ISIL İŞLEM

Bir kalıpta kullanılan çelik kalitesinden mümkün olan en yüksek verimi elde edebilmek için, alaşım kompozisyonuna, kullanım amacına ve kalıp ölçülerine uygun bir ısıl işlem seçilmesi gerekir. Isıl işlemde önerilen parametrelere sadık kalınmaması veya gerekli titizliğin gösterilmemesi, kalıp ömrünün kısalmasını getirecektir.

Mesela; bir kalıpta istenen sertlik elde edilmiş olabilir fakat mikro yapıda kaba tane yapısı oluşması neticesinde süneklik düşük çıkar, kalıp kırılgan olabilir. Eskiden beri alışılmış metod olan tuz banyosunda sertleştirme işleminden mümkünse kaçınılmalı, vakum fırınlarında veya koruyucu atmosfer altında ısıl işlem yapılmasına çalışılmalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, talaşlı veya talaşsız imalat sonrası oluşacak gerilimlerin kalıp parçasında istenmeyen ölçü değişiklikleri yaratmasını önlemek için, son işlemlerden önce gerilim alma tavı yapılmalıdır. Parça 600-650 °C de minimum 2 saat, büyük parçalarda her 50 mm et kalınlığı için 1 saat olacak şekilde fırında tutulup, gene fırın içinde yavaş soğumaya bırakılmalıdır. Ön sertleştirilmiş çeliklerinde talaşlı imalat sonrası, sertlik değerinin düşmemesi için son meneviş ısısının altında kalacak bir ısıda bu şekilde gerilimleri alınmalıdır. (örnek : Plastik kalıp çelikleri)

Kalıp parçasının işleme operasyonları tamamlandıktan sonra yapılacak sertleştirme işlemi kalıp performansını etkileyecek en önemli faktörlerden biridir. Parça üzerindeki kesit farklılıkları ve alaşımların etkisiyle oluşabilecek en önemli sorunlar; ölçü değişiklikleri ve çatlamalardır. Bunu önlemek için kalıp, sertleştirme ısısına bir defada değil, birkaç ön ısıtma kademelerinde tutularak getirilmelidir. Bu kademeler de her 2 mm.et kalınlığı için 1 dk. olacak şekilde beklenilmelidir.

Sertleştirme ısısı 900 °C nin üstünde verilen yüksek alaşımlı kalıp çelikleri, karbidlerin çözülmesi için üçüncü bir ön ısıtma kademesinde tutulmalı ve buradaki ısı da 850 °C civarında olmalıdır. Üçüncü ön ısıtma kademesinde bekleme süresi ilk iki kademenin iki katına (1 dk./1 mm.) yükseltilmelidir. ön ısıtma kademeleri de geçildikten sonra esas sertleştirme ısısı olan ostenitleme ısısı ve burada gerekli bekleme süresi de çok önemlidir.

Olması gereken değerlere sadık kalındığında, parçanın bütün kesiti boyunca homojen bir yapı dönüşmesi (Martensit) elde edilebilir.

Ostenitleme ısısının düşük tutulması veya bu ısıda yetersiz süre beklemek, malzeme içinde martensite dönüşmemiş kalıntı ostenitlere sebep olacaktır ki, bu bölgeler kalıbın çalışması esnasında ezilme, çatlama vb.riskler taşıyan yumuşak bölgelerdir. Bundan sonra yapılacak olan soğutma işleminde de gene parça içinde yapı dönüşümü sebebiyle büyük termel gerilimler ve çatlak riski meydana gelir. Yukarıda “ Kalıp dizaynı ve işleme “ bölümünde üzerinde durulan noktalar bu aşamada önem kazanırlar. (farklı kesitlerde geçişler, keskin köşeler vb.)

Fakat, diğer taraftan kalıbın tüm kesitini kapsayacak homojen bir sertliğe ulaşması hedeflendiği için, mümkün olan en hızlı şekilde soğutma yapılmalıdır. Bu sağlanırken, çatlama riskini minimize etmek için önemli faktör olarak soğutma ortamı karşımıza çıkıyor.

Kalıp doğrudan ortam ısısına soğutulmak yerine, önce 80 °C lik bir sıcak banyoya konulduktan sonra, havada yavaş soğutmaya geçilmelidir. Hatta karmaşık gravürlü ve büyük kesitli parçaların, çekirdekte de sorunsuz bir mikro yapı dönüşümü sağlanması amacıyla sıcak banyodan sonra 100-150 °C lik bir fırında ısı dengelenmesine tabi tutulmasında fayda vardır.

Bir kalıp parçası sadece elde ettiği sertlikle değil, aynı zamanda bünyesinin gösterdiği süneklik (elastik deformasyon) yetisiyle de kendisinden beklenen performans ve ömrü sağlar. Her iki özelliği kalıba kazandıran işlem ise menevişlemedir. Menevişleme, soğutma ve ısı dengelemeden hemen sonra beklemeden gerçekleştirilirse, sertleştirme gerilim çatlaklarının da önüne geçilmiş olur. Kalıp parçası, kullanım sertliği için ön görülen meneviş ısısına yavaşça ısıtılır ve bu ısıda 2 saatin altına düşmemek kaydıyla 1 saat / 20 mm et kalınlığı süresince tutulur.

Yukarıda genel hatlarıyla izahını vermeye çalıştığımız ısıl işlem prosedürleri tabii her çelik kalitesinin kompozisyonu için farklılıklar gösterir. Bu prosedürlerin detaylı açıklamaları ileri sayfalarda ürünlerin teknik açıklamalarında verilmiştir.