Yüzeyi sertleştirilmiş soğuk iş kalıp çeliklerinin tornalanması işlemlerinde takım ömrü-kesme parametreleri ilişkisinin incelenmesi
Investigating the relationship between tool life-cutting parameters in turning case hardened cold work mold steel
Yazar: DOĞAN ŞENKAL
Danışman: PROF. DR. M. CEMAL ÇAKIR
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada yüzey pürüzlülüğü, takım ömrü ve kesme parametreleri arasındaki ilişki Yanıt Yüzey Metodu (RSM) kullanarak modellenmiş ve çekirdeğe kadar sertleştirilmiş 62 HRC malzeme tornalanmak suretiyle bu ilişki analiz edilmiştir. Bu işlemler esnasında (CNGA 120404 KY4400 ve KY1615) seramik takımlar kullanılmıştır. Bu sayede yüzey pürüzlülüğü üzerinde etkili olan parametreler ve istenen kesme sonuçlarını veren değerler gözlemlenmiştir.Başarılı bir işleme veya imalat, önceden belirlenmiş kaliteye, maliyete ve zaman değerlerine, sunulan ekipmanlarla başarılı şekilde ulaşmak şeklinde tanımlanabilir. Maalesef ki bazı durumlarda sağlanması güç olan üretim kalite karakteristikleri ile karşılaşılabilir. Takım aşınması, iş parçası yüzey pürüzlülüğü ve bunun gibi durumlar, üretimde önemli unsurlardır.Bu çalışma yüzey pürüzlülüğü, kesici takım aşınması, gibi temel noktalar hakkında öngörü sağlamamız için bizlere çeşitli metotlar ve uygulamalar gösterecektir. Sonuçlar bizlere işlenebilirlik açısından daha verimli nasıl bir yol izleyebileceğimizi ve de teknik özelliklere uygun bir iş parçası elde etmek için tekrar işlemine maruz kalmadan nasıl istenilen kalitede parçalar elde edebileceğimizi gösterecektir.(Benardos ve Vosniakos, 2007)Çalışma 62 HRC sertliğe ulaşmış iş parçasının (KY1615) ve alüminyum oksit-titanyum karbon nitrürle kaplı seramik (KY4400) takımla tornalanması sonucunda ortaya çıkan kesici takım aşınmasını ve de yüzey pürüzlülüğünü öğrenmemize imkan sağlayacaktır. Bu çalışma sayesinde tüm işleme parametreleri ve deney sonuçları görülebilecektir. Sonuç olarak istenen kalite ve pürüzlülük değerlerini veren parametreler seçilebilecektir.Değerlendirilen sonuçlar göstermiştir ki, ilerleme oranı yüzey pürüzlülüğünü en çok etkileyen faktördür. Bunun dışındaki değerler daha az bir etkiye sahiptirler. Yüzey pürüzlülüğü takım uç yarıçapının azalmasıyla artmasına karşın, ilerlemenin azalmasıyla birlikte azalmaktadır. Kesme hızı ve talaş derinliği, Ra yüzey pürüzlülüğü üzerinde ilerlemeye nazaran daha az bir etkiye sahiptir. Yüzey pürüzlülüğü kesme hızının artmasıyla birlikte azalmıştır.Deney planının oluşturulmasında istatistikî değerlendirme konusunda uzman olan bir birim ile çalışılmıştır. Deney planı RSM metodu temel alınarak hazırlanmıştır. Bu metotla, tornalamada yüzey pürüzlülüğü için kesme parametrelerinin optimizasyonu test edilmiştir. İkinci olarak, takım aşınması bu çalışma ile analiz edilmiştir. Üçüncü olarak, talaş örnekleri ve aşınmalar arasında bir ilişki kurulmaya çalışılmıştır. En iyi yüzey pürüzlülüğü değerlerine ulaşmak için en uygun işleme koşullarını öğrenmek şarttır. Çalışmamızda en iyi işleme koşulları RSM metodu ve de aşınma-talaş resimleri ile analiz edilmiştir. RSM metoduna göre yapılan değerlendirme sonucunda, en iyi yüzey kalitesinin, yüksek kesme hızı ve düşük ilerleme oranı ile elde edilebileceği ortaya çıkmıştır.Anahtar Kelimeler: Sert malzeme işleme, yüzey pürüzlülüğü, RSM Yanıt yüzey modeli

Abstract:
In this work, correlations between the surface roughness - tool life and cutting parameters (Vc, f, ap) are modeled and analyzed using Response Surface Methodology (RSM) in hard material turning operations of cold work mold steel hardened to 62 HRC up to its core. Ceramic inserts (KY4400 - KY1615) are used in the operations. Consequently, cutting parameters that have influence on surface roughness are determined and optimum surface roughness values, as well as the parameter values that give these optimum values are observed.The general manufacturing can be described as the achievement of a predefined product quality with given equipment, cost and time constraints. Unfortunately, for some quality characteristics of a product such as surface roughness cost of tools it is hard to ensure that these requirements will be met. Goals of this paper point out the various methodologies and practices that are being employed for the prediction of surface roughness, wear on cutting tools. The outcome benefits would allow for the machinability process to become more productive and at the same time to reduce any re-processing of the machined work piece so as to satisfy the technical specifications (Benardos and Vosniakos, 2007).This paper presents a study of the analysis of surface roughness and wear on cutting tools when turning the hardened steel up to 62 HRC with an advanced alumina/TIC ceramic grade (KY1615) and coated aluminum oxide and titanium carbonitride ceramic (Al2O3/TiCN) cutting tools (KY4400). Through this study all of machining parameter and results of these trials can be seen. Accordingly the best parameter can be chosen. The evaluated results indicated that the feed rate affected the surface roughness the most, other parameters remained slightly (Ra). It decreased with decreasing the feed rate while it increased with the decreasing the nose radius. The cutting speed and the depth of cut had a slight effect on the surface roughness values of Ra. Surface Roughness decreased due to increasing the Cutting Speed. A statistical unit which is expert on statistical evaluation was used in this experimental plan. First of all, this experimental plan was based on RSM method. This method examines the optimization of cutting parameters for surface roughness in turning. Secondly, wear of cutting tool was also analyzed in this paper. Thirdly, it was tried to find a relation between chip examples and wear pictures. It is necessary to determine the best machining condition in order to get better surface roughness. In this paper after all best machining condition was analyzed thanks to RSM method and wear-chip pictures. According to RSM, the best results of the surface roughness can be obtained with the highest cutting speed and the lowest feed rate values.Keywords: Hard part turning, Surface roughness, Response surface methodology