çelik nedir?
Çelik, demir ve karbon alaşımları için geniş bir terimdir.Karbon içeriği (ağırlıkça %0.05 - %2) ve diğer elementlerin eklenmesi, çeliğin spesifik alaşımını ve malzeme özelliklerini belirler.Diğer alaşım elementleri arasında manganez, silikon, fosfor, kükürt ve oksijen bulunur.Karbon, çeliğin sertliğini ve gücünü arttırırken, korozyon direncini veya işlenebilirliğini geliştirmek için başka elementler eklenebilir.Çeliğin kırılganlığını azaltmak ve mukavemetini artırmak için manganez içeriği de genellikle yüksektir (en az %0,30 ila %1,5).
Çeliğin gücü ve sertliği en popüler özelliklerinden biridir.Ağır ve tekrarlanan yükler altında uzun süre kullanılabildiği için çeliği inşaat ve nakliye uygulamalarına uygun hale getiren onlardır.Bazı çelik alaşımları, yani paslanmaz çelik çeşitleri, korozyona dayanıklıdır ve bu da onları zorlu ortamlarda çalışan parçalar için en iyi seçim haline getirir.
Ancak bu mukavemet ve sertlik aynı zamanda işleme süresini uzatacak ve takım aşınmasını artıracaktır.Çelik, bazı uygulamalarda onu çok ağır yapan yüksek yoğunluklu bir malzemedir.Bununla birlikte, çelik, yüksek mukavemet / ağırlık oranına sahiptir, bu nedenle imalatta en yaygın kullanılan metallerden biridir.
çelik türü
Pek çok çelik türünden bahsedelim.Çelik olarak, demire karbon eklenmelidir.Bununla birlikte, karbon içeriği farklı olacak ve performansında büyük değişikliklere neden olacaktır.Karbon çeliği genellikle paslanmaz çelik dışındaki çeliği ifade eder ve 4 basamaklı çelik kalitesiyle tanımlanır.Daha geniş olarak, düşük karbonlu çelik, orta karbonlu çelik veya yüksek karbonlu çeliktir.
Düşük karbonlu çelik: %0,30'dan az karbon içeriği (ağırlıkça)
Orta karbonlu çelik: %0,3 – 0,5 karbon içeriği
Yüksek karbonlu çelik: %0,6 ve üzeri
Çeliğin ana alaşım elementleri, dört basamaklı kalitenin ilk basamağı ile temsil edilir.Örneğin, 1018 gibi herhangi bir 1xxx çelik, ana alaşım elementi olarak karbonu kullanır.1018 çeliği %0,14 – 0,20 karbon ve az miktarda fosfor, kükürt ve manganez içerir.Bu evrensel alaşım genellikle contaları, milleri, dişlileri ve pimleri işlemek için kullanılır.
İşlenmesi kolay karbon çeliği, talaşları daha küçük parçalara ayırmak için yeniden fosfatlanır ve yeniden fosfatlanır.Bu, kesme sırasında uzun veya büyük talaşların takıma karışmasını önler.İşlenmesi kolay çelik, işlem süresini hızlandırabilir, ancak sünekliği ve darbe direncini azaltabilir.
paslanmaz çelik
Paslanmaz çelik karbon içerir, ancak aynı zamanda malzemenin korozyon direncini artıran yaklaşık %11 krom içerir.Daha fazla krom, daha az pas demektir!Nikel ilavesi ayrıca pas direncini ve çekme mukavemetini de iyileştirebilir.Ayrıca paslanmaz çelik, iyi bir ısı direncine sahiptir ve aşırı ortamlardaki havacılık ve diğer uygulamalar için uygundur.
Metalin kristal yapısına göre paslanmaz çelik beş tipe ayrılabilir.Bu beş tip ostenit, ferrit, martensit, dubleks ve çökelme sertleşmesidir.Paslanmaz çelik kaliteleri dört basamak yerine üç basamakla tanımlanır.İlk sayı kristal yapıyı ve ana alaşım elementlerini temsil eder.
Örneğin, 300 serisi paslanmaz çelik, östenitik krom nikel alaşımıdır.304 paslanmaz çelik, %18 krom ve %8 nikel içerdiğinden 18/8 olarak da bilinen en yaygın kalitedir.303 paslanmaz çelik, 304 paslanmaz çeliğin serbest işleme versiyonudur.Kükürt ilavesi korozyon direncini azaltır, bu nedenle 303 tipi paslanmaz çeliğin paslanma olasılığı 304 tipi paslanmaz çelikten daha fazladır.
