Adem Çiçek, Ergün Ekici, İlyas Uygur, Sıtkı Akıncıoğlu, Turgay Kıvak

AISI D2 SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİĞİNİN DELİNMESİNDE DERİN KRİYOJENİK İŞLEMİN TAKIM ÖMRÜ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Bu çalışmada, AISI D2 soğuk iş takım çeliğinin delinmesinde, M35 HSS matkaplara uygulanan derin kriyojenik işlemin (-196 ºC) takım ömrü, takım aşınması, mikro yapı ve mikro sertlik üzerine etkileri araştırılmıştır. Delme deneyleri üç farklı kesme hızı (20, 25 ve 30 m/dak), sabit ilerleme (0,1 mm/dev) ve delme derinliğinde (7 mm) gerçekleştirilmiştir. Kesici takımlara uygulanan derin kriyojenik işlemin, kalıntı östeniti martenzite dönüştürmede ve daha homojen karbür dağılımı sağlamada önemli bir etkiye sahip olduğunu mikro yapı fotoğrafları ve mikro sertlik değerleri göstermiştir. Kriyojenik işlem uygulanan takımlar takım aşınması ve takım ömrü bakımından konvansiyonel işlem uygulanan takımlara göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Takım ömrü deneyleri, kriyojenik işlem uygulanmış takımlarla % 33-62 oranında ömür artışı elde edildiğini göstermiştir. Takımlarda genel olarak yığıntı talaş (BUE) oluşumu, dış köşe kenar ve yanak aşınmasının etkin olduğu belirlenmiştir. Genel olarak kriyojenik işlemin takım aşınması ve takım ömrü üzerinde olumlu etkilere sahip olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Derin Kriyojenik İşlem, Mikro Yapı, Mikro Sertlik, Takım Ömrü, Takım Aşınması

INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF DEEP CRYOGENIC TREATMENT ON TOOL LIFE IN DRILLING OF AISI D2 COLD WORK TOOL STEEL

In this study, the effects of deep cryogenic treatment (-196 ºC) applied to M35 HSS twist drills on tool life, tool wear, micro-structure and micro-hardness were investigated in drilling of AISI D2 cold work tool steel. The drilling experiments were performed at three different cutting speeds (20, 25, and 30 m/min), a constant feed rate (0.1 mm/rev) and hole depth (7 mm). It was observed from micro-structure photographs and micro hardness values that deep cryogenic treatment significantly was effective on transformation of retained austenite to martensite and more homogenous distribution of white carbides. The cryogenically treated drills showed better performance in terms of the tool life and wear, when compared with untreated drills. Tool life experiments showed that lives of treated drills improved as much as 33-62%. BUE formation, outer corner wear and flank wear generally were effective on tools. In general, it was found that deep cryogenic treatment had positive effects on the tool wear and tool life.

Keywords:

Deep Cryogenic Treatment, Micro-Structure, Micro-Hardness, Tool Life, Tool Wear,

PDF

___

Bensely, A., Prabhakaran, A., Mohan Lal, D., Nagarajan, D. (2005). Enhancing the wear resistance of case carburized steel (En 353) by cryogenic treatment. Cryogenics, 45, 747–54.
Çakır, C. (1999). Modern Talaşlı İmalatın Esasları. Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı Yayını, Bursa, 35-42.
Düzgün, D. (2007). Makine Elemanları 1 Dizayn-Kontruksiyon. 420.
Firouzdor, V., Nejati, E., Khomamizadeh, F. (2008). Effect of deep cryogenic treatment on wear resistance and tool life of M2 HSS drill. Journal of Materials Processing Technology, vol. 206, 467–472.
Gill, S. S., Singh, R., Singh, H., Singh, J. (2009). Wear behaviour of cryogenically treated tungsten carbide inserts under dry and wet turning conditions. International Journal of
Machine Tools & Manufacture, 49, 256–260. Huang, J. Y., Zhu, Y. T., Liao, X. Z., Beyerlein, I. J., Bourke, M. A., Mitchell, T. E. (2003).
Microstructure of cryogenic treated M2 tool steel. Mater. Sci. Eng., A 339 (1–2), 241–244. Kalin, M., Vizintin, J. (2006). Influence of deep-cryogenic treatment on wear resistance of vacuum heat-treated HSS. Vacuum, 80, 507–18.
Kalpakjian, S., Schmid, S. R. (2001). Manufacturing Engineering and Technology. fourth ed., Prentice Hall.
Khan, A. A., Ahmed, M. I. (2008). Improving tool life using cryogenic cooling. Journal of materials processing technology, 196, 149–154.
Mihmat, F. (2009). Farklı Çeliklerin Testere Freze Çakılarıyla İşlenebilirliklerinin
İncelenmesi. Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 82, KARABÜK. Mohan, Lal, D., Renganarayanam, S., Kalanidhi, A. (2001). Cryogenic treatment to augment wear resistance of tool and die steels. Cryogenics, 41, 149–55.
Molinari, A., Pellizzari, M., Gialanella, S., Straffelini, G., Stiasny, K. H. (2001). Effect of deep cryogenic treatment on the mechanical properties of tool steels. J Mater Process Tech., , 350–5.
NORDTEST NT MECHE 038, (1997). Cutting fluids for drilling: evaluation by drill life test.
Nordtest Method, Proj., 1242-95/2, ISSN 0283-7196.
Reddy, T. V. S., Ajaykumar, B. S., Reddy, M. V., Venkataram, R. (2007). Improvement of tool life of cryogenically treated P-30 tools. in: Proceedings of the International Conference on Advanced Materials and Compositees (ICAMC-2007) at National Institute for
Interdisciplinary Science and Technology, 457–460. Roberts, G., Krauss, G., Kennedy, R. (1998). Tool Steels: 5th Edition. p 1-6.
Seah, K. H. W., Rahman, M., Yong, K. H. (2003). Performance evaluation of cryogenically treated tungsten carbide cutting tool inserts. Proc Inst Mech Eng Manuf., 217, 29–43.
Uygur. I. (2006).Microstructure and wear properties of AISI 1038H stel weldments.
Industrial Lubrication and Tribology, 58 (6), 303-311. Vadivel, K., Rudramoorthy, R. (2009). Performance analysis of cryogenically treated coated carbide inserts. Int J Adv Manuf Technol., 42, 222–232.
Yong A. Y. L., Seah, K. H. W., Rahman, M. (2007). Performance of cryogenically treated tungsten carbide tools in milling operations. Int J Adv Manuf Tech., 32, 638–43.