Paslanmaz ve korozyona karşı artık savunmasız olmayan, bunun yerine aşılmaz bir kale gibi güçlendirilmiş bir metal yüzey hayal edin. Bu dönüşüm, metallere yeni bir hayat veren ve onları en zorlu ortamlara bile dayanabilmelerini sağlayan hassas bir yüzey işlemi olan bilyalı dövme sayesinde mümkün oluyor.

Bilyalı dövme olarak da bilinen bilyalı püskürtme, metallerin ve kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde artıran bir soğuk işleme yöntemidir. Temelinde, bir iş parçasının yüzeyinde plastik deformasyon oluşturmak için yüksek hızlı küresel parçacıklarla (tipik olarak metal, cam veya seramikten yapılmış) bombardıman edilmesini içerir. Bu, görünmez bir zırh gibi davranan ve mikro çatlakların oluşumunu ve yayılmasını etkili bir şekilde baskılayan, yorulma ömrünü ve korozyon direncini önemli ölçüde artıran bir sıkıştırma gerilimi katmanı oluşturur.

• Uzun Süreli Yorulma Ömrü: Bilyalı dövmenin en belirgin avantajı, bir metal bileşenin yorulma ömrünü önemli ölçüde artırma yeteneğidir. Sıkıştırma gerilimleri uygulayarak, çekme gerilimlerinin zararlı etkilerini ortadan kaldırır, çatlak oluşumunu geciktirir. Bazı durumlarda, bilyalı dövme uygulanmış bileşenler %1.000'e varan yorulma ömrü iyileştirmeleri gösterir.
• Gerilim Korozyon Direnci: Sıkıştırma katmanı sadece yorulmaya karşı savaşmakla kalmaz, aynı zamanda çekme gerilimi ve aşındırıcı ortamların birleşik etkisiyle oluşan yıkıcı bir olgu olan gerilim korozyon çatlamasıyla da mücadele eder. Bilyalı dövme, yüzey çekme gerilimlerini ortadan kaldırarak bu riski önemli ölçüde azaltır.
• Yüzey Kusurlarının Azaltılması: Bu işlem, plastik deformasyon yoluyla çizikler ve mikro çatlaklar gibi küçük yüzey kusurlarını onarabilir, bu kusurları köreltir ve performans üzerindeki etkilerini en aza indirir.
• Yüzey Kaplamasının İyileştirilmesi: Mekanik iyileştirmelerin ötesinde, bilyalı dövme bir metalin yüzey dokusunu iyileştirebilir. Medya boyutu ve işlem parametreleri ayarlanarak, üreticiler çeşitli estetik yüzeyler elde edebilirler. Mimarlıkta, teknik genellikle ince, mat metal yüzeyler oluşturur.

Bilyalı dövmenin büyüsü, sıkıştırma gerilimi yaratmasında yatar. Yüksek hızlı medya yüzeye çarptığında, lokalize plastik deformasyona neden olur. Bu deformasyon, yüzey malzemesini genişletmeye çalışır, ancak çevredeki etkilenmemiş metal bu genişlemeyi sınırlar ve yüzeyde sıkıştırma gerilimleri oluşturur. Dengeyi korumak için, malzemenin daha derinlerinde dengeleyici çekme gerilimleri gelişir. Ancak, çatlaklar tipik olarak yüzeylerde başladığından, sıkıştırma katmanı arızayı önlemede çok daha değerlidir.

Bilyalı dövme etkinliğini iki temel ölçüt yönetir:

Standart test şeritleri kullanılarak ölçülen yoğunluk, dövme sırasında aktarılan kinetik enerjiyi yansıtır. Daha yüksek yoğunluk, daha büyük sıkıştırma gerilimi yaratır, ancak aşırı enerji zararlı aşırı çalışmaya neden olabilir. John Almen tarafından geliştirilen Almen ölçeği, dövmeden sonra ince metal şeritlerin eğriliğini ölçerek yoğunluğu ölçer. Bir şerit %10 deforme olduğunda, işlem tutarlılığı korunursa, maruz kalma süresini ikiye katlamak başka bir %10 deformasyon üretmelidir.

Bu yüzde, yüzeyin ne kadar kapsamlı bir şekilde etkilendiğini gösterir. %100 kapsama, her alanın en az bir kez vurulduğu anlamına gelirken, çoklu geçişler düzgün gerilim dağılımı sağlar. İlginç bir şekilde, %150 kapsama oranında, yüzey noktalarının yaklaşık %52'si beş veya daha fazla darbe alır ve %200 kapsama oranında %84'e yükselir. Optimal kapsama elde etmek, medya geometrisine, malzeme sertliğine ve maruz kalma süresine bağlıdır; daha yumuşak malzemeler üzerinde daha yumuşak medya daha uzun işlem gerektirir.

Bilyalı dövme üç ana aşamadan oluşur:

1. Yüzey Hazırlığı: Temizlik, yağlar ve pas gibi kirleticileri gidererek uygun medya temasını sağlar.
2. Dövme: Otomatik sistemler, yoğunluğu, kapsamı ve süreyi hassas bir şekilde kontrol ederek, sıkıştırılmış hava (pnömatik) veya santrifüj kuvveti (tekerlek patlaması) yoluyla medyayı iter.
3. Son İşlem: Korozyon direncini veya görünümü iyileştirmek için temizleme, pasivasyon veya kaplama gibi ek işlemler izleyebilir.

Ultrasonik dövme, su jeti dövme ve lazer dövme gibi gelişmekte olan teknikler, özel uygulamalar için üstün hassasiyet sunar.

• Dökme Çelik Bilye: Genel uygulamalar için yüksek sertlik ve dayanıklılık sunan en yaygın seçenektir.
• Cam Boncuklar: İnce yüzeyler gerektiren hassas yüzeyler için daha yumuşak medya.
• Seramik Boncuklar: Aşırı koşullar için olağanüstü aşınma ve korozyon direnci.
• Kesilmiş Tel Bilye: Başlangıçta etkili ancak genellikle keskin kenarları gidermek için şartlandırılmış ekonomik çelik parçacıklar.

• Havacılık: Türbin kanatları, iniş takımları ve diğer güvenlik açısından kritik bileşenlerin yorulma ömrünü artırır; bazen on kat ömür iyileştirmeleri elde edilir.
• Otomotiv: Geliştirilmiş güvenilirlik için motor krank milleri, bağlantı çubukları ve şanzıman dişlilerini güçlendirir.
• İmalat: Yayların, yatakların ve kesme aletlerinin hizmet ömrünü uzatır.
• İnşaat: Metal cephelerin ve köprülerin korozyon direncini ve estetiğini iyileştirir.

• Yay İmalatı: Performans taleplerinin bazen malzemeleri standart sınırların ötesine ittiği valf yayları gibi yüksek döngülü bileşenler için kritik öneme sahiptir; aşırı yarış yayları, değiştirilmeden önce sadece iki çeyrek mil geçişi kadar dayanabilir.
• Çelik Şerit İşleme: Merkezden kenarlara kontrollü basınçlar altında (bazı paslanmaz çelikler için 90 psi'ye kadar) derecelendirilmiş dövme, şerit malzemelerde çatlamayla mücadele eden sıkıştırma katmanları oluşturur.
• Bilyalı Kaplama: NASA'nın "bilyalı kaplama" gibi hibrit işlemler, bilyalı dövmeyi toz biriktirme ile birleştirerek katı yağlayıcılardan biyoseramiklere kadar kaplamaları gömer. Sıcaklık Modüle Edilmiş Çarpışma Aracılı Kaplama (TM-CMC) gibi gelişmekte olan teknikler, hatta polimer ve antibiyotik uygulamalarını bile mümkün kılar.

X-ışını kırınımı ve sertlik profilleme, parça geometrisi, malzeme özellikleri ve dövme parametreleri gibi faktörlerin sonuçları nasıl etkilediğini ortaya koyarak, yüzey altı gerilim dağılımlarını haritalar. Uygun işlem geliştirme, performansı tehlikeye atabilecek yüzey gerilimi düşüşlerini önler; bazen gerilim gradyanını optimize etmek için çok aşamalı işlemler gerektirir.

Sonuç olarak, bilyalı dövmenin kontrollü kinetik enerji transferi yoluyla faydalı sıkıştırma gerilimleri uygulama yeteneği, sayısız endüstride metal bileşen performansını artırmak için vazgeçilmez hale getirir.