Özgür TEKASLAN, Nedim GERGER, Ulvi ŞEKER

AISI 304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN FARKLI KESME PARAMETRELERİ İLE TORNALAMA İŞLEMİNDEN SONRA OLUŞAN KALICI GERİLMELERİN ARAŞTIRILMASI

Kullanım alanlarına göre istenen mekanik ve kimyasal özelliklerin sağlanması için paslanmaz çeliklerinbileşimlerinde yapılan değişiklikler, paslanmaz çeliklerin işlenebilirliğini etkilemektedir. Bütün üretim işlemleri(ısıl işlem, talaşlı ve talaşsız imalat, kimyasal işlemler gibi) makine parçaları üzerinde kalıcı gerilmeler oluşturur.Özellikle talaş kaldırma yöntemlerine bağlı olarak malzeme üzerinde gerilmeler oluşmaktadır. Bu gerilmeler,makine elamanları üzerinde yorulma dayanımını azaltacak ve boyutsal değişikliklere yol açabilecek zararlıetkilere de neden olabilir. Bu nedenle makine elamanlarındaki kalıcı gerilme değerlerinin bilinmesigerekmektedir.Bu araştırmada, AISI 304 östenitik paslanmaz çelik malzeme değişik kesme parametreleri ile işlendikten sonra,işlemeye bağlı olarak bünyesinde nasıl bir kalıcı gerilme oluştuğunu belirlemek hedeflenmiştir. AISI 304çeliğinden 61 mm çapında, 250 mm boyunda 31 adet deney numunesi hazırlanmış ve değişik kesmeparametrelerinde CNC torna tezgâhında işlenmiştir. Daha sonra deney numuneleri üzerinde oluşan kalıcıgerilme, katman kaldırma yöntemi kullanılarak tespit edilmiş ve en uygun işleme parametreleri belirlenmiştir.Deney numunelerinin tornalama işlemi sonunda yüzeylerde maksimum -1876.69 MPa ile -136.71 MPa’lıkbasma kalıcı gerilmelerinin oluştuğu tespit edilmiştir. Yüzeydeki basma kalıcı gerilmelerinin, katmankaldırılması ile 0.0465 mm derinlikten sonra çekme kalıcı gerilmelerine yöneldiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

AISI 304 östenitik paslanmaz çelik, kesme parametreleri, kalıcı gerilme, katman kaldırma yöntemi.

