Kesici takımlara uygulanan kriyojenik işlemin Ti6Al4V titanyum alaşımının işlenmesinde kesici takım performansının etkisi
The effect of cryogenic process on the cutting tool performance at the machining of Ti6Al4V titanium alloy
Yazar: AHMET MAVİ
Danışman: PROF. DR. İHSAN KORKUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ti6Al4V titanyum alaşımının işlenmesinde kesme parametreleri ve kesici takıma uygulanan kriyojenik işlemin; kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınması üzerine etkileri araştırılmıştır. Deneylerde kaplamasız ve dört farklı tipte TiAlN/TiN, TiAlN, Al2O3 ve Ti(C,N)/Al2O3/ TiN kaplamalı karbür takımlar kullanılıştır. Kesici takımların bir kısmına -145 °C'de 24 saat kriyojenik işlem uygulanmış bir kısmına ise kriyojenik işlemden sonra 200 oC'de 2 saat bekletmek kaydıyla temperleme işlemi uygulanmıştır. Bu sayede işlemsiz, kriyojenik işlem uygulanmış ve kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi uygulanmış kaplamalı ve kaplamasız kesicilerin kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve aşınma davranışlarına etkileri incelenmiştir. İşlenebilirlik deneyleri, kuru ve ıslak kesme şartlarında dört farklı kesme hızında (30, 45, 60, 75 m/dak), üç farklı ilerleme hızında (0,20 0,25 ve 0,30 mm/dev) ve 1 mm kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Aşınma deneyleri ise dört farklı kesme hızında (30, 45, 60, 75 m/min), 0,25 m/rev., ilerleme hızında ve 1 mm kesme derinliğinde,  20, 40, 60 ve 80 cm3 talaş hacminde kuru kesme şartlarında gerçekleştirilmiştir. 
Yapılan çalışmada; kriyojenik işlemin tungsten karbür takımların karbür boyutlarını küçülterek daha homojen bir dağılım sağladığı görülmüştür. Deneyler sonucunda takım aşınması yönünden en iyi sonucu kriyojenik işlem uygulanmış çok katlı olarak Ti(C,N)/Al2O3/ TiN kaplanmış kesici takımı, en kötü sonucu da işlem uygulanmamış kaplamasız kesici takımı göstermiştir. Bu durum takım aşınması üzerine kesici takım kaplaması ve kriyojenik işlemin olumlu yönde bir etkisi olduğunu göstermiştir. Kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü açısından en iyi sonucu çok katlı olarak kaplanmış ve kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi uygulanmış Ti(C,N)/Al2O3/ TiN kaplamalı kesici takımla elde edilmiştir. Kesici takımlara kriyojenik işlem ve kriyojenik işlem sonrası temperleme işleminin uygulanması kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü açısından olumlu sonuçlar göstermiştir.

Abstract:
In this study, the effects of cutting parameters and process applied to cutting tool on the cutting force, surface roughness and tool wear were investigated. In the experimental studies, uncoated and four different tool types coated with TiAlN/TiN, TiAlN, Al2O3, Ti(C, N)/Al2O3/ TiN were used. Some of samples was applied to cryogenic treatment at - 145 °C for 24 hour, the other samples tempered after cryogenic treatment for 2 hour. Consequently, the effects of cryogenically treated and tempered after cryogenic treatment samples which are coated and uncoated on the cutting force, surface roughness, and tool wear were examined. The machinability experiment were carried out at four cutting force (30, 45,60, 75 m/min) , three feed rate (0.20, 0.25 and 0.30 mm/rev) and 1 mm cutting depth under dry and wet cutting conditions. The tool wear experiment were carried out at four cutting force (30, 45, 60, 75 m/min), feed rate 0.25 mm/rev, 1 mm cutting depth and chip volume (20-40-60 and 80 cm3) under dry cutting conditions. 
Experimental result showed that the homogeny dispersion was obtained with reducing carbide size of tungsten carbide tool. In addition, in terms of tool wearing, the optimum results obtained with multi-layer coated Ti(C,N)/Al2O3/ TiN tool which are applied cryogenic treatment. On the contrary the worst result obtained with untreated and uncoated tools. On the other words, it can be seen that tool coating and cryogenic treatment have positive effects on the tool wear. The applying of cryogenic heat treatment and tempering after cryogenic treatment consequents to positive results in terms of cutting force and surface roughness. The optimum results was obtained from  multi-layer coated Ti(C,N)/Al2O3/ TiN tool which is tempered after cryogenic treatments  in terms of cutting force and surface roughness.