Sertleştirilmiş çeliklerin talaşlı imalat operasyonlarında kullanılan karbür parmak frezeler için uygun takım geometrisi ve karbür kalitesinin belirlenmesi
Determination of suitable tool geometry and carbide quality for carbide end mills used in mechanic operations of hardened steels
Yazar: FERHAT ÇELİK
Danışman: PROF. DR. YUSUF KAYNAK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Karbür = Carbide ; Kesici takımlar = Cutting tools ; Sertleştirilmiş çelik = Hardened steel ; Talaşlı üretim = Machining

Özet:
Çeliklerin Sertleştirme operasyonu, malzemenin sertlik, dayanım ve aşınma direncinin sahip olması gereken durumlarda kullanılması amacıyla uygulanan bir operasyondur. Özellikle kalıpçılık sektöründe sıcak dövme operasyonların kullanılan kalıpların istenilen geometriye getirilen kalıpların aşınma, sertlik, kalıp yumuşaması gibi durumlarda dayanımın artırılması için çeliğe sertleştirme operasyonu uygulanmaktadır. Bu operasyonla beraber kalıbın sertliği 50-52 HRC sertliğine ulaşılmaktadır. Kalıp sertleştirme operasyonuna uğradıktan sonra kalıba talaşlı imalat operasyonu ile nihai geometrisi verilir veya kalıplar dövme operasyonlarından sonra yumuşayarak özelliğini kaybetmesi sonucu tekrar işlenip eski özelliklerine sahip olması için tekrardan talaşlı imalat operasyonlarından geçmektedir. Lakin kalıbın yüksek sertliğe sahip olması bu kalıpların işlenebilirliğini zorlaştırmaktadır. Bu yüzden bu kalıpların işlenebilirliğinde kullanılan kesici takımların yüksek performanslı olması istenmektedir. Kalıpçılık sektöründe en çok kullanılan talaşlı imalat operasyonları başında frezeleme operasyonu gelmektedir.  Frezeleme operasyonunda nihai kalıp formunu vermede kullanılan kesici takımların başında ise Ballnose End Mill gelmektedir. Yüksek sertliğe sahip kalıpların işlenmesinde genelde CBN takımlar kullanılmaktadır.  Lakin bu takımların üretilmesindeki zorluklarla beraber, takımların yüksek maliyetlerinden dolayı bu takımların kullanılması dezavantaj olarak görülmektedir. Tez çalışmasında karbür küresel başlı (Ballnose) parmak freze kullanılarak, sertleştirilmiş çeliklerde optimum takım geometrisi ve yüksek aşınma direnci sağlayacak karbür kalitesi konularında çalışmalar yapılıp takım performansı ve ömürlerini iyileştirerek optimum takım performansı elde etmek ve takım maliyetlerinin minimize ederek kalıp maliyetleri arasında bulunan takım giderlerini minimize ederek kabul edilebilir seviyelere çekmektir. Tez kapsamında, öncelikle sertleştirilmiş çeliklerde kullanılacak kesici takımların hangi özellik ve geometride olması gerektiğini dair teorik çalışmalarla ortaya konulacaktır. Daha sonra geometri için belirlenen parametrelerde kesici takımların tasarımları ve imalatları gerçekleştirilip, istenilen kalitede takım geometrilerin elde edilip edilmediği kontrol edilecektir. Elde edilen bu takımların deneysel çalışmalarla birlikte takım performansları kıyaslanacak olup, elde edilen optimum geometrili takımın daha sonra farklı karbür kaliteleri ile üretilip takım ömrü testi yapılarak talaşlı imalat operasyonunda istenilen kalite ve takım performansı göz önüne alınarak optimum takım seçiminin yapılması planlamaktadır.

Abstract:
Hardening operation of steels is an operation applied for the purpose of using the material in cases where the hardness, strength and wear resistance of the material is required. Especially in the mold making sector, the hardening operation of the molds used in hot forging operations is applied to the steel in order to increase the strength in cases such as abrasion, hardness, mold softening of the molds brought to the desired geometry. With this operation, the hardness of the mold reaches 50-52 HRC. After the mold is hardened, the mold is given its final geometry by machining operation, or the molds soften after forging operations and go through machining operations in order to be reprocessed and regain their old properties as a result of losing their properties. However, the high hardness of the mold makes it difficult to process these molds. Therefore, it is desired that the cutting tools used in the machinability of these molds have high performance. Milling operation is one of the most used machining operations in the mold making industry. Ballnose End Mill is one of the cutting tools used to give the final mold form in the milling operation. CBN tools are generally used for machining molds with high hardness. However, due to the difficulties in producing these tools, the use of these tools is seen as a disadvantage due to the high costs of the tools. In this thesis study, by using carbide Ballnose End Mill, studies on carbide quality that will provide optimum tool geometry and high wear resistance to be used in hardened steels are carried out to achieve optimum tool performance by improving tool performance and life, and by minimizing tool costs, the tool cost, which is among the molding costs, can be reduced to acceptable levels. is to draw. Within the scope of the thesis, first of all, the features and geometry of the cutting tools to be used in hardened steels will be revealed with theoretical studies. Then, the design and manufacture of the cutting tools will be carried out in the parameters determined for the geometry, and it will be checked whether the tool geometries of the desired quality are obtained. The tool performances of these tools will be compared together with the experimental studies, and it is planned to make the optimum tool selection by taking into account the desired quality and tool performance in the machining operation by producing the optimum geometry tool with different carbide grades and performing tool life testing.