Ç 4140 malzemesinin tornalanmasında ilerleme,  
kesme hızı ve kesici takımın yüzey pürüzlülüğü,  
takım ömrü ve aşınmaya etkileri
Effects of feedrate, cutting speed and cutting tools on average surface roughness, tool life and wear in turning of AISI 4140 material
Yazar: BURHAN KARAYEL
Danışman: PROF. DR. MUAMMER NALBANT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, Ç 4140 çeliğinin işlenebilirlik özellikleri CNC torna tezgahında, tornalama yöntemiyle; takım aşınması ve ortalama yüzey pürüzlülüğü açısından değerlendirilmiştir. Deneylerde iki farklı kesici takım kullanılmıştır. Her iki kesici takım da TNMG profiline sahiptir. Takımlardan biri 160408 boyutlarında GM talaş kırıcı formuna sahip ve CVD yöntemiyle Al2O3 ve TiCN malzemesiyle kaplanmış NC3020 (P20) kalitesinde, diğeri ise; 220408 boyutlarında HM talaş kırıcı formuna sahip ve CVD yöntemiyle Al2O3, TiC ve TiCN malzemeleriyle kaplanmış NC3030 (P30) kalitesindedir. Kuru kesme şartlarında yapılan deneylerde kullanılan kesme parametreleri; yüzey pürüzlülüğü deneylerinde beş farklı kesme hızı (150-200-250-300-350 m/dak), üç farklı ilerleme miktarı (0,15-0,25-0,35 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (2 mm) kullanılmıştır. Takım ömrü deneylerinde; beş farklı kesme hızı (150-200-250-300-350 m/dak), sabit ilerleme miktarı (0,25 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (2 mm) kullanılmıştır. Kullanılan kesici takımlar tarama elektron mikroskobu (SEM) ile incelendiğinde, çıtlama ve çentik aşınma tiplerinin etkin olduğu görülmüştür. Genel olarak değerlendirildiğinde; kesme hızı ile takım ömrü arasında üçüncü dereceden azalan bir ilişki olduğu, kesme hızının yüzey pürüzlülüğüne etkisinin az olduğu, ilerleme miktarı ve kesici takım kalitesinin ise etkili olduğu, ilerleme miktarı ile ortalama yüzey pürüzlülük değeri arasında artan doğrusal ilişki olduğu sonuçları elde edilmiştir.  Ayrıca NC3020 kalitesindeki kesici takım, NC3030 kalitesindeki kesici takıma göre daha iyi yüzey kalitesi elde edilmiştir. En uzun takım ömrü; TNMG 220408 kesici takımıyla 150 m/dak kesme hızında 73,70 dak talaş kaldırarak gerçekleştirilmiştir. En düşük ortalama yüzey pürüzlülüğü; TNMG 160408 kesici takım ile 150 m/dak kesme hızında, 0,15 mm/dev ilerleme miktarında 0,983 µm olarak ölçülmüştür. En yüksek ortalama yüzey pürüzlülük değeri ise; TNMG 160408 kesici takımı ile 200 m/dak kesme hızında 0,35 mm/dev ilerleme miktarında 5,138 µm olarak ölçülmüştür.

Abstract:
In this study, the machinability characteristics of AISI 4140 steel has been evaluated in terms of wear and average surface roughness by the turning process in CNC lathe. Two different cutting tools were used in the experiments. Both cutting tools have TNMG profile. One of the tools has with the quality of NC3020 (P20), 160408 size and GM chip breaker and was coated with Al2O3 and TiCN by CVD method, while the other one has NC3030 (P30) quality, 220408 size and HM chip breaker and was coated with Al2O3, TiC and TiCN by CVD method. The experiments were conducted under dry cutting conditions, and the cutting parameters used were five different cutting speeds (150-200-250-300-350 m/min), three different feed rates (0.15-0.25-0.35 mm / rev) and a fixed depth of cut of 2 mm in surface roughness tests. In experimental tool life; five different cutting speeds (150-200-250-300-350 m/min.), constant feed rate of 0.25 mm/rev and constant cut depth of 2 mm were used. When the used cutting tools observed in scanning electron microscopy (SEM), chipping and notch wear were found to be dominant for the wear type. An overall evaluation; it was observed that cutting speed had no effect, however  feed rate and insert grade  had effect on the surface roughness, the relationship between cutting speed and tool life can be expressed by a third order degree equation and relationship between feed rate and average surface roughness can also expressed with linear increasing relationship. Although NC3020 quality cutting tools yielded average surface roughness less than NC3030 quality cutting tools. The longest tool life was realized as 73.70 min. by TNMG 220408 cutting tool at cutting speed of 150 m/min. The minimum average surface roughness was measured as 0.983 µm by TNMG 160408 cutting tool at cutting speed of 150 m/min and feed rate of 0.15 mm/rev with NC3020 insert. The maximum average surface roughness was measured as 5.138 µm by TNMG 160408 cutting tool at cutting speed of 200 m/min and feed rate of 0.35 mm/rev with NC3020 insert.