Soğuk başlık parçalarının yüzeyinde tırtıklanmalar ortaya çıktığında, sahada sıkça şu talep dile getirilir: "Bir sonraki malzeme partisinde fosfat kaplamayı biraz daha kalın yapın."
Bu değerlendirme mantıklı mı? Evet, mantıklıdır. Kaplamanın yetersiz olması, gerçekten de aşınmaya karşı direnci azaltabilir. Ancak tüm tırtıklanmaları yalnızca "kaplamanın ince" olmasına bağlamak, sorunu giderek daha da kötüleştirebilir.
Asıl mesele, malzemenin fabrikadan çıkarken üzerinde ne kadar kaplama olduğundan ziyade, tırtıklanmanın kolaylıkla meydana geldiği o işlem aşamasına geldiğinde yüzeyde hâlâ ne kadar etkili bir koruma kaldığıdır.
I. Tırtıklanma, aslında nasıl oluşur?
Sahada "tırtıklanma" olarak adlandırılan durum, yapışmalı aşınma, sert parçacıkların çizmesi gibi farklı olguları içerebilir; nedenini yalnızca birkaç iz üzerinden belirlemek doğru değildir.
Bunlar arasında tipik yapışmalı aşınma şöyledir: Malzeme ile kalıp arasındaki koruyucu tabaka lokal olarak bozulduğunda, metaller doğrudan temas eder; yüksek basınç ve aralıklı kayma sonucunda yapışma meydana gelir, ardından metal çekilip koparılır ve pürüzlü bir aşınma izi oluşur.
Bu nedenle önce şunu sormak gerekir: "Kaplama ne kadar kalındı?" değil, "Neden bu bölgede koruma öncelikle başarısız oldu?" Soğuk dövme yağlama katmanı hem sürtünmeyi azaltmalı hem de malzemeye yapışarak sonraki şekil değişimlerine dayanabilmelidir. Soğuk dövme yağlama katmanlarının performansı üzerine yapılan araştırmalar
II. Fosfat kaplaması ile yağlama katmanı aynı şey değildir
Burada yaygın olan çelik tel fosfatlaşma-sabunlaştırma sistemi ele alınmaktadır.
Fosfatlaşma, dönüşüm filmi oluşturarak sonraki yağlanma için uygun bir taban sağlar ve malzeme ile kalıbı birbirinden ayırır; sabunlaştırma işlemiyle oluşan metalik sabunlar ve bunların oluşturduğu tabaka ise sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olur. Bu iki aşama birlikte çalışır; yalnızca birini kontrol etmek yeterli değildir.
Fosfatlamayı kalın yapmak, sabunlamanın yeterli olduğu anlamına gelmez; yüzeyde bol miktarda sabun varsa da, bunun şekil verme sırasında kalıcı olacağı garanti değildir. Ayrıca yapılan araştırmalar, sabun tabakasının çok kalın olmasının kalıp üzerinde birikime yol açarak boyut hassasiyetini olumsuz etkileyebileceğini göstermektedir. Dolayısıyla "biraz daha kalın yapmak", sınırsız bir iyileştirme yöntemi değildir. Fosfatlaşma-sabunlaştırma sistemi üzerine yapılan çalışmalar
III. Kaplama ağırlığı standartlara uygun olmasına rağmen neden hâlâ tırtıklanma görülebilir?
Öncelikle şunu ayırt etmek gerekir: Kaplama ağırlığı, birim alandaki kaplama miktarını ifade eder ve genellikle g/m² cinsinden ölçülür; kaplama kalınlığı ise geometrik kalınlığı temsil eder ve μm cinsinden ifade edilir. İkisi birbirine bağlıdır, ancak aynı ölçü değildir.
Bir kaplama ağırlığı değeri, aşağıdaki üç soruya aynı anda cevap veremez:
Yani fosfat kaplamasının kalitesini değerlendirmek için yalnızca ağırlık değerini kıyaslamak yeterli değildir; kaplamanın yaygınlık durumu, kristal morfolojisi ve yapışma performansı da göz önünde bulundurulmalıdır. Soğuk şekillendirme için fosfat kaplamalarının değerlendirilmesi üzerine yapılan çalışmalar
- Kaplama homojen mi? Ortalama kaplama ağırlığı yeterli olsa bile, her noktanın eşit şekilde kaplandığı anlamına gelmez.
- Kaplama sağlam mı? Üzerinde kaplama varsa, bunun sonraki şekil değiştirme aşamalarında soyulmayacağı anlamına gelmez.
- Yağlama katmanı etkili mi? Fosfat kaplaması standartlara uygun olsa bile, sabunlaşma durumu ve yağlama işlevinin uyumu da uygun olmak zorundadır.
IV. En kolay gözden kaçan husus, "test anındaki durum" ile "kullanım anındaki durum" arasındaki farktır
Çelik tel fosfatlaşma ve sabunlandıktan sonra çekme işleminden geçecekse, fosfatlaşma sonrası ölçülen kaplama ağırlığı, soğuk başlık makinesine girdiğinde yüzeyin gerçek durumunu doğrudan yansıtmayacaktır.
Aynı şekilde, çok aşamalı soğuk başlık işlemi de tüm şekil değişimi sürecini tek seferde tamamlamaz. İlk aşama yüzeyi genişletir ve kaplamayı hasarlı hale getirirken, sonraki aşamalar baskı ve kaymayı devam ettirir. Önce tırtıklanma olmadı diye, sonrasında da yeterli korumanın kaldığı söylenemez.
Bu nedenle aynı yüzey işleme yöntemi, bazı parçalar için yeterli olurken, yüzeyi daha fazla genişleyen ve daha uzun kayma mesafesi olan başka parçalar için yetersiz kalabilir. Çok aşamalı yağlama performansının değerlendirilmesi üzerine yapılan çalışmalar, ilk aşamada oluşan yüzey genişlemesi ile sonraki aşamalardaki aşınma direnci arasındaki ilişkiyi özel olarak inceler. Çok aşamalı soğuk dövme yağlama değerlendirme çalışmaları
5. Peki, bu kaplama kalınlığı artırılınca gerçekten bir fayda sağlıyor mu?
Evet, fayda sağlıyor; ancak bunun için sorunun gerçekten yeterli kaplama tabakasının olmamasından kaynaklanması gerekiyor. “Sadece kalınlık meselesi” yaklaşımına karşı çıkmak adına, kalınlığın önemini göz ardı edemeyiz.
Japon Demir ve Çelik Şirketi’nin yaptığı bir deneyde, test koşulları altında daha kalın kalan fosfat sabunlama kaplamasının daha iyi yapışma direncine sahip olduğu tespit edilmiştir; ancak sürtünme katsayısı kalınlık arttıkça belirgin şekilde düşmemiştir. Ayrıca temas sıcaklığı ve takım yüzey pürüzlülüğü de performansı önemli ölçüde etkilemektedir.
Bu durum şunu gösteriyor: “Daha az çizilmeye uğramak” ile “daha düşük sürtünme” tam olarak aynı şey değildir ve kaplama kalınlığı tek belirleyici faktör değildir. Bu deneysel sonuçlar doğrudan tüm çelik teller ve tüm parçalar için geçerli genel bir kaplama gereksinimi olarak kabul edilemez. Japon Demir ve Çelik Soğuk Dövme Teknolojisi Raporu, Bölüm 4
6. Çizikler ortaya çıktığında malzeme tedarikçisi nasıl inceleme yapmalıdır?
Kontrolü üç somut aşamaya odaklamak önerilir; önce fosfatlama süresini uzatmak yerine:
Inceleme Aşaması Ne Sorgulanmalı
Makinede Kullanılan Tel Gerçek kullanım koşullarında fosfat kaplama ağırlığı, sabun katmanının durumu, kaplama ve yapışma açısından herhangi bir anormallik var mı?
Her İş İstasyonundan Numune Hangisinde ilk çizikler oluştu? O konuma gelinceye kadar tel hangi deformasyonlara maruz kaldı?
Olağan Parti ile Anormal Parti Karşılaştırılabilir işlem koşullarında yüzey işleminin durumu açısından tekrarlanabilir farklılıklar nelerdir?
Eğer lokal kaplama eksikliği tespit edilirse, öncelikle kaplama problemi çözülmelidir; eğer kaplama kolayca soyuluyorsa, önce ön işlem ve kaplama oluşturma kalitesi incelenmelidir; eğer sabun katmanının durumu anormalse, ilgili işlemler yeniden ayarlanmalıdır. Yalnızca kanıtlar kaplama miktarının yetersizliğine işaret ettiğinde, kaplama ağırlığını artırmak temel doğrulama hedefi haline getirilmelidir.
Doğrulama sürecinde sadece birkaç parça üzerinde güzel sonuç alındığını görmek yeterli değildir. Karşılaştırılabilir koşullarda, sürekli üretim sırasında çiziklerin ne zaman başladığı, arızalılık oranı ve kalıp yapışması durumu kaydedilmeli; iyileştirmenin sürekliliği doğrulanmalıdır.
Sonuç
Soğuk baş dövmesinde çiziklerin oluşmasının olası nedenlerinden biri fosfat kaplamanın yeterince kalın olmamasıdır; ancak bu, çizik gördüğümüzde hemen çıkarabileceğimiz bir sonuç değildir.
Malzeme tedarikçisi olarak bizden beklenen, yalnızca standart kaplama ağırlığı değerleri değil, müşterinin şekillendirme gereksinimlerine uygun ve istikrarlı biçimde işlev gören bir yüzey işlemi sağlamaktır.
Kaplamayı artırmanız gerekiyorsa artırın; kaplama, yapışma ve yağlama sorunlarını çözmeniz gerekiyorsa o sorunları çözün. Kaplamayı doğru şekilde yapın, sadece kalın yapmayın.