AISI 4140 ıslah çeliğinin seramik kesici takımlarla tornalanmasında oluşan titreşimin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin deneysel analizi

Abstract

AISI 4140 (42CrMo4) ıslah çelikleri yüksek mukavemet, yüksek tokluk, yüksek dayanım ve iyi sertleşebilirlik özelliklerinden dolayı otomotiv, uçak ve savunma sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle yüksek sertliğe sahip bu çeliklerin tornalanmasında iyi bir yüzey kalitesi elde edilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, işlemsiz, geleneksel ısıl işlem uygulanmış ve geleneksel ısıl işlem sonrası temperleme işlemi uