Plazma ortamında iyon aşılama yöntemiyle modifiye edilen kesici takımlarda takım ömrünün belirlenmesi

Abstract

Özet Bu çalışmada, 320 °C den 520 °C ye kadar değişen sıcaklıklarda plazma ortamında N ve N+C aşılamanın tornalama işlemlerinde kullanılan kesici takımların takım ömrü üzerine etkileri araştırılmıştır. Plazma ortamında iyon aşılama (Pili) takım ömrünü artırmıştır. En iyi sonuçlara plazma ortamında 450 °C de 5 saat azot + karbon aşılanmış takımlarda (%240 oranında) ulaşılmıştır. Takım ömründe meydana gelen artışın nedenlerini araştırmak üzere, pim-disk sürtünme-aşınma testi ve sertlik ölçümleri gerçekleştirildi. Ayrıca Pili işlemi görmüş ve referans takımların yüzeyleri AFM ile, talaş kaldırma sonrası iş parçası yüzeyleri profilometre kullanılarak incelendi. Kesici takımda aşınma arttıkça iş parçası yüzey pürüzlüğünün arttığı, yan kenar aşınma miktarı 0,3 mm. ulaştığında iş parçası yüzey pürüzlüğünün ~7 um. 'a ulaştığı görülmüştür. Pili işleminden sonra, yüzey tabakalarının sertliğinde artış olmamış ancak sürtünme katsayısı %40 oranında azalmıştır. Aşınma izinin küçüklüğü dolayısıyla aşınmanın miktarsal olarak karşılaştırılmasına yetecek bulguya ulaşılamamış olmakla birlikte, referans malzemede görece fazla aşınmanın olduğu görülmüştür. Yakın-yüzey tabakalarındaki dönüşümler, kafes genişlemeleri, azot, karbon ve diğer elementlerin Pili işleminden sonra numune içersindeki dağılımları X-lşınları Difraksiyonu (XRD), Rutherford Gerisaçılım Spektrometresi (RBS) ve Taramalı Elektron Mikroskobisi-Enerji Dağılım Spektrometresi (SEM-EDS) ile araştırılmıştır. Buna göre, Pili işleminden sonra herhangi bir nitrürlü bileşik tespit edilememiş, ancak az miktarda kafes genişlemesi olduğu bulunmuştur. Kafes genişlemesi Pili işlem sıcaklığı arttıkça artmaktadır. Anahtar Kelimeler. Plazma ortamında iyon aşılama, kesici takım, takım ömrü, aşınma, sürtünme

Abstract In this study, the effects of plasma immersion N and N+C implantation at various temperatures from 320 °C to 520 °C on tool life of cutting tools used turning operations have been studied. It has been established that plasma immersion ion implantation (PHI) increased the tool life. The maximum increase was obtained for nitrogen+carbon implantation at 450 °C for 5 hr (240%). To investigate the reasons for increased tool life, pin-on-disk wear tests and hardness measurements have been carried out. In addition, the surfaces of PHI treated and untreated tools and the surfaces of work pieces after machining have been investigated using respectively an AFM and a stylus profilometer. As the wear of the cutting tools increased, the work piece roughness also increased. When the flank wear reached 0,3 mm., the average roughness of the work piece reached ~7 um. After PHI treatment, the hardness of surface layers did not improve, but the friction coefficient decreased by a factor of 40% The amount of wear cannot be determined because of the very slight wear track, but wear tracks showed that PHI treatment was still beneficial. Transformations of near-surface layers, lattice expansions, distribution of nitrogen, carbon and other elemente into Pill treated samples have been investigated by X-Ray Diffraction (XRD), Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and Scanning Electron Microscopy (SEM-EDX). We did not determine any nitride formations after PHI treatment but there was a slight lattice expansion with increased PHI process temperature. Keywords: Plasma immersion ion implantation, cutting tools, tool life, wear, friction xjii