Kriyojenik işlem uygulanan kesici takımlarla AISI 304 östenitik paslanmaz çeliğin tornalanması
Turning of AISI 304 austenitic stainless steel with cryogenic treatment applied cutting tools
Yazar: ŞEYMA YAKUT EKER
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜRBÜZ
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kesme kuvveti = Cutting force ; Kriyojenik yöntem = Cryogenic method ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Takım aşınması = Tool wear ; Titreşim = Vibration ; Tornalama = Turning ; Yağlama = Lubrication ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Bu çalışmada, farklı kesme parametrelerinde kriyojenik işlem uygulanmış ve uygulanmamış kesici takımlarla kuru ve MQL uygulaması kullanılarak AISI 304 östenitik paslanmaz çeliğin tornalama işlemleri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla kesici takımlara -146 °C'de 24 saat derin kriyojenik işlem ile 2 kez temperleme işlemi (200 °C'de 2 saat) uygulanmıştır. Tornalama deneyleri dört farklı kesme hızı (160, 190, 220, 250 m/dak) dört farklı ilerleme (0,1, 0,15, 0,2, 0,25 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (2 mm) parametreleri ile yapılmıştır. Kesici takım aşınma deneyleri, 250 m/dak kesme hızı, 0,1 mm/dev ilerleme ve 2 mm sabit kesme derinliği parametreleri ile gerçekleştirilmiştir. Deneylerde AISI 304 östenitik paslanmaz çelik malzemesinin tornalanmasında kriyojenik işlemin, MQL uygulamasının ve kesme parametrelerinin etkilerini tespit edebilmek için kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü, kesici takım aşınması, kesici takım titreşimi, talaş morfolojisi ve mikrosertlik incelenmiştir. Kriyojenik işlemin, kesici takımın mikrosertliğini %20 oranında arttırdığı tespit edilmiştir. MQL koşulları altında kriyojenik işleme tabi tutulmuş takımlarda takım aşınmasının, MQL uygulaması kullanılmamış ve kriyojenik işlem görmemiş takımlara göre daha az olduğu görülmüştür. Tornalama deneylerinde ilerleme arttıkça esas kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ve titreşimin arttığı, kesme hızının artmasıyla esas kesme kuvvetlerinin, yüzey pürüzlülüğün ve titreşimin azaldığı tespit edilmiştir. İşleme deneylerinde oluşan talaşlar incelendiğinde, tüm kesme koşullarının düşük kesme parametrelerinde sürekli talaş elde edilirken yüksek kesme parametrelerinde süreksiz talaş elde edilmiştir. Genel olarak tüm işleme koşullarında MQL uygulamasının ve kriyojenik işlemin birlikte kullanıldığı deneylerde işleme performansları diğer koşullara göre daha iyi olduğu elde edilen verilerle tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, turning operations of AISI 304 austenitic stainless steel were experimentally investigated using dry and MQL application with cutting tools with and without cryogenic treatment at different cutting parameters. For this purpose, the cutting tools were tempered twice (2 hours at 200 °C) with a deep cryogenic treatment at -146 °C for 24 hours. Turning experiments were conducted with four different cutting speed (160, 190, 220, 250 m/min) four different feed (0.1, 0.15, 0.2, 0.25 mm/rev) and fixed depth of cut (2 mm) parameters. The cutting tool wear tests were carried out with 250 m/min cutting speed, 0.1 mm/rev feed and 2 mm fixed depth of cut parameters. In the experiments, cutting forces, surface roughness, cutting tool wear, cutting tool vibration, chip morphology and microhardness were investigated in order to determine the effects of cryogenic treatment, MQL application and cutting parameters in turning of AISI 304 austenitic stainless steel material. Cryogenic treatment was found to increase the microhardness of the cutting tool by 20%. It was observed that tool wear with cryogenically treated tools under MQL conditions was less than the tool wear of untreated tools and without MQL conditions. In the turning experiments, it was determined that as the feed rate increased, the main cutting force, surface roughness and vibration increased, and with the increase in cutting speed, the main cutting forces, surface roughness and vibration decreased. When the chips formed in the machining experiments were examined, while continuous chip was obtained at low cutting parameters of all cutting conditions, discontinuous chips were obtained at high cutting parameters. In general, in experiments where MQL application and cryogenic process were used together in all machining conditions, the machining performances were better than the other conditions.