Bakır ve alüminyum bara, makine operatörünün tarafından

Buraya bakır bara mı alüminyum bara mı belirteceğinizi çözmek için geldiyseniz, yanlış yazıdasınız. O karar iletkenlik, ağırlık, kilogram başına fiyat, kısa devre dayanımı ve kurulu maliyet üzerinden verilir; konu ayrıntısıyla yazıldı ve bizim ekleyebileceğimizden daha iyi ele alışlar bulacaksınız. Gidip onlardan birini okuyun.

Bu yazı, o karar verildikten ve atölyenize diğer metalin bir paleti geldikten sonra ne olacağı hakkında. Delme ayarları yanlış, büküm açıları yanlış, çapak alma hattı tıkanıyor ve yapacağınız ilk bağlantı da yanlış olacak. Bunların hiçbiri satın alma karşılaştırmasında yok.

Elektriksel değil, mekanik değerlerden başlayın

Sonraki her şey bunlardan çıkar. İki standart bara malzemesi — yüksek iletkenlikli bakır ve 1350 kalite alüminyum — için tipik değerler:

Akılda tutulacak iki şey. Alüminyum aynı temperde bakırın kabaca üçte biri dayanımdadır ve kabaca yarısı kadar rijittir. Bu iki oran farklıdır ve geri yaylanmanın sezgiye aykırı davranmasının nedeni bu farktır.

Devam etmeden önce bir uyarı daha. "Alüminyum bara" tek bir malzeme değildir. Yukarıdaki tablodaki 1350, yumuşak, yüksek iletkenlikli kalitedir. Avrupa ve Asya baralarının önemli bir kısmı T6 temperde EN AW-6101B'dir; bunun minimum %0,2 akma dayanımı 160 N/mm², minimum çekme dayanımı 215 N/mm² ve iletkenliği ≥%52 IACS'tir. Bu, yarı sert 1350'nin akma dayanımının neredeyse üç katıdır ve bu yazıdaki her proses ayarını değiştirir. Bir makineye dokunmadan önce elinizde hangisinin olduğunu öğrenin.

Kuvvet ve zaten sahip olduğunuz makine

Delme kuvveti çevre × kalınlık × kesme dayanımıdır. Metallerin ayrıştığı yer kesme dayanımıdır.

C11000 için yayımlanmış delme verileri yarı sert bakırda kesmede yaklaşık 179 N/mm², sertte 193 veriyor. Yumuşak 1xxx alüminyum çok daha aşağıda: 1100-O 62 N/mm² olarak listeleniyor. 10 mm'lik bir barada 13,5 mm'lik bir deliği alın; çevre 42,4 mm eder: yarı sert bakır yaklaşık 76 kN, yumuşak alüminyum yaklaşık 26 kN ister.

O bakır rakamlarının nereden geldiğine dikkat edin. 200 ile 230 aralığındaki değerler geniş biçimde dolaşıyor, ama bunlar kesme değeri olarak kullanılan çekme değerleridir. Bakırda ölçülen kesme dayanımı, parmak hesabındaki 0,8 değil, çekmenin kabaca 0,65–0,70 katıdır; dolayısıyla çekme değerini ödünç almak kuvveti yaklaşık üçte bir fazla gösterir.

Bu örnekten ölçekleme yapmak yerine kendi delik ölçülerinizi delme kuvveti hesaplayıcısında çalıştırın ve rafınızda gerçekte ne varsa ona uyan kaliteyi seçin. Alüminyumunuz 1350 değil 6101B-T6 ise 62 N/mm² fena hâlde iyimserdir; pres kuvveti için doğru başlangıç varsayımı 150 N/mm²'ye yakın bir değerdir. Hesaplayıcının tek bir "alüminyum" seçeneği sunmak yerine alüminyum kalitelerini ayrı ayrı listelemesinin nedeni budur.

Zaten bakır için takımlanmış bir atölye açısından pratik sonuç şudur: alüminyumda kısıt asla kuvvet değildir. 600 kN'lik bir EMAC-BP-60 yumuşak alüminyum bara için fazlasıyla yüksek kapasitelidir ve bunda sorun yok. Sorunlu olan, bu yüzden prosesin daha kolay olduğunu varsaymaktır.

Yumuşak, kolay demek değildir

İnsanları yakalayan kısım burasıdır. Bakır daha serttir, ama bakır daha uslu davranır.

