AISI D2 çeliğinin minimum miktarda yağlama yöntemi (MQL) kullanılarak frezelenmesinde işlenebilirliğinin incelenmesi
Investigation of the machinability of AISI D2 tool steel in milling using minimum quantity lubrication method (MQL)
Yazar: HARUN CAMCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLAL KURŞUNCU
Bartın Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
AISI D2 çeliği, talaşlı imalat sektöründe sıklıkla kullanılmakta olan bir takım çeliğidir. Yüksek sertlik özelliğinden dolayı tercih edilmektedir. Talaşlı imalatta, üretim maliyetinin yanında üretilen parçanın yüzey pürüzlülüğü, üretim süresi boyunca meydana gelen kesme kuvvetleri ve kullanılan kesici takımın kesme ömrü de önem arz etmektedir. Günümüzde artan üretim maliyetleri ve üretim sırasında kullanılan soğutma sıvısı artıklarının çevreye vermiş olduğu zararı engellemek için araştırmacılar çevreye zarar vermeyen ve üretim maliyetlerini düşürecek teknolojiler geliştirmeye çalışmaktadırlar.

Yaptığımız çalışmada AISI D2 takım çeliğini sinterlenmiş karbür kesici takımlar ile belirlemiş olduğumuz uygun kesme parametreleri altında kuru işleme ve minimum miktarda yağlama (MQL) sistemi kullanılarak frezeleme işlemi yapılmaktadır. Yapılan her frezeleme işlemi sonrasında iş parçasının üzerindeki yedi noktadan Mitutoyo Surftest SJ-310 yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı ile yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüş ve ortalamaları kayıt altına alınmaktadır. Yapılan her frezeleme işlemi sırasında meydana gelen kesme kuvvetleri dik işleme merkezinin tablasına bağlı olan Kistler 9757B model kesme kuvveti ölçüm cihazı ile ölçülmekte ve kayıt altına alınmaktadır.  Her frezeleme işlemi sonrasında kesici takımda meydana gelen aşınmayı görüntülemek için Vision SX 45 Stereo Zoom mikroskop ile aşınma görüntüleri belirlenmiş ve aşınma boyutu ölçülmektedir. Kesici takımlarda oluşan aşınma tipleri de yüksek büyütme ve EDS özelliğine sahip MIAI3 TESCAN model taramalı elektron mikroskobu ile belirlenmektedir. Tezde kullanmış olduğumuz Werte Mikro STN 25 MQL sistemi ile frezeleme işlemi esnasında kullanılacak olan yağlama sıvısı püskürtülmektedir. 

Elde edilen yüzey pürüzlülükleri göz önüne alındığında en düşük yüzey pürüzlülük değeri 0,166 µm ile Vf= 125 m/dak kesme hızı, fz= 0,1 mm/diş ilerleme oranı ve 50 ml/saat yağlama miktarında elde edilmiştir. Takım ömürleri dikkate alındığında en iyi sonuç 11,85 m ile Vf= 75 m/dak kesme hızı, fz= 0,05 mm/diş ilerleme oranı ve 50 ml/saat yağlama miktarlarında elde edilmiştir. Frezeleme sonucunda elde edilen en düşük bileşke kesme kuvveti Fr=59,764 N ile V= 75 m/dak kesme hızı, 0,075 mm/diş ilerleme ve 100 ml/saat yağlama parametrelerinde elde edilmiştir. Minimum miktarda yağlama yönteminin AISI D2 çeliğinin belirlenen işlem parametreleri ile sinterlenmiş karbür kesici takım kullanılarak işlenmesinde olumlu etkisi görülmektedir.

Abstract:
AISI D2 steel is tool steel commonly used in the machining industry. It is preferred because of its high hardness. In machining, the surface roughness of the part produced, the cutting forces during the production period and the cutting life of the cutting tool used are also important besides the production cost. Nowadays, researchers are trying to develop technologies that do not harm the environment and reduce production costs in order to prevent environmental damage caused by increasing production costs and the residues of coolant used during production.

In our study, dry machining and milling using the minimum amount of lubrication (MQL) system are performed under suitable cutting parameters that we have determined with sintered carbide cutting tools of AISI D2 tool steel. After each milling process, the surface roughness values are measured with Mitutoyo Surftest SJ-310 surface roughness meter from seven points on the workpiece and their averages are recorded. The cutting forces that occur during each milling process are measured with the Kistler 9757B model cutting force measuring device, which is connected to the table of the vertical machining center and is recorded. Wear images are determined by Vision SX 45 Stereo Zoom microscope and wear size is measured to monitor the wear occurring in the cutting tool after each milling process. The wear types of cutting tools are also determined by scanning electron microscope with high magnification and EDS feature MIAI3 TESCAN model. With the Werte Micro STN 25 MQL system used in the thesis, the lubricating fluid to be used during milling process is sprayed.

Considering the surface roughness obtained, the lowest surface roughness value was obtained with 0.166 0,1m cutting speed Vf = 125 m / min, fz = 0.1 mm / thread feed rate and 50 ml / hour lubrication amount. In terms of tool life, the best results were obtained with a cutting speed of 11.85 m with a cutting speed of Vf = 75 m / min, fz = 0.05 mm / thread feed rate and 50 ml / h lubrication. The minimum resultant shear force obtained by milling was obtained with Fr = 59,764 N and V = 75 m / min cutting speed, 0.075 mm / thread feed and 100 ml / hour lubrication parameters. It is seen that minimum amount of lubrication method has positive effect on machining of AISI D2 steel by using sintered carbide cutting tool with determined process parameters.