Kaplamalı kesici takımları erken aşınma davranışlarının incelenmesi

Abstract

Nikel esaslı alaşımlar yüksek çalışma sıcaklıklarında gösterdikleri termal dayanım ve mekanik özelliklerini koruma yeteneklerinden dolayı uçak motorlarında ve nükleer endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek korozyon direncine sahip paslanmaz çelikler de endüstriyel uygulamalar için vazgeçilmezdir. Fakat bu malzemelerin işlenmesi sırasında ortaya çıkan yüksek yapışma özelliği, malzemeye uygun seçilmeyen kesme parametreleri kesici takımların performansını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu parametrelerin, takım aşınması üzerindeki etkilerinin belirlenmesi, üretim maliyeti yönünden zorunludur.Bu çalışmada, kare geometrili, CVD ve PVD kaplamalı beş farklı kesici takım kullanılmıştır. Inconel 625 adlı süper alaşım ile AISI 304 paslanmaz çelik CNC frezede soğutma sıvısı kullanılarak işlenmiştir.İşleme sırasında her bir kaplamalı takımla üç farklı kesme hızı (Inconel 625 için 25, 40, 60 m/dak ve AISI 304 için 130, 190, 260 m/dak) ve üç farklı ilerleme (0.08, 0.12, 0.16 mm/diş), 1 mm talaş derinliği, 2 mm kesme uzunluğu sabit tutularak ayrı ayrı uygulanmıştır. Takımların frezeleme işlemi sırasında gösterdikleri erken aşınma davranışı analiz edilerek, grafik ve resimlerle açıklanmıştır. Bu malzemelere uygun kesici takım ve bu takımlara uygun kesme parametrelerinin tespit edilmesine çalışılmıştır.Sonuç olarak; CVD-TiCN+Al2O3+TiN, PVD-TiAlN+TiN kaplamalı takımların diğer takımlardan daha iyi sonuçları verdiği ortaya çıkmıştır. Aşınma mekanizması olarak daha çok malzeme yapışmasına (adhezyon) bağlı kaplama kalkması ve küçük ölçekli kenar kırılmaları kaydedilmiştir. Nadiren bazı takımlarda mekanik yorulma çatlağı görülmüştür. Optimum kesme parametreleri olarak; Nikel esaslı alaşım için kesme hızı 40-60 m/dak ve ilerleme 0.16 mm/diş, paslanmaz çelik için kesme hızı 190 m/dak ve ilerleme 0.16 mm/diş olarak bulunmuştur.

Nickel-based alloys are widely used in aircraft and nuclear industry due to their capability of possessing good mechanical properties and corrosion resistance at high service temperatures. Stainless steels with high corrosion resistance resistance are also indispensible for advanced industrial applications. However high adhesion tendency, relatively low thermal conductivity and high temperature strength of this type of materials cause difficulty during machining operations leading to excessive cutting tool wear or short tool life. In addition, improperly selected cutting parameters for a particular operation or tool/material couple can worsen the situation even further. Therefore it is important to determine the suitable cutting conditions and wear behavior for new cutting tools introduced to the industry.In this study, wear behavior of five different CVD and PVD coated cutting tools were investigated when machining a super alloy named Inconel 625 and AISI 304 stainless steel. Cutting tests were performed on a CNC controlled vertical milling machine with presence of cutting fluid.During the process of machining, three different cutting speeds and feed rate were applied by keeping the depth of cut and cutting length constant. The cutting speeds were (25, 40, 60 m/min for Inconel 625 and 130, 190, 260 m/min for AISI 304) and feed rates were 0.08, 0.12, 0.16 mm/tooth for both material. The main objective was to analyze the initial wear behavior of the cutting tools and determine the most suitable cutting conditions.It has been observed that PVD-TiAlN+TiN and CVD-TiCN+Al2O3+TiN cutting tools gave better results than any other cutting tools. The dominant wear mechanisms were adhesion with associated coating delamination and edge fracture in the form of chipping. The optimum cutting parameters for Inconel 625 and AISI 304 on the bases of minimum flank wear were identified to be 40-60 m / min; 0.16 mm / tooth and 190 m / min; 0.16 mm / tooth respectively.