İrfan UCUN, Kubilay ASLANTAŞ, FEVZİ BEDİR

İnconel 718 süper alaşımının işlenmesinde kaplanmış mikro takımların aşınma davranışları ve performans analizi

İnconel 718, yüksek sıcaklıklarda iyi dayanımlarından dolayı havacılık uygulamalarında yaygın olarak kullanılan işlenmesi zor nikel esaslı bir süperalaşımdır. Bu çalışma, Inconel 718 nikel alaşımının mikro frezelenmesinde, kaplanmış mikro takımların aşınma mekanizmalarını incelemeye yöneliktir. Bu kapsamda, üç farklı kaplama (TiN, AlTiN ve CrN) takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü ve çapak oluşumuna bağlı olarak değerlendirilmiştir. Takım aşınması, yüzey kalitesi ve çapak oluşumunun analizi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kaplamanın, kaplamasız takımla karşılaştırıldığında yan yüzey yanak aşınması ve kenar radisü aşınmasının azaltılmasına yardımcı olduğunu açıkca göstermektedir. Ayrıca AlTiN kaplı kesici takım, kaplamasız ile TiN ve CrN kaplı takımla karşılaştırıldığında, takım aşınması açısından en iyi performansı sergilemiştir. Kaplamasız kesici takımda elde edilen ortalama pürüzlülük değeri, kaplamalı takımlara gore daha yüksektir. Bununla birlikte, çapak oluşumunda kaplamalı takımların daha iyi bir performans sergilediğini gözlemlenmiştir.

Wear mechanism and performance analysis of hard coated micro tools in machining of inconel 718 superalloy

Inconel 718 is a difficult-to-cut nickel-based superalloy commonly used in aerospace applications due to its high strength at elevated temperature. This paper is trying to give some interpretation of the wear mechanism of the hard coated micro tools in milling of Inconel 718. Three different coatings (TiN, AlTiN ve CrN) were evaluated based on multiple criteria of tool wear, surface finish and burr formation. The tool wear, surface quality and burr formation were analyzed with a scanning electron microscope. The results clearly show that coatings help reduce flank wear and edge radius wear as compared to uncoated carbide tool. Besides AlTiN coating offer the best performance in terms of tool wear when compared to uncoated and TiN and CrN coated carbide tools. Average surface roughness value obtained for uncoated carbide tool is higher than that of coated tools. Additionally, results show that coated tools offer the best performance in terms of burr formation.

PDF

___

1. Filiz, S., Conley, C.M., Wasserman, M.B. and Özdoganlar, O.B., “An Experimental Investigation of Micro Machinability of Copper 101 Using Tungsten Carbide Micro Endmill”, International Journal of Machine Tools and Manufacture 47, 1088–1100, 2007.
2. Vogler, M.P., Devor R.E., and Kapoor, S.G., “Microstructure-level Force Prediction Model for Micro- Milling of Multi-Phase Materials”, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering 125, 202– 209, 2004.
3. Bissacco, G., Hansen, H.N., and Chiffre, L.D., “Micromilling of Hardened Tool Steel for Mould Making Applications”, Journal of Materials Processing Technology 167, 201–207, 2005.
4. Fang, F.Z., and Liu, Y.C., “On Minimum Exit-Burr in Micro Cutting”, Journal of Micromechanics and Microengineering 14, 984–988, 2004.
5. Lee, K., and Dornfeld, D.A., “Micro-Burr Formation and Minimization Through Process Control”, Precision Engineering 29, 2, 246–252, 2005.
6. Sein, H., Ahmed, W., Jackson, M., Woodwards, R., and Polini, R., “Cutting Performance of CrN and Cr-Si–N Coated End-Mill Deposited by Hybrid Coating System for Ultra-High Speed Micro Machining”, Surface and Coatings Technology, 202, 22-23, 5613-5616, 2008.
7. Aramcharoen, P.T., Mativenga, S., Yang, K.E., Cooke and Teer, D.G., “Evaluation and Selection of Hard Coatings for Micro Milling of Hardened Tool Steel,” International Journal of Machine Tools & Manufacture, 48, 1578–1584, 2008.
8. Torres, C.D., Heaney, P.J., Sumant, A.V., Hamilton, M.A., Carpick, R.W., and Pfefferkorn, F.E., “Analyzing The Performance of Diamond-Coated Micro End Mills” International Journal of Machine Tools and Manufacture, 49, 7-8, 599-612, 2009.
9. Ezugwu, E.O., “High Speed Machining of Aero-Engine Alloys”, Journal of Brazilian Society of Mechanical Science and Engineering, 26, 1, 1–11, 2004.
10. Ezugwu, E.O., “Key Improvements in The Machining of Difficult-to-Cut Aerospace Superalloys”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 45, 12-13, 1353-1367, 2005.
11. Wang, Z.Y., Rajurkar, K.P., Fan, J., Lei, S., Shin Y.C., and Petrescu, G., “Hybrid Machining of Inconel 718”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 43, 1391–1396, 2003.
12. Titanit Ultra Sert Kaplamalar San. ve Tic. Ltd. Şti, http://www.titanit.com.tr.
13. Aramcharoen, A., Mativenga, P.T., Yang, S., “The Effect of AlCrTiN Coatings on Product Quality in Micro-Milling of 45 HRC Hardened H13 Die Steel”, Proceedings of the 35th International MATADOR Conference, 2007.