Ferritik paslanmaz çeliğin çok duvarlı karbon nanotüp katkılı kesme sıvısı kullanılarak minimum miktarda yağlama yöntemi ile frezelenmesinde kesme sıcaklığının incelenmesi

Paslanmaz çelik malzemeler, talaşlı şekillendirme sırasında gösterdikleri pekleşme eğilimleri ve düşük ısıl iletkenliklerine rağmen otomotiv, gıda, medikal, kimya vb. birçok alanda talaşlı şekillendirme uygulanarak kullanılmaktadırlar. Bu malzemelerin talaşlı şekillendirilmesinde çeşitli kesme sıvıları kullanılmaktadır. Ancak kesme sıvılarının çevre ve sağlık açısından zararlı olması ve bol miktarda kullanılmalarından doğan maliyet artışı gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu sebeple, bu çalışmada, AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin MQL (Minimum Miktarda Yağlama) yöntemi kullanılarak frezelenmesinde WC (Tungsten Karbür) kesici takım ve MWCNT (çok duvarlı karbon nanotüp) katkılı ticari bitkisel kesme sıvısı kullanılmıştır. Kesme sıvısının soğutma ve yağlama özelliklerini arttırabilmek amacıyla ağırlıkça %0,1, %0,15 ve %0,2 oranlarında MWCNT katılmıştır. MWCNT parçacıkların, karışım oranlarının ve MQL debisinin, frezeleme işlemi sırasında oluşan kesme sıcaklığına etkileri belirlenmiştir. Bitkisel kesme sıvısına MWCNT katkısı, kesme sıcaklığının azalmasına neden olmuştur. Ancak katkı oranı fazla arttırıldığında, kesme sıcaklıklarında bir miktar artış gözlemlenmiştir. Ayrıca, MQL debisinin arttırılması da kesme sıcaklıklarının azalmasını sağlamıştır

Investigation of cutting temperature in minimum quantity lubrication milling of ferritic stainless steel by using multi wall carbon nanotube reinforced cutting fluid

Stainless steel materials have been used in many areas such as automotive, food, medical, chemical etc. by performing machining operations although having low thermal conductivity and work hardening tendency during machining. Cutting fluids have been applied in the machining of these materials. However, the cutting fluids have disadvantages such as harmful to the environment and health and the cost increment due to plenty of usage. Therefore, in this study, MWCNT (Multi-Walled Carbon Nanotube) reinforced commercial vegetable cutting fluid and WC (Tungsten Carbide) cutting tool were used in the milling of ferritic stainless steel by MQL (Minimum Quantity Lubrication) method. MWCNT particles were added to the cutting fluid at ratios of 0.1%wt., 0.15%wt. and 0.2%wt. to improve its cooling and lubricating properties. The effects of MWCNT particles, mixture ratios, and MQL flow rate on the cutting temperature occurred during milling operation were determined. The addition of MWCNT to the cutting fluid caused a decrement on the cutting temperature. However, an increment was observed when mixture ratio was further increased. Additionally, increasing of MQL flow rate reduced the cutting temperature

___

  • 1. Nordin M., Sundström R., Selinder T.I., Hogmark S., Wear and Failure Mechanisms of Multilayered PVD TiN/TaN Coated Tools When Milling Austenitic Stainless Steel, Surf. Coat. Technol., 133-134, 240-246, 2000.
  • 2. Shao H., Liu L., Qu H.L., Machinability Study on 3%Co-12%Cr Stainless Steel in Milling, Wear, 263, 736-744, 2007.
  • 3. Liew W.Y.H., Ding X., Wear Progression of Carbide Tool in Low-Speed End Milling of Stainless Steel, Wear, 265, 155-166, 2008.
  • 4. Selvaraj D.P., Chandramohan P., Mohanraj M., Optimization of Surface Roughness, Cutting Force and Tool Wear of Nitrogen Alloyed Duplex Stainless Steel in a Dry Turning Process Using Taguchi Method, Measurement, 49, 205-215, 2014.
  • 5. Routio M., Säynätjoki M., Tool Wear and Failure in the Drilling of Stainless Steel, J. Mater. Process. Technol., 52, 35-43, 1995.
  • 6. Belluco W., Chiffre L.D., Performance Evaluation of Vegetable-Based Oils in Drilling Austenitic Stainless Steel, J. Mater. Process. Technol., 148, 171-176, 2004.
  • 7. Cetin M.H., Ozcelik B., Kuram E., Demirnbas E., Evaluation of Vegetable Based Cutting Fluids with Extreme Pressure and Cutting Parameters in Turning of AISI 304L by Taguchi Method, J. Cleaner Prod., 19, 2049-2056, 2011.
  • 8. Hosokawa A., Ueda T., Onishi R., Tanaka R., Furumoto T., Turning of Difficult-to-Machine Materials with Actively Driven Rotary Tool, CIRP Ann., 59, 89-92, 2010.
  • 9. Biermann D., Steiner M., Analysis of Micro Burr Formation in Austenitic Stainless Steel, Procedia CIRP, 3, 97-102, 2012.
  • 10. Chuangwen X., Ting X., Huaiyuan L., Zhicheng S., Hongbing J., Mandong L., Friction, Wear, and Cutting Tests on 022Cr17Ni12Mo2 Stainless Steel under Minimum Quantity Lubrication Conditions, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 90, 677-689, 2017.
  • 11. Shen B., Shih A.J., Tung S.C., Application of Nanofluids in Minimum Quantity Lubrication Grinding, Tribol. Trans., 51, 730-737, 2008.
  • 12. Kwon P., Drzal L.T., Nanoparticle Graphite-Based Minimum Quantity Lubrication Method and Composition, Patent Numarası: US 2010/0204072 A1, 2010.
  • 13. Park K.H., Ewald B., Kwon P.Y., Effect of NanoEnhanced Lubricant in Minimum Quantity Lubrication Balling Milling, J. Tribol., 133, 031803-1-8, 2011.
  • 14. Rahmati B., Sarhan A.A.D., Sayuti M., Morphology of Surface Generated by End Milling AL6061-T6 using Molybdenum Disulfide (MoS2) Nanolubrication in End Milling Machining, J. Cleaner Prod., 66, 685-691, 2014.
  • 15. Mao C., Zhang J., Huang Y., Zou H., Huang X., Zhou Z., Investigation on the Effect of Nanofluid Parameters on MQL Grinding, Mater. Manuf. Processes, 28, 436- 442, 2013.
  • 16. Gupta M.K., Sood P.K., Surface Roughness Measurements in NFMQL Assisted Turning of Titanium Alloys: An Optimization Approach, Friction, 5 (2), 155-170, 2017.
  • 17. Abukhshim N.A., Mativenga P.T., Sheikh M.A., Heat Generation and Temperature Prediction in Metal Cutting: A Review and Implications for High Speed Machining, Int. J. Mach. Tools Manuf., 46, 782-800, 2006.
  • 18. Davoodi B., Hosseinzadeh H., A New Method for Heat Measurement during High Speed Machining, Measurement, 45, 2135-2140, 2012.
  • 19. Chang S.C., Prediction of the Cutting Temperatures of Stainless Steel with Chamfered Main Cutting Edge Tools, J. Mater. Process. Technol., 190, 332-341, 2007.
  • 20. 20. Okada M., Hosokawa A., Asakawa N., Ueda T., End Milling of Stainless Steel and Titanium Alloy in an Oil Mist Environment, Int. J. Adv. Manuf. Technol, 74, 1255-1266, 2014.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