AISI 2507 süper dubleks paslanmaz çeliğin tornalanmasında hibrit soğutma/yağlama tekniklerinin yüzey pürüzlülüğü ve kesme sıcaklığı üzerindeki etkisi

Abstract

Bu çalışmada, AISI 2507 dubleks paslanmaz çeliğinin farklı soğutma/yağlama şartları altında tornalanmasında, kesme parametrelerinin kesme sıcaklığı ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneyler üç farklı soğutma yağlama koşulu altında (MMY, Kriyo ve Kriyo+MMY), üç farklı kesme hızında (80,120 ve 160 m/dak) ve üç farklı ilerleme hızında (0,16-0,20 ve 0,24 mm/dev) gerçekleştirilmiştir. Tornalama deneylerinde PVD yöntemi ile TiCN kaplanmış karbür kesici takımlar (CNMG 120408 ML) kullanılmıştır. MMY sisteminde kesme yağı olarak bitkisel esaslı kesme yağı, kriyojenik soğutma sisteminde ise sıvı azot (LN2) kullanılmıştır. Deneyler Taguchi ortogonal dizilimli L27 deney tasarımına göre gerçekleştirilmiş olup deneyler sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesinde sinyal gürültü oranları (S/N) kullanılmıştır. Faktörlerin etki seviyelerinin belirlenmesinde ise varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır. Ayrıca tahmin denklemlerinin oluşturulması amacıyla çoklu regresyon analizi yapılmıştır. Deneysel çalışma sonucunda en düşük yüzey pürüzlülük değeri Kriyo+MMY soğutma yağlama şartında, 160 m/dak kesme hızı ve 0,16 mm/dev ilerleme hızında elde edilmiştir. En düşük kesme sıcaklığı ise yine Kriyo+MMY soğutma yağlama koşulunda, 80 m/dak kesme hızı ve 0,16 mm/dev ilerleme hızında elde edilmiştir. MMY'nin üstün yağlama özelliği ile kriyojenik soğutmanın üstün soğutma özelliğinin kombine edilmesi yüzey kalitesinin (yüzey pürüzlülüğü ve topografyası) artması ve kesme sıcaklığının düşmesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. ANOVA sonuçlarına göre yüzey pürüzlülüğü üzerinde %81,54 katkı oranı ile en etkili parametrenin ilerleme hızı olduğu kesme sıcaklığı üzerinde ise %91,30 katkı oranı ile en etkili parametrenin soğutma/yağlama yönteminin olduğu görülmüştür. Çoklu regresyon analizi sonucu elde edilen denklemlerin belirleme katsayıları yüzey pürüzlülüğü ve kesmesıcaklığı için sırasıyla 0,9551 ve 0,9875 olarak belirlenmiştir.

In this study, the effects of cutting parameters on cutting temperature and surface roughness were investigated in turning of AISI 2507 duplex stainless steel under different cooling/lubrication conditions. The experiments were carried out under three different cooling lubrication conditions (MQL, Cryo and Cryo+MQL), three different cutting speeds (80, 120 and 160 m/min) and three different feed rates (0.16-0.20 and 0.24 mm/rev). In turning experiments, PVD TiCN coated carbide cutting tools (CNMG 120408 ML) were used. Vegetable based cutting oil was used as cutting oil in the MQL system and liquid nitrogen (LN2) was used in the cryogenic cooling system. The experiments were carried out according to Taguchi orthogonal L27 experimental design and signal-to-noise ratios (S/N) were used to evaluate the data obtained from the experiments. Variance analysis (ANOVA) was used to determine the effect levels of the factors. In addition, multiple regression analysis was performed to obtain estimation equations. As a result of the experimental study, the lowest surface roughness value was obtained under the Cryo+MQL cooling lubrication condition, cutting speed of 160 m/min and feed rate of 0.16 mm/rev. The lowest cutting temperature was obtained at Cryo+MQL cooling lubrication condition, cutting speed of 80 m/min and feed rate of 0.16 mm/rev. Combining the superior lubrication of MQL with the superior cooling of cryogenic cooling has been shown to have a significant effect on improved surface quality (surface roughness and topography) and reduced cutting temperature. According to the ANOVA results, the most effective parameter was the feed rate with 81.54% contribution rate on surface roughness and cooling/lubrication method with 91.30% contribution rate in tool life. As a result of multiple regression analysis, determination coefficients of the obtained equations were determined as 0.9551 and 0.9875 for surface roughness and shear temperature, respectively.