Sert dolgu kaynağı uygulanan AISI H13 kesme bıçağının mekanik özelliklerinin ve işlenebilirliğinin araştırılması
Investigation of the machinability and mechanical properties of AISI H13 shear blade applied hardfacing welding
Yazar: İBRAHİM ÖZBEY
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA GÜNAY
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında, AISI H13 takım çeliğinden imal edilen kesme bıçağının aşınan bölgelerine elektrik ark kaynak yöntemi sert dolgu kaynağı yapılmıştır. Elektrot türü seçilirken, kesme bıçağı malzemesinin kimyasal bileşimine uygun sert dolgu kaynağı malzemesi belirlenmiş ve karbon eşdeğerliği tespit edilmiştir. Kaynak işlemi sonrasında, tahribatsız muayene ve sertlik ölçümleri ile kaynak dikişinin kalitesi kontrol edilmiştir. Malzeme karakterizasyon işlemlerinin son aşamasında, sert dolgu yapılmış kesme bıçağı malzemesinin aşınma karakteristiği incelenmiştir. Aşınma deneyleri sırasında malzemede oluşan deformasyon sertleşmesine bağlı olarak maksimum yük miktarına rağmen aşınma derinliğinde bir azalma olduğu belirlenmiştir.
İkinci aşamada, sert dolgu yapılan yüzeye frezeleme işlemi uygulanarak kesme bıçağı orijinal boyutlarına getirilmiş ve son olarak kesme bıçağının gerçek çalışma şartlarındaki ömrü tespit edilmiştir. Frezeleme işlemleri, iki farklı kaplamalı karbür kesici takım (CVD-TiCN/Al2O3/TiN ve PVD-AlTiCrN) ile değişik kesme parametreleri (kesme hızı, ilerleme miktarı ve kesme derinliği) kullanılarak yapılmıştır. Talaş kaldırma işlemi sırasında oluşan kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülükleri ölçülerek sert dolgu kaynağının işlenebilirliği değerlendirilmiştir. En küçük bileşke kuvvet değeri, ilerleme miktarı ve kesme hızının en küçük olduğu deney sonrasında AlTiCrN kaplamalı kesici takımla 424 N olarak ölçülmüştür. En küçük yüzey pürüzlülük değeri 0,1 mm/dev ilerleme miktarı ve 125 m/dak kesme hızında AlTiCrN kaplamalı kesici takımla 0,242 µm olarak belirlenmiştir. Ayrıca, ana malzemeye sert dolgu yapılarak kullanılan kesme bıçaklarının performansı değerlendirilmiş olup, gerçek çalışma şartlarında kesme bıçağı ömründe %50'ye varan bir artış sağlandığı görülmüştür.

Abstract:
In the first step of this work, the hardfacing welding with electric arc welding method was made to the wear areas of the cutting tool manufactured of AISI H13 tool steel. The carbon equivalent and hard fill material suitable for the chemical composition of the shear blade material was determined when selecting the electrode type. After welding process, the quality of the weld seam was checked by non-destructive testing and hardness measurements. At the end of the material characterization process, the wear characteristics of the hard-filled shear blade material were investigated. It was determined that there is a decrease in wear depth despite the maximum load due to the deformation hardening of the material during the wear tests.
In the second step, the shear blade was bringing to original dimensions by milling the surface applied hardfacing welding, and finally the life of the shear blade under  
actual operating conditions was determined. Milling operations were carried out using different cutting parameters (cutting speed, feed rate and cutting depth) with two different coated carbide cutting tools (CVD-TiCN / Al2O3 / TiN and PVD-AlTiCrN). The machinability of the hardfacing welding was evaluated by measuring the cutting forces and surface roughness occurred during machining. The smallest value of resultant force was measured as 424 N with the AlTiCrN coated cutting tool at the lowest feed rate and cutting speed. The smallest value of surface roughness was determined to be 0,242 μm with AlTiCrN coated cutting tool at cutting speed of 0.1 mm/rev and cutting speed of 125 m/min. In addition, the performance of shear blade was assessed, and it was shown that under actual operating conditions is achieved up to 50% improvement in the shear blade life.