Silisyum karbür (SiC), taşlama taşları ve kesme disklerinin üretiminde kullanılan çok önemli ve yaygın bir aşındırıcıdır. Benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleri, onu belirli uygulamalarda vazgeçilmez kılar. Bu makale iki ana konuya odaklanacaktır: silisyum karbürün neden kullanıldığı ve üretim süreci.
1. Aşındırıcı Olarak Neden Silisyum Karbür Seçilmelidir?
Silisyum karbür, 9,5 Mohs sertliğine sahip, yalnızca elmas ve kübik bor nitrürden (CBN) sonra gelen, insan yapımı, yüksek sertlikte bir malzemedir. Aşındırıcı aletler için ideal kılan birkaç temel özelliğe sahiptir:
Yüksek Sertlik ve Keskinlik: Silisyum karbür parçacıkları son derece sert ve keskindir, bu da verimli malzeme çıkarılmasını sağlar.
Kırılganlık: Korindon (alüminyum oksit) aşındırıcılara kıyasla silisyum karbür daha kırılgandır. Bu, taşlama sırasında bir avantajdır; çünkü donuk parçacıklar kırılarak yeni keskin kenarlar ve köşeler ortaya çıkarır ve sürekli kesme gücünü koruyan bir “kendini keskinleştirme” etkisi yaratır.
İyi Isı İletkenliği: Öğütme işlemi sırasında oluşan ısının dağıtılmasına yardımcı olur.
Kimyasal kararlılık: Yüksek sertliğe ve düşük çekme dayanımına sahip malzemelerle reaksiyona girmediği için bu malzemelerin işlenmesinde özellikle uygundur.
Ana Uygulama Kategorileri:
Siyah Silisyum Karbür (SiC): Düşük saflıkta, yaklaşık %98,5 veya daha yüksek. Mükemmel ısı iletkenliğine ve tokluğa sahiptir ve öncelikle aşağıdakiler gibi düşük çekme mukavemetine sahip malzemelerin işlenmesinde kullanılır:
Cam, seramik ve taş gibi metal olmayan malzemeler
Dökme demir, demir dışı metaller (bakır, alüminyum ve pirinç gibi)
Kauçuk ve deri
Refrakter malzemeler
Yeşil Silisyum Karbür (SiC): Daha yüksek saflıkta (%99’dan fazla), daha sert ve daha kırılgandır. Öncelikle aşağıdakiler gibi sert ve kırılgan malzemelerin işlenmesinde kullanılır:
Karbür (tungsten çelik) takımlar
Optik cam, yeşim, akik
Titanyum alaşımları
Silisyum ve germanyum gibi yarı iletken malzemeler
1. Hammadde Hazırlama ve Karıştırma
Bu, taşlama taşının performansını (sertlik, tane boyutu ve yapı gibi) belirleyen en kritik adımdır.
Aşındırıcı Tane: İşlenecek malzemeye göre uygun silisyum karbür türünü (siyah veya yeşil) ve tane boyutunu (örneğin 46, 60, 120 vb.) seçin. Daha yüksek tane boyutları daha ince parçacıkların oluşmasını sağlayarak daha pürüzsüz bir yüzey kalitesi sağlar, ancak aynı zamanda taşlama verimliliğini de düşürür.
Bağ: Aşındırıcı tanecikleri bir arada tutan “tutkal” görevi görür. Yaygın türleri şunlardır:
Reçine Bağlayıcı: En yaygın kullanılanıdır ve genellikle fenolik reçineden yapılır. Elde edilen taşlama diskleri mükemmel esneklik, mukavemet ve yüksek hız direnci sunarak kesme, taşlama ve kaba taşlama için idealdir. Çoğu kesme diski reçine bağlayıcı kullanır.
Vitrifiye Bağ: Kil ve feldispat gibi seramik malzemelerden yapılır. Elde edilen taşlama taşları sert, ısıya dayanıklı ve şeklini iyi korur, ancak nispeten kırılgandır. Öncelikle hassas taşlama için, daha az sıklıkla da kesme diskleri için kullanılırlar.
Kauçuk ve metal bağları gibi diğer bağlar ise özel uygulamalarda kullanılır.
Dolgu Maddeleri: Öğütme işlemi sırasında yağlama, soğutma veya öğütme performansını iyileştirme amacıyla kriyolit ve pirit gibi fonksiyonel malzemeler eklenir.
Hassas bir şekilde oranlanmış silisyum karbür aşındırıcı, bağlayıcı toz ve dolgu maddeleri bir miksere yerleştirilir ve uzun ve homojen bir süre boyunca karıştırılır.
2. Kalıplama
Karıştırılan malzemeler belirli büyüklük ve şekildeki bir kalıba yerleştirilir.
Büyük bir preste, gevşek karışımı yoğun, başlangıçta güçlü bir öğütme tekerleği taslağına sıkıştırmak için muazzam bir basınç (onlarca ila binlerce ton arasında) uygulanarak soğuk presleme gerçekleştirilir.
Kalıbın ortasına, taşlama taşının montaj deliğini doğrudan oluşturacak şekilde bir çekirdek çubuk yerleştirilir.
3. Kürleme:
Bu, taşlama çarkına nihai mukavemetini kazandıran işlemdir. Yöntem, bağa bağlı olarak değişir:
Reçine bağlı taşlama taşları için: Preslenmiş taşlama taşı ham maddesi büyük bir fırına (sertleştirme fırını) yerleştirilir ve sıkı bir şekilde kontrol edilen bir sıcaklıkta (örneğin 180°C – 200°C) ve sürede (onlarca saat) ısıtılır. Reçine erir ve çapraz bağlanma reaksiyonuna girer, sonunda katılaşır ve aşındırıcı tanecikleri birbirine sıkıca bağlar.
Vitrifiye bağlı taşlama taşları için: Hammadde, yüksek sıcaklıklı bir fırına yerleştirilir ve 1000°C’yi aşan sıcaklıklarda sinterlenir. Vitrifiye bağ, aşındırıcı tanecikleri vitrifiye eder ve sıkıca birbirine bağlar.
4. İşleme ve Muayene
İşleme: Kürleme işleminden sonra, taşlama tekerleği boşluğu, doğru delik çapı, dış çapın eş merkezliliği ve pürüzsüz, titreşimsiz çalışma sağlamak için tornalama ve statik dengeleme işlemlerinden geçer.
Muayene: Bu, güvenlik açısından kritik bir adımdır. Her taşlama taşı, aşağıdakiler de dahil olmak üzere titiz testlerden geçer:
Dönme Testi: Kullanım sırasında yapısal bütünlüğünü test etmek ve çatlamaları önlemek amacıyla, maksimum çalışma hızının (örneğin 1,5 katı) üzerinde bir hızda döndürülmesi.
Görünüm, sertlik ve denge kontrol edilir.
Son olarak, nitelikli kesme diskleri etiketlenir ve sevkiyat için paketlenir.