Uçak motorlarının üretiminde kullanılan imalat teknikleri, olağanüstü güvenlik standartlarını karşılayacak düzeyde hassasiyet gerektirir. Yüksek sıcaklık, basınç ve hız altında çalışan bu motorların parçaları, mikrometre düzeyinde toleranslarla üretilmelidir. Bu nedenle klasik talaşlı imalatın ötesine geçen yöntemler tercih edilir. Örneğin elmas uçlu tornalama ve frezeleme, özellikle süper alaşımların işlenmesinde yüzey kalitesi ve boyutsal hassasiyet açısından öne çıkar. Elektron ışınıyla işleme (EBM) ve lazer ışınıyla işleme (LBM), temassız ve ısıl kontrollü mikro işleme olanakları sunduğundan, türbin kanatçıkları gibi karmaşık ve ısıya dayanıklı parçalarda yaygın olarak kullanılır. Her iki yöntem de yüksek enerji yoğunluğu sayesinde mikron ölçeğinde malzeme kaldırabilir, böylece deformasyonu en aza indirir.
Bunun yanı sıra, elektriksel deşarj ile işleme (EDM) yöntemi, elektriksel iletkenliği olan sert metallerin karmaşık geometrilerle şekillendirilmesini sağlar. Özellikle içi boş ya da erişimi zor yüzeylerde yüksek hassasiyetle çalışması sayesinde motor parçalarının kalıp ve kanal detaylarında tercih edilir. Ultrasonik işleme ise aşındırıcı partiküllerle desteklenen yüksek frekanslı titreşimler aracılığıyla özellikle kırılgan ve sert malzemelerde yüzey işleme kabiliyeti sunar. Hassas taşlama, yüzey pürüzlülüğünü azaltırken geometrik doğruluğu korur; honlama işlemi ise silindirik parçaların son bitirme aşamasında yüzey kalitesini daha da iyileştirerek parçaların daha uzun ömürlü ve düşük sürtünmeli çalışmasını sağlar. Tüm bu yöntemlerin ortak özelliği, uçak motorlarında hayati önem taşıyan güvenlik, dayanıklılık ve performans gereksinimlerini karşılamaya yönelik olarak geliştirilmiş olmalarıdır.
Hassas İmalat Yöntemleri
1. Elmas Uçlu Tornalama ve Frezeleme
Yaygın olarak elmas işleme olarak adlandırılan kristal elmas takımlarıyla gerçekleştirilen kesme işlemi, düşük yüzey pürüzlülüğüne ve yüksek form doğruluğuna sahip yüzeylerin oluşturulmasını sağlar. İşlem parametreleri ve iş parçası malzemesine bağlı olarak 1-10 nanometrelik yüzey pürüzlülüklerine ve iş parçasının boyutuna ve şekline bağlı olarak 0.1-1μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir. Bu işlemin bu kadar hassas olmasında özel olarak hazırlanmış takım ucu dışında işlem süresince kontrol edilen sıcaklık ve titreşim koşulları da etkilidir. İşlem; alüminyum, bakır ve akımsız nikel gibi sünek malzemelerin yanı sıra germanyum, silikon, çinko sülfür ve potasyum dihidrojen fosfat (KDP) gibi kırılgan malzemeleri işlemek için rutin olarak kullanılır.
Elmas Uçlu Tornalama (Yapay zeka yardımıyla oluşturulmuştur).
2. Elektron Işını ile İşleme (EBM)
Elektron ışını ile işleme (EBM), elektronların bir vakum ortamında yüksek elektriksel alan yardımıyla hızlandırılıp odaklanarak iş parçası yüzeyine çarpmasını sağlayan bir teknolojidir. Elektronlar, kinetik enerjilerini termal enerjiye dönüştürerek malzemeye etkide bulunurlar. EBM, lazer ışınlarına benzer şekilde yüksek enerji yoğunluğu sağlar, ancak elektronların kütlesi ve elektrik yükü, enerji aktarımını farklı kılar. Elektron ışını, malzemeye derinlemesine nüfuz edebilir ve bu teknoloji, özellikle ince delikler açma, zorlu malzemelerin işlenmesi gibi uygulamalarda kullanılır. Genel olarak 1μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir.
3. Lazer Işını ile İşleme (LBM)
Lazer ışını ile işleme (LBM) yönteminde lazer ışınının malzeme yüzeyine odaklanarak ısınma, erime, buharlaşma veya patlama yoluyla malzemeyi şekillendirilir. LBM, delik açma, kesme, işaretleme, kaynak yapma gibi işlemler için kullanılır ve lazer ışını, malzeme türüne ve işlem koşullarına bağlı olarak farklı gaz ortamlarında uygulanabilir. Bu gazlar, oksijen gibi yanıcı gazlar veya argon gibi inert gazlar olabilir. LBM, yüksek hızda kesme, hassas kesimler ve yüzey koruma gibi avantajlar sunar. Paslanmaz çelik, alüminyum, titanyum, bakır, bronz, nikel alaşımları gibi malzemeleri işleyebilir. Genel olarak 5μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir.
