EFFECTS OF FEEDRATE, CUTTING SPEED AND CUTTING TOOLS ON AVERAGE SURFACE ROUGHNESS, TOOL LIFE AND WEAR IN TURNING OF AISI 4140 MATERIAL

Ç4140 MALZEMESİNİN TORNALAMASINDA İLERLEME, KESME HIZI VE KESİCİ TAKIMIN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ, TAKIM ÖMRÜ VE AŞINMAYA ETKİLERİ

Abstract

In this study, the machinability characteristics of AISI 4140 steel has been evaluated in terms of wear and average surface roughness by the turning process in CNC lathe. It was used two different cutting tools in the experiments. Both cutting tools were coated with CVD method and have TNMG profile. One of the tools has with the quality of NC3020 (P20), 160408 size and GM chip breaker, while the other one has NC3030 (P30) quality, 220408 size and HM chip breaker. The experiments were conducted under dry cutting conditions, and the cutting parameters used were five different cutting speeds (150-200-250-300-350 m/min), three different feed rates (0.15-0.25-0.35 mm / rev) and a fixed depth of cut of 2 mm in surface roughness tests. In experimental tool life; used cutting parameters were five different cutting speeds (150-200-250-300-350 m/min.), constant feed rate of 0.25 mm/rev and constant cut depth of 2 mm. When the used cutting tools observed in scanning electron microscopy (SEM), chipping and notch wear were found to be dominant for the wear type. An overall evaluation; it is observed that cutting speed not to be effect, however feed rate and insert grade are effect on the surface roughness, the relationship between cutting speed and tool life can be expressed by a third order degree equation and relationship between feed rate and average surface roughness can also expressed with linear increasing relationship. Although NC3020 inserts yielded average surface roughness less than NC3030 inserts. The longest tool life was realized as 73.70 min. by TNMG 220408 cutting tool at cutting speed of 150 m/min. The minimum average surface roughness is measured as 0.983 µm by TNMG 160408 cutting tool at cutting speed of 150 m/min. and feed rate of 0.15 m/rev with NC3020 insert. The maximum average surface roughness is measured as 5.138 µm by TNMG 160408 cutting tool at cutting speed of 200 m/min. and feed rate of 0.35 m/rev with NC3020 insert.

Özet

Bu çalışmada, Ç4140 çeliğinin işlenebilirlik özellikleri CNC torna tezgahında, tornalama yöntemiyle; takım aşınması ve ortalama yüzey pürüzlülüğü açısından değerlendirilmiştir. Deneylerde iki farklı kesici takım kullanılmıştır. Her iki kesici takım da TNMG profiline sahiptir. Takımlardan biri 160408 boyutlarında GM talaş kırıcı formuna sahip ve CVD yöntemiyle Al2O3 ve TİCN malzemesiyle kaplanmış NC3020 (P20) kalitesinde, diğeri ise; 220408 boyutlarında HM talaş kırıcı formuna sahip ve CVD yöntemiyle Al2O3, TİC ve TİCN malzemeleriyle kaplanmış NC3030 (P30) kalitesindedir. Kuru kesme şartlarında yapılan deneylerde, kullanılan kesme parametreleri; yüzey pürüzlülüğü deneylerinde beş farklı kesme hızı (150-200-250-300-350 m/dak), üç farklı ilerleme miktarı (0,15-0,25-0,35 mm/dev) ve 2 mm sabit kesme derinliği kullanılmıştır. Takım ömrü deneylerinde; beş farklı kesme hızı (150-200-250-300-350 m/dak), 0,25 mm/dev sabit ilerleme miktarı ve 2 mm sabit kesme derinliği kullanılmıştır. Kullanılan kesici takımlar tarama elektron mikroskobu (SEM) ile incelendiğinde, çıtlama ve çentik aşınması tiplerinin etkin olduğu görülmüştür. Genel olarak değerlendirildiğinde; kesme hızının yüzey pürüzlülüğüne etkisinin pek olmadığı, ilerleme miktarı ve uç kalitesinin ise etkili olduğu, takım ömrüyle üçüncü dereceden azalan bir ilişkisi olduğu, ilerleme miktarı ile ortalama yüzey pürüzlülük değeri arasında artan doğrusal ilişki olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca NC3020 uç ile NC3030 uçlara göre daha az yüzey pürüzlülüğü elde edilmiştir. En uzun takım ömrü; TNMG 220408 kesici takımıyla 150 m/dak kesme hızında 73,70 dak talaş kaldırarak gerçekleştirilmiştir. En düşük ortalama yüzey pürüzlülüğü; TNMG 160408 kesici takım ile 150 m/dak kesme hızında, 0,15 m/dev ilerleme miktarında 0,983 µm olarak ölçülmüştür. En yüksek ortalama yüzey pürüzlülük değeri ise; TNMG 160408 kesici takımı ile 200 m/dak kesme hızında 0,35 m/dev ilerleme miktarında 5,138 µm olarak ölçülmüştür.