AISI 4340 malzemenin tornalanmasında oluşan kesme kuvvetlerinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, AISI 4340 malzemesinin tornalanması esnasında meydana gelen kesme kuvvetleri deneysel ve nümerik olarak araştırılmıştır. Bu amaçla kaplanmış (TiCN+Al2O3+TiN, Al2O3) ve kaplamasız kesici takımlar kullanılarak ortogonal kesme şartlarında kesme deneyleri yapılmıştır. Talaş kaldırma sırasında oluşan kesme kuvvetleri 9257B tipi (Kistler) dinamometresi aracılığı ile ölçülmüştür. Kesme parametrelerine bağlı olarak elde edilen deneysel sonuçlar nümerik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Nümerik modelleme için Deform-2D programı, malzeme modeli olarak da Johnson-Cook malzeme modeli kullanılmıştır. Kesme kuvvetleri için elde edilen deneysel sonuçlar nümerik sonuçlarla karşılaştırılmış ve sonuçların büyük oranda örtüştüğü gözlemlenmiştir. Bununla birlikte her bir kesici takım için kesme esnasında meydana gelen kesme sıcaklığı ve takım yüzeyine etkiyen gerilme değerleri de sonlu eleman çözümleri sonrasında elde edilmiştir.

In this study, the cutting forces occuring during the turning of AISI 4340 material has been analyzed both experimentally and numerically. For this purpose, machining tests were carried out under orthogonal cutting conditions that used different cutting tools such as coated (TiCN+Al2O3+TiN, Al2O3) and uncoated cutting tools. The cutting forces were measured by means of 9257B type Kistler dynamometer. Experimental results obtained from cutting test were compared with numerical results. Deform 2D finite element package program was used and Johnson-Cook material model was assigned as a material model in the numerical analysis. After machining tests, the experimental and numerical results based on cutting parameters and cutting tool types were compared. It was observed that experimental and numerical results overlapped each other. Additionaly, cutting temperature and tool stress occuring for each cutting tool and cutting parameters during machining tests were obtained.