Ç1050 ve Ç4140 çeliklerinin seramik takımlarla işlenmesinde optimum takım ömrünü sağlayan parametrelerin Taguchi yöntemiyle belirlenmesi ve takım aşınmalarının incelenmesi

Bu çalışmada, Ç1050 ve Ç4140 çeliklerinin kaplamasız ve kaplamalı seramik kesici takımlarla işlenmesinde, kesme parametreleri ile iş parçası ve takım sertliklerinin, takım ömrü ve takım aşınması üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Taguchi Tekniği kullanılarak en yüksek takım ömrü değerlerini veren optimum kontrol faktörleri belirlenmiştir. Tahminsel takım ömrü denklemleri çıkartılmıştır. Ayrıca, aşınmış uçların SEM görüntüleri incelenerek takım aşınma tipleri belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar, sırasıyla iş parçası sertliği, kesme hızı, kesme hızı-ilerleme miktarı etkileşimi, kesme hızı-iş parçası sertliği etkileşimi, talaş derinliği-kesici takım sertliği etkileşimi, ilerleme miktarı-iş parçası sertliği etkileşimi ve ilerleme miktarının takım ömrü üzerinde en etkili faktörler olduğunu göstermiştir. Faktör etkileşimlerinin yer aldığı ikinci dereceden tahminsel denklem daha güvenilir sonuçlar vermiştir. Ç1050 ve Ç4140 çeliklerinin seramik takımlarla işlenmesinde çentik, yan kenar ve krater aşınması gözlenmiştir.

Determination of the parameters providing optimum tool life by Taguchi technique and observation of tool wear in the machining of AISI 1050 and AISI 4140 steels with the ceramic cutting tools

In this study, the effects of cutting parameters and the effects of workpiece hardness and tool hardness on tool life and tool wear have been investigated in machining of AISI1050 and AISI4140 steels by uncoated and coated ceramic cutting tools. Optimum cutting conditions for maximum tool life were determined using the Taguchi technique. Predictive tool life equations were derived. In addition, types of tool wear were observed by shown worn surfaces with a scanning electron microscope (SEM). The results indicated that the workpiece hardness, cutting speed, cutting speed-feed rate interaction, cutting speed-workpiece hardness interaction, dept of cutcutting tool hardness interaction, feed rate-workpiece hardness interaction and feed rate were found out to be the most effective factors among control factors on tool life. It is observed that the second order predictive equation provided more reliable results. In machining AISI1050 and AISI4140 steels, notch wear, flank wear and crater wear observed on ceramic tools.

PDF

___

1. Motorcu, A.R., Ç1050, Ç4140 ve Ç52100 Çeliklerinin Farklı Takımlarla İşlenebilirliği ve Modeller Geliştirilmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
2. Çakır, C., Modern Talaşlı İmalatın Esasları, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayınları, 140, Bursa, 1999.
3. Huang, CZ., Wang, J. ve Ai, X., “Development of New Ceramic Cutting Tools with Alumina Coated Carbide Powders”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Cilt 40, No 6, 823-832, 2000.
4. Kumar, A.S., Durai, A.R. ve Sornakumar, T, “Machinability of Hardened Steel Using Alumina Based Ceramic Cutting Tools”, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Cilt 21, No 3-4, 109-117, 2003.
5. Chonghai, X, Xing, A. ve Chuanzhen, H., “Fabrication and Performance of An Advanced Ceramic Tool Material”, Wear, Cilt 349, 503- 508, 2001.
6. Altintas, Y., “Manufacturing Automation- Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations and CNC Design”, Cambridge University Press, Cambridge, 1-3, 2000.
7. Choudhury, I.A. ve Baradie, M.A., “Surface Roughness Prediction in The Turning of High- Strength Steel by Factorial Design of Experiments”, Journals of Processing Technology, Cilt 67, 55-61, 1997.
8. Lee, B.Y., Tarng, Y.S. ve Lii, H.R., “An Investigation of Modeling of The Machining Database in Turning Operations”, Journal of Materials Processing Technology, Cilt 105, 1-6, 2000.
9. Lamond, B.F. ve Sodhi, M.S., “Using Tool Life Models to Minimize Processing Time on A Flexible Machine”, IIE Transactions, Cilt 29, 611-621, 1997.
10. Lee, J. H. ve Lee, S. J., “One-Step-Ahead Prediction of Flank Wear Using Cutting Force”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Cilt39, 1747-1760, 1999.
11. Sutter, G., “Chip Geometries During High-Speed Machining for Orthogonal Cutting Conditions”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Cilt 45, 719-726, 2005.
12. Becze, C.E. ve Elbestawi, M.A., “A Chip Formation Based Analytic Force Model for Oblique Cutting”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Cilt 42, 529- 538, 2002.
13. Fang, N., “Tool-Chip Friction in Machining with A Large Negative Rake Angle Tool”, Wear, Cilt 258, 890–897, 2005.
14. Lazoglu, İ. ve Altintas, Y., “Prediction of Tool and Chip Temperature in Continuous and Interrupted Machining”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42, 1011- 1022, 2002.
15. TS 10329, Torna Kalemleri-Ömür Deneyi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1992.
16. Kennametal Hertel, Lathe Tools-Master Catalogue 2001, Kennametal Hertel AG, Fürth, 2001.
17. Ranjit, K.R., A Primer On The Taguchi Method, Competitive Manufacturing Series, Van Nostrand Reinhold, New York, A.B.D., 1990.
18. Ruppi, S., Högrelius, B. ve Huhtiranta, M., “Wear characteristics of TiC, Ti(C,N), TiN and Al2O3 Coatings in The Turning of Conventional and Ca-Treated Steels”, International Journal of Refractory Materials and Hard Materials, Cilt 16, 353-368, 1998.
19. Jang, D.Y. ve Hsiao, Y.T., “Use of Ceramic Tools in Hard Turning of Hardened AISI M2 Steel”, Tribology Transactions, Cilt 43, No 4, 641-646, 2000.
20. Wayne, S. F. ve Buljan S.T., “Role of Thermal Shock on Tool Life Selected Ceramic Cutting Tool Materials”, Journal of American Ceramic Society, Cilt 72, 754-760, 1989.
21. D’Errico, G.E. ve Calzavarini, R., “Advanced Ceramic Tools: An Experimental Assessment in Turning Tests”, Journal of Materials Processing Technology, Cilt 54, 34-39, 1995.
22. Wada, T., Sakurai, M. ve Ogura, A., “Tool Wear in Cutting of Sintered Iron Materials”, Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, Cilt 48, No 5, 386-391, 2001.
23. Chakraborty, A., Ray, K.K. ve Bhaduri, S.B., “Comparative Wear of Behavior of Ceramic and Carbide Tools During High Speed Machining of Steel”, Materials and Manufacturing Processes, Cilt 15, No 2, 269-300, 2000.
24. Bhattacharyya, S. K. ve Jawaid, A., “Tool Life and Wear Mechanism of Sialon Ceramic Tools when Machining Nickel Based Materials”, 5th International Conference on Production Engineering, Tokyo, Japonya, 203-208, 1989.