Ardıl İşlemlerin Boyutlar ve Tolerans Üzerindeki Etkisi

Bu makalede, farklı ardıl işlem yöntemleri ve bunların boyutsal doğruluk üzerindeki etkileri incelenecek, olası problemlerle başa çıkmanıza ve tasarımlarınızda ihtiyaç duyulan hassasiyet ve kaliteye ulaşmanıza yardım edecek bilgiler sunulacaktır.
A person using a digital caliper to measure the thickness of a black 3D-printed part, with the caliper

Talaşlı imalat ve eklemeli üretimde genellikle ana odak noktası tasarım ve üretim aşamalarıdır. Bununla birlikte, ister endüstriyel makineler ister elektronik cihazlar olsun, genellikle nihai ürünlerin estetiğini ve dayanıklılığını iyileştirmek için ardıl işlemlere ihtiyaç duyulur.

Geleneksel imalatta ardıl işlemler, yüzeyleri pürüzsüzleştirmek için işlemek, polisaj (parlatmak) ve kaplamak, kumlama ve koruyucu yüzey işlemleri uygulamaktır. Eklemeli üretimde; desteklerin sökülmesi, yüzey pürüzlerini giderme, sprey boyama ve parlatma gibi özel yöntemler kullanılır. Örneğin, reçine benzeri malzemelerin kullandıldığı 3D baskı proseslerinde, sağlamlaştırmak ve mekanik özellikleri iyileştirmek için UV ışığına veya kürleme sonrası ısıtmaya ihtiyaç duyulur.

Peki ardıl işlemlerin parçaların boyutsal doğruluğu üzerindeki etkisi nedir? Parça genişler mi yoksa küçülür mü? Bunlar, parçaların tasarım spesifikasyonlarını karşılamalarını, işlevlerini doğru şekilde gerçekleştirmelerini ve birbirine kusursuz bir şekilde uymalarını sağlamak için bir 3D model oluştururken dikkate alınması gereken kritik sorulardır.

A person using a digital caliper to measure the thickness of a black 3D-printed part, with the caliper
3D baskı ile üretilmiş ve yüzeyi buharla pürüzsüzleştirilmiş bir parçanın boyutsal doğruluğunun dijital bir kumpas kullanılarak ölçülmesi.

İmalatta Yaygın Kullanılan Ardıl İşlem Teknikleri

Tasarımda ardıl işlemler, parça estetiğinin yanı sıra işlevselliği de artırdığı için önemlidir. Bu aynı zamanda boyutsal doğruluğu ve toleransları da etkilediği anlamına gelir. CNC işlemede, sac metal şekillendirmede ve 3D baskıda kullanılan birçok yaygın ardıl işlem yöntemi mevcuttur:

  • Cam küre kumlama: Bu teknikte genellikle cam veya plastikten yapılmış, yüksek basınçlı küçük boncuklardan oluşan bir akıntı, parçanın yüzeyine yönlendirilerek, yüzeydeki hatalar giderilir ve her tarafı eşitlenir. Bu işlem, keskin kenarları hafifçe yumuşatabilir; böylece özellikle çok sayıda karmaşık ayrıntı olduğu durumlarda, muhtemelen önemli boyutlarda değişikliklere neden olabilir.
  • Elektropolisaj: Çelik üzerindeki çok ince tabakaları gidererek temizlendikten sonra parlak yüzeyler elde edilmesini sağlayan, elektrokimyasal bir yöntemdir. Bununla birlikte, giderme işlemi körelmeye neden olur ve boyut değişikliklerinden dolayı, hassasiyet gerekliliklerine uyum sağlamak için minimal düzeyde ayarlamalar yapılması gerekir.
  • Kumlama: Kumlamada, yüzeylerin temizlenmesinin yanı sıra boyama ve diğer işlemlerden önce doku (pürüzlülük) kazandırma için yüksek hızlı parçacıklar kullanılır.
  • Toz boya: Bu proseste, kuru tozlar bir nesnenin üzerine elektrostatik olarak uygulanır ve daha sonra kaplamanın uzun ömürlü olması için ısıtılarak kürlenir. Ancak proses, parça boyutlarını bir miktar artırır ve sıkı bileşenlerin birbirine takılmasında sorunlara neden olabilir.
  • Diğer Metal Kaplamaları: Elektriksel iletkenliği, aşınma direncini ve korozyona karşı korumayı artırmak için bir yüzeye metalik bir kaplamanın uygulanmasıdır.
  • Eloksal Kaplama: Farklı türleri olan (en yaygın kullanılanları Tip II ve Tip III’tür) eloksal, metal yüzeylerin üzerindeki oksit tabakasını artırmak için kullanılan elektrokimyasal bir prosestir.
  • Pasivasyon: Bu proseste paslanmaz çelik parçaların üzerinde koruyucu bir oksit tabakası oluşturularak, serbest demirden kurtulmak ve korozyona karşı daha iyi direnç elde etmek amaçlanır.
  • Sprey boyama: Bu proses, estetik ve koruma amacıyla parçalara boya uygulamak için kullanılır ve parça boyutlarını biraz değiştirmesi mümkündür.
Bead blasted

