Caldie soğuk iş takım çeliğinin işlenebilirliğinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the machinability of caldie cold work tool steel
Yazar: MUSTAFA TAHA ÖZCAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ KALYON
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada kesici uç cinsinin, kesme hızının ve ilerleme miktarının sertleştirilmiş Caldie soğuk iş takım çeliğinin işlenebilirliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan iş parçasına ısıl işlem uygulanmıştır. İş parçası sertliği  60 HRC sertliğe çıkartılırak sert tornalama deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sert tornalama deneylerinde iki farklı kesici uç (seramik, CBN) kullanılarak yapılmıştır. Deneysel çalışmada kesme derinliği 0.1 mm sabit tutulmuştur. İşleme parametreleri olarak seçilen kesme hızı için üç farklı  (90, 120, 150 m/dak), ilerleme miktarı için üç farklı (0.05, 0.1 ve 0.15 mm/dev) işleme seviyeleri seçilmiştir.
Kesme parametrelerinin kesici takıma etki eden kesme kuvveti bileşenleri (Fc, Ff, Fr) piezo elektrik  dinamometre yardımı ile ölçülmüştür. Her bir deney sonrası iş parçası malzemesi yüzeyinde oluşan ortalama yüzey pürüzlülük değerleri profilometre kullanılarak ölçülmüştür. Sertleştirilmiş iş parçasından 20 cm3  talaş hacmi kaldırılarak kesici uçta meydana gelen aşınmalar incelenmiştir. Kesici takım aşındırma deneyleri sonrası iş parçası ortalama yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Deneyler sonrası takımlarda meydana gelen hasarların tespiti için, hasarlı takımların stereo mikroskop ve SEM görüntüleri çekilmiştir. Elde edilen esas kesme kuvveti ve ortalama yüzey pürüzlülük değerleri grafiksel olarak değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Deney tasarımı Taguchi L18 dikey dizini deney seti kullanılarak yapılmıştır. Taguchi tekniği kullanılarak ideal kesme şartları için kontrol faktörleri belirlenmiştir. Kontrol faktörlerinin sonuçlara etkisi varyans analizi (ANOVA) yardımıyla hesaplanmıştır. 
Deneysel çalışma sonucunda ilerleme miktarının esas kesme kuvveti ve ortalama yüzey pürüzlülük değerleri üzerinde en etkili işleme parametresi olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kesme hızı ve ilerleme miktarı değerlerinin yüksek kullanıldığı deney şartlarında kesici takımda oluşan aşınmanın daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. CBN kesici takımın kullanıldığı deneysel çalışmalarda seramik kesici takıma göre daha iyi ortalama yüzey pürüzlülük değerleri ve daha az takım aşınması elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of the cutting insert type, the cutting speed and the feed rate on the machinability of the hardened Caldie cold work tool steel were investigated. Heat treatment was applied to the workpiece used in the experimental work. Hard turning experiments were carried out after workpiece hardness has been increased to 60 HRC hardness. In hard turning experiments, two different inserts (ceramic, CBN) were used. In experimental work, cutting depth is kept constant at 0.1 mm. Three different machining levels (0.05, 0.1 and 0.15 mm / min) were selected for the cutting speed and (90, 120, 150 mm /rev) for the feed rate were selected as the machining parameters.
The cutting force components (Fc, Ff, Fr) of the cutting parameters were measured by a piezo electric dynamometer. The average surface roughness values machined on the workpiece surface after each test were measured using a profilometer. The wear on the cutting insert was investigated by removing 20 cm3 of chip volume from the hardened workpiece. After cutting inserts wear tests, workpiece avarage surface roughness values were measured. In order to identify wear mechanism on surface of tool, worn inserts were observed by stereo microscope and SEM. Obtained cutting force and avarage surface roughness values were evaluated and interpreted graphically. The experimental design was carried out using the Taguchi L18  orthogonal array. Using Taguchi technique, control factors for optimal cutting conditions were determined. The effect of the control factors on the results was calculated through analysis of variance (ANOVA).
As a result of the experimental study, it was determined that the feed rate is the most effective processing parameter on the cutting force and average surface roughness values. It has also been observed that the wear on the cutting tool is higher in the test conditions where the cutting speed and feed rate values are used at high levels. Experimental studies using CBN cutting tool have resulted in better average surface roughness values and less tool wear than ceramic cutting inserts.