Soğuk başlıkta, flanş kenarında veya R köşesinde çatlaklar tespit edildiğinde, pek çok kişinin ilk tepkisi malzemeyi veya soğuk başlık kalıplarını kontrol etmektir.
Ancak bitmiş ürün üzerinde görülen kusurun konumu çoğu zaman kusurun nihayetinde ortaya çıktığı yerdir ve mutlaka ilk oluştuğu nokta değildir.
Bazı kusurlar sürekli döküm ve haddeleme sırasında ortaya çıkar; bazıları ise taşıma ve aktarma sırasında oluşur. Bir kısmı da asitleme, çekme, tel geçirme, besleme ve kesme süreçlerinde yeni eklenir.
Yüzey kusurları hem üst akıştan miras alınabilir, hem de ara işlemlerde yeniden ortaya çıkabilir. Soğuk başlık işlemi, kusurun biçimini değiştirir; zaten zarar görmüş malzemenin bütünlüğünü geri kazandıramaz.
Kusurun yol haritası: Sürekli döküm yatağı → Haddeleme bobini → Taşıma ve aktarma → Asitleme ve şekillendirme → Çekme ve tel geçirme → Soğuk başlıkla şekillendirme
1. Birincil Döküm Aşaması: Kusurlar Çelik Kütüğün Yüzey Altında Başlayabilir
Çelik kütük, tel çubuğun ilk aşamasıdır. Anormal titreşim izleri, derin altında kalan hava kabarcıkları, katran birikintileri, kaynak yarası ve çukurlar, hepsi sonraki yüzey kusurlarının kaynağı olabilir.
Şekil 1: Birincil döküm kütüğündeki anormal titreşim izleri. Normal, sığ titreşim izleri kusur anlamına gelmez; ancak titreşim izleri anormal derecede derinleştiğinde veya taban kısmında çatlaklar ile katran birikintileri eşlik ettiğinde, ilerleyen süreçte oluşacak risk belirgin şekilde artar.
Şekil 2: Taşlama sonrası ortaya çıkan derin altında kalan hava kabarcıkları. Hava kabarcıkları haddeleme sırasında sıkıştırılabilir ya da haddeleme yönü boyunca uzayabilir; iç yüzeylerinin oksitlenip oksitlenmediği, ileride güvenilir biçimde kaynaştırılıp kaynaştırılamayacağını etkiler.
Şekil 3: Çelik kütüğün yüzeyinde veya yüzeye yakın bölgede bulunan katran birikintileri. Katran fazı çeliğin ana matriksiyle uyumlu biçimde deformasyon gösteremez; haddeleme sırasında parçalanabilir, uzayabilir ve kaynak yarası, katlama ya da çizgi şeklindeki kusurlara dönüşebilir.
Şekil 4: Çelik kütüğün yüzeyindeki kaynak yarası. Levhasımsı metalik yapışmalar, sonraki haddeleme işlemlerinde inceltilip matrisin içine gömülebilir; dış yüzey sanki düzgün haddelenmiş gibi görünebilirken, içsel arayüzler gerçek anlamda kaynaşmamış olabilir.
Şekil 5: Çelik kütüğün yüzeyindeki çukurlar. “Çukur” ifadesi görünüşsel biçimi tanımlar; kesin kökenini ise çukur tabanındaki oksitlenmeler, kenarların kıvrılması ve çevredeki çatlaklar göz önüne alınarak değerlendirmek gerekir.
Çelik kütüğün yüzeyindeki kusurlar, haddeleme süreci sırasında sıkıştırılabilir, uzayabilir ya da yön değiştirebilir. Görünüşün düzelmesi, aslında mevcut malzeme sürekliliğinin bozulmuş olduğunun ortadan kalktığı anlamına gelmez.
II. Haddelenme Aşaması: Kusurlar Uzatılabilir veya Yeniden Oluşturulabilir
Çelik taşlarda meydana gelen çatlaklar, tel demirin boyuna doğru uzanan çatlaklarına dönüşebilir; kabuklanmalar ve katran göçükleri inceltilip uzatılabilir; derinlikteki gaz kabarcıkları ise kesintili çizgisel anomaliler oluşturabilir.
