Metal Kesme Sıvıları

Kesme sıvıları, talaş kaldırma işlemleri sırasında kesici takım ile iş parçası arasındaki etkileşimi iyileştirmek için kullanılan maddelerdir. Bu sıvılar, kesme bölgesindeki sıcaklığı düşürmek, sürtünmeyi azaltmak, takım ömrünü uzatmak ve yüzey kalitesini artırmak gibi temel işlevlere sahiptir. Modern imalat süreçlerinde, özellikle yüksek hızlı işleme ve zorlu malzemelerin kesilmesi gibi uygulamalarda, kesme sıvıları vazgeçilmez bir rol oynar. Ayrıca, talaşların kolayca uzaklaştırılmasını sağlayarak işlem verimliliğini artırır.

Kesme sıvılarının kullanımı, ekonomik ve çevresel faktörlerle de yakından ilişkilidir. Doğru bir kesme sıvısı seçimi, maliyetleri düşürebilirken, yanlış bir tercih hem çevresel sorunlara hem de sağlık risklerine yol açabilir. Bu yazıda, kesme sıvılarının türlerini, uygulama yöntemlerini, bakım süreçlerini ve sağlıkla ilgili etkilerini detaylı bir şekilde ele alacağız. Yazı, Türkçe olarak özgün bir şekilde hazırlanmış ve teknik bilgilerle zenginleştirilmiştir.
 

Kesme sıvıları, bileşimlerine ve kullanım amaçlarına göre farklı kategorilere ayrılır. Her tür, belirli işleme koşulları ve malzemeler için avantajlar sunar.

Saf Yağlar (Neat Oils)

Saf yağlar, mineral yağlar veya sentetik yağlar gibi su içermeyen kesme sıvılarıdır. Bu yağlar, yüksek yağlama kapasitesiyle bilinir ve özellikle sürtünmenin yoğun olduğu işlemlerde tercih edilir. Örneğin, bir paslanmaz çelik parçasını tornalarken, saf yağlar takım ile iş parçası arasındaki sürtünmeyi azaltarak takım ömrünü uzatır.

Saf yağların avantajları arasında mükemmel yağlama, korozyon koruması ve uzun raf ömrü yer alır. Ancak, ısıyı dağıtma kapasiteleri düşüktür, bu da yüksek hızlı işlemlerde sınırlayıcı bir faktör olabilir. Ayrıca, maliyetleri genellikle diğer alternatiflere göre daha yüksektir.

Su Bazlı Sıvılar

Su bazlı sıvılar, su ile yağ veya kimyasal maddelerin karışımından oluşur ve en yaygın kullanılan kesme sıvısı türüdür. Bunlar, emülsiyonlar (yağ-su karışımları), sentetik sıvılar (kimyasal bazlı) ve yarı sentetik sıvılar olarak alt kategorilere ayrılır. Su, ısıyı etkin bir şekilde uzaklaştırdığı için bu sıvılar, yüksek sıcaklıkların oluştuğu işlemlerde idealdir.

Örneğin, bir alüminyum bloğu frezelerken, emülsiyon tipi bir su bazlı sıvı hem soğutma sağlar hem de yüzey kalitesini iyileştirir. Avantajları arasında düşük maliyet, iyi soğutma performansı ve geniş kullanım alanı bulunur. Ancak, su bazlı sıvılar mikroorganizma üremesine yatkındır ve düzenli bakım gerektirir.

Gaz Halinde Sıvılar

Gaz halindeki kesme sıvıları, genellikle basınçlı hava, karbondioksit veya nitrojen gibi gazlardır. Bu tür sıvılar, minimum miktarda sıvı kullanımı gerektiren işlemlerde veya çevre dostu bir alternatif arandığında tercih edilir. Örneğin, bir titanyum parçasını işlerken, basınçlı hava talaşları uzaklaştırır ve kesme bölgesini serin tutar.

Gaz halindeki sıvılar, atık miktarını azaltır ve temiz bir çalışma ortamı sağlar. Ancak, yağlama kapasiteleri sınırlıdır, bu da onları yalnızca belirli uygulamalar için uygun hale getirir.

Hava-Yağ Sisleri (Aerosoller)

Hava-yağ sisleri, az miktarda yağın basınçlı hava ile karıştırılarak ince bir sis şeklinde uygulandığı bir yöntemdir. Bu sistem, hem yağlama hem de soğutma sağlar ve minimum miktarlı yağlama (MQL - Minimum Quantity Lubrication) olarak bilinir. Örneğin, bir çelik parçasını delerken, hava-yağ sisi takım aşınmasını azaltır ve talaş birikimini önler.

