An investigation on the influence of different cooling/lubrication techniques on the tool wear and surface integrity in the hard turning of AISI 52100 bearing steel
AISI 52100 rulman çeliğinin sert tornalanmasında farklı soğutma/yağlama tekniklerinin takım aşınması ve yüzey bütünlüğüne etkisi üzerine bir araştırma
- Tez No: 597216
- Danışmanlar: PROF. DR. ADEM ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Çevre dostu işleme açısından bakıldığında, sürdürülebilir imalat yöntemleri, takım aşınmasını ve ürün kalitesini iyileştirmek için bir çözüm olarak kabul edilebilir. Bu kapsamda, sert talaş kaldırma işlemlerinde çeşitli soğutma/yağlama yöntemlerinin kullanımı üzerine yapılan çalışmalar literatürde giderek daha popüler hale gelmiştir. Bu çalışma, silici (wiper) ve geleneksel kübik bor nitrür (CBN) kesici takımlar kullanarak AISI 52100 rulman çeliğinin sert tornalanmasında, sürdürülebilir soğutma yöntemlerinin (MQL, kriyojenik ve hibrit) performansını incelemektedir. Deneyler, 200 m/dak sabit kesme hızı, 0,1 mm/devir ilerleme ve 0,1 mm kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Her kesme koşulu için, takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü (Ra ve Rz) ve kalıntı gerilme (eksenel ve çevresel) değerleri ölçülmüştür. Bunun yanı sıra, elde edilen sonuçların desteklenmesi adına, kesme kuvvetleri ve yüzey altı katman kalınlık ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları, genel olarak MQL+CO2 şartının hem silici hem de konvansiyonel kesici uçlu takımlarda aşınma oluşumunu (yan yüzey ve krater aşınması) önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Buna ek olarak, silici takımlar kullanıldığında daha düşük pürüzlülük değerleri (Ra < 0.15 µm) elde edilirken geleneksel takımlar bütün soğutma/yağlama yöntemleri için daha yüksek pürüzlülük değerleri (Ra > 0.26 µm) meydana getirmiştir. Ayrıca MQL+CO2 ve geleneksel soğutma şartları, sırasıyla, silici ve geleneksel takımlar için en iyi yüzey pürüzlülüğü değerlerini sağlamıştır. Bununla beraber, kalıntı gerilme büyüklüklerinin soğutma/yağlama şartları ve kesici takım geometrisinden önemli derecede etkilendiği gözlemlenmiştir. Bütün test şartları altında, iş parçası yüzeyinde ve 30 µm derinliğe kadar yüzey altında, basma kalıntı gerilmeleri oluşmuştur. Genel olarak, geleneksel takım koşullarında ıslak, silici takım koşullarında ise MQL şartlarda, diğer şartlara kıyasla en yüksek basma gerilmeleri oluşturmuştur. Buna ek olarak, geleneksel takımlarla kıyaslandığında, silici takımların daha fazla basma gerilmeleri meydana getirdiği tespit edilmiştir. Son olarak, bu çalışma, daha iyi yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve kalıntı gerilme değerlerinin silici uçlar ile hibrit şartlar altında, özellikle de MQL+CO2 koşullarında elde etmenin mümkün olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
From the eco-friendly cutting perspective, sustainable manufacturing can be regarded as a solution to improve tool life and product quality. In this context, the studies on different cooling/lubrication techniques employed during hard machining have increasingly become more popular in the literature. This study investigates the performance of eco-friendly cooling/lubrication techniques (MQL, cryogenic and hybrid) in the hard turning of AISI 52100 bearing steel using the wiper and conventional CBN (cubic boron nitride) inserts. The experiments are performed at a cutting speed of 200 m/min, a feed of 0.1 mm/rev and a depth of cut of 0.1 mm. For each machining condition, tool wear, surface roughness (Ra and Rz) and residual stress (axial and hoop) values are measured. On the other hand, the cutting force and subsurface layer thickness measurements are conducted in order to support the obtained results. Experimental results show that MQL+CO2 condition significantly reduces wear formations (flank and crater wear) on conventional and wiper inserts under all test conditions generally. Additionally, lower roughness values (Ra < 0.15 µm) are obtained using the wiper inserts whereas the conventional inserts produce higher roughness results (Ra > 0.26 µm) under all cooling/lubrication conditions. Besides, MQL+CO2 and wet conditions provide the best surface roughness results for the wiper and conventional inserts respectively. In addition, it is observed that the magnitudes of residual stresses are significantly affected by cooling/lubrication conditions and tool geometry. The compressive residual stresses are produced at surface and subsurface of the work material up to depth of 30 µm under all test conditions. In general, in case of the conventional and wiper inserts, wet and MQL conditions generate maximal compressive stresses in comparison to other conditions. In addition, it is found that wiper inserts produce more compressive stresses when compared to the conventional inserts. Finally, this study shows that it is possible to obtain better surface roughness, tool wear and residual stress values for the wiper inserts under hybrid conditions, especially MQL+CO2 conditions
Benzer Tezler
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL
- Özel grafitlerin delik delme işleminin incelenmesi
Investigation of drilling process on speciality graphites
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Hermetik kompresörlerde krank yatak tasarımının sürtünme kayıplarına etkisinin incelenmesi
An investigation of the effect of crank shaft bearing design on the frictional losses in hermetic reciprocating compressors
AHMET BURAK TOP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN UYGUR ONBAŞIOĞLU
- Kompakt grafitli dökme demirin delik delme işleminin incelenmesi ve sıcaklık modelinin oluşturulması
Investigation and thermal modelling of compacted graphite iron drilling
ALİ TANER KUZU
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Talaş kaldırma işlemlerinde minimum miktarda yağlama (MQL) uygulamasının kesme hızı ve yağlama debisinin yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Machining on minimal quantity lubrication (MQL) applications, lubrication flow rate and cutti̇ng forces on the effects of experimental investigation of surface quality and cutting forces
MÜMİN İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ULVİ ŞEKER