AISI 316L çeliğin işlenmesinde kesici takım geometrisi ve kaplama tiplerinin yüzey bütünlüğü üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of cutting tool geometry and coating types on surface integrity in machining of AISI 316L steel
Yazar: HÜSEYİN GÜRBÜZ
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER ; YRD. DOÇ. DR. FIRAT KAFKAS
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
ÖZETBu çalışmada, AISI 316L çeliğin işlenmesinde kesici takım geometrisi (kesici kenar formu, talaş açısı ve burun yarıçapı) ve kaplama tiplerinin (CVD ve PVD) yüzey bütünlüğü üzerine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneylerde, farklı burun yarıçapları, talaş açıları, kesici kenar formları ve iki farklı kaplama uygulanmış (CVD ve PVD) sementit karbür kesici takımlar ve ISO 3685'e uygun 75° yanaşma açısına sahip PSBNR 2525M12 formunda takım tutucu kullanılmıştır. Kesme parametreleri dört farklı kesme hızı (125, 150, 175, 200 m/dak), üç farklı ilerleme miktarı (0,1 - 0,2 - 0,3 mm/dev) ve iki farklı kesme derinliğini (1,25 ve 2,5 mm) kapsayacak şekilde seçilmiştir. Talaş kaldırma sırasında oluşan kesme kuvvetleri, işlenmiş yüzeylerin yüzey pürüzlülükleri değerleri ile işlenmiş parçalardaki kalıntı gerilmeler ölçülmüş ve işleme sonucu oluşmuş yüzey katmanlarının metalurjik yapısı (mikrosertlik ve mikroyapısal değişikler) değerlendirilmiştir. Yüzey bütünlüğü; yüzey pürüzlülüğü, kalıntı gerilmeleri, mikrosertlik ve mikroyapı analizleri açısından ele alınmıştır. Bütün kesme şartlarında, kesme derinliği ve ilerleme değeri arttığında yüzey bütünlüğünün kötüleştiği, buna karşın kesme hızındaki artışla birlikte yüzey bütünlüğünün iyileştiği görülmüştür. CVD kaplı, GC2025 kalitesinde, en iyi yüzey bütünlüğü sonuçları QM formlu kesici takımlarla, en kötü yüzey bütünlüğü sonuçları ise MR formlu kesici takımlarla elde edilirken PVD kaplı, GC1025 kalitesinde ise en iyi yüzey bütünlüğü sonuçları MF formlu kesici takımlarla, en kötü yüzey bütünlüğü sonuçları ise MM formlu kesici takımlarla elde edilmiştir. Kesici takım burun yarıçapı arttığında yüzey pürüzlülüğü değerleri azalırken yüzey bütünlüğünü oluşturan diğer parametrelerin değerleri artmıştır. Genellikle yüzey bütünlüğü açısından kaplama tipleri (CVD ve PVD) değerlendirildiğinde, en iyi performans PVD kaplı kesici takımlarla elde edilmiştir. Talaş açısı artıkça yüzey bütünlüğü iyileşmiştir. En iyi yüzey bütünlüğü kesme hızı 200 m/dak, ilerleme 0,1 mm/dev ve kesme derinliği 1,25 mm olduğunda, en kötü yüzey bütünlüğü ise kesme hızı 125 m/dak, ilerleme 0,3 mm/dev ve kesme derinliği 2,5 mm olduğunda elde edilmiştir.

Abstract:
ABSTRACTIn this study the experimental investigation of the effects of the cutting tool geometry (cutting edge form, rake angle and nose radius) and coating types (CVD and PVD) on the surface integrity in machining of AISI 316L steel. In the experiments, different nose radiuses, rake angles, cutting edge forms and cemented carbide cuting tools applied to two different coatings (CVD and PVD) and PSBNR 2525M12 tool holder that has 75° approaching angle according to ISO 3685 were used. Cutting parameters were determined by using four different cutting speeds (125, 150, 175, 200 m/min), three different feed rates (0.1 - 0.2 - 0.3 mm/rev) and two different depths of cut (1.25 - 2.5 mm). The cutting forces occurs during chip removal, surface roughness values on the machined surfaces with residual stresses in machined workpiece were measured and metallurgical structure of the surface layer formed as a result of machining (microhardness and microstructural variations) were evaluated. The surface integrity was evaluated in terms of surface roughness, residual stress, microhardness and microstructure analysis. In all these cutting conditions, it was observed that the surface integrity worsened when the depth of cut and feed rate increased, whereas the surface integrity improved when the cutting speed increased. The best surface integrity results were obtained by the cutting tools which has QM form and the worst surface integrity results were obtained by the cutting tools which has MR form for the CVD coated GC2025 grade, the best surface integrity results were obtained by the cutting tools which has MF form and the worst surface integrity results were obtained by the cutting tools which has MM form for the PVD coated GC1025 grade. When cutting tool nose radius increased, the values of the surface roughness decreased and the values of the others parameters of the surface integrity increased. Generally, when the coated types CVD and PVD were evaluated in terms of the surface integrity, the best performance was obtained by the PVD coated cutting tools. When rake angle increased, surface integrity improved. The best surface integrity was obtained with the cutting speed 200 m/min, feed rate 0.1 mm/rev and depth of cut 1.25 mm, the worst surface integrity was obtained with the cutting speed 125 m/min, feed rate 0.3 mm/rev and depth of cut 2.5 mm.