Delme açısından bakır görece gevrek kopan bir malzemedir. Zımba içeri girer, zımba kenarından bir çatlak başlar ve kalıp kenarından gelen çatlakla buluşacak şekilde ilerler; pul ayrılır. Parlak banttan kopma bölgesine geçiş temizdir ve çapak küçük ve tutarlıdır.

Yumuşak alüminyum kopmak istemez. Akmak ister. Zımbanın önünde uzar, kalıbın içine sürüklenir ve geç ve dağınık biçimde ayrılır. Bundan üç belirli sorun çıkar.

Birincisi yapışma ve zımba ucunda malzeme birikmesidir. Alüminyum takıma transfer olur. M2 takım çeliğiyle delinen 2 mm AA5754-O sac üzerinde yapılan bir çalışma transfer olan hacmi doğrudan ölçtü ve yapışmanın en hızlı biçimde kuru delmenin ilk stroklarında ilerlediğini, 20. ile 125. stroklar arasında strok başına yaklaşık 7,5 × 10⁵ µm³ hızına oturduğunu buldu. Sacın yağ esaslı bir yağlayıcıyla yağlanması transferi belirgin biçimde azalttı. Transfer olan malzemenin yaptığı şey etkin zımba geometrisini değiştirmektir: zımba büyür, boşluk kapanır, delik ölçüsü kayar ve sonunda zımba pulun içinde sıkışır.

İkincisi, aynı yapışmanın pul üzerinde etkimesi olan soğuk kaynaktır. Zımba yüzüne kendini kaynaklamış bir alüminyum pul, zımbayla birlikte yukarı gelir ve olmaması gereken bir yere, genellikle kalıp yüzeyine düşer; bir sonraki strok onu baranın içine bastırır.

Üçüncüsü çapağın biçimidir. Bakır çapağı, koparıp atabileceğiniz yükselmiş bir dudaktır. Alüminyum çapağı ise kıvrılmış, sünek bir kanattır; çapak alma fırçasının altında kesilmek yerine katlanır ve bara esnediğinde yeniden dikilir.

Boşluk sezginizin tersi yönde gider

Genel kural şudur: daha sert, kesme dayanımı daha yüksek malzeme daha fazla boşluk ister; daha yumuşak, daha sünek malzeme daha az ister. Bu, operatörlerin çoğunun tahmininin tersidir; çünkü onlar kesme kalitesinden değil takım ömründen yola çıkıyor.

Alüminyumda boşluğu çok geniş ayarlayın: malzeme temiz kopmaz. Malzeme kalıbın içine sürüklenip uzatılır; bu da büyük bir kenar yuvarlanması, girişte çıkıştan daha küçük olan konik bir delik ve alt tarafta ağır bir yırtılma çapağı verir. Çok dar ayarlayın: delik cidarında gözle görülür ikinci bir kopma bandı olan ikincil kesme alırsınız; ayrıca yapışma sorunu kötüleşir, çünkü zımba ile kalıp bileziği aralarında alüminyumla birbirine daha yakın durur.

Bara için yayımlanmış boşluk tabloları birbirini tutmaz ve dolaşımdakilerin bazıları kendi içinde tutarsızdır; dolayısıyla ölçüm aleti olarak delik cidarını kullanın. Altında tek bir kopma bölgesi olan temiz bir parlak bant doğrudur; çift kopma bandı çok dar demektir; yırtık çıkışlı büyük bir kenar yuvarlanması ise çok geniş demektir. Sayılar ve teşhisin tamamı bakır ve alüminyum barada zımba–kalıp boşluğu yazısında.

Önemli olan diğer düzeltme zımba uç geometrisidir. Bakırda çalışan düz yüzlü bir zımba, alüminyumda kesmeyi kademeli olarak kırmak ve tepe kuvveti düşürmek için bir kesme açısına ya da bir şeve ihtiyaç duyar; bu hem kopma anı şokunu hem de pulun yapışma eğilimini azaltır.

Geri yaylanma: hangi alüminyum olduğuna bağlı

Bir bükümde geri yaylanma, belirli bir bükme yarıçapı–kalınlık oranında akma gerilmesinin elastisite modülüne oranıyla, σy/E ile ölçeklenir. Yalnızca dayanımla değil, yalnızca rijitlikle de değil.

Oranı üç yaygın bara malzemesi için hesaplayalım:

Yarı sert 1350, yarı sert bakırdan gözle görülür biçimde daha az geri yaylanır; çünkü çok daha zayıf olmasına rağmen çok daha az rijittir ve dayanım, rijitlikten daha fazla düşer. 6101B-T6 ise bakırın kabaca bir buçuk katı geri yaylanır; çünkü bakırın dayanımının çoğunu geri kazanırken alüminyumun düşük modülünü korur.