Cam küre kumlama

Elektropolisaj

Kumlama

Toz boya

Gümüş kaplama

Anodizing black

Eloksal (Tip II)

Pasivasyon

SLS PA12 3D printed part with a black spray painting finish

Sprey boyama

SLS PA media tumbled

Kumlama

Bead blasted
Anodizing black
SLS PA12 3D printed part with a black spray painting finish
SLS PA media tumbled

Farklı Ardıl İşlem Teknikleri Boyutsal Doğruluğu Nasıl Etkiler?

Parçalar için ardıl işlemleri değerlendirirken, her tekniğin hem boyutsal doğruluğu hem de yüzey kalitesini nasıl etkilediğini anlamak önemlidir. Aşağıdaki tabloda, malzemenin boyutsal doğruluğu üzerindeki etkileri ve işlem sonrasında beklenen tipik yüzey kalitesi de dahil olmak üzere, farklı ardıl işlem yöntemleri (ve bu ardıl işlemlerin tümü Xometry Türkiye’nin Anlık Fiyat Motoru®‘nda mevcuttur) karşılaştırılmaktadır.

Teknik Boyutsal Değişim Yüzey Kalitesi Standart Uygulamaları İşlemin Uygulanabileceği Malzemeler
Elektropolisaj Hafif düşüş (0,00635 mm) Parlak, pürüzsüz Korozyon direncini artırma ve mikroskopik çıkıntı ve girintileri düzeltme Paslanmaz çelik, alüminyum, bakır
Kumlama Hafif düşüş (~0,005–0,025 mm) Soluk (mat) yüzey Boya için yüzeyin hazırlanması Metaller, plastikler
Toz Boya Kaplama Artış (~0,02–0,05 mm) Mat veya parlak, renkli Aşınmaya dayanıklı parçalar, estetik görünüm Metaller, plastikler
Kaplama Artış (~0,005–0,025 mm) Metalik yüzey Elektriksel bileşenler, aşınmaya dayanıklı parçalar Metaller (örneğin bakır, nikel)
Pasivasyon İhmal edilebilir Mat, artırılmış direnç Estetik iyileştirmeler, yüzey koruması Paslanmaz çelik
Sprey Boyama Artış (~0,02–0,1 mm) Pürüzsüz, renkli Yüzey iyileştirme ve koruma Metaller, plastikler
Eloksal (Tip II) Artış (~0,0025 mm) Mat veya parlak, renkli Korozyon direnci, dayanıklı parçalar Alüminyum
Eloksal (Tip III) Artış (~0,025 mm) Mat veya hafif pürüzlü, renkli Yüksek aşınma oluşturan uygulamalar, mekanik bileşenler, korozyon direnci, dayanıklı parçalar Alüminyum
Kumlama ve eloksal İhmal edilebilir düşüş (~0,0025–0,025 mm) Mat veya saten, taneli; mat veya parlak, renkli Alüminyum parçalar için yüzey hazırlama ve koruma Alüminyum

Ardıl İşlemler için Boyutsal Tolerans Standartları

Avrupa, İngiltere ve Türkiye’de yaygın olarak kullanılan, ardıl işlemler sırasında boyutsal doğruluğun korunmasına ilişkin standartların kısa bir özeti aşağıda verilmiştir:

Standart Kullanım Amaç Uygulama Örneği
ISO 2768 İlişkisiz metal parçalarda doğrusal boyutlar, açısal boyutlar ve geometrik toleranslar için genel toleransları belirler Farklı üretim prosesleri ve üretim sonrası aşamalar boyunca boyutta tutarlılık sağlar CNC işleme ile üretilmiş, 50 mm çapında metal bir mil için orta düzey toleransları, çizim üzerinde “ISO 2768-m” olarak göstermek
ISO 1101 Şekil ve konum toleranslarına odaklanarak, parça geometrisindeki sapmalar (değişkenlikler) için izin verilen sınırları belirler Ardıl işlemler sırasında boyutlardaki değişikliklere rağmen, bileşenlerin geometrik standartları karşılamasını sağlar Dikliğin belirtilmesi: ⊥ 0,1 ISO 1101; bir deliğin belirli bir referans düzlemine göre 0,1 mm tolerans bölgesi içinde kalması için
ASME Y14.5 GD&T (Geometrik Boyut ve Tolerans belirleme) sembollerinin, pozisyon kontrolü gibi kontrolleri kullanarak, parçaların boyut ve şekillerinde izin verilen sapmaları nasıl belirttiğini açıklar Üretim sırasında ve sonrasında tekdüzelik (uniformity) ve yüksek düzeyde doğruluk sağlar Çizim üzerinde pozisyonel tolerans sembolünün kullanılması: Pozisyon: Ⓟ 0,2 | ⌀10 | ABC*
ASTM D618 Termal veya kimyasal pürüzsüzleştirme etkilerini test etmek için, kalıplamadan sonra test amacıyla plastiklerin koşullandırılmasına yönelik uygulamayı tanımlar. Başka işlem gerçekleştirmeden önce, numuneleri dengeye ulaşmaları için koşullandırarak boyutsal doğruluğu sağlar Plastik numunelerin 48 saat boyunca 50°C’de, ardından kimyasal pürüzsüzleştirme uygulamadan önce 96 saat boyunca 23°C’de %50 bağıl nemde şartlandırılması

