Dergiler / Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji / 2018 / Cilt: 6 - Sayı: 4
Sertleştirilmiş X40CrMoV5-1 Çeliğinin Tornalanmasında Kesme Kuvvetinin Deneysel ve Nümerik Olarak İncelenmesi
- Sayfa
- 765–773
- DOI
- —
Özet
X40CrMoV5-1 sıcak iş takım çeliği, enjeksiyon ve ekstrüzyon kalıplarında yüksek sıcaklık, tokluk ve aşınma direnci gerektiren parçaların imalatında yaygın olarak kullanılır. Diğer yandan, silindirik parçaların nihai geometriye getirilmesinde, taşlama yerine sert tornalamanın tercih edilmesi üretim zamanı ve maliyeti azaltırken, aynı zamanda parçanın yorulma mukavemetinde iyileşme sağlamaktadır. Bu çalışmada, vakumla ısıl işlemde 55±1 HRC'ye sertleştirilmiş X40CrMoV5-1 takım çeliğinin seramik kesici takımlar (kaplamalı ve kaplamasız) kullanılarak tornalanmasında elde edilen esas kesme kuvveti (Fc) değerleri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Sert tornalama deneyleri, kesme parametrelerinin (ilerleme hızı, kesme hızı ve kesme derinliği) farklı seviyeleri kullanılarak Taguchi L32 deney tasarımına göre gerçekleştirilmiştir. Fc değerlerinin deneysel olarak belirlenmesinde Kistler 9257B dinamometre ve ekipmanları kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemine dayalı olarak yapılan kesme simülasyonları DEFORM 3D yazılımında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, kesme parametrelerinin Fc üzerindeki etkileri %95 güven düzeyinde yapılan varyans analizi (ANOVA) ile belirlenmiştir. Fc değerleri için deneysel ve nümerik analiz sonuçları arasındaki benzerlik kaplamasız takımlar için ortalama %94, kaplamalı takımlar için %91 olarak bulunmuştur. Deneysel verilere dayanılarak yapılan ANOVA sonuçlarına göre en önemli faktörün kesme derinliği olduğu tespit edilmiştir.
Abstract
X40CrMoV5-1 hot work tool steel is commonly used in injection and extrusion molds and also manufacturing of parts requiring high temperature, toughness and abrasion resistance. On the other hand, the preference of hard turning instead of grinding reduces the production time and cost, while improving the fatigue strength of the part in the case of putting the cylindrical parts into final form. In this study, the main cutting force (Fc) was investigated experimentally and numerically during machining of hardened X40CrMoV5-1 tool steel with vacuum and heat treatment to 55 ± 1 HRC by coated and uncoated ceramic inserts. Hard turning experiments were performed according to the Taguchi L32 experimental design using different levels of feed rate, cutting speed and depth of cut. Kistler 9257B dynamometer and equipments were used in experimentally determination of Fc values. Cutting simulations based on the finite element method were performed in DEFORM 3D software. In addition, the effects of cutting parameter on Fc were identified via analysis of variance (ANOVA) at 95% confidence level. The similarity between experimental and numerical analysis results for Fc values was found to be 94% for uncoated tools and 91% for coated tools. It was determined that depth of cut is the most significant factor according to ANOVA results obtained by using experimental data.