Karbürizasyon

KarbürizasyonPDF · indirmek için tıklayın

Çelikte karbon düzeyinin düşük olması, özellikle çeliğin yüzeyinde sertliğin daha düşük oranda olmasına da neden olur. Bu neden ile bazı çelik malzemelerde özellikle düşük karbonlu yüzeyler üzerinde karbon difüzyonu ile sertlik elde edilebilir. Karbürizasyon veya sementasyon olarak ifade edilen bu işlem, çelik yüzeyine emdirilen karbon ile aşınma direnci elde eden sert bir kabuk oluşturulması işlemidir.

Karbürizasyon ile birlikte çelikte sertleşme oluşturulmuş bir dış kabuk elde edilirken, çeliğin iç kısmına yani çekirdek bölümüne karbon difüzyonu gerçekleşmediği için iç kısım yine darbeye dayanıklı ve tok bir şekilde kalmaya devam eder. Bu termokimyasal işlem, özellikle yüksek sıcaklıkta çeliğin ısıtılması, karbon emdirme işlemi yapılması ve ardından soğutma ile birlikte son aşamada menevişleme yapılarak iç gerilimin düşürülmesi ile sonlanan bir kademeli işlemdir.

Karbürizasyon günümüzde değişen birçok sanayi alanında özellikle çelik malzeme için uygulaması gerçekleştirilen bir işlemdir. Bazen savunma sanayinde üretilen bir silah parçasında bazen de bir makine dişlisinde kullanımı seçilebilen bu işlemde genellikle %0,1-0,2 aralığındaki karbon içerikli çeliklerde işlem yapılması seçilir. Bu tür çelikler arasında özellikle aşağıdaki türlerden de bahsedilebilir.

• 16mncr5
• 16nicr4 (1.5714)
• SAE 8620
• 18nicrmo7-6
• 18nicr5-4 (1.5810)
• 20mncr5 vb.

DEMSA güvencesinde de gerçekleştirdiğimiz bir hizmet olan bu ısıl işlem türü, yaklaşık 820 ile 950⁰C arasında kimyasal bileşim değişimi ile ani soğutma ve sonrasındaki temperleme ile çelikte yüksek bir sertlik ve aşınmaya dayanıklı bir yüzey oluşturur. Çünkü bu sayede proses sonucunda yüzey sertliği oluşturan ve aşınmaya karşı dirençli bir çelik malzeme elde edilirken, çözüm odaklı yaklaşımımız sayesinde de her müşterimizin özel taleplerine uygun olarak hizmet verilebilmektedir.

Karbürizasyon Nedir?

Isı ve kimyasal değişimin bir araya geldiği bu termokimyasal işlem; yüksek sıcaklıkta çelik malzemenin ani bir şekilde soğutulması ve ardından temperleme gerçekleştirilmesi ile sertliğinin ve dayanıklılığın korunması ve aynı zamanda yüzeyde aşınmaz bir dayanıklılık sağlanması uygulamasıdır.

Uygulama günümüzde işletme proseslerimizde sıvı veya gaz ortamında sağlanabilmektedir. İşletmemiz bünyesinde kullanılan ısıl işlem hatlarında da Kontiniu kontrollü bantlı (PLC kontrollü) ısıl işlem hatlarımız üzerinde gaz atmosfer prosesi daha güvenilir ve nitelikli sonuçlar ortaya koyan şekilde kullanılmaktadır. Genel anlamda da gaz atmosferde yapılan işlemler çok yaygın bir yöntem olarak fırın içerisine dahil edilen metan, propan ve karbon monoksit(CO) gibi karbon bazlı gazların emilimi ile oluşturulmaktadır.

Farklı yöntemler olan sıvı karbürizasyon ise erimiş siyanür banyosuna daldırılan malzeme sayesinde yüzeyde bir kaplama oluşturulması işlemidir. Nadir bir şekilde kullanılan paket yani katı sementasyon ise karbonca zengin bir toz olan örneğin odun kömürünün tozundan elde edilen karışım içerisine kutu ile yerleştirilerek fırınlama yapılan parçalar sayesinde tamamlanmaktadır. Bugün güvenilir ve daha etkili bir yöntem olan gaz sementasyon birçok değişen malzeme için seçilerek, aşınma direnci ve kırılganlığı engelleme sonucu elde edilmektedir.

Karbürizasyon Hangi Parça Türleri İçin Kullanılır?

Sementasyon yöntemi karbon difüzyonu ile yüzeyinde sertlik elde edilmesi gereken değişen endüstriyel parçalar anlamında savunma sanayi, beyaz eşya sanayi, otomotiv sanayi, havacılık, makine ve bağlantı ekipmanları sanayi malzemeleri üzerinde kullanılabilen bir yöntemdir.

Genel olarak gaz ortamında gerçekleştirilen karbürizasyon, çelik malzemenin yüzeyinde karbon atomlarının zemin atomu olarak ulaştırılması ile birlikte sert bir tabaka ortaya çıkarır. Bu sert tabaka özellikle yıllar boyunca kullanılacak herhangi bir malzeme veya ekipmanın yüksek sıcaklık, aşınma, darbe, fiziki hasar, sıvı teması, sürekli bir şekilde sürtünme veya zamana karşı daha güçlü bir aşınma direnci elde etmesine yardımcı olur.

Kazandığı aşınma direnci ile birlikte sementasyon uygulanmış malzemeler açısından aşağıdaki değişen sektörlerdeki örneklerin üzerinde bu yöntemin kullanıldığı ifade edilebilir.

• Ağır makine sanayinde redüktör dişlileri ve güç iletim yapıları 
• Makine sanayinde kovan, zincir veya rulmanlar 
• Yedek parça sanayisinde el aletlerinin kesici parçaları, bıçaklar ve matkap uçları gibi parçalar 
• Savunma sanayinde küçük silah parçaları ve aşınma gösterebilecek mekanik ekipmanlar 
• Otomotiv sanayisinde dişliler, mil, şaft ve akslar 
• Savunma ve havacılık sanayisinde uçak parçaları, tank ve araç parçaları 
• Beyaz eşya sanayisinde makine dişleri, kazanlar ve miller 
• Bağlantı ekipmanı cıvata, somun ve vidalar
• Havacılıkta motor parçaları

Karbürizasyonun Avantajları

Değişen sanayi sektörlerinde ve makine parçalarında yüksek performans isteyen ekipmanlar için karbürizasyon çok önemli bir ısıl işlem sürecidir. Çünkü bu uygulama ile birlikte malzemede yüksek bir dayanıklılık ve dış yüzeyde de aşınma direnci artış gösterirken, çok yoğun çalışma koşullarına maruz kalan parçalarda neredeyse temel bir ihtiyaçtır. Üstelik tüm bu gereklilikler ile birlikte de aşağıda sayılabilecek avantajları ortaya çıkarmaktadır.

• Sementasyon, karbürleme işlemi anlamına da gelirken; karbonun yüzeye difüzyonu yüzey sertliğini arttırır ve dış tabakada yayılan karbon yüzey sürekli sürtünme gibi dezavantajlı durumlara karşı bir dişli ya da cıvata gibi malzemelerin dayanıklılığını ve yüzey direncini yükseltir.
• Parçanın gerilmeye karşı daha dayanıklı bir hale gelmesi ile birlikte çalışma sırasında daha fazla yük taşıması ve stres koşullarında dirençli olması sağlanır.
• Sementasyon ile birlikte yüzey sertleşmesi elde edilirken, aşınmaya karşı direndikçe şok etkilerinde dahi dayanıklı bir parça elde edilir ve en kritik sanayi kullanımlarında dahi bu güç avantaj sağlar.
• Tokluk ve süneklik avantajı çekirdek içerisinde tutulmaya devam edilirken, yüzeyde sertlik ve aşınmaya karşı direnç ortaya koyulur ve malzeme aslında çekirdeğinde yumuşaklığını koruyarak stresi emebilir ve ağır yüklerde çalışan parçalarda kırılma ihtimali düşer. 
• Karbürizasyon parçanın yorgunluğa karşı da dirençli hale gelmesini sağlarken, sürekli bir şekilde güçlü bir kullanım içerisinde bulunan şanzıman ya da kazan parçalarında uzun ömürlü kullanım sağlar.
• Bileşenlerin en düşük bozulma oranı ile birlikte daha uzun ömürlü ve garantili bir şekilde çalışmasına katkı sunar.
• Makine parçaları veya otomotiv parçalarında yağlamanın daha iyi tutmasını sağlarken, ekonomik bir şekilde seri üretim elde edilmesini ve performansın yükselmesini mümkün hale getirir.

Karbürizasyon ile Karbonitrasyon Farkları

Karbürizasyon sadece karbon atomlarının çelik yüzeylerinde difüzyon edilmesi ile uygulanırken, eğer yüzeyde daha yüksek bir aşınma direnci elde edilmesi isteniyorsa da karbon atomları ile birlikte atmosfere azot atomları salınarak karbonitrasyon işlemi yapılır. Yani bu iki işlemin farkı sementasyon işleminde sadece karbon atomları ve karbonitrasyon(karbonitrürleme) işleminde ise aynı zamanda amonyak atomları ile işlem yapılmasıdır. Ayrıca bu iki işlem türünde özellikle sıcaklık değişimi ortaya çıkarken, sıcaklık değişimi de kaplama derinliğini ve sertliğini dahi etkileyebilen bir durumdur.

DEMSA Karbürizasyon Süreci

Sementasyon süreci tesislerimizde 500 kg/saat, 750 kg/saat veya 1000 kg/saat kapasiteye sahip olarak çalışabilen ve sürekli sistem şeklinde çalışmaya devam eden ısıl işlem hatlarında yürütülen bir hizmettir. Bu esnek planlama ile hata oranı çok düşük ve istatistikler ile takip edilen süreç, her an müşteri izlenebilirliği avantajı sağlamaktadır. Üstelik yüksek kalite kontrol standartları seviyesinde IATF:16949 ve ISO 9001:2015 Kalite Yönetim Sistemi ile takip edilerek işlem yapılmaktadır.

820-950⁰C sıcaklık arasında uygulanan karbürizasyon prosesi, genellikle gaz atmosfer ortamında sağlanırken; bu süreçte ana aşamalardan ilki zengin bir karbon atmosferi oluşturulması ile metalin yüzeyinde bir difüzyon sağlanmasıdır. Bu sayede çelik yüzeyinde çekirdeğe göre aşınmaya karşı daha dirençli bir tabaka elde edilir.

İşlem için atmosfere salınan karbon %0,5 0,8 arasında olmak ile birlikte kompozisyon genellikle karbon monoksit içeriklidir. Sabit sıcaklıkta yapılan işlemde ani soğutma sonrasında çekirdek sert yapısı martenzitik bir hale gelirken, soğutma ortamında ısıl işlem yağının kullanılması ile malzemede yapısal bozulma engellenerek sonuca ulaşılır.

Son aşamada temperleme ile ani soğutma ardından sert bir yapı ortaya koyan malzemeye süneklilik ve dayanıklılık kazandırılmaktadır. Tamamen müşteri isteklerine ve sektörel standartlara göre değişen karbon tabakası derinliği ile maksimum 0,20 mm derinliğe ulaşacak şekilde yapılabilmektedir. Uygulama yapılacak parçanın türü, kullanıldığı endüstri veya sistem dahiline göre tabaka derinliği birçok kriter bağlamında belirlenerek sonuca ulaşılabilir.

Karbürizasyon Kalite Avantajı İçin Teklifiniz Hazır

Yüksek kalite ile birlikte istenilen düzeyde karbonlama işleminin yapılabildiği bu proses içerisinde değişen sektörlere bağlı olarak her zaman taleplere uygun projelendirilmiş bir mühendislik çalışması yapılabilmektedir. Firmamız bünyesinde ister otomotiv ister endüstriyel ekipman ister tarım ya da havacılık gibi sektörler tarafından talep edilen tüm malzeme ve ekipmanlarda sementasyon en iyi karbon derinliği ile kontrollü bir şekilde yürütülebilmektedir.

Öncelikle talebinize uygun bir şekilde uygulama yapılacak parçanın belirlenmesi ve bu parçaya uygun bir şekilde numune, teknik çizim veya teknik şartnamenin tarafımıza ulaşması ile size doğru projenin sunulması sağlanır. Bu sayede yaptığınız tüm incelemeler ve karşılıklı görüşmeler ile oluşturulan özel teklif sayesinde ekonomik bir yapı ile karbürizasyon kalitesine DEMSA ISIL İŞLEM hizmet kalitemiz sayesinde ulaşabilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular

Karbürizasyon nedir?

Genel kullanım adı ile sementasyon ya da karbürleme şeklinde de adlandırılan bu işlem, düşük karbon düzeyine sahip bir çelik yüzeyinde karbon difüzyonu ile birlikte aşınmaya karşı yüksek bir direnç elde edilmesi ve malzemenin iç kısmında ise darbelere karşı dayanıklı ve tok bir hal sağlanması işlevidir. 

Sementasyon yöntemleri nelerdir?

Günümüzde en yaygın şekilde kullanılan yöntem gaz ortamında sementasyon uygulanması olmak ile birlikte katı paket ortamda veya sıvı ortamda da yapılabilen işlemler bulunmaktadır.

Karbürizasyon derinliği neye göre belirlenir?

Uygulamada karbon tabaka derinliğini belirlemek için çeliğin çeşidi, atmosfer miktarı, ısı ve süre gibi faktörlere göre işlem yapılır.