Altıncı Bölüm: Çelik tel inceldikçe, malzemenin durumu da değişir
Soğuk başlama sahasında çok sık rastlanan bir durum vardır:
Malzeme sınıfı aynı, çelik fabrikası aynı, son olarak çekilen boyutlar da aynı; ancak soğuk başlama makinesine gönderildiğinde, bir parti üretim sorunsuz ilerlerken, diğerinde ise şekillendirme istikrarsızlığı, baş kısmının tam dolmaması ve hatta nadiren çatlamalar ortaya çıkar.
Peki sorun nerede?
Birçok kişi, çekme işleminin sadece kalın çelik teli inceltmek olduğunu ve boyutların uygun olması gerektiğini düşünür.
Ama işler aslında bu kadar basit değildir.
Çekme işlemi yalnızca çapı değiştirmez, malzemenin daha sonra başlamanın kolaylığı ya da zorluğu üzerinde de etki eder.
I. Aynı varış noktası, aynı yoldan geçildiği anlamına gelmez
Aynı şekilde 10 milimetreye çekilse bile, bir parti 11 milimetrelik bir başlangıçtan çıkarken, diğer parti 13 milimetrelik bir başlangıçtan çıkabilir.
Her ne kadar nihai çap aynı olsa da, ikinci grup daha belirgin biçimde yüksek düzeyde bir deformasyona maruz kalmış olur.
Çelik tel ne kadar fazla çekilirse, genellikle o kadar sertleşir ve dayanımı artar; sonrasında soğuk başlama ile şekillendirme yapılırken, gerekli şekil verme kuvveti de değişebilir.
Bu nedenle, bir malzemenin başlama için uygunluğunu değerlendirmek için yalnızca nihai boyuta bakmak yeterli değildir; ayrıca şuna da dikkat etmek gerekir:
Malzemenin önce ne kadar kalındı ve toplamda ne kadar çekildi?
Bu, iki kişinin aynı zamanda zirveye ulaşmasına benzer: Biri teleferikle çıkarken, diğeri yürüyerek tırmanmıştır. Her ikisi aynı noktada olsa da, fiziksel durumları tamamen farklıdır.
II. Bir seferde çok fazla çekmek ile birkaç aşamada çekmek arasında da sonuçlar farklılık gösterir
Bir çelik telin kalın boyutundan ince boyuta çekilmesi, tek seferde büyük oranda küçültülerek de yapılabilir; ya da birden fazla aşamada adım adım gerçekleştirilebilir.
Tek seferde çok fazla çekilirse, tel ile kalıp arasındaki basınç, sürtünme ve sıcaklık artar; malzemenin yüzey katmanı ile iç yapısı arasındaki değişim de tutarsızlaşabilir.
Ancak çekme adedi de her zaman fazla olduğu ölçüde avantajlı değildir.
Ade sayı fazla olduğunda, yine sürekli olarak artan sürtünme ve deformasyon etkileri birikir.
Asıl önemli olan, her aşamanın nasıl planlandığı; özellikle de son çekme aşamasının uygunluğu.
Toplamda ne kadar çekildiği kadar, son aşamada nasıl çekildiği de önemlidir.
Bu nedenle, farklı dönüştürme tesisleri aynı bobin çelik kullanıyor olsa bile, elde edilen malzemelerin soğuk başlama performansı yine de farklılık gösterebilir.
III. Çelik teller de gerilme yönünü “hatırlar”
Çekme işlemi sırasında çelik tel esas olarak ileri doğru uzatılır.
Sıkma dövme sırasında ise malzeme yeniden sıkıştırılır ve başlık ile çevreye doğru akış gösterir.
Metal bir yönde deformasyona uğradıktan sonra ters yöne kuvvet uygulandığında, yeni deformasyonun başlangıç durumu değişebilir. Mühendislikte bu fenomen Bauschinger etkisi olarak adlandırılır.