PDF

___

Sandvik Coromant Co. Inc., Modern Metal Cutting-A Practical Handbook, Sweden,
(1997).
Bahadur, A., Kumar, B.R., Chowdhury, G.S,
“Evaluation Of Changes İn X-Ray Elastic
Contants And Residual Stress As A Fuction Of
Cold Rolling Of Austenitic Steels”, Materials
Science and Techonology, V20, 3,
(2004),p.,387-392.
J.C. Outeiro, A.M. Dias, J.L. Lebrun, V.P.
Astakhov, Machining residual stresses in AISI
L steel and their correlation with the cutting
parameters, Machining Science and
Technology, 6 (2) (2002) 251–270.
Korkut, İ., Kasap, M., Çiftci, M., Şeker, U.,
“Determination Of Optimum Cutting Parameters
During Machining Of AISI 304 Austenitic
Stainless Stell” Materials&Desing,V25,
,(2004),p.,303-305
P. Dahlman, F. Gunnberg, M. Jacobson, The
influence of rake angle, cutting feed and cutting
depth on residual stresses in hard turning, J.
Mater. Proc. Tech., 147 (2004) 181–184.
J. Hua, X. Cheng, V. Bedekar, R. Shivpuri, Y.
Matsumoto, F. Hashimoto, T.R. Watkins, Effect
of feed rate, workpiece hardness and cutting edge
on subsurface residual stress in the hard turning
of bearing steel using chamfer + hone cutting
edge geometry, Mater. Sci. Eng., A 394 (2005)
–248.
J. Hua, R. Shivpuri, D. Umbrello, Investigation of
cutting conditions and cutting edge preparations
for enhanced compressive subsurface residual
stress in the hard turning of bearing steel, J.
Mater. Proc. Tech. 171 (2) (2006) 180–187.
D. Umbrello, FE—analysis of machining
processes: innovative experimental techniques
for results assessing, Ph.D. Thesis, Mechanical
Engineering, University of Calabria (February
.
D. Ulutan, B.E. Alaca, I.Lazoğlu, Analytical
modelling of residual stresses in machining,
Journal of Materials Processing Technology
(2007), p., 77-87
D. Umbrello, G. Ambrogio, L.Filice, R. Shivpuri,
An ANN approach the desired cutting conditions
during hard turning, Journal of Materials
Processing Technology 189 (2007), p., 143-152
J.C. Outerio, D.Umbrello, R.M.Saoubi,
Experimental and numerical modelling of the
residual stresses induced in orthogonal cutting of
AISI 316L steel, Machine Tools & Manu
Facture, 46 (2006), p., 1786-1794
M.N.A. Nasr, E.-G. Ng., M.A. Elbestawi,
Modelling the effects of tool-edge radius on
residual stresses when orthogonal cutting AISI
L, Machine Tools & Manu Facture, 47
(2007), p., 401-411
F. Valiorgue, J.Rech, H. Hamdi, P. Gilles, J.M.
Bergheau, A new approach for the modelling of
residual stresses induced by turning of 316L,
Journal of Materials Processing Technology
(2007)
F. Gunnberg, M. Escursell, M. Jacobson, The
influence of cutting parameters on residual
topography during hard turning of 18 MnCr5 case
carburised steel, Journal of Materials
Processing Technology, 174 (2006), p.,82-90
Ship-Peng Lo, “An Analysis Of Cutting Under
Different Rake Angles Using The Finite Element
Method”, Journal of Materials Processing
Technology 105 (2000), p., 143-151
R. Liu, Y.B. Guo, “Finite Element Analysis Of
The Effect Of Sequential Cuts And Tool-Chip
Friction On Residual Stresses İn A Machined
Layer”, International Journal of Mechanical
Sciences 42, (2000), p.1069–1086.
Natarajan, R., Jeelani, S., “Residual Stresses In
Machining Using Finete Element
Method”,Computers In Engineering, Computer
Software And Applications ASME, New York,
(1983), 3, P.,19-20
Bray, D. E., Pathak, N., Srınıvasan, M. N.,
“Residual Stress Mapping İn A Steam Turbine
Disk Using The LCR Ultrasonic Technique”,
Material Evaluation, (1996).
Fetullayev, E. K.,"Talaş Kaldırma Yöntemi İle
Üretilen Vidalı Elemanlara Yüzey Katında
Oluşan Artık Gerilmelerin Vida Elemanlarına
Etkisi”, Uluslararası Makine Tasarımı ve
İmalat Kongresi, ODTÜ, ANKARA, (1998).
Kasap, M., AISI 304 Östenitik Paslanmaz
Çeliklerin İşlenebilirliğinde En Uygun Kesme
Parametrelerin ve İşleme Şartlarının Deneysel
Olarak Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi,Gazi
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,
(2001).
Belejchak, P., “Machining Stainless Steel”,
Advanced Materials & Processes, (1997), p 23-
-
Kafkas, F., Katman Kaldırma Tekniğine
Dayalı Olarak Kalıcı Gerilmelerin Ölçülmesini
Sağlayan Bilgisayarlı Ölçme Cihazının
Tasarımı Ve İmalatı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,
(2001).
Fetullayev, E. K.,"Vidalarda Meydana Gelen
Artık Gerilmelerin Teknolojik Faktöre Bağlı
Olarak Tayin Edilmesi”, 7. Uluslararası Makine
Tasarımı ve İmalat Kongresi, ODTÜ,
ANKARA, (1996).
Marshall, C.W., Maringer, R.E., Dimensional
Instanbility On Introduction, Pergamon Press
Ltd., UK.(1977), p. 139-163., p. 342-395.
Shet,C, Deng, X., “Residual Stresses And Strains
In Orthogonal Metal Cutting”, International
Journal of Machine Tools & Manufacture V 43,
(2003), p. 573–587
Zone-Ching Lin, Wun-Ling Lai, H.Y. Lin, C.R.
Liu, “The Study Of Ultra-Precision Machining
And Residual Stress For Nip Alloy With Different Cutting Speeds And Depth Of Cut”,
Journal of Materials Processing Technology,
V97, (2000), p.200-210.
Lin, Z.C., Lin, Y.Y., Liu, C.R., “Effect Of
Thermal Load And Mechanical Load On The
Residual Stress Of A Machined Workpiece”, Int.
J. Mech. Sci. 33 (4), (1991), p. 263–278.
Jeffrey D. Thiele, Shreyes N. Melkote, Roberta
A. Peascoe, Thomas R. Watkins, “Effect Of
Cutting-Edge Geometry And Workpiece
Hardness On Surface Residual Stresses İn Finish
Hard Turning Of AISI 52100 Steel”, Journal of
Manufacturing Science and Engineering, Vol.
, (2000), p.642-649.
Lin, Z.C., Lai, W.L., Lin H.Y., Liu, C.R.,
“Residual Stres With Different Tool Flank Wear
Lenghts İn The Ultra Precision Machining Of Ni-
P Alloys, Journal of Materials Processing
Technology, V 65, (1997), p.,116-126.
Lin, Z.C., Lin, Y.Y., “A Study Of Oblique
Cutting For Different Low Cutting Speeds”,
Journal of Materials Processing Technology, V
, (2001), p., 313-325.
Lin, Z.C., Yarng, Y.D, “ Three Dimensional
Cutting Process Analysis with Different Cutting
Velocities”, Journal of Materials Processing
Technology, V 70, (1997), p.22-33.
Henriksen, E. K., “Residual Stress In Machined
Surfaces”, Transactions ASME Journal Of
Engineering for İndustry, Vol. 73, (1951), p.
-76.
Liu, C.R., Barash, M.M., “Variables governing
patterns of mechanical residual stress in a
machined surface”,. Transactions of the ASME,
Journal of Engineering for Industry V
,(1982), p. 257–264.
Leskovar, P. And Peklenik, J., “Influence
Affecting Surface Integrity In TheCutting
Process”, Ann. CIRP, (1981), p. 245-248.
Sasahara, H., Obikawa, T., Shirakshi, T.,
“Prediction Model Of Surface Residual Stress
Within A Machined Surface By Combining Two
Orthogonal Plane Models”, Journal Of Machine
Tools And Manufacture, V.,44, 7-8, (2004), p.,
-822
M.H. El-Axir, “A Method Of Modeling Residual
Stress Distribution İn Turning For Different
Materials”, International Journal of Machine
Tools & Manufacture 42,(2002), p.,1055–1063.
H., Sasahara “The effect on fatigue life of
residual stress and surface hardness resulting
from different cutting conditions of 0.45%C
steel,”, Journal Of Machine Tools And
Manufacture, V.,45, (2005), p., 131-136.