"Alüminyum daha çok geri yaylanır" ile "alüminyum daha az geri yaylanır" ifadelerini deneyimli insanlardan duymanızın ve ikisinin de kendi çalıştıkları malzeme hakkında haklı olmasının nedeni budur.

Pratik cevap tartışmak değil ölçmektir. Bükme makineleri elektronik geri yaylanma telafisi taşır; bu da düzeltmenin bir operatör alışkanlığı değil, malzeme ve takım bileşimi başına saklanmış bir değer olduğu anlamına gelir. Tek bir "alüminyum" kaydı değil üç malzeme kaydı kurun ve her yeni temper ya da tedarikçi için bir deneme numunesi bükün. Aynı disiplin minimum bükme yarıçapı için de geçerlidir; alüminyumun, düşük kuvvetlere rağmen genellikle daha cömert bir yarıçapa ihtiyacı vardır, çünkü onu zımbanın altında akıtan süneklik, dar bir bükümün dış lifinde çatlamaktan korumaz.

Ayrıca K başına 23 × 10⁻⁶ genleşme katsayısını bakırın 17 değerine karşı not edin. 6 m'lik bir barada bu, soğuk bir atölyede ölçtüğünüzde elinizde ne kadar boy olduğunu ve montaj sıcakken deliklerin nereye düştüğünü değiştirir.

Oksit tabakası sonraki her şeyi değiştirir

Bakır yavaş oksitlenir ve oluşan film yarı iletkendir; çünkü bakır iyonları içine yayılır ve iletim her iki yönde de sürebilir. Çıplak bakır bağlantıların çalışmasının nedeni budur.

Alüminyum oksit ise birinci sınıf bir elektriksel yalıtkandır ve taze bir yüzey havayla buluştuktan sonra mikrosaniyeler içinde oluşur. Teslim aldığınız her alüminyum barada zaten vardır. Her kesme yüzeyi ve her delinen delik, siz barayı bırakamadan yenisini büyütür.

Mekanik olarak da serttir. Korindon bir aşındırıcıdır; Vickers ölçeğinde binlerle ifade edilen sertliğe karşı sert çekilmiş bakır kabaca 90 HV'dir. Yani iletmeyen film, aynı zamanda takımınızı aşındıran filmdir; bu da tatsız bir bileşimdir: alüminyum takımı aynı anda hem yapışmayla yükler hem oksitle aşındırır.

Atölyede iki sonucu var.

Çapak almada alüminyum, aşındırıcı bantları ve fırçaları bakırdan çok daha hızlı tıkar; tıkanmış malzeme de kesmek yerine parlatır. Alüminyumu kendine ayrılmış aşındırıcılarla çalıştırın. İki metal arasında hiçbir yönde bant paylaşmayın: bir alüminyum yüzeye gömülü bakır parçacıkları, nemi bekleyen galvanik hücrelerdir; bir bakır bağlantı yüzeyine sıvanmış alüminyum ise tam olarak yanlış yerde duran yalıtkan bir filmdir. BND800-2 0,5–50 mm kalınlıktaki barayı 5–30 m/min hızla alır; dolayısıyla iki metali aralarında aşındırıcı değişimi olan ayrı kampanyalar hâlinde çalıştırmak iş çıkarma hızına değil çizelgelemeye mal olur.

Bağlantı açısından oksidin montaj sırasında mekanik olarak kırılması ve sonra yeniden oluşmasının engellenmesi gerekir. Standart uygulama, birleşen yüzeyleri bir bağlantı macunu tabakasının altında zımparalamak — böylece taze metal havayı hiç görmez — ve hemen monte etmektir. Pazartesi hazırlanıp çarşamba cıvatalanmış bir bara boşuna hazırlanmıştır.

Kaplama ve galvanik eşleşme

Çıplak alüminyum–alüminyum bağlantıları, macunlanıp düzgün monte edilirse çalışabilir; ama çıplak bakır–bakırdan çok daha az bağışlayıcıdır, çünkü oksit yarı iletken değil yalıtkandır ve alüminyum sünme yapar.