Paslanmaz çelik çok çeşitli endüstrilerde kullanılabilir.Tip 316 paslanmaz çelik, uygun işlemden sonra makineler ve boru hatları gibi tıbbi ekipmanlardaki valf bileşenleri için kullanılabilir.316 paslanmaz çelik, çoğu havacılık ve otomotiv endüstrilerinde kullanılan somun ve cıvataların işlenmesinde de kullanılır.Uçak ve otomobiller için gerekli dişliler, miller ve diğer parçalar için 303 paslanmaz çelik kullanılır.
keski takım çeliği
Takım çeliği, kalıp döküm, enjeksiyonlu kalıplama, damgalama ve kesme dahil olmak üzere çeşitli üretim süreçleri için takım üretmek için kullanılır.Farklı uygulamalar için birçok farklı takım çeliği alaşımı mevcuttur, ancak hepsi sertlikleriyle bilinir.Her biri birden fazla kullanımın aşınmasına dayanabilir (enjeksiyon kalıplama için kullanılan çelik kalıp, bir milyon kez veya daha fazla malzemeye dayanabilir) ve yüksek sıcaklık direncine sahiptir.
Takım çeliğinin yaygın bir uygulaması, en yüksek kalitede üretim parçaları üretmek için sertleştirilmiş çelik CNC tarafından işlenen enjeksiyon kalıplamadır.H13 çeliği genellikle iyi termal yorulma performansı nedeniyle seçilir - gücü ve sertliği aşırı sıcaklıklara uzun süreli maruz kalmaya dayanabilir.H13 kalıp, yüksek erime sıcaklığına sahip gelişmiş enjeksiyon kalıplama malzemeleri için çok uygundur, çünkü diğer çeliklere göre daha uzun kalıp ömrü sağlar – 500000 ila 1 milyon kez.Aynı zamanda, S136 paslanmaz çeliktir ve kalıp ömrü bir milyon katı aşmaktadır.Bu malzeme en üst düzeyde parlatılabilir ve yüksek optik netlik gerektiren parçaların özel uygulamalarında kullanılabilir.
Çelik işleme
Çeliğin en kullanışlı özelliklerinden bazıları, ek işleme ve işleme adımlarından gelir.Bu yöntemler, çeliğin özelliklerini değiştirmek ve çeliğin işlenmesini kolaylaştırmak için işlemden önce gerçekleştirilebilir.Lütfen malzemelerin işlemeden önce sertleştirilmesinin işleme süresini uzatacağını ve takım aşınmasını artıracağını unutmayın, ancak nihai ürünün mukavemetini veya sertliğini artırmak için işlemeden sonra çelik işlenebilir.Yani, parçalarınız için gerekli özellikleri elde etmek için uygulamanız gereken herhangi bir planlı tedaviyi önceden tahmin etmek önemlidir.
ısı tedavisi
Isıl işlem, malzeme özelliklerini değiştirmek için çeliğin sıcaklığının manipüle edilmesini içeren birkaç farklı işlemi ifade eder.Sertliği azaltmak ve sünekliği artırmak için kullanılan ve çeliğin işlenmesini kolaylaştıran tavlama buna bir örnektir.Tavlama işlemi, çeliği yavaş yavaş istenen sıcaklığa ısıtır ve bir süre tutar.Gerekli zaman ve sıcaklık, spesifik alaşıma bağlıdır ve artan karbon içeriği ile azalır.Son olarak, metal fırında yavaş yavaş soğutulur veya yalıtkan malzeme ile çevrelenir.
Isıl işlemin normalleştirilmesi, tavlanmış çelikten daha yüksek mukavemet ve sertliği korurken çelikteki iç gerilimi ortadan kaldırabilir.Normalleştirme sırasında çelik yüksek bir sıcaklığa ısıtılır ve daha sonra daha yüksek sertlik elde etmek için havayla soğutulur.
Su verilmiş çelik başka bir ısıl işlemdir.Tahmin ettiniz, çeliği sertleştirir.Aynı zamanda gücü arttırır, ancak aynı zamanda malzemeyi daha kırılgan hale getirir.Sertleştirme işlemi, çeliğin yavaşça ısıtılması, yüksek sıcaklıkta ıslatılması ve ardından çeliğin su, yağ veya tuzlu su çözeltisi içinde hızla soğutulmasından oluşur.
Son olarak, su verilmiş çeliğin kırılganlığını azaltmak için tavlama ısıl işlem süreci benimsenmiştir.Temperlenmiş çelik, normalleştirme ile neredeyse aynıdır: yavaşça seçilen bir sıcaklığa ısıtın ve ardından çeliği havayla soğutun.Aradaki fark, temperleme sıcaklığının, temperlenmiş çeliğin kırılganlığını ve sertliğini azaltan diğer işlemlerden daha düşük olmasıdır.
yağış sertleşmesi
Yağış sertleşmesi çeliğin akma dayanımını artırır.Bazı paslanmaz çelik kaliteleri, adlarında pH değerleri içerebilir, bu da onların çökelme sertleştirme özelliklerine sahip oldukları anlamına gelir.Çökelme ile sertleşen çelikler arasındaki temel fark, ek elementler içermeleridir: bakır, alüminyum, fosfor veya titanyum.Birçok farklı alaşım var.Çökelme sertleştirme özelliğini etkinleştirmek için çelik nihai şekline getirilerek yaşlandırma sertleştirme işlemine tabi tutulur.Yaşlandırma sertleştirme işlemi, eklenen elementleri çökeltmek ve farklı boyutlarda katı parçacıklar oluşturmak için malzemeyi uzun süre ısıtır, böylece malzemenin mukavemetini artırır.
17-4PH (630 çelik olarak da bilinir), paslanmaz çelik çökeltme sertleştirme derecelerinin yaygın bir örneğidir.Alaşım, çökelme sertleşmesine katkıda bulunan %17 krom ve %4 nikel ve %4 bakır içerir.Artan sertlik, mukavemet ve yüksek korozyon direnci nedeniyle HELIDECK platformları, türbin kanatları ve nükleer atık varilleri için 17-4PH kullanılır.
Soğuk çalışma
Çeliğin özellikleri, büyük miktarda ısı uygulanmadan da değiştirilebilir.Örneğin, soğuk işlenmiş çelik, iş sertleştirme işlemiyle daha güçlü hale getirilir.İş sertleşmesi, metal plastik olarak deforme olduğunda meydana gelir.Bu, metali çekiçleyerek, yuvarlayarak veya çekerek başarılabilir.İşleme sırasında takım veya iş parçası aşırı ısınırsa, kazayla sertleşme de meydana gelebilir.Soğuk işleme, çeliğin işlenebilirliğini de iyileştirebilir.Düşük karbonlu çelik, soğuk işleme için çok uygundur.
Çelik yapı tasarımı için önlemler
Çelik parçalar tasarlarken, malzemenin benzersiz özelliklerini hatırlamak önemlidir.Uygulamanızın özelliklerine uygun hale getirmek, üretim tasarımının (DFM) ek olarak dikkate alınmasını gerektirebilir.
Malzemenin sertliği nedeniyle çeliğin işlenmesi alüminyum veya pirinç gibi diğer yumuşak malzemelere göre daha uzun sürer.İşleme kalitesini optimize etmek ve takım aşınmasını en aza indirmek için doğru makine ayarlarını kullanmanız gerekir.Aslında bu, parçalarınızı ve kalıplarınızı korumak için daha yavaş iş mili hızı ve besleme hızı anlamına gelir.
İşlemenin kendisini yapmasanız bile, yine de projenize uygun çelik türünü, sadece sertlik ve mukavemeti değil, aynı zamanda işlenebilirlik farkını da değerlendirmelisiniz.Örneğin, paslanmaz çeliğin işlem süresi, karbon çeliğinin yaklaşık iki katıdır.Farklı kalitelere karar verirken, hangi özelliklerin en yüksek öncelik olduğunu ve hangi çelik alaşımlarının elde edilmesinin kolay olduğunu da göz önünde bulundurmalısınız.304 veya 316 paslanmaz çelik gibi yaygın olarak kullanılan kaliteler, aralarından seçim yapabileceğiniz daha geniş bir stok boyutu aralığına sahiptir ve bulunması ve satın alınması için daha az zaman gerektirir.