Paslanmaz Çelik Kesme Hızı Rehberi: Pekleşme Çözümler

Paslanmaz çelik işleme, makine endüstrisinin en zorlu malzemelerinden biridir. 10+ yıllık mühendislik kariyerimde, özellikle otomotiv ve gıda sektöründeki projelerimde paslanmaz çelik işleme ile ilgili sayısız zorlukla karşılaştım. Work hardening (pekleşme) problemi, yanlış kesme hızı seçimi ve uygun olmayan takım seçimi nedeniyle birçok üretim hatası yaşadım ve bu deneyimlerden öğrendiklerimi sizlerle paylaşıyorum.

Paslanmaz Çelik Kesme Hızı ve Pekleşme Problemleri: Kapsamlı Çözüm Rehberi Talaşlı İmalat — Paslanmaz Çelik Kesme Hızı

Bu kapsamlı rehberde, paslanmaz çelik kesme hızı optimizasyonu, inox işleme teknikleri, pekleşme probleminin çözüm yöntemleri ve özel takım önerilerini detaylarıyla ele alacağım. AISI 304, 316L ve 17-4 PH gibi yaygın paslanmaz çelik türleri için pratik örnekler vererek, hem torna hem de freze işlemlerinde karşılaşacağınız sorunları minimuma indirmenize yardımcı olacağım.

İçindekiler

Paslanmaz Çeliğin Yapısı ve İşleme Zorlukları

Kristal Yapı ve Mekanik Özellikler

Paslanmaz çelik, %10,5’ten fazla krom içeren alaşım çeliktir. DIN EN 10088 standardına göre sınıflandırılan bu malzemeler, östenitik, ferritik, martenzitik ve duplex olmak üzere dört ana gruba ayrılır. En yaygını olan östenitik paslanmaz çelikler (AISI 304, 316L), yüz merkezli kübik (FCC) kristal yapısına sahiptir.

10+ yıllık deneyimime göre, paslanmaz çelik işlemede karşılaştığımız temel zorluklar:

Düşük Isı İletkenliği: Karbon çeliğin yaklaşık yarısı kadar ısı iletkenliğine sahiptir (16-24 W/mK). Bu durum, kesme bölgesinde ısı birikimi yaratarak takım aşınmasını hızlandırır.

Yüksek Pekleşme Eğilimi: Östenitik yapı, deformasyon altında martenzite dönüşerek sertleşir. Bu work hardening olayı, takım ömrünü drastik şekilde kısaltır.

Adezyon Eğilimi: Paslanmaz çelik, takım malzemesi ile kimyasal afinite göstererek yapışma (built-up edge) problemine neden olur.

Pekleşme Mekanizması

Work hardening (pekleşme), paslanmaz çelik işlemede en kritik problemdir. 2019’da bir otomotiv projemde AISI 316L malzeme işlerken, yanlış kesme parametreleri nedeniyle malzeme sertliği 180 HB’den 350 HB’ye çıkmış ve sonraki işlemlerde takım kırılmaları yaşamıştık.

Pekleşme Süreci:

Kesme kuvvetleri altında östenitik yapı deforme olur
Kayma bantları oluşur ve tane sınırları bloke olur
Östenitik yapı kısmen martenzite dönüşür
Malzeme sertliği %100-200 artabilir

Pekleşmeyi Önleme Stratejileri:

Kesintisiz Kesme: Takım malzemeye sürekli temas halinde olmalı. Ara vermeler pekleşmiş tabaka oluşturur.

Uygun İlerleme: Çok düşük ilerleme, takımın pekleşmiş tabakada sürtünmesine neden olur. Minimum 0,15 mm/rev ilerleme öneririm.

Pozitif Kesme Geometrisi: Negatif açılar pekleşmeyi artırır. +5° ile +15° arası talaş açısı kullanmalısınız.

Optimum Kesme Hızları ve Parametreler

Torna İşlemi İçin Kesme Parametreleri

10+ yıllık deneyimime dayanarak, farklı paslanmaz çelik türleri için optimum kesme parametrelerini tablo halinde paylaşıyorum:

Malzeme Türü	Kesme Hızı (m/min)	İlerleme (mm/rev)	Kesme Derinliği (mm)
AISI 304	80-120	0,15-0,35	1-4
AISI 316L	70-100	0,15-0,30	1-3
AISI 17-4 PH	60-90	0,12-0,25	0,5-2
AISI 2205 (Duplex)	50-80	0,15-0,28	1-3

Freze İşlemi Parametreleri

Freze işlemlerinde, kesme hızı hesaplaması farklılık gösterir. ISO 3685 standardına göre, freze takımları için kesme hızı formülü:

V = (π × D × n) / 1000

Burada:

V: Kesme hızı (m/min)
D: Freze çapı (mm)
n: Devir sayısı (rpm)

Freze İşlemi Özel Kuralları:

Climb Milling Tercih Edin: Talaş kalınlığı maksimumdan minimuma azalır, work hardening riski düşer.