Şu sünme değerini yanınızda taşıyın. 20 °C'deki tavlanmış 1080 alüminyum, 26 N/mm² altında 1000 saatte %0,022 minimum sünme hızı gösterir; tavlanmış yüksek iletkenlikli bakır ise aynı gerilmede aynı hıza ancak 150 °C'ye ısıtıldığında ulaşır. Normal bağlantı temas basıncı altındaki oda sıcaklığındaki alüminyum, bakırın servis aralığının hiçbir yerinde ulaşmadığı bir hızda zaten sünüyor. Alüminyum bağlantılarda tabak yay pulları bir ilave değil, temel donanımdır; nedeni hakkında daha fazlası cıvatalı bağlantı yazısında.

Alüminyumun bakırla buluştuğu yerde kaplama isteğe bağlı olmaktan çıkar. İki metal elektrokimyasal olarak birbirinden uzaktır; standart hidrojen elektroduna karşı bakır için +0,34 V, alüminyum için −1,66 V'tur ve ortamda herhangi bir elektrolit varken alüminyum korozyona uğrar. Kurallar kısadır:

• Neme ya da yoğuşmaya maruz kalabilecek hiçbir yerde çıplak alüminyumu çıplak bakıra cıvatalamayın.
• Ara yüzün iki tarafı da aynı metal olsun diye alüminyum yüzü kalay kaplayın ya da fabrikada birleştirilmiş bimetal bir geçiş plakası kullanın.
• Geçişi sahada yapmak zorundaysanız ara yüzü bir macunla sızdırmaz hâle getirin ve bir muayene aralığını kabul edin.
• Çelik bağlantı elemanlarını da alüminyumla doğrudan temastan uzak tutun. Eşleşme bakırla olduğu kadar ağır değildir ama zararsız da değildir; kaplanmış ya da paslanmaz bir bağlantı elemanı ile yalıtkan bir pul ucuzdur.

Takım aşınması ve yağlama

Bakır normalde kuru delinir. Bakır takımda olağan biçimde aşındırıcıdır ama yapışmaz, dolayısıyla takım ömrünü kenar aşınması belirler ve bu öngörülebilirdir.

Alüminyum, kaçınabiliyorsanız kuru delinmemelidir. Yapışmaya karşı en etkili tek müdahale yağlamadır ve aynı anda iki iş görür: metalin zımbaya transfer olmasını durdurur ve zımbanın puldan sürtünmeden çıkmasını sağlar. Bunun bedeli, bir bara üzerindeki yağlayıcının yalıtım ya da kaplamadan önce temizlenmesi gerektiğidir; dolayısıyla yağ alma prosesinizin gerçekten kaldırabileceği bir sınıf olmalı ve temizlik adımı varsayılmak yerine rotada yer almalıdır.

Takım kaplamaları yardım eder. Nitrürlenmiş ya da DLC kaplı zımbalar alüminyum yapışmasına düz takım çeliğinden daha iyi direnir. Zımba muayene sıklığı da değişmelidir: bakırda strok sayısına göre muayene edersiniz, alüminyumda delik kalitesine göre; çünkü yapışma, zımba kenarı aşınmadan çok önce deliği bozar.

Metal değiştiğinde neyi değiştirmeli

Bir hattı diğerine çeviriyorsanız kısa liste şudur:

1. Alaşımı ve temperi sevk irsaliyesinden değil, malzeme sertifikasından doğrulayın. 1350 ile 6101B-T6, ayrı malzemeler olarak ele alınacak kadar farklı davranır.
2. Kuvvet hesabındaki kesme dayanımını sıfırlayın ve pres kuvvetini gerçekte en çok delinen delik düzenine karşı yeniden kontrol edin.
3. Yumuşak alüminyum için boşluğu azaltın ve bir tabloya karşı değil, delik cidarına karşı doğrulayın.
4. Zımbada yağlamayı ve devamında bir temizlik adımını devreye alın.
5. Numune bükerek geri yaylanmayı her temper için yeniden çıkarın ve bükme makinesinde ayrı bir malzeme kaydı olarak saklayın.
6. Çapak alma aşındırıcılarını değiştirin ve ayrı tutun.
7. Bağlantı şartnamesini değiştirin: macun, hemen montaj, tabak yaylar ve her alüminyum–bakır ara yüzünde kaplama.

Bakırın kendi temperi de kendi ailesi içinde bir o kadar önemlidir ve bunun referansı EN 13601'dir: 220–260 N/mm² yumuşak tavlı R220/H040'tan 290–360 N/mm² sert R290/H090'a kadar. Tek bir bakır temperi ve tek bir alüminyum kalitesi çalıştıran bir atölyenin yönetecek iki malzemesi vardır. Tüccarın stokunda ne varsa alan bir atölyenin ise ikiden hayli fazlası vardır ve makine ayarlarının bunu yansıtması gerekir.