Haddelenme süreci ayrıca kendi başına da kusurlar yaratabilir. Kalıp doldurma, yönlendirme tertibatı veya silindir aralığındaki anormal durumlar kulak oluşumuna yol açabilir; bu kulaklar sonraki kalıplarda malzemenin yüzeyine bastırıldığında katlama hatalarına neden olabilir. Oksit tabakası veya yabancı maddeler ana maddeye sıkıştığında da yerel süreklilik bozuklukları ortaya çıkar.
Şekil 6 Katlama kusurunun enine kesiti. Üst katman metal dilimsel biçimde içeri kıvrılmış olup, arayüzde güvenilir bir bağ oluşmamıştır. Yüzey geçici olarak kapansa bile, bunun içsel kusurun ortadan kalktığı anlamına gelmediğini unutmayalım.
Şekil 7 Tel demir yüzeyindeki kabuklanma. Sıradan çiziklerden farklı olarak, kabuklanmalarda genellikle parçacık şeklinde yapışmalar, yerel olarak kenarların kalkması veya kopma izleri görülür.
Şekil 8 Tel demir yüzeyindeki çatlağın enine kesiti. Görselde görülen çatlak yüzeyden çekirdek kısmına doğru ilerlemektedir; bunun oksidasyon, karbon kaybı veya anormal mikroyapı ile ilişkili olup olmadığını belirlemek için daha ayrıntılı analiz gerekmektedir.
Katlamalar ile çatlakların dış görünüşleri bazen birbirine benzerken, oluşum mekanizmaları farklıdır. Katlamalar, bazı metal parçalarının içeri kıvrılması sonucu güvenilir şekilde kaynaşmamasından kaynaklanır; çatlaklar ise ana malzemenin bütünlüğünün zaten bölünmüş olmasıyla ortaya çıkar. Bu iki kusur türü için iz sürme yönleri basitçe birbirine karıştırılmamalıdır.
III. Taşıma ve Aktarma: Çarpma ile Sürünme Sonucu Oluşan Hasarlar da Çatlamaya Neden Olabilir
Tellerin sarılı ruloları vinçle kaldırılırken, indirilirken, istiflenirken ve taşınırken meydana gelen çarpma, sürüklenme veya birbirleriyle sürtünme gibi etkiler, çizikler, baskı izleri ve metal kenarlarının kıvrılması gibi hasarlara yol açabilir. Bu tür hasarlar genellikle lokal ve rastgele oluşur; ruloların dış halkasında veya vinç temas noktalarında yoğunlaşmaya eğilim gösterirler.
Şekil 9 Taşıma veya aktarma sırasında oluşan çizik ve darbe izleri. Bunların yön ve konumu genellikle tam olarak sabit değildir; tel çekme kalıplarının oluşturduğu sürekli uzunlamasına çizgilere kıyasla farklılık gösterir.
Sıradan deforme edilmiş ürünlerde hafif hasarlar hemen her zaman sorun oluşturmaz; ancak yüksek derecede deforme edilen, karmaşık başlı veya ince flanşlı ürünlere geçildiğinde, hasarlı bölgelerde gerilim odaklanması oluşabilir ve soğuk başaçma sırasında bu odaklanma büyütülerek daha ciddi problemlere yol açabilir.
Dördüncü: Asit cila aşaması, hem kusurları ortaya çıkarır hem de gizli riskler bırakabilir
Asit cila işlemi sonucunda oksit tabakası temizlendiğinde, daha önce kapalı olan çatlaklar, katlanmalar, kaynak izleri ve çukurlar yavaş yavaş belirir. Bu nedenle, asit ciladan sonra kusurların tespit edilmesi, bu kusurların mutlaka asit cila sırasında oluştuğu anlamına gelmez.
Oksit tabakası tam olarak temizlenmemişse, geride kalan oksitler fosfatlama tabakasının homojen bir şekilde oluşmasını engeller ve çekme işlemi sırasında kırılabilir, dökülebilir veya tel yüzeyine baskı altında saplanabilir.
Şekil 10: Asit cila sonrası oksit kalıntıları. Koyu renkli uzunlamasına şeritlerin, katlanma ya da çatlakların iç kısmında kalan oksitlerden ayırt edilmesi gerekir; yalnızca renge dayanarak sonuç çıkarmamalısınız.
Asit cila sürecinin yetersiz kontrolü ayrıca nokta-korozyon ve yüzey pürüzlülüğüne yol açabilir. Sorunun esasen önceden var olan kusurların ortaya çıkması mı, yoksa asit cila sırasında yeni oluşan hatalar mı olduğu, asit cila öncesi ve sonrası numunelerin muhafaza edilerek karşılaştırılmasıyla anlaşılmalıdır.
Beşinci: Değiştirilmiş çekme: Uzunlamasına çizikler, kolaylıkla hafife alınan yeni kusurlardır
Değiştirilmiş çekme süreci sadece malzemenin boyutlarını değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda tel yüzeyine doğrudan zarar verebilir.
Tel çekme kalıplarındaki aşınma, kalıp deliklerine oksit ya da metal talaşlarının girmesi, yağlama filminin geçici olarak işlevini yitirmesi ile geçirme tekerlekleri ve yönlendirme bölümlerindeki çıtalar veya anormal temaslar, sürekli ya da aralıklı uzunlamasına çiziklere sebep olabilir.
Şekil 11: Değiştirilmiş çekmeden kaynaklı lokal çizikler. Kusurlar telin uzunluğu boyunca dağılmış olup, beraberinde oluklar, metalin kıvrılması veya yerel kopmalar bulunur.
Kısa mesafeli, ara sıra görülen çiziklerde sert yabancı maddelere, ani yapışma durumlarına ve lokal temaslara dikkat edilmelidir; uzun mesafelerde sürekli ve çevresel konumu nispeten sabit olan kusurlarda ise başlıca tel çekme kalıpları, yönlendirme tekerlekleri ve geçirme noktaları incelenmelidir.
Ancak uzunlamasına izler mutlaka çekme işleminde ortaya çıkmaz. Haddelenmiş çatlaklar, katlanmalar ve oksit kalıntıları çekme sonrasında benzer görünümler sergileyebilir. Asıl kesinleşmesi gereken husus şudur: Kusur çekmeye başlamadan önce zaten mevcut muydu, yoksa bir kalıp veya geçirme noktasından itibaren mi ortaya çıktı?
Bu bölümde yalnızca çekme işleminden kaynaklanan yüzey hasarları ele alınmaktadır. Soğuk başaçma performansını etkileyen yüzey alanı azaltım oranı, çekme aşamalarının sayısı ve iş hardalması konuları ise Altıncı Bölüm’de ayrıntılı olarak incelenecektir.
Altıncı: Soğuk başaçmanın ön kısmı – son aşama sırasında ortaya çıkan yeni kusurlar çoğu zaman göz ardı edilir
Malzeme soğuk başaçma makinesine girdikten sonra ve şekillendirme işleminden önce bile yeni yüzey hasarları oluşabilir. Geçirme tekerlekleri, düzelme ve besleme mekanizmaları teli sıyırabilir; kesme bıçağı veya kesme kalıplarındaki aşınma, kenar kırılmaları ve çıtalar ise hammadde parçalarının uç kısımlarını veya yan yüzeylerini yaralayabilir.
Kusurlar her seferinde sabit bir yön ve konumda ortaya çıkıyorsa veya geçirme tekerlekleri ile kesme bıçakları değiştirildikten sonra belirgin biçimde değişiyorsa, yalnızca malzeme test raporlarını ve orijinal bobin telleri yeniden incelemek yeterli olmayacaktır.
7. Kusurlar neden bitmiş ürüne kadar “kalıtsal” olarak aktarılır?
Çekme işlemi malzemenin uzun yönünde gerilmesini sağlarken, soğuk başlık şekillendirme malzemeyi eksenel sıkıştırır ve radyal yönde akışa zorlar. Eski kusurlar uzayabilir, daralabilir veya geçici olarak kapana bilir; ayrıca malzeme akışıyla birlikte baş kısmına, flanşa ya da R köşesine taşınabilir ve yüksek deformasyon bölgelerinde yeniden açılabilecek duruma gelebilir.
Şekil 12: Soğuk başlık şekillendirilmiş ürünün flanş kenarında çatlak. Fotoğrafta kusurun en son ortaya çıktığı yer gösterilmektedir; yalnızca dış görünüşe bakarak kusurun kesinlikle malzemeden kaynaklandığını varsaymak doğru değildir.
Tel malzemedeki uzunlamasına kusurlar, ürünü tamamladığında eski düz çizgi biçimini muhafaza etmeyebilir. Bunlar baş kısmının kenarında çatlak, flanştaki katlanma, R köşesindeki çatlak veya yerel çöküntüler şeklinde kendini gösterebilir; belirginleştiği konum ise ürün yapısı, kesim yönü ve malzeme akış yoluyla yakından ilişkilidir.
Kusurlar, ürüne basitçe kopyalanmaz; her işlem aşamasında biçim değiştirerek varlığını sürdürür.
8. Kusurun kaynağını tespit etmenin anahtarı, onun ilk kez ortaya çıktığı anı bulmaktır
Son aşamada çatlayan parçaları incelemek, kusurun hangi işlemden kaynaklandığını belirlemek için genellikle yeterli olmaz. Daha etkili bir arama yöntemi, demir döküm bloğu, bobin tel, asitle yıkandıktan sonraki malzeme, çekme yarı mamulü, soğuk başlık şekillendirme için hazırlanan hammadde ve bitmiş ürün arasında bir numune zinciri oluşturarak kusurun ilk kez ortaya çıktığı işlemi tespit etmektir.
Anormallikler bobinin yalnızca belirli bir bölümünde mi yoğunlaşmış, yoksa tüm bobin boyunca sürekli mi devam ediyor? Kusurun yönü ve çevresel konumu sabit mi? Kalıp, hat tekerleği veya kesme bıçağı değiştirildikten sonra durum değişti mi? Çatlakların iç yüzeyinde oksidasyon, karbon azalması veya anormal metal akış çizgileri bulunuyor mu? Tüm bu veriler soruşturmanın yönünü belirleyebilir, ancak işlem kayıtları ile birlikte değerlendirilmedikçe tek başına yeterli olmaz.
Mühendis Görüşü
Dış yüzey kusurları, sürekli döküm, haddeleme, taşıma, asitle yıkama ve yeniden çekme işlemlerinden kaynaklanabileceği gibi, soğuk başlık makinesinin hat geçirme, besleme ve kesme aşamalarında da oluşabilir.
Ürünün neresinde çatladığı, kusurun orada oluştuğu anlamına gelmez.
Bitmiş ürün üzerindeki kusur bir sonuçtur; gerçek başlangıç noktasına ulaşmak için kusurun ilk kez ortaya çıktığı işlemi bulmalıyız.
Kusurun izini sürmenin amacı, önce sorumluluğu paylaşmak değil, eksiksiz bir işlem kanıt zinciri oluşturmaktır.
Eğer siz de bobin tellerde kabarma, uzunlamasına çizikler, katlanmalar ya da soğuk başlıkta ara sıra meydana gelen çatlaklarla karşılaşıyorsanız, malzeme sınıfını, ölçülerini, kusur fotoğraflarını, ortaya çıktığı iş istasyonunu ve anormalliklerin dağılımını bana gönderebilirsiniz. Sizin için öncelikle, soruşturmayı çelik fabrikasındaki ham madde, taşıma sırasında alınan önlemler, asitle yıkama ve yeniden çekme süreçleri mi, yoksa soğuk başlık ekipmanları yönünden mi başlatmanız gerektiğini değerlendirebilirim.
Önümüzdeki Bölümün Ön İzlemesi
6. Bölüm: “Aynı malzeme, neden çekme sonrası soğuk başlıkta farklı davranıyor?”
Gelecek bölümde, kesit alan küçültme oranı, çekme işlem sıraları ve işlemsel sertleşme sürecinin, malzemenin soğuk başlık makinesine girdiği andaki gerçek durumunu nasıl değiştirdiğini ele alacağız.