Min 3 Diş Temas: Sürekli kesme için minimum 3 diş malzeme ile temas halinde olmalı.

Yüksek Basınçlı Soğutma: En az 60 bar basınçla emülsiyon kullanın.

Özel Takım Önerileri ve Kaplama Teknolojileri

Kesici İçin Malzeme Seçimi

10+ yıllık deneyimim boyunca test ettiğim takım malzemelerinin performans karşılaştırması:

Karbür (WC-Co):

En yaygın seçim, genel amaçlı uygulamalar için ideal
ISO P20-P30 kalite grubu öneriyorum
TiAlN kaplaması ile mükemmel performans

Seramik (Al₂O₃):

Yüksek kesme hızlarında üstün performans
Özellikle finishing işlemlerinde tercih ediyorum
Whisker takviyeli seramikler daha dayanıklı

CBN (Kübik Bor Nitrür):

Sertleştirilmiş paslanmaz çelikler için ideal
Yüksek maliyet, ancak uzun takım ömrü
45 HRC sertlikte kullanılmalı

Takım Geometrisi Optimizasyonu

Talaş Açısı (Rake Angle):

Pozitif açı: +5° ile +15° arası
Kesme kuvvetlerini azaltır, work hardening’i minimize eder

Boşluk Açısı (Clearance Angle):

6° ile 12° arası optimal
Çok düşük açılar sürtünme yaratır

Kesici Kenar Yarıçapı:

0,02-0,05 mm arası keskin kenar
Finishing işlemlerinde 0,01 mm’ye kadar düşürülebilir

Kaplama Teknolojileri

TiAlN (Titanyum Alüminyum Nitrür):

800°C’ye kadar termal stabilite
Paslanmaz çelik işlemede standart seçim
Sert film kaplaması, aşınma direnci yüksek

AlCrN (Alüminyum Krom Nitrür):

Yüksek sıcaklık direnci
Oksidasyona karşı mükemmel koruma
Özellikle kuru işlemede etkili

Diamond-like Carbon (DLC):

Ultra düşük sürtünme katsayısı
Adezyon problemini minimize eder
Özellikle medikal kalite paslanmaz çelikler için

Soğutma ve Yağlama Stratejileri

Emülsiyon Seçimi

Paslanmaz çelik işlemede, soğutma sıvısı seçimi kritik öneme sahiptir. 2020’de bir medikal cihaz projesinde, yanlış emülsiyon seçimi nedeniyle korozyon problemleri yaşamış ve parçaları yeniden işlemek zorunda kalmıştık.

Su Bazlı Emülsiyonlar:

%5-8 konsantrasyon optimal
Yüksek soğutma kapasitesi
Bakteriyel büyümeye dikkat

Sentetik Soğutma Sıvıları:

Daha iyi yağlama özelliği
Uzun tank ömrü
Çevre dostu formülasyonlar

Yüksek Basınçlı Soğutma (HPC)

Basınç Değerleri:

Minimum 60 bar, ideal 80-120 bar
Talaş tahliyesini kolaylaştırır
Kesme bölgesinde etkili ısı transferi

Nozul Yerleşimi:

15-30° açıyla kesme bölgesine yönlendirilmeli
Hem öne hem arka yüzey soğutulmalı
Talaş kırıcı geometrisine uygun konumlandırma

Kalite Kontrol ve Ölçüm Yöntemleri

Yüzey Pürüzlülüğü Kontrolü

ISO 4287 standardına göre, paslanmaz çelik işlemede yüzey kalitesi parametreleri:

Ra (Ortalama Pürüzlülük):

Genel işlemeler: Ra 1,6-3,2 μm
Finishing işlemleri: Ra 0,4-0,8 μm
Parlatma sonrası: Ra < 0,1 μm

Rz (Maksimum Yükseklik):

Ra değerinin 4-7 katı arasında
Özellikle gıda endüstrisi uygulamalarında kritik

Mikroyapı Analizi

Work hardening kontrolü için mikroyapı incelemesi gereklidir:

Etching Çözümü: Glyceregia (Glisérin + HNO₃ + HCl) Büyütme: 100x-500x arası Kontrol Kriterleri: Martenzit dönüşüm oranı <%5

Güvenlik ve Standartlar

İş Güvenliği Önlemleri

Paslanmaz çelik işlemede, kesici kenarların çok keskin olması ve talaşların sert yapısı nedeniyle özel güvenlik önlemleri gereklidir:

Kişisel Koruyucu Donanım:

Güvenlik gözlüğü (EN 166 standardı)
Kesim dirençli eldiven (EN 388 Level 5)
Güvenlik ayakkabısı (S3 sınıfı)

Atölye Güvenliği:

Talaş toplama sistemleri
Acil durdurma butonları
Yangın söndürme ekipmanları (Metal yangınları için D sınıfı)

Çevre ve Atık Yönetimi

Talaş Geri Dönüşümü:

Paslanmaz çelik talaşları %100 geri dönüştürülebilir
Mıknatıs ile ayırma mümkün değil (östenitik türler için)
Eddy current seperatör kullanılmalı

Soğutma Sıvısı Bertarafı:

Yerel çevre mevzuatına uygun bertaraf
Biyolojik arıtma sistemleri tercih edilmeli
pH değeri 6-9 arasında nötralizasyon

Pratik Uygulama Örnekleri

Örnek 1: AISI 316L Flanş İşleme

Proje Detayları:

Malzeme: AISI 316L (60 HB)
Boyutlar: Ø200 x 25 mm
Tolerans: IT7 (±0,025 mm)
Yüzey Kalitesi: Ra 1,6 μm

Kullanılan Parametreler:

Takım: CNMG 120408-PM (TiAlN kaplı)
Kesme hızı: 90 m/min
İlerleme: 0,25 mm/rev
Kesme derinliği: 2 mm
Soğutma: %6 emülsiyon, 80 bar

Sonuçlar:

Takım ömrü: 45 parça
Yüzey pürüzlülüğü: Ra 1,2 μm
Boyutsal hassasiyet: ±0,015 mm

Örnek 2: AISI 17-4 PH Pim İşleme

Proje Detayları:

Malzeme: AISI 17-4 PH (H900 temperleme, 44 HRC)
Boyutlar: Ø12 x 50 mm
Operasyonlar: Tornalama + Taşlama

Karşılaşılan Problem: İlk denemelerde takım ömrü sadece 8-10 parça. Work hardening nedeniyle yüzey sertliği 52 HRC’ye çıkmış.

Çözüm:

Kesme hızını 80’den 60 m/min’e düşürdük
İlerlemeyi 0,08’den 0,15 mm/rev’e artırdük
CBN takım kullanmaya geçtik
Kesintisiz kesme stratejisi uyguladık

İyileştirme Sonuçları:

Takım ömrü: 25 parça
Work hardening minimize edildi
Üretim süresi %15 azaldı

Gelişmiş İşleme Teknikleri

Kriojenik Soğutma

Sıvı nitrojen (-196°C) ile soğutma, paslanmaz çelik işlemede devrim yaratmıştır:

Avantajları:

Work hardening %80 azalma
Takım ömrü 3-5 kat artış
Çevre dostu (emülsiyon kullanımı yok)

Dezavantajları:

Yüksek işletme maliyeti
Özel ekipman gereksinimi
Güvenlik riskleri (asfeksi tehlikesi)

Ultrasonik Destekli İşleme

20-40 kHz frekansta ultrasonik titreşim, kesme kuvvetlerini %30-50 azaltır:

Uygulama Alanları:

İnce cidarlı parçalar
Derin delik delme
Mikroişleme uygulamaları

Teknik Gereksinimler:

Piezoelektrik aktüatör
Frekans kontrolü
Titreşim amplitüd ayarı (5-25 μm)

Ekonomik Analiz ve Maliyet Optimizasyonu

Maliyet Bileşenleri

Paslanmaz çelik işlemede toplam maliyet dağılımı (10+ yıllık proje deneyimime göre):

Maliyet Kalemi	Oran (%)	Optimizasyon Potansiyeli
Malzeme	45-55	Düşük
İşçilik	25-30	Yüksek
Takım	8-12	Orta
Enerji	3-5	Orta
Soğutma	2-3	Düşük

Maliyet Azaltma Stratejileri

Takım Ömrü Optimizasyonu:

Doğru parametrelerle takım ömrü %200 artış
Kaplı takım kullanımı ile %150 iyileştirme
Takım geometrisi optimizasyonu ile %50 kazanım

İşleme Süresi Azaltma:

Yüksek kesme hızları (HPC ile)
Çoklu takım kullanımı
İşlem birleştirme stratejileri

Gelecek Trendleri ve Yenilikler

Endüstri 4.0 Entegrasyonu

Akıllı Sensörler:

Titreşim sensörleri ile takım aşınması izleme
Termal kameralar ile sıcaklık kontrolü
Akustik sensörler ile work hardening tespiti

Makine Öğrenmesi:

Parametre optimizasyonu algoritmaları
Prediktif bakım sistemleri
Kalite tahmin modelleri

Sürdürülebilir İşleme Teknolojileri

Minimum Miktar Yağlama (MQL):

%90 daha az soğutma sıvısı kullanımı
Çevre dostu yağlayıcılar
Aerosol sistemleri

Karbonsuz İşleme:

Elektrikli tezgahlar
Güneş enerjisi entegrasyonu
Karbon ayak izi hesaplama sistemleri

Sık Sorulan Sorular

Paslanmaz çelik İşlemede en büyük zorluk nedir?

10+ yıllık deneyimime göre, work hardening (pekleşme) problemidir. Malzeme, yanlış parametrelerle işlendiğinde sertliği 2-3 kat artabilir ve sonraki işlemleri imkansız hale getirir. Bunu önlemek için kesintisiz kesme ve yeterli ilerleme hızı kritik önemdedir.

AISI 304 ve 316L arasında İşleme açısından fark var mı?

Evet, önemli farklar vardır. 316L, molibden içeriği nedeniyle daha zor işlenir. Kesme hızını %10-15 düşürmeniz ve daha keskin takım geometrisi kullanmanız gerekir. Ayrıca 316L’de adezyon eğilimi daha yüksektir.

Paslanmaz Çelik İşlerken Takım seçiminde en önemli faktör nedir?

Kaplama teknolojisi ve geometri. TiAlN kaplaması paslanmaz çelik için standart seçimdir. Pozitif talaş açısı (+5° ile +15°) ve keskin kesici kenar yarıçapı (0,02-0,05 mm) kullanmalısınız. CBN takımları sadece sertleştirilmiş paslanmaz çelikler için gereklidir.

Paslanmaz Çelik İşlerken Soğutma sıvısı kullanmak şart mı?

Hayır, ancak önemle tavsiye edilir. Kuru işleme mümkündür ancak takım ömrü %50-70 azalır. MQL (Minimum Quantity Lubrication) sistemleri iyi bir alternatiftir. Özellikle finiş işlemlerinde HPC (Yüksek Basınçlı Soğutma) sistemi kullanın.

Work hardening nasıl tespit edilir?

Sertlik ölçümü en kesin yöntemdir. Normal AISI 304’ün sertliği 150-200 HB iken, pekleşmiş bölgelerde 300-400 HB’ye çıkabilir. Görsel olarak, mat ve pürüzlü yüzey work hardening işaretidir. Mikroyapı incelemesi ile martenzit dönüşümü gözlemlenebilir.

Paslanmaz Çelik İşlerken Hangi kesme hızı optimal?

Malzeme türüne bağlıdır. AISI 304 için 80-120 m/min, AISI 316L için 70-100 m/min öneriyorum. Ancak takım ve tezgah kapasitesine göre ayarlama yapılmalıdır. Çok yavaş kesme work hardening’e neden olurken, çok hızlı kesme takım aşınmasını artırır.

Sonuç

Paslanmaz çelik işleme, doğru bilgi ve deneyim ile üstesinden gelinebilecek bir süreçtir. 10+ yıllık mühendislik kariyerimde edindiğim tecrübelere göre, başarının anahtarı work hardening problemini anlamak ve önlemektir. Optimum kesme parametreleri, uygun takım seçimi ve etkili soğutma sistemi ile hem kaliteli üretim hem de ekonomik verimlilik sağlanabilir.

Özellikle vurgulamak istediğim nokta, kesintisiz kesme stratejisinin önemidir. Takımın malzemeden ayrılması, pekleşmiş tabaka oluşturarak sonraki işlemleri zorlaştırır. Bu nedenle, işleme planlamasında süreklilik prensibini benimseyin.

Paslanmaz çelik işleme teknolojisinin geleceği, akıllı sensörler ve makine öğrenmesi algoritmaları ile şekillenecektir. Ancak temel prensiplerin bilinmesi, bu gelişmiş teknolojilerden maksimum fayda sağlamak için gereklidir.

Son olarak, güvenlik önlemlerini hiçbir zaman ihmal etmeyin. Paslanmaz çelik talaşları çok keskin olup ciddi yaralanmalara neden olabilir. Uygun kişisel koruyucu donanım kullanımı ve atölye güvenlik kurallarına uyum zorunludur.