Lazer Işını ile İşleme (Yapay zeka yardımıyla oluşturulmuştur).
4. Elektriksel Deşarj ile İşleme (EDM)
Elektrik deşarjı ile işleme (EDM), elektrot ile iş parçası arasındaki boşlukta elektriksel deşarjlarla malzeme kaldırma işlemi yapar. Bu süreç, dielektrik sıvının iyonize olup deşarjın yolunu oluşturmasıyla başlar. Malzeme kaldırma, iş parçası malzemesinin mekanik özelliklerinden bağımsız olarak termal-fiziksel özelliklere ve elektrik parametrelerine bağlıdır. EDM, karmaşık şekillerde kesme, broşlama ve yüksek hassasiyetli parça işleme gibi alanlarda kullanılır. İşlemde kullanılan dielektrik sıvılar, soğutma, yalıtım ve talaş temizleme işlevleri görür. EDM, genel olarak 5μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir ve yüzey pürüzlülüğü genellikle Ra = 0.4-2μm arasındadır. Elektro-deşarj makineleri, sert malzemelerin işlenmesinde ve karmaşık şekilli bileşenlerin üretiminde yaygın olarak kullanılır.
5. Ultrasonik İşleme
Ultrasonik işleme, yüksek frekansta titreşim yapan bir alet kullanarak malzeme kaldırma işlemi gerçekleştirir ve yüksek karbon çelikleri, çelik alaşımlar gibi sert ve kırılgan malzemelerde kullanılır. Bu işlem, aşındırıcı partiküllerin malzeme yüzeyine darbe yaparak malzeme kaldırmasına dayanır. Ultrasonik işlemenin verimliliği, frekans, genlik, aşındırıcı büyüklüğü ve darbe gücü gibi faktörlere bağlıdır. Aşındırıcı sıvı, işleme bölgesine serbest veya basınç altında iletilerek verimliliği artırır. Bu işlemde genel olarak 7μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir. Ayrıca yüzey pürüzlülüğü ise Ra = 0.32–0.16μm arasında değişir.
6. Hassas Taşlama
Hassas taşlama, yüzey kalitesi, şekil doğruluğu ve alt yüzey bütünlüğü açısından en üst düzey sonuçları hedefleyen, son derece özel ve gelişmekte olan bir işleme yöntemidir. Bu teknik, genellikle gevrek malzemeleri mikron altı talaş derinliklerinde ve sünek modda işlerken, sabit aşındırıcılı taşlarla çalışır. Amacı; optik düzeyde pürüzsüz yüzeyler, çatlak veya hasar içermeyen alt yüzeyler üretmek ve bunu tek bir işlem adımında öngörülebilir şekilde gerçekleştirmektir. Bu da ancak yüksek rijitliğe sahip tezgahlar, aşınmaya dayanıklı özel taşlar ve hassas kontrol edilen işlem parametreleriyle mümkündür. Bu işlemde genel olarak 0.25-2.5μm’lik form doğruluklarına ulaşabilmektedir.
7. Honlama
Honlama, bağlı aşındırıcı tanelerden oluşan çok noktalı bir kesici takımla yapılan ve en az bir bileşeni osilasyon (salınım) olan kesme hareketine dayanan bir yüzey iyileştirme işlemidir. İşlem; dış silindirik, iç silindirik ve yüzey honlama olarak sınıflandırılır ve uzun strok ile kısa strok olmak üzere iki temel osilasyon türüyle uygulanır. Kesme hareketi sırasında oluşan çapraz izler, iş parçası üzerinde yüksek yüzey kalitesi sağlar. Genellikle 1.5 m/s'yi geçmeyen düşük kesme hızları, düşük ısıl etki yaratır; bu nedenle soğutmadan çok yağlama amaçlı kesme sıvıları kullanılır. Honlama taşlarının tipi, tane boyutu, bağlayıcı türü ve taş sertliği yüzey kalitesini doğrudan etkilerken, elmas ve CBN gibi süper sert malzemeler de kullanılabilir. Uzun strokta Rz = 1 µm, kısa strokta ise Rz = 0.1 µm yüzey pürüzlülüğü elde edilirken, 1–3 µm ölçü ve şekil doğruluğu mümkündür.
