Abdulkadir GÜLLÜ, Abdülmecit GÜLDAŞ, Şener KARABULUT

Inconel 718 süper alaşımların işlenmesinde talaş kırılma problemleri ve talaş kırıcı tasarımı

Bu çalışmada, Inconel 718 malzemeden tornalama ile talaş kaldırılırken çıkan talaşın kırılması için talaş kırıcı tasarımı üzerine odaklanılmıştır. Bu amaçla pozitif ve negatif takım tutucularla birlikte kullanılabilen bir dinamik talaş kırıcı mekanizması tasarlanmıştır. Bu işlem için kesme hızı, kesme derinliği ve ilerleme oranı parametreleri değişkenler olarak seçilmiştir. Kesici uç olarak iki katmanlı PVD kaplamalı (TiAlN-TiN) sementit karbür takım seçilerek; numuneler f=0.10, 0.15, 0.20, 0.30 mm/dev ilerlemelerde, a=0.5, 1, 1.5, 2 mm kesme derinliklerinde ve 30, 45, 60, 75 m/dak kesme hızlarında işlenmiştir. Çıkan talaşlar resimlenmiş ve elde edilen yüzeylerin pürüzlülük değerleri (Ra) ölçülmüştür. Inconel 718’in işlenmesi esnasında talaşın kırılabilirliğinin; DC motorun hızından ve kesici takım üzerindeki talaş kırıcının konumundan etkilendiği belirlenmiştir. Deneyler sonucunda, tasarlanan talaş kırıcının test edilen işleme şartlarında Inconel 718 malzemeden çıkan talaşı kırabildiği görülmüştür. Ayrıca dinamik talaş kırıcı kullanımının yüzey kalitesi bakımından bir sorun oluşturmadığı tespit edilmiştir. Buna ek olarak dinamik talaş kırıcı kullanımının kesici uç üzerinde, işleme şartlarına göre %1 ile %44 arasında soğutma etkisi yaptığı ölçülmüştür.

Chip breaking problems in machining of inconel 718 super alloy and chip breaker design

This study has focused on chip-breaker design to break chips when machining inconel 718. For this purpose a dynamic chip breaker mechanism has been designed which can be used with positive and negative tool holders. Cutting speed, depth of cut and feed rate were selected as variables. A cemented carbide tool coated by PVD technique with two different layers (TiAlN-TiN) was selected as a cutting insert. Inconel 718 specimens were machined at f=0.10, 0.15, 0.20, 0.30 mm/dev feed rates, a=0.5, 1, 1.5, 2 mm dept of cuts and 30, 45, 60, 75 m/dak cutting speeds. Chip photographs were taken and surface roughness (Ra) values were measured. The results showed that chip breakability when machining inconel 718 was dependent on DC motor speed and chip breaker position on the cutting tool. The experimental results indicate that the designed chip breaker can break long chips when machining inconel 718 using the cutting parameters employed in this study. Also acceptable surface quality was achieved when machining Inconel 718 with dynamic chip breaker. In addition to this, depending on the cutting conditions, use of dynamic chip breaker on the surface of cutting insert exhibited cooling effect between 1 % to 44 %.

PDF

___

1. Avanessian A., “An Analysis of The Effect of 3-D Groove Insert Design on Chip Breaking Chart”, A Thesis Submitted to the Faculty of Worcester Polytechnic Institute, January , 2-24, 2005.
2. T. Shi, S. Ramalingam, “Modeling Chip Formation with Grooved Tools”, Int. J. Mech. Sci. 35 (9) 741–756, 1992.
3. N. Fang, I.S. Jawahir, “Analytical Predictions And Experimental Validation of Cutting Force Ratio, Chip Thickness and Chip Back-Flow Angle in Restricted Contact Machining Using The Universal Slip-Line Model”, Int. J. Mach. Tools Manuf., 42 661–694, 2002.
4. P. Dewhurst, “The Effect of Chip Breaker Constraints on The Mechanics of The Machining Process”, Ann. CIRP 28 (1) 1–5, 1979.
5. K.P. Maithy, N.S. Das, “A Slip-Line Solution to Metal Machining Using a Cutting Tool With a Step-Type Chip-Breaker”, J. Mater. Process. Technology, 79 217–223, 1998.
6. K.P. Maithy, N.S. Das, “A Slip-Line Solution to Metal-Machining With Chip-Breaker Assuming Coulomb Friction at The Chip–Tool Interface”, J. Inst. of Eng. (India) 80, 15–17, 1999.
7. Kim J.D., Kweun O.D., “A Chip-Breaking System for Mild Steel in Turning”, Int. J. Mach. Tools Manufacture., 607-617, 1997.
8. Nakamura M., Mitani Y., Asakura S., Shibuya T., “The Development of Chip Parting Processing Technology Oscillatory Feed Cutting”, JSAE Review 21: 555-559, 2000.
9. Ezugwu, E. O., Bonney, J., “Effect Of High- Pressure Coolant Supply when Machining Nickel-Base, Inconel 718, Alloy with Coated Carbide Tools”, Journal of Materials Processing Technology, 153–154, 1045–1050, 2004.
10. “Modern Metal Cutting”, Practical Handbook, Sandvik, 1994.
11. Gökkaya, H., Şeker, U., İzciler, M. “Takım Talaş Arayüzey Sıcaklığının Ölçülmesi İçin Yapılmış Deneysel Çalışmalar Üzerine Bir Değerlendirme”, Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Matit 2001, S. 91-94, Konya, 2001.
12. Chen W.C., Tsao C.C. and Liang P.W., “Determination of Temperature Distributions on The Rake Face of Cutting Tools Using a Remote Method”, International Communi cations in Heat and Mass Transfer, Vol. 24, No. 2, pp. 161-170, 1997.