Plazma nitrürlenmiş sert metal plaketlerde performans araştırması
Investigation of the performance of plasma nitrided cemented carbide toll inserts
- Tez No: 166673
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. MUZAFFER ERTEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
PLAZMA NİTRÜRLENMİŞ SERT METAL PLAKETLERDE PERFORMANS ARAŞTIRMASI ÖZET Bu çalışmada talaş kaldırmada kullanılan sinterlenmiş karbür plaketler değişik nitrürleme şartları altında plazma nitrürlenmiş ve belli talaş kaldırma şartları altında kullanılarak talaş kaldırma performansları araştırılmış, diğer bir ifadeyle plazma nitrürlemenin sinterlenmiş karbür plaketin talaş kaldırma performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Takım ömrü, takımın müsaade edilen aşınma değerine ulaşıncaya kadar geçen talaş kaldırma süresi olarak ifade edilebilir. Bu tanımdan anlaşılacağı üzere takım ömrü aşınma olayına bağlıdır. Aşınmanın mümkün olduğu kadar yavaşlatılması, takımın müsaade edilen aşınma değerine ulaşıncaya kadar geçen talaş kaldırma zamanını arttıracağından, takım ömrü arttırılmış olacaktır. Takım aşınmasının azaltılabilmesi için uygulanacak yöntemlerden birisi takım yüzeyinin sertleştirilmesidir. Yapılan çalışmanın ana fikrini bu yaklaşım oluşturmaktadır. Yapılan çalışma esas itibariyle plazma nitrürleme ve talaş kaldırma olmak üzere iki farklı alandan meydana gelmektedir. Birçok değişik yüzey sertleştirme yöntemi bulunmakla birlikte, özellikle son yıllarda geniş bir uygulama alanı bulan plazma nitrürleme oldukça önemli avantajlara sahiptir. Bu avantajlar arasında ekonomik olması, düşük sıcaklıklarda difüzyon hızının yüksek olması, işlem süresinin diğer nitrürleme yöntemlerine göre daha kısa olması ve daha düşük gaz tüketimi sayılabilir. Plazma nitrürleme deneylerine başlamadan önce nitrürlenecek takım olarak sinterlenmiş karbür plaket seçilmiştir. Plazma nitrürleme sonucunda elde edilen yüzey tabakası özelliklerini etkileyen bir çok değişken söz konusudur. İşlem parametreleri adı verilen bu değişkenlerin etkisinin araştırılması amacıyla, nitrürleme süresi, nitrürleme sıcaklığı ve gaz karışım oranı sistematik olarak değiştirilmiştir. Böylece, 49 farklı deney şartı tespit edilmiştir. Plazma nitrürleme işlemi öncesinde ve sonrasında plaketlerin yüzey sertlikleri ölçülmüştür. Nitrürlenmemiş plaketlerin yüzey sertlikleri de ölçülmüş, böylelikle plazma nitrürleme şartlarına bağlı olarak plaketlerde elde edilen yüzey sertliği artışı izlenebilmiştir. Plazma nitrürleme deneyleri sonrasında talaş kaldırma deneylerine başlanmıştır. Talaş kaldırma deneyleri yatay işleme merkezinde alın frezeleme yapılarak gerçekleştirilmiştir. Talaş kaldırma işleminde, kesme süresi değişken olmak üzere diğer tüm kesme şartlarının sabit tutulması prensibi esas alınmıştır. Ayrıca nitrürlenmemiş plaketlerin talaş kaldırma performansları da izlenmiştir. Plazma nitrürlenmiş ve nitrürlenmemiş plaketlerin talaş kaldırma performanslarının belirlenebilmesi için talaş kaldırma sonrasında plaketlerde meydana gelen aşınma ölçülmüştür. Ayrıca aşınmanın izlenebilmesi amacıyla plaketlerde meydana gelen ağırlık kayıpları da ölçülmüştür. Nitrürleme konusunda yapılan çalışmalarda, XIInitrürleme şartlarına bağlı olarak sürtünme katsayısının değiştiği belirtilmektedir. Bu nedenle nitrürleme sonrasında plaketlerin sürtünme katsayısı da ölçülmüştür. Plazma nitrürleme sonrasında malzeme yüzeylerinde beyaz tabaka ve difüzyon tabakası olmak üzere iki farklı tabakanın oluştuğu ve bu tabakaların takımın özelliklerini etkilediği bilinmektedir. Bu nedenle, plazma nitrürlenmiş plaketlerin beyaz tabaka ve difüzyon tabakası kalınlıkları da ölçülmüş ve plazma nitrürleme parametreleriyle ilişkilendirilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen verilerin tasnif edilmesi, analizi ve yorumlanması için istatistiksel analiz yapılmıştır. Bu amaçla istatistik araçlarından korelasyon, ortalama değer ve hata analizi kullanılmıştır. özet olarak, sinterlenmiş karbür plaketler, sistematik olarak değiştirilmiş nitrürleme parametreleri (nitrürleme süresi, nitrürleme sıcaklığı ve gaz karışım oranı) altında plazma nitrürlenmişler ve belli kesme şartları altında talaş kaldırma deneylerine tabii tutulmuşlardır. Bu süreç içerisinde uygun zamanlarda plaketlerin yüzey sertlikleri, ağırlık kayıpları, belli şartlardaki sürtünme katsayıları, serbest yüzey aşınma miktarları, beyaz tabaka kalınlıkları ve difüzyon tabakası kalınlıkları ölçülmüştür, ölçümler sonucunda elde edilen verilerin istatistiksel analizi yapılmıştır. Böylece sistematik olarak değiştirilen plazma nitrürleme parametrelerinin sinterlenmiş karbür takımların talaş kaldırma performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda iyon nitrürleme ile sinterlenmiş sert metal plaketlerin talaş kaldırma performanslarının artırılabileceği, plaketlerin talaş kaldırma performansındaki artış miktarının iyon nitrürleme parametrelerine (nitrürleme süresi, nitrürleme sıcaklığı ve gaz karışım oranı) bağlı olarak değiştiği, uygun seçilecek iyon nitrürleme parametreleri ile kaplamasız sinterlenmiş karbür takımdan maksimum talaş kaldırma performansının elde edilebileceği, iyon nitrürleme parametrelerine bağlı olarak plaketlerin yüzey sertliği, sürtünme katsayısı, aşınma dayanımı, yüzeyde meydana gelen tabaka özelliklerinin değiştiği, değişik uygulamalar için farklı özellikte (örneğin değişik yüzey sertliği-difüzyon tabakası kalınlığı) bir yüzey istenildiğinde, nitrürleme parametrelerini değiştirerek istenilen özellikte yüzey tabakasının oluşturulabildiği anlaşılmıştır. xm
