüksek alaşımlı malzemelerin yüzeylerinde işlemin hemen başında çatlaklar oluşabilir.

Sanayide yaygın olarak kullanılan çeliklerin dövme sıcaklıkları Tablo 6.3 te özetlenmiştir. Ostenitik çeliklerde sıcaklık aralığının genişliği, malzemenin şekillendirilebilirliğine ve allotropik dönüşümlerin oluşup oluşmamasına bağlıdır. Bazı ticari 18-8 alaşımlarda işlem sıcaklığı 1260°C a kadar yükselirken, bu sıcaklık alaşım oranı yüksek kalitelerde yüzey çatlaklarına yol açan metalürjik değişimlerden dolayı düşmektedir.

Bazı ostenitik çeliklerde bulunabilen delta ferrit fazı, özellikle açık kalıp yığmada dövülebilirliği zayıflatır. 304, 309, 316, 317 ve 321 türlerinin içyapılarında önemli miktarda ferrit bulunabilir. Yüksek oranda şekil değişimlerinin söz konusu olduğu dövme uygulamalarında içyapıdaki ferrit miktarı kontrollü ve kısıtlı tutulmalıdır. Aşırı miktarda ferrit, şekillendirmenin hemen başında oluşan yüzey çatlaklarının da nedenidir. 1150°C da yapılan bir homojenizasyon tavı ile sağlanabilecek ostenit dönüşümü çoğu zaman yaralı olur. Ostenitik çelikler şekillendirme sonrasında tavlanmalı va korozyon dayanımı ile süneklikleri tekrar kazandırılmalıdır. Şekillendirilmenin 870°C civarında tamamlandığı ve karbür oluşumunu önlemek amacıyla malzeme sıcaklığının 425°C a hızla düşürüldüğü uygulamalarda buna gerek kalmayabilir. 321, 347 ve 348 gibi stabilize türler ve 304L ve 316L gibi çok düşük karbonlu türlerde karbür oluşumu görülmeyeceğinden dövme sonrasında herhangi bir ısıl işleme gerek kalmaz. Düşük karbonlu martenzitik türler daha geniş sıcaklık ve aralığında dövülebilirken, yüksek karbonlu olanlar (420 ve 440 gibi) daha dar sıcaklık aralığında dövülebilir. Bu çelikler havada sertleşebildiğinden, dövme sonrasında genellikle bir ısıl işlem (yumuşatma tavı, ıslah işlemi vb.) yapılması zorunludur.

Ferritik çeliklerin şekillendirme sıcaklık aralığı da geniştir, ancak yüksek sıcaklıkta oluşan tane büyümesi nedeniyle ostenitiklere kıyasla daha düşük sıcaklıkta dövülmeleri gerekir. Dövme sonrası tavlama yapılması, ferritik çeliklerde de tavsiye edilir, çünkü dövülmüş halde, sertlikte bir artma gözlenmese dahi içyapıda yüksek oranda gevrek martenzit bulunur.

Soğuk Dövme ve Kütle Şekillendirme

Paslanmaz çeliklerde başarı ile uygulanabilen soğuk şekillendirme işlemleri arasında kafa yığma, çekme, ekstrüzyon ve perçinleme sıralanabilir.daha önce de belirtildiği gibi, karbon çeliklerine kıyasla yüksek mukavemet ve pekleşme özellikleri nedeniyle, gerekli kuvvet ve güç çok daha fazladır. Çeliğin süneklik ve pekleşme özelliğine bağlı bazı sınırlamalar olsa da, soğuk kafa yığmada hemen her türlü paslanmaz çelik kullanılabilir. Büyük oranda şekil değişimi istendiğinde yüksek kuvvet gereksinimi ve yağlama problem olabilir. Ferritik ve düşük karbonlu martenzitik türlerin davranışı, karbon ve düşük alaşımlı çeliklerinkine benzer. Ostenitik ve ferritik türler, şekillendirme sonrası genellikle olduğu gibi kullanılırken, martenzitik türlere genellikle ısıl işlem uygulanır.