*Ardıl işlem sırasında montajın doğru şekilde gerçekleştirilebilmesi için deliğin merkezi ‘A,’ ‘B’ ve ‘C’ referansları etrafında 0,2 mm çapında bir bölge dahilinde olmalıdır.

Boyutsal Değişiklikleri İzlemek ve Kontrol Etmek İçin Araçlar ve Teknolojiler

Ardıl işlem sırasında boyutsal değişikliklerin izlenmesi/kontrol edilmesi için doğru araçların/teknolojilerin kullanılması gerekir. Kullanılan araçlardan bazıları şunlardır:

  • Koordinat Ölçüm Cihazları (CMM’ler): Bu cihazlar, bir nesnenin fiziksel şeklini doğru bir şekilde ölçmek için bir probdan yararlanır. Ölçümleri kontrol etmenin yanı sıra tasarım spesifikasyonlarından herhangi bir sapma olup olmadığını tespit etmek için de kullanılırlar. Ölçüm doğruluğu açısından üstündürler, çoğu zaman mikrometre (0,001 mm) seviyesinde ölçümler yaparlar ve dijital kumpasların yaklaşık 0,01 mm olan standart doğruluğunu büyük oranda geçerler.
  • Lazer tarayıcılar: Lazer tarayıcılar temassız ölçüm sağlar. Parçaların yüksek çözünürlüklü 3D modellerini oluştururlar; daha sonra bu modeller, CAD tasarımlarıyla karşılaştırılarak boyutsal değişiklik olup olmadığı tespit edilir.
  • Optik komparatörler: Bu cihazlar, bir parçanın profilini bir ekran üzerine yansıtır ve önceden belirlenmiş standartlarla görsel karşılaştırma yapılmasına olanak tanır. Küçük ve karmaşık parçalardaki boyutsal değişikliklerin izlenmesinde çok kullanışlıdırlar.
  • Dijital kumpaslar ve mikrometreler: Hızlı ve doğru ölçümler için kullanılan dijital kumpaslar ve mikrometreler, kalite kontrolün zorunlu olduğu uzunluk veya kalınlık ölçümünde mükemmel doğruluk sağlar.
  • Yüzey pürüzlülüğü test cihazları: Bu cihazlar, ardıl işlemler sırasında kumlama veya polisaj (parlatma) gibi uygulamalardan kaynaklanan, boyutsal doğruluğu etkileyecek değişiklikleri algılayarak yüzey kalitesini belirler.
Engineer using a coordinate measuring machine (CMM) to inspect a 3D-printed part in a lab setting
Boyutsal doğruluk için koordinat ölçüm cihazı (CMM) kullanarak bir parçayı kontrol eden mühendis

Toleranslar Teknik Çizimlere Nasıl Yansıtılır?

  • Eloksal kaplama gibi ardıl işlemleri teknik çizimlere yansıtırken, tüm özel müşteri gereklilikleri için, işlem sonrası toleransların belirtilmesi gerekir (ör. 50 μm sert eloksal kaplama).
  • Çizimdeki toleransların işlem sonrası toleranslar olduğu, çizim üzerinde açıkça belirtilmelidir.
  • İnce işlemler için (<10 µm), nihai toleranslar çoğunlukla garanti edilebilir. 10 µm’den daha kalın herhangi bir işlem için, işlem sonrası öngörülemeyen boyut değişikliklerini önlemek amacıyla belirli yüzeylerin üzerinin kapatılması önerilir (örneğin, kalın bir eloksal tabakası uygulandıktan sonra tolerans dahilinde ve işlevsel kalmalarını sağlamak için dişli deliklerin üzeri örtülmelidir).
  • Parçanın işlevsel gereklilikleri karşılamasını sağlayacak yüzey kalitesi semboller (pürüzlülük) ve ilgili toleranslar (doğrusal veya geometrik) çizime eklenmelidir.
1

Comment(0)