Özet (Çeviri)
INVESTIGATION OF THE PERFORMANCE OF PLASMA NITRIDED CEMENTED CARBIDE TOOL INSERTS SUMMARY In this study, inserts used in cutting operations, ion nitrided (plasma nitriding) in various conditions, are used in certain cutting conditions in order to investigate cutting performances. In other words, the effects of ion nitriding on the cutting performance of tool inserts are investigated. Tool life is defined as the time to reach the predetermined threshold value of cutting tool wear. Tool life is related to wear. By shortening wear time, tool life is increased. One of the methods to reduce tool wear is surface modification. This concept is the main theme of the project. This study consists of two sections namely plasma nitriding and cutting process. Ion nitriding is one of the most widely used advanced surface modification techniques applied to materials. Comparing this method to other commercial surface modification methods, it can be said that this method is more economical, faster at lower temperature, have shorter treatment times and lower gas consumption. Cemented carbide hard metal insert is selected as nitriding specimen. Cemented carbide inserts are ion nitrided in various conditions. Nitriding parameters such as nitriding time, nitriding temperature and nitrogen-hydrogen gas mixture ratio were changed systematically to investigate the effects of different parameters on the surface properties. Therefore, 49 different experimental conditions were formed and tested. Each insert surface hardnesses were measured before and after plasma nitriding experiments. At the same time untreated insert surface hardnesses were also measured. Therefore, increases on the surface hardnesses which change according to nitriding parameters were observed. Cutting process experiment has been started after nitriding experiments. Cutting process is done at a horizontal spindle machining center. During the cutting experiments, cutting time was variable and the other cutting parameters were kept constant. Untreated inserts were also used in the same cutting operations. Nitrided and untreated inserts were cleaned and weighed before and after cutting operations. Flank wear of nitrided and untreated inserts were also measured. It is known that plasma nitriding has been particulary effective in improving tribology properties and wear resistances. Therefore, friction coefficient of nitrided and untreated inserts were measured. After nitriding, it is known that a compound layer and a diffusion layer are formed on the surface and these layers affect material properties. Therefore, compound layer thickness and diffusion layer thickness of nitrided inserts were measured and related to the nitriding parameters. XIVStatistics analysis were performed for classification, analysis and evaluation of the experimental conclusions. Therefore, correlation, interaction analysis and error analysis were used. Finally, cemented carbide inserts were nitrided in sistematically changed nitriding conditions (nitriding time, nitriding temperature and gas mixture ratio) and experimented under certain cutting processing conditions. At the same time, surface hardness, loss of weight, friction coefficient, flank wear, thickness of compound layer and thickness of diffusion layers were measured at a suitable time. Statistics analysis of experiment conclusions were performed. Moreover, the effects of ion nitriding parameters on cemented carbide tool inserts are investigated. XV
Benzer Tezler
- Plasma nitriding behavior of AISI 316L stainless steel
AISI 316L paslanmaz çeliğinin plazma nitrürleme davranışı
HAKAN GÜNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SÜLEYMAN KARADENİZ
- Plazmada nitrürlenmiş Ti-6Al-4V alaşımının difüzyon kinetiği ve aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of diffusion kinetics and wear behaviour of plasma nitrided Ti-6Al-4V alloy
ŞÜKRÜ TAKTAK
Doktora
Türkçe
2002
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATEM AKBULUT
- Paslanmaz çeliklere uygulanan düşük sıcaklık nitrürleme işleminin mekanik ve korozyon özelliklerine etkisi
The effect of low temperature nitriding on mechanical and corrosion properties of stainless steels
ÖZGÜR ÇELİK
Doktora
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- İyon nitrürlenmiş D3 (1.2080) soğuk iş takım çeliğinin nitrürleme sonrası mekanik ve mikroyapısal özelliklerinin belirlenmesi
Determined of mechanical and microstructural properties after nitriding of D3 (1.2080) cold working tool steel that ion nitrided
ONUR DURUKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VURAL CEYHUN
- Inconel 718 süper alaşımının nitrürlenmesi
Nitriding of inconel 718 superalloy
TUNCAY TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU