DIN 1.2379 çeliğinin seramik takımlarla değişken ilerlemeli tornalanmasında başlangıç aşınmasının deneysel modellenmesi

Abstract

Takım aşınması imalat işlemlerinde takım ömrü, yüzey pürüzlülüğü, üretim maliyeti gibi birçok faktörü etkilemektedir. Takım aşınması üzerine yapılan çalışmalar büyük öneme sahiptir. Bu doktora çalışmasında değişken ilerlemeli tornalama işleminin, serbest yüzey aşınmasına etkisinin araştırılması için, DIN 1.2379 soğuk iş takım çeliği, TNGA 160404T01020 takım ile, sabit ilerlemeli ve değişken ilerlemeli tornalama deneyleri yapılmıştır. Serbest yüzey aşınmasının en küçük değerini sağlayacak değişken ilerleme kademeleri optimize edilmiş ve ilerleme kademelerinin serbest yüzey aşınması üzerindeki etkileri incelenmiştir. Değişken ilerlemeli tornalama işleminin serbest yüzey aşınma değeri üzerinde, sabit ilerlemeli tornalama işlemine göre, kuru işleme şartlarında %9,73, kesme sıvılı işleme şartlarında %31,57 oranına varan azalma gözlenmiştir. Tornalama işleminde kesme sıvısı kullanıldığında hem değişken ilerleme hem de sabit ilerlemeli tornalama deneylerinde takım serbest yüzey aşınma değerinin azaldığı görülmüştür. Değişken ilerlemeli tornalama işleminde, serbest yüzey aşınması ve her bir ilerlemeye karşılık kesme kuvvetleri doğrusal olmayan regresyon yöntemiyle modellenmiştir. Kesme enerjisine dayalı serbest yüzey aşınması ve kesme kuvvetleri modellerinin R2 ve p değerleri dikkate alındığında istatiksel olarak anlamlı bulunmuştur. DIN 1.2379 çeliğin TNGA 160404T01020 takım ile değişken ilerlemeli tornalamasında serbest yüzey aşınmasına olumlu etkisi görülmüştür. Çalışmada, serbest yüzey aşınmasının kesme kuvvetlerine bağlı matematiksel modeli oluşturulmuştur. Başlangıç aşınması bölgesinde görülen aşırı aşınmanın, aşırı kesme kuvveti şiddetinden kaynaklandığı görülmüştür. Başlangıç aşınmasını azaltmak için tornalama işlemine düşük ilerleme ile başlanıp kademeli olarak artırılmalıdır.

Tool wear affects many factors such as tool life, surface roughness and production cost in manufacturing processes. Studies on tool wear are of great importance. In this doctoral study, constant feed and variable feed turning experiments were carried out with DIN 1.2379 cold work tool steel, TNGA 160404T01020 tool to investigate the effect of variable feed turning on flank wear. Variable feed rate stages were optimized to provide the smallest value of flank wear, and the effects of feed stages on flank wear were investigated. It has been observed that the effect of the variable feed turning process, compared to the constant feed turning process is to reduce the flank wear value up to 9,73% ratio in dry machining conditions and reducing effect is 31,57% ratio in machining with cutting fluid conditions. It was concluded that the use of cutting fluid reduces the flank wear value of the tool in both constant feed turning and variable feed turning experiments compared to dry machining. In variable feed turning, flank wear and cutting forces for each feed rate were modeled by nonlinear regression method. Considering the R-squared values and p-values of the flank wear model based on cutting energy and cutting force model were found to be statistically significant. A positive effect on flank wear was observed in the variable feed turning of DIN 1.2379 steel with the TNGA 160404T01020 tool. In this study, a mathematical model of flank wear based on cutting forces was created. It was observed that excessive wear in the initial wear zone was caused by excessive cutting force intensity. In order to reduce the initial wear, the turning process should be started with low feed and increased gradually.