Kısaca şöyle anlaşılabilir:
Çelik tel daha önce nasıl gerildiğini hatırlar.
Çekme işleminden sonra malzemenin çekme dayanımı artmış olsa da, bu durum onun sıkma dövme sırasında basınca karşı direncinin de aynı oranda arttığı anlamına gelmez.
Bu nedenle, çekme sonrası malzemeyi değerlendirirken yalnızca çekme dayanımını ve sertliğini dikkate almak yeterli değildir; malzemenin bundan sonra hangi yönde deformasyona maruz kalacağını da göz önünde bulundurmak gerekir.
IV. Çekme sonrası oluşan “sertleşme” ile “yön hafızası” aynı anda mevcuttur
Çekme işleminden sonra malzeme genellikle sertleşir; buna işlemsel sertleşme denir.
Ancak malzeme gerilmekten sıkışmaya geçtiğinde Bauschinger etkisinden etkilenir.
Bu iki etki aynı anda ortaya çıkar:
- Çekme deformasyonu ne kadar fazlaysa, malzemenin devam eden deformasyona karşı direnci genellikle o kadar büyük olur;
- Geri kuvvet yönü değiştiğinde ise malzeme sıkışma deformasyonuna daha erken başlayabilir.
Başlangıç aşamasında hangisinin daha belirgin olduğu, ilerleyen deformasyon sürecinde hangisinin ağırlıklı hale geldiği, malzemenin cinsi, başlangıç durumu ve çekme miktarına bağlıdır.
Bu nedenle, “daha az çekmek her zaman daha iyidir” ya da “Bauschinger etkisinden yararlanarak mümkün olduğunca çok çekmek gerekir” gibi basitçe düşünülemez.
Gerekli olan şey aslında uygun bir aralıkta kalmaktır.
Ancak bu aralık, tüm çelik tipleri, tüm boyutlar ve tüm ürünler için aynı değildir.
V. Beysitik sayaçsizleştirilmiş çelikler neden daha fazla dikkat gerektiriyor?
Bazı beysitik yapıdaki ve yüksek mukavemetli sayaçsizleştirilmiş çeliklerde, çekme sonrasında “gerilmekten” sıkma dövmesindeki “sıkışmaya” geçildiğinde Bauschinger etkisi özellikle daha belirgin hale geliyor.
Bu tür malzemeler zaten oldukça yüksek mukavemetlidir. Çekme işleminden sonra çekme dayanımı hatta daha da artmasına rağmen, sıkma dövme sırasında basınca karşı dirençleri mutlaka aynı oranda yükselmiyor.
Bu özellik, beysitik sayaçsizleştirilmiş çeliklerin soğuk işlemsel sertleşmede ve soğuk dövme biçimlendirmede dikkat çekmesinin temel sebebidir.
Bu nedenle, bu tip malzemeleri değerlendirirken yalnızca çekme sonrası elde edilen çekme dayanımı ve sertliği dikkate almak yetmez; çekme miktarı, üretim süresi ve gerçek soğuk dövme performansı da kapsamlı bir analizde göz önüne alınmalıdır.
6. Malzemeler neden bir süre bekledikten sonra bile davranışlarında değişiklik gösterir?
Bazı malzemeler çekme işlemi tamamlandıktan hemen sonra kullanıldığında üretimde herhangi bir sorun ortaya çıkmaz; ancak belirli bir süre depolandıktan sonra tekrar üretime alındıklarında performanslarında değişiklikler görülür.
Bunun nedeni, çelik tel çekme işleminden sonra iç durumunun hemen kararlı hale gelmemiş olabilmesidir.
Depolama süresi ve sıcaklık değişimleriyle birlikte, malzemenin dayanımı ve sonraki deforme olma özellikleri hâlâ ayarlanmaya devam edebilir.
Bu nedenle, iki farklı parti malzemeyi karşılaştırırken yalnızca malzeme sınıfını ve test raporlarını incelemekle kalmayıp şunları da kontrol etmek gerekir:
- Her iki partinin çekme işleminin ne zaman yapıldığı;
- Çekme işleminden sonra hangi süre boyunca depolandıkları;
- Depolama ortamları arasında belirgin farklılıkların bulunup bulunmadığı.
Görünüşte sıradan gibi görünen bu bilgiler, bazen sorunun kaynağına ulaşmak için önemli ipuçları sağlayabilir.
7. Sorunla karşılaşıldığında hangi hususlar karşılaştırılmalıdır?
Aynı malzeme sınıfı veÖzelliklerına sahip ürünlerin soğuk başaçmasındaki davranışları farklıysa, öncelikle aşağıdaki bilgiler karşılaştırılmalıdır:
- Çekmeden önceki çap ölçüleri;
- Çekmeden sonraki çap ölçüleri;
- Arada kaç aşamalı çekme işlemi gerçekleştirilmiş;
- Son çekme aşamasındaki küçültme miktarı aynı mı;
- İki parti malzemenin üretildiği ekipmanlar ve yeniden şekillendirme tarihleri;
- Çekimden sonra her birinin ne kadar süre depolandığı;
- Soğuk başaçması sırasında yaşanan anormalliklerin yeniden şekillendirme partilerine bağlı olarak değişip değişmediği.
Eğer yeniden şekillendirme partisi değiştirildiğinde anormallikler de buna paralel biçimde değişiyorsa, üstelik soğuk başaçması ekipmanı, kalıp ve ürün hiç değişmemişse, o halde iki parti malzemenin çekme süreçlerini ayrıntılı olarak incelemek gerekecektir.
Fakat yalnızca bazı parametrelerde farklılıklar saptanmış olması, hemen sonuç çıkarmak için yeterli değildir.
Asıl değerlendirme, çekme sürecindeki değişikliklerin malzeme özelliklerine ve soğuk başaçması sırasında ortaya çıkan anormalliklere nasıl karşılık verdiğini gösterebilmesine bağlıdır.
Mühendis Görüşü
Çekme işlemi, çelik teli kalın bir ölçütten ince bir ölçütüne dönüştürmekten ibaret değildir.
Ayrıca malzemenin dayanımını, sonraki deforme olma yeteneğini ve “germe”den “basma”ya geçiş esnasında sergilediği tepkileri de değiştirir.
Hammadde temeli belirler, çekme süreci ise malzemenin soğuk başaçması makinesine hangi durumda gireceğini tayin eder.
Bu nedenle, aynı malzeme sınıfı veÖzelliklerına sahip ürünlerden bazıları başaçmaya elverişlidirken, diğerleri ise zordur. Bu durumda sorun mutlaka malzeme belgesinde aranmaz; çekme sürecinde de gizlenmiş olabilir.
Siz de aynı malzeme sınıfı veÖzelliklerına sahip ürünlerin soğuk başaçması performanslarında tutarsızlıkla karşılaşmışsanız, malzeme sınıfını, çekim öncesi ve sonrası çap ölçümlerini, çekme sayısı ile üretim zamanını ve anormal ürünlerin fotoğraflarını bana gönderebilirsiniz.
Önce sizin için, sorunu hammaddeden mi, çekme-yeniden şekillendirme sürecinden mi, yoksa soğuk başaçması teknolojisinden mi araştırmaya başlamak gerektiği konusunda bir ön değerlendirme yapabilirim.
Sonraki Bölümün Ön İzlemesi
Bölüm 7: «Yüzeyde açıkça fosfat-sabunlama varken, neden soğuk başaçması sırasında hâlâ sorunlar ortaya çıkıyor?»
Sonraki bölümde şu konuya odaklanacağız: Malzeme yüzeyinde «üstünde bir film varmış gibi görünmesi», soğuk başaçması sırasında deformasyon esnasında sürekli yeterli yağlama korumasının sağlandığı anlamına niçin gelmez?