Daha fazla çelik tornalama, üreticilerin öngörülemeyenlerle başa çıkmasında nasıl yardımcı olabilir

Talaşlı imalat, her bir malzeme ile en iyi sonuçlara ulaşmak için proses içinde incelikli değişimler gerektiren, hesaplara ve ölçümlere dayanan bir bilimdir. Ancak ölçümlenebilir zamanların çok uzağında yaşıyoruz ve analistler, sektörün devam eden COVID-19 pandemisinin yarattığı pazarın öngörülemezliğine veya "yeni normal"e karşı hazırlıklı olması gerektiği öngörüsünde bulunuyor. Burada, Sandvik Coromant Ürün Müdürü Rolf Olofsson tornalama prosesinin malzemeye göre nasıl farklılık göstermesi gerektiği ve bunun üreticilerin ilerideki belirsiz zamanları tam anlamıyla benimsemelerinde nasıl yardımcı olabileceği hakkında bilgi veriyor. 

COVID-19 ile sektörde bir "siyah kuğu olayı"nın yaşandığını söylemek doğru olur. Bu, hepimizin dengesini bozan, öngörülemeyen ve önemli olaylara verilen bir isimdir.

Üreticiler yeni normal dönemde iki senaryo ile karşılaşabilirdi. Bazı üreticiler, yüksek talep senaryolarıyla karşılaştı ve gıda üretimi ve tıbbi ürünler gibi bazı kilit sektörler, karantina süresince hız kazandı. Bu gibi durumlarda, talaş kaldırma oranlarını artırmaya, devir sürelerini azaltmaya ve üretim partileri arasındaki hızlı değişiklikleri desteklemeye yardımcı olabilecek takımlama çözümlerine ihtiyaç duyuluyor.

Diğer üreticiler ise düşük talep senaryolarıyla karşılaştı. Bu senaryolarda kenar başına daha fazla sayıda parça üretirken daha az üretim kesintisi, insansız üretim yapma imkanı ile uygulama güvenliği sağlayabilen takımlar gerekir. Örneğin, bazı seri imalat alanlarında üretim neredeyse tamamen durdu.

Her iki durumda da, çelik tornalamada karlı üretim proseslerinin altında, tezgahtan kesme kenarına kadar en iyi takım kurulumuna ve doğru şekilde kullanımına dair bilgiye sahibi olma yatıyor.

Üreticilerin hedefleri uzun vadede sürdürülebilir olmalıdır, nihayetinde bu siyah kuğu senaryosunun nasıl devam edeceğini tam olarak bilemiyoruz. Yakın tarihli COVID-19: Bilgi notu adlı raporunda McKinsey & Company analistleri, önümüzdeki dönemi üreticilerin müşteri pazarlarında öngörülemeyen ve kalıcı değişimler bekleyebilecekleri "sonraki normal" olarak tanımlıyor.

Raporda, üreticilerin ekonomik ve sosyal açıdan uygun bir yolda ilerleyecek olması halinde esnekliğe ihtiyaç duyulacağı belirtiliyor. Başka bir yerde, Pricewaterhouse Coopers’ın (PwC) COVID-19: Endüstriyel üretim için ne anlama geliyor adlı raporunda durgun pazarlar nedeniyle zorlanan şirketlerin bunu bir fırsat olarak değerlendirerek yeni sektörlere açılmaları ve yeni gelir akışlarından yararlanmaları gerektiği tavsiye ediliyor.

En önemlisi, üreticilerin ve tezgah imalathanelerinin sadece global pandeminin devam eden etkileri ile değil, aynı zamanda bir sonraki siyah kuğu olayı ile de başa çıkabilecek kadar esnek olması gerekecek.

Üretim esnekliği

Peki, partiler halinde üretim yapan üreticiler için esneklik ne anlama geliyor? Esneklik, partiler arasında daha hızlı değişiklikler, optimize edilmiş veya azaltılmış stok ve aşınmış kesici uçları değiştirmek için gereken üretim duruşlarının en aza indirilmesi gibi çeşitli faktörleri içeriyor.

Bu esnekliği sağlamada üreticinin çelik tornalama çözümleri (takımlama kesici uçları dahil) seçimi, yeni üretim verimliliği seviyelerini gerçekleştirmek açısından çok önemli olacaktır. Bu dönemde çoğu üretici, kesici uçları için seçilen kalitenin öneminin farkına varıyor. Bununla birlikte çoğu da kesici uç kalitesi, bağlama sistemi ve takım tutucusuna kadar her şeyi içeren takımlama konseptinin tamamını göz önünde bulundurmanın verimi artırabileceğinin, maliyetleri azaltabileceğinin ve yüksek seviyede uygulama güvenliği sağlayabileceğinin farkında değil.

Bu esneklik, Sandvik Coromant müşterilerinin hakkında tavsiye almak istediği sert malzemelerle çalışırken de uygulanmalıdır. Bunların içinde GC4415 ve GC4425'in özellikle uygun olduğu alaşımsız çelik ve düşük alaşım çeliği dahil ISO P alt malzeme grupları bulunur. Malzeme farklarının anlaşılması, optimum sonuca ulaşmak açısından çok önemlidir.

Genellikle tüm üreticiler aşağıdaki hedeflerin en az üçüne ulaşmak ister: daha yüksek talaş kaldırma oranları, kenar başına daha fazla parça, daha düşük devir süreleri, daha az atık ve optimize edilmiş stok kullanımı. Üreticiler açısından bu, aynı kalite ile birden fazla çelik parçayı işleme kapasitesine sahip olmak anlamına da gelir.

Hedefler basit olsa da, ISO P grubundaki metaller zorlayıcıdır. ISO P metaller, tek bir malzemede yönetilmesi zor olabilen birçok özelliğe sahiptir. Buna karşılık, S grubundaki bir HRSA malzemede işleme yapıyor olsak, muhtemelen düşük ısıl iletkenlik ile karşılaşırız, bu da kesme bölgesinde ısı konsantrasyonuna neden olur ve kesici takımı deforme eder. Tek özelliğin karşılanması nispeten kolaydır, ancak birden fazla özellik eğer ISO grubu P malzemesi ise daha zorlu olabilir.

Örneğin, malzeme uzmanı Therese McAllister tarafından kaleme alınan Beton ve Çelik Binaların Yapısal Yangına Dayanıklılık Tasarımı için En İyi Uygulama Kılavuzu'nda anlatıldığı gibi düşük alaşım çeliğinin yapışma özellikleri ile olağandışı ısıl iletkenlik tek bir malzemede birleşirse nasıl olur? Tek bir takım, aşırı aşınma olmadan her iki özelliği de her zaman karşılayamaz.

Temel sorun şu ki talaşlı imalat düşük dirence sahip bir malzemeyi kesmeye benzemez, malzeme kesici takım ile ikiye bölünmez bunun yerine malzeme talaş formunda kaldırılana kadar basınç uygulanır. Bu proses, muazzam ısı ve sürtünmenin yanı sıra difüzyon ve kesici uçta krater oluşmasına yol açabilen kimyasal reaksiyonlar da üretir. Basıncın kendisi de zarar verici olabilir.

Bu nedenle, müşterilerimizin çoğu bu beş hedeften en az üçüne ulaşmak istese de hızı artırmak için sadece agresif kesme parametrelerinin uygulanması hedefe ulaşmalarını sağlayamaz. Havacılık ve rulman endüstrileri için yüksek hassasiyette parçalar üreten bir tezgah imalathanesine veya enerji ve karbon azaltma hedeflerine ulaşmaya çalışan bir üreticiye sorun.

Bir Korint deyimine göre herkesi memnun etmek imkansızdır, ancak hala bir sonraki siyah kuğu olayına doğru ilerlerken esnekliğin sorun haline geldiği bir durumla karşı karşıyayız.

Kârlı, esnek çelik tornalama

Sandvik Coromant, bu zorlukların üzerine eğilmek için araştırma ve geliştirmeye oldukça fazla zaman ayırıyor. Sonuç olarak şirket, GC4415 ve GC4425 olarak tanımlanan bir çift yeni P tornalama karbür kalitesini piyasaya sürecek.

Bunu sağlamak için Sandvik Coromant'ta yaptığımız çalışma, ikinci nesil Inveio^® teknolojimiz etrafında şekilleniyor. İlk nesil Inveio, alüminyum kaplama tabakada tek yönlü kristal konumlandırma için kesici uçları aşınma direnci ve takım ömrü bakımından çok daha yukarılara taşıyan, devrim niteliğinde bir teknik gelişmeydi.

İkinci nesil teknolojimizde, daha fazla aşınma direnci, daha tutarlı kalite ve performans sağlayan kristal konumlandırmasını daha da iyileştirdik. Bu özellikler ayrıca ısı direncini ve tokluğu iyileştirerek uygulama aralığını önemli ölçüde genişletiyor ve tezgah imalathanesinin veya üreticinin ISO P Tornalama sorunlarının üstesinden gelmesini sağlarken onların beş hedefe ulaşmasına imkan tanıyor. Ayrıca, sektör genelinde rakipsiz bir esneklik seviyesi sunan bu takım hem seri hem de partiler halinde yapılan üretimde kullanılabiliyor.

Bu ilerlemenin, genel mühendislik uygulamalarının yanı sıra otomotiv, enerji üretimi, havacılık, rulmanlar ve petrol ve gaz endüstrilerine avantaj sağlayacağını tahmin ediyoruz. Halihazırda çalıştığımız bazı eski ikinci nesil iş ortakları, yeni P tornalama karbür kalitelerimizi sürekli kesimler ve hafif kesintiler ile ince talaş işlemeden kaba talaş işlemeye kadar dış çap ve delik işleme dahil uygulamalarda kullanıyor.

Bu kaliteler, genel mühendislik sanayide bir Sandvik Coromant müşterisi tarafından basınç silindirleri üretiminde Sandvik Coromant’ın GC4425 karbür kesici ucu kullanılarak test edildi. GC4425 gelişmiş aşınma direnci, ısıl direnç ve tokluk sağlamak üzere tasarlanmıştır. Ek olarak, bu uç daha yüksek kesme değerlerinde çalışabilir. Kesici uç, ISO P malzeme üzerinde kullanıldı, bu tanımlama normal orta 205 HB Brinell Sertliğinde karmaşık ve işlemesi zor alaşımsız ve yüksek alaşımlı kaliteler için kullanılıyor. 

İş parçası sürekli dış çap eksenel tornalama ve yarı ince talaş işleme uygulamalarına tabi tutuldu. Kesme hızı (vc) 200 m/dak (656 ft/dak), ilerleme hızı (fn) 0,4 mm/dev (0,015 inç/dev) ve kesme derinliği (ap) ise 4,0 mm (0,15 inç) idi. Rakibe ait kesici uç, plastik deformasyon nedeniyle aşınmadan önce sadece 12 parça işleyebilecek takım ömrüne sahipti. GC4425 kesici uç kalitesi, stabil ve öngörülebilir aşınma ile %50 daha uzun çalıştı.

Global pandemi sonrasında yeni normalin ne olacağını henüz tam olarak bilmiyoruz. Ancak müşterilerimizin hedeflerinin ve talaşlı imalatın ölçümlenebilir bir bilim olduğunun farkındayız. Bu iki bilginin birleştirilmesi ile ölçümlenebilir talaşlı imalat bilimini tam potansiyeliyle kullanarak gelecekte, siyah kuğu olayı sürecinde bile, kar getiren çelik tornalama uygulamalarını desteklemek için ihtiyaç duyulacak takımları sağlamak mümkün olacaktır.