Isıl işlemsiz ve küreselleştirilmiş Ç52100 rulman çeliğinin farklı takımlarla işlenmesinde takım ömrü ve aşınmasının incelenmesi

The investigation of tool life and wear in the machining of non-heat treated and spheroidized AISI52100 bearing steel with different cutting tools

Özet

Bu çalışmada, ısıl işlemsiz ve küreselleştirilmiş Ç52100 rulman çeliğinin farklı takımlarla işlenmesinde ana kesme parametreleri ile iş parçası ve takım sertliklerinin, takım ömrü ve takım aşınması üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Üç farklı kesici takım kullanılmıştır. Bunlar; %70 $Al_2O_3$ + %30 TiC matris esaslı kaplamasız karma alümina seramik, %70 $Al_2O_3$ + %30 TiC matris esaslı ve PVD yöntemiyle TiN kaplı seramik ve CVD tekniğiyle Ti(C,N)+$Al_2O_3$+Ti(C,N)+TiN kaplı karbürdür. İşlenebilirlik deneyleri kuru kesme şartları altında yapılmıştır. Taguchi deneysel tasarım tekniği kullanılmış ve probleme uygun ortogonal dizi $L _{18}$($2^1x3^7$) seçilmiştir. Kontrol faktörleri ve etkileşimlerinin takım ömrü üzerindeki etkileri üç boyutlu (3D) yüzey kontur grafikleri ile açıklanmıştır. Aşınmış uçların tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri incelenerek takım aşınma tipleri belirlenmiştir. Isıl işlemsiz Ç52100 rulman çeliğinin işlenmesinde en iyi takım ömrü performansını kaplamalı seramik takımlar sağlamış bunu kaplamasız seramik ve kaplamalı karbür takımlar izlemiştir. Küreselleştirilmiş Ç52100 rulman çeliğinin işlenmesinde ise kaplamalı karbür takımlar daha iyi takım ömrü performansı sergilemiştir. Küreselleştirilmiş rulman çeliğinin işlenmesinde genel olarak tüm takımlarda düzenli yanak aşınması oluşmakta iken, ısıl işlemsiz rulman çeliğinin işlenmesinde yanak ve krater aşınması anlamlı bir şekilde artmıştır.

Abstract

In this study, the effects of main cutting parameters and the effects of work piece hardness and tool hardness on tool life and tool wear have been investigated in the machining of non-heat treated and spheroidized AISI52100 bearing steel by different cutting tools. Three types of cutting tools were used for the present work. These were mixed alumina ceramic with an $Al_2O_3$ (70%) +TiC (30%) matrix, PVD-TiN coated mixed ceramic with a matrix of $Al_2O_3$ (70%) +TiC (30%) and CVD Ti(C, N) +$Al_2O_3$+Ti(C, N) +TiN coated carbide tools. Machining tests were carried out under dry condition. Taguchi experimental design technique was used and $L _{18}$ ($2^1x3^7$) orthogonal array was selected to problem conveniently. Effects of control factors and their interactions on tool life were explained by three dimensional (3D) surface contour graphs. Types of tool wear were determined by observation of shown worn surfaces with a scanning electron microscope (SEM). Ceramic cutting tools showed the best tool life performance than the other tools in the machining of non-heat treated AISI52100 bearing steel and uncoated ceramic and coated carbide tools followed it, respectively. On the other hand; coated carbide tools showed better tool life performance than others in the machining of spheroidized AISI52100 bearing steel. Whereas a uniform-regular flank wear was occurred in the machining of spheroidizing bearing steel with the all tools in general, flank wear and crater wear was increased significantly in the machining of non-heat treated bearing steel.