MALZEME

SICAKLIK (X)

301, 302, 3Û2B, 303, 304, 305, 308, 321, 347 930- 1180
309,310,330 1000 - 1150
314 950- 1100
316,317 950-1150
403,410, 416 875- 1150
414,431 915-1150
405, 420, 440 960-1125
430, 430F, 442, 446 810- 1125

Tablo 6.2

Çeşitli paslanmaz çelik türleri için önerilen dövme sıcaklıkları

Talaşlı İmalat

Paslanmaz çeliklerin talaşlı imalatı, şekillendirilmelerinde olduğu gibi yüksek mukavemetleri, pekleşme özellikleri ve sünekliklerinden dolayı karbon çeliklerine oranla daha zordur. Türler arasında büyük farklılıklar bulunmakla beraber, daha yüksek güç, daha düşük kesme hızı ve daha kısa takım ömrü yanında, kesme sırasında ortaya çıkan yüzey kalitesi sorunları ve kesici takım üstünde malzeme birikmesi problemleri ortaya çıkabilmektedir.

Paslanmaz çeliklerin kesme işlemimde titreşimlerin önlenebilmesi için takım tezgahı ve kesici takımın rijitliği büyük önem taşır. Özellikle ostenitik ve yüksek alaşımlı türlerde sert ve sürekli talaş oluştuğu için, talaş kırıcısı veya kıvırıcısı taşıyan takımlar veya plaketler tavsiye edilir. Çoğu uygulamada, aşınma dayanımları daha iyi olan karbürlü kesici takımlar tercih edilir.

Kesilmekte olan malzeme yüzeyinde oluşabilecek pekleşmenin önlenebilmesi için bazı hususlara dikkat etmek gerekir. Takımın kesme öncesinde yüzey üstünde hafif temas ile hareketi, yüzeyin hemen altındaki tabakada ezilmeye ve pekleşmeye, yüzeyin parlatılmasına ve takımın daha yüzeye dalmadan yanmasına yol açabilir. Ayrıca iş parçasında bir önceki işlemden (şekillendirme veya talaşlı imalat) gelen sertleşmenin talaş kaldırmaya etkisi hesaba katılmalıdır. Kesme sırasında oluşabilecek pekleşme, karbon çeliklerininkine daha düşük beslenme ve kesme hızları ile önlenebilir.

Düşük alaşımlı martenzitik ve ferritik çeliklerin talaş kaldırılarak işlenmesi karbon çeliklerininkine çok benzer. Bu türlerin gevrek oluşumu kırık talaş oluşmasını sağlar. 38 HRC civarına su verilip temperlenmiş düşük alaşımlı martenzitik çelikler kullanılarak boyut toleransları ve yüzey kalitesi çok iyi ürünler elde edilebilir. Yüksek alaşımlı martenzitik çeliklerde (420 ve 440 gibi) tavlanmış haldeki sertlik yüksek olduğundan, yüksek kromlu ferritiklerde (446 gibi) ise yüksek süneklikten Ötürü talaş kaldırma daha zordur.

Ostenitik ve çökelme sertleşmesi uygulanabilen çeliklerin işlenmesi ise malzemenin türüne göre büyük farlılıklargösterir. En kolay talaş kaldırılabilen türler otomat çeliği sınıfında olanlardır.  304 ve 316 gibi ostenitik çelikler tavlanmış halde 550-620 MP a çekme dayanımına sahiptir. Bu malzemelerde akma ile çekme dayanımlar! arasındaki büyük fark ve aradaki pekleşme sonucu kesme zorlaşır. Çökelme sertleşmesi uygulanabilen çelikler ise ostenitik, ferritik, martenzitik veya çift fazlı iç yapıda bulunabildiklerinden kesme özelliği de buna bağlı olarak çok değişir. Çoğu zaman martenzitik çeliklerde olduğu gibi ısıl işlem ile sertleştirilip, daha sonra talaşlı işlenmeleri uygun olur. Alaşıma kükürt veya selenyum eklenmesi sonucu elde edilen 416, 430F ve 303 gibi otomat çeliklerinde talaşlı imalat, diğerlerine ıranla çok daha kolay ve problemsizdir. Alaşım içinde mangan sülfür formunda bulunan kükürt, kırık talaş oluşumunu sağlar ve kesici takım üstünde birikmeyi önler.