Avantajları arasında düşük sıvı tüketimi, çevre dostu oluşu ve iyi performans yer alır. Ancak, sislerin solunması sağlık riskleri yaratabilir ve bu nedenle uygun havalandırma gereklidir.

Kriyojenik Sıvılar

Kriyojenik sıvılar, sıvı nitrojen veya sıvı karbondioksit gibi çok düşük sıcaklıklarda kullanılan soğutuculardır. Bu sıvılar, özellikle titanyum veya nikel alaşımları gibi ısıya dayanıklı malzemelerin işlenmesinde etkilidir. Örneğin, bir titanyum parçasını frezelerken, kriyojenik sıvı kesme bölgesindeki sıcaklığı  -150°C’ye kadar düşürebilir, böylece takım ömrünü uzatır.

Kriyojenik sıvılar, çevreye zarar vermez ve mükemmel soğutma sağlar. Ancak, uygulama maliyetleri yüksektir ve özel ekipman gerektirir.
 

Kesme sıvılarının etkinliği, uygulama yöntemine bağlıdır. Yaygın yöntemler şunlardır:

Dökme (Flooding): Sıvı, kesme bölgesine bolca dökülür; bu, genel amaçlı işlemlerde kullanılır.

Püskürtme (Spray): Sıvı, yüksek basınçla püskürtülerek hedeflenir; derin delme gibi işlemlerde etkilidir.

Sis Uygulaması: Hava-yağ karışımı ince bir sis olarak uygulanır; MQL sistemlerinde yaygındır.

İçten Soğutma: Sıvı, takımın içindeki kanallardan doğrudan kesme bölgesine ulaşır; matkaplar ve freze uçlarında kullanılır.

Örneğin, bir çelik bloğu delerken, içten soğutma sıcaklığı etkin bir şekilde düşürür ve talaşların dışarı atılmasını kolaylaştırır. Uygulama yöntemi, malzeme türüne, işlem koşullarına ve makine tasarımına göre seçilir.
 

Kesme sıvılarının uzun ömürlü ve etkili olabilmesi için düzenli filtreleme gereklidir. İşleme sırasında sıvıya karışan talaşlar, yağ artıkları ve diğer kirleticiler, sıvının performansını düşürebilir. Filtreleme sistemleri, bu kirleticileri uzaklaştırarak sıvıyı temiz tutar.

Basit filtrelerden (örneğin, manyetik ayırıcılar) gelişmiş sistemlere (örneğin, santrifüj filtreler) kadar çeşitli yöntemler kullanılır. Örneğin, bir su bazlı sıvı sürekli filtrelendiğinde, mikroorganizma üremesi azalır ve sıvı ömrü uzar. Filtreleme, hem ekonomik hem de çevresel açıdan önemlidir.
 

Kesme sıvılarının durumu, performanslarını ve güvenilirliklerini korumak için düzenli olarak izlenmelidir. pH seviyesi, konsantrasyon, kirlenme derecesi ve mikroorganizma varlığı gibi parametreler kontrol edilir. Örneğin, bir emülsiyonun pH değeri düşerse, korozyon riski artabilir; bu durumda sıvıya katkı maddeleri eklenir.

Atık işleme ise, kullanılmış sıvıların çevreye zarar vermeden bertaraf edilmesini içerir. Geri dönüşüm, yağ-su ayrıştırma ve biyolojik arıtma gibi yöntemler kullanılır. Örneğin, bir atölyede toplanan atık sıvı, geri dönüştürülerek yeniden kullanılabilir hale getirilebilir, bu da maliyetleri düşürür.
 

Kesme sıvıları, yanlış kullanıldığında veya uygun önlemler alınmadığında sağlık riskleri oluşturabilir. Bu riskler, sıvının türüne ve maruz kalma şekline bağlıdır.

Toksisite

Bazı kesme sıvıları, içerdikleri kimyasallar nedeniyle toksik olabilir. Özellikle sentetik sıvılar, uzun süreli maruziyette zararlı etkiler gösterebilir. Örneğin, biyosit içeren bir sıvı, mikroorganizmaları kontrol ederken operatörler için toksik risk oluşturabilir.

Dermatit

Cilde temas eden kesme sıvıları, tahriş veya dermatite neden olabilir. Su bazlı sıvılar, özellikle yağlama maddeleriyle karıştığında, bu riski artırır. Örneğin, bir operatörün elleri sürekli emülsiyonla temas ederse, ciltte kızarıklık veya kaşıntı oluşabilir.

Solunum Bozuklukları

Hava-yağ sisleri veya buharlaşan sıvılar, solunduğunda solunum yollarını etkileyebilir. Örneğin, bir atölyede yetersiz havalandırma varsa, operatörler öksürük veya nefes darlığı gibi sorunlar yaşayabilir.

Mikrobiyal Enfeksiyonlar

Su bazlı sıvılar, bakteri ve mantar üremesine yatkındır. Bu mikroorganizmalar, sıvıyla temas eden kişilerde enfeksiyonlara yol açabilir. Örneğin, kirli bir sıvıyla çalışan bir operatörde cilt enfeksiyonu gelişebilir.

Kanser

Bazı eski kesme sıvıları, kanserojen maddeler içerebilir. Özellikle geçmişte kullanılan bazı yağ türleri, uzun süreli maruziyette kanser riskini artırabilir. Günümüzde bu risk, daha güvenli formülasyonlarla azaltılmıştır.

Kuru ve Yakın Kuru İşleme Yöntemleri

Kuru ve yakın kuru işleme yöntemleri, kesme sıvılarının kullanımını en aza indirmeyi veya tamamen ortadan kaldırmayı amaçlayan alternatif yaklaşımlardır. Bu yöntemler, çevresel kaygılar, maliyet tasarrufu ve sağlık risklerini azaltma gibi nedenlerle giderek daha popüler hale gelmektedir.

Kuru işleme, hiçbir sıvı kullanılmadan gerçekleştirilen bir yöntemdir. Bu yaklaşım, özellikle dökme demir gibi kırılgan malzemelerin işlenmesinde etkilidir, çünkü bu malzemeler doğal olarak kısa talaşlar üretir ve fazla ısı birikimi olmadan işlenebilir. Örneğin, bir dökme demir motor bloğunu frezeleme sırasında, kuru işleme hem temiz bir çalışma ortamı sağlar hem de sıvı atık yönetimini ortadan kaldırır. Ancak, kuru işleme, ısıya dayanıklı malzemeler (örneğin, titanyum) veya yüksek hızlı işlemler gibi durumlarda takım aşınmasını artırabilir.

Yakın kuru işleme ise, minimum miktarlı yağlama (MQL) olarak da bilinir ve çok az miktarda yağın hava ile karıştırılarak kesme bölgesine püskürtülmesiyle gerçekleştirilir. Bu yöntem, yağlama ve soğutma arasında bir denge kurar. Örneğin, bir alüminyum parçasını delerken, hava-yağ sisi kullanıldığında takım ömrü uzar ve yüzey kalitesi iyileşir. Yakın kuru işleme, sıvı tüketimini büyük ölçüde azalttığı için çevre dostudur ve atık bertaraf maliyetlerini düşürür. Ancak, bu yöntemin etkinliği, doğru ekipman ve uygulama hassasiyetine bağlıdır.

Her iki yöntem de geleneksel sıvı kullanımına alternatif sunar, ancak malzeme türüne ve işleme koşullarına göre dikkatle seçilmelidir. Kuru işleme basitliğiyle öne çıkarken, yakın kuru işleme daha geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Kesme Sıvısı Değerlendirme Test Prosedürü

Kesme sıvılarının performansını değerlendirmek, doğru seçimi yapmak ve işleme sonuçlarını optimize etmek için kritik bir adımdır. Bu değerlendirme, standart test prosedürleri ile gerçekleştirilir ve sıvının soğutma, yağlama, takım ömrü üzerindeki etkisi gibi özelliklerini ölçer.

Test prosedürü genellikle şu aşamaları içerir:

Numune Hazırlığı: Belirli bir malzeme (örneğin, çelik veya alüminyum) ve standart bir kesici takım seçilir.

Kesme Koşulları: Sabit kesme hızı, ilerleme oranı ve kesme derinliği gibi parametreler belirlenir. Örneğin, bir çelik çubuk 100 m/dk hızda tornalanabilir.

Sıvı Uygulaması: Test edilen kesme sıvısı, dökme, püskürtme veya MQL gibi bir yöntemle uygulanır.

Ölçümler: Takım aşınması (örneğin, krater veya kenar aşınması), yüzey pürüzlülüğü (Ra değeri), kesme sıcaklığı ve talaş şekli gibi veriler toplanır.

Karşılaştırma: Farklı sıvılar veya kuru işleme ile karşılaştırmalı sonuçlar analiz edilir.

Örneğin, bir su bazlı emülsiyon ile saf yağ karşılaştırıldığında, emülsiyonun soğutma performansı daha yüksek bulunabilir, ancak saf yağ takım ömrünü daha fazla uzatabilir. Test sonuçları, sıvının belirli bir işlem için uygunluğunu belirler ve ekonomik analizle birleştirilerek en iyi seçenek seçilir.

Değerlendirme sırasında, sıvının stabilitesi (örneğin, ayrışma veya köpüklenme eğilimi) ve çevresel etkisi de göz önünde bulundurulur. Bu prosedür, işletmelerin sıvı seçiminde bilinçli kararlar almasını sağlar.