Selenyum ise çok iyi yüzey kalitesi elde edilmesini sağlar. Malzeme olarak diğerlerinden daha pahalı olan otomat paslanmaz çelikleri, kolay işlenebilmelerinin maliyette sağladığı düşüş ile önemli avantajlar sağlar. Bu malzemeler genel olarak %10 dan fazla talaş kaldırılacağı zaman tercih edilmelidir. Malzeme seçiminde imalatın yanında kullanım özellikleri de dikkate alınmalıdır. Korozyon dayanımı diğer paslanmazlara göre daha düşük olan otomat çelikleri, selenyumlu olan türler hariç soğuk kafa yığma gibi şekillendirme işlemlerine uygun değildir.

Birleştirme Yöntemleri

Paslanmaz çelikler genellikle kaynak tekniği ve lehimleme yöntemleriyle birleştirilebilirler. Bunlar arasında en sık kullanılanı ark kaynağıdır, çünkü boşluksuz ve birleşme verimi yüksek bir bağlantı sağlar. Bunun dışında ostenitik türlerde direnç kaynağı tercih edilir. Bu yöntemde dayanımı oldukça yüksek, çabuk ve ucuz bir bağlantı sağlar. Korozyon ve dayanım özellikleri bakımından her yöntemin işlem ayrıntılarına  ve alınacak tedbirlere uymak gerekir. Sert lehim paslanmaz çeliğin başka metallere bağlantısında tercih edilir.

Kaynak

Tüm paslanmaz çelikler herhangi bir ark kaynağı yöntemi ile birleştirilebilir, ancak kaynak metali ve ısı tesiri altındaki bölgedeki korozyon dayanımı, artık gerilmeler, çarpılma ve dikiş çatlaması gibi hususlara dikkat edilmelidir. Paslanmaz çeliklerin direnç kaynağı da oldukça yaygındır. Karbon çeliğinden sonra en çok direnç kaynağı uygulanan malzeme paslanmaz çeliklerdir. Ostenitik çeliklerin düşük ısı iletimi, yüksek elektrik direnci ve manyetik olmamaları sonucu, kaynak sırasında karbon çeliklerinden daha düşük kaynak akımları yeterlidir. Ancak ısıl genleşme katsayıları yüksek olduğundan çarpılma sorunu vardır. Kaynak süreleri çok kısa olduğundan karbür çökelmesi nedeniyle korozyon dayanımında önemli bir düşüş olmaz. Ancak bindirme şeklinde yapılan nokta kaynaklarında belirli ortamlarda aralık korozyonu problem yaratabilir. Çok yaygın olmasa da martenzitik ve ferritik türlerde de direnç kaynağı yapılabilir. Kaynak sonrası soğumada martenzit oluşumu söz konusu ise temperleme için ikinci bir akım uygulaması gerekebilir. Paslanmaz çeliklerde genellikle gaz altı eğritme kaynağı hemen hiç uygulanmaz. Gaz kaynağında kaynak metalini oksidasyondan veya karbürasyondan koruyan bir kaynak atmosferi oluşturmak oldukça güçtür.

Paslanmazlar arasında en çok kaynakla birleştirilen tür ostenitik çeliklerdir. Ancak bunlar diğer karbon ve az alaşımlı çeliklerden farklı kaynak davranışına sahiptirler. En çok dikkat edilmesi gereken husus, orta sıcaklıklarda tane sınırlarında karbür çökelmesinin önlenmesidir. Dikişe komşu ve 650-870°C sıcaklarına ısınan bölgede süre kısa da olsa karbür çökelebilir. Bu durum bir çok ortamda, özellikle oksit gidermede kullanılan asidik ortamlarda korozyon direncini düşürür. Ancak bu bölge çok dar olduğundan, çoğu kez parçalar kaynak edildikleri şekilde kullanılırlar. Çökelme sertleşmesi uygulanabilen paslanmazların çoğunluğu ostenitik olanlara benzer şekilde ark kaynağı ile birleştirilebilir. Genellikle kaynak katkı metali benzer bileşimde seçilerek, ısıl etkilere tepkinin aynı olması sağlanır. Kaynak sonrasında tam bir ısıl işlem yapılır, böylece süneklik olmasa da dikişin mekanik özelliklerinin ana metalin aynısı olması sağlanır.

Sert Lehim

Bütün paslanmaz çelikler sert lehimle birleştirilebilirler, ancak bu yöntem çoğunlukla paslanmazların başka metallerle birleştirilmesinde tercih edilir. Genellikle fırında sert lehimleme uygulanır, çünkü burada bir koruyucu atmosferde (genelde hidrojen veya vakum) çalışarak, paslanmaz çeliğin olsidasyonunu önleme olanağı mev-cuttur. Ostenitik çelikler karbür çökelmesi tehlikesinin var olduğu sıcaklıklarda sert lehimlenirler ve dolayısıyla korozyona duyarlı hale gelirler. Yüksek sıcaklıkta çözme tavı yapma imkanı da olmadığından, lehimlemede ka-rarlı veya çok düşük karbonlu türlerin kullanılması ge-rekir. Martenzitik ve ferritik paslanmazlarda 830°C nin altında eriyen sert lehim malzemesi kullanılarak marten-zit sertleşmesi önlenir. Önceden sertleşmiş çeliklerde lehimleme sırasındaki sıcaklık artışı, temperleme ve muhtemelen malzemenin sertliğinin düşmesine neden olacaktır.

Dolgu malzemesi olarak gümüş, nikel, altın ve bakır alaşımları kullanılabilir. Ancak fosfor içeren bakır esaslı alaşımlar kullanılmamalıdır. Bazı ostenitlerde ise bakır esas-lı olanlar hiç seçilmemelidir. Sert lehim sırasında malze-me gerilme altında ise çatlaklar oluşabilir. Bunun için ön tav uygulanabilir, paçayı yavaş ısıtarak lehim eremeden gerilmelerin giderilmesi sağlanabilir veya bu hasara neden olmayan bir lehim malzemesi seçilebilir.

Isıl İşlemler

Paslanmaz çelikler türüne ve amacına bağlı olarak tavlama, su verme ve gerilme giderme tavlaması gibi değişik ısıl işlemlere tabi tutulabilirler. Bu işlemlerle korozyon dayanımı ve süneklik özellikleri istenen noktaya getirilebilir veya şekillendirme gibi işlemler sonucu mekanik ve metalurjik özelliklerdeki değişmeler giderilir. Paslanmaz çeliklerin ısıl işlemleri, yüzey kusurlarını önlemek için çoğu zaman kontrollü atmosferde yapılır.

Tavlama

Hemen her çeşit paslanmaz çeliğe uygulanabilir. Ostenitik çeliklerde tavlama işlemi, yeniden kristalleşmeye ek olarak yumuşamaya da yol açar ve krom karbürleri ostenit katı çözeltisi içine alır. Sonuncu işlevinden dolayı bu işleme çözme tavı da denir. Çoğu zaman 1040°C sıcaklığın biraz üstünde gerçekleştirilen bu işlem, ince taneli bir içyapı arzu edildiğinde 1010°C da yapılır. Yüzeyde oksitlenmeye neden olmamak ve portakallaşmaya yol açabilecek tane büyümesini önlemek için işlemin kısa sürede yapılmasına dikkat edilir.

Ostenitik çeliklerin tavlamasına su verme tavlaması da denir. Bunun sebebi tavlama sonrası krom karbür çökelmesini önlemek ve malzemenin korozyona duyarlı hale gelmesine neden olmamak için tav sonrasında malzemenin suda süratli soğutulması gereğidir. Bu işlem stabilize edilmiş ve çok düşük karbonlu olanlar haricindeki bütün ostenitik paslanmazlarda kullanılır. Süratli bir soğutmanın yapılmadığı durumda matristeki krom karbürlerin çökelmesi korozyon dayanımını çok düşürür. Krom karbür çökelmesi eğilimi malzeme türüne bağlıdır. Ostenitlerde, diğer türlerin aksine ostenit Paslanmaz çelikler ergitme kaynağı, direnç kaynağı ve lehimleme yöntemleriyle birleştirilebilir. Bu bölümde paslanmaz çeliklerin kaynağı hakkında bilgi, deneyim ve tavsiyeler verilmektedir.

Sertleştirme

Martenzitik çelikler, ostenitleme, su verme ve temperleme yoluyla ıslah edilir. Ostenitleme sıcaklığı 980°C ile 1O1O°C arasındadır. Ostenitleme sıcaklığı 9803C civarında tutulduğunda su verme sonrası sertlik daha yüksek olur. Su verme işlemi çoğu zaman havada soğutma ile olur, ancak kalın kesitli parçalarda yağda soğutma yapılır. Temperleme sıcaklığı ayarlanarak, sertlik, tokluk ve korozyon dayanımı gibi özellikler istenildiği şekilde optimize edilmeye çalışılır. Su verme sonrası iç gerilmeler nedeniyle çatlak oluşumunu önlemek için geciktirilmeden temperleme uygulanır.

510QC civarında uygulanan temperleme sonrasında 400°C sıcaklığın altına hızla soğularak gevrekleşme önlenir.

Gerilme Giderme

Gerilme giderme işlemleri, kaynak veya şekillendirme ardından korozyon ve boyut hassasiyeti açısından sorun çıkarabilecek artık gerilmeleri gidermek üzere malzeme türüne ve parça boyutlarına göre değişik şekillerde yapılabilir. Kaynak sonrası parçanın tamamının tavlanamadığı durumlarda, kaynak dikişleri yerel olarak normal tavlama sıcaklığının altında bir değere ısıtılabilir.

400°C altında yapılan gerilme giderme işlemleri, iç gerilmeleri ancak belirli bir oranda ortadan kaldırılabilir. 425°C ile 925°C arasında yapılan gerilme giderme işlemleri gerilme korozyonuna ve çarpılmalara yol açabilen artık gerilmelerin tamamına yakınını ortadan kaldırabilir. Örneğin 870DC da bir saatlik tavlama ile artık gerilmelerin %85 i giderilebilir. Fakat bu işlem sırasında çökelen tanalerarası karbürler korozyon dayanımını düşüren bir hassas I aş maya yol açar. Bundan dolayı, uzun süreli gerilme giderme tavlaması uygulanacak parçalar 312, 347 ve 348 gibi stabilize veya 304L gibi çok düşük karbonlu alaşımlardan yapılmalıdır. Plastik şekillendirilmiş ostenitik çeliklere 345°C Üe 370ûC arasında 2 saatlik bir "düşük" sıcaklık gerilme gidermesi uygulanmalı, 425°C gibi daha yüksek sıcaklıklara ancak tenelerarası korozyon dayanımının kritik olmadığı durumlarda başvurulmalıdır.

Martenzitik ve ferritik çeliklerde gerilme gidermesi aynı zamanda kaynak ve ısı tesiri altındaki bölgede temper­leme yapar ve korozyon dayanımını bir miktar iyileştirir

İmalat Sırasında Malzemenin Korunması

İmalat işlemleri sırasında gereken özen gösterilmez ise paslanmaz çeliklerin yüzeyinde değişik mekanik hasarlar (çizilme, ezilme vb) oluşabilir ve bu tür hasarlar koruyucu yüzey oksit tabakasını ortadan kaldıracağından malzeme bu bölgelerde korozyona duyarlı hale gelir. Bu nedenle basit karbonlu çeliklerden farklı olarak paslanmaz çeliklerin imalatı sırasında bazı önlemlerin alınması gerekir.

Bunların başlıcaları aşağıda sıralanmıştır:

  " Saç ve levhalar kesinlikle yere yatırılmamalıdır. Malzeme dikey olarak stoklanmalı ve depodan alınırken birbiri üzerinde kaydırılmamalıdır. Stok sahasında demir artıkları ile kirlenmeleri önlenmelidir.
  " Ağır plakalar ahşap bloklar üzerinde stoklanmalı ve forkliftin taşıma kollarının malzemeye doğrudan teması önlenmelidir.
  " Çeneli taşıyıcılarda, çene dişlerinin malzemeye batması önlenmelidir.
  " Kullanılması gerekiyorsa halatlar sentetik malzemeden olmalıdır.
  " Yüzeyi parlatılmış saçların taşınmasında temiz keten eldivenler kullanılmalı ve parmak izlerinin oluşması önlenmelidir.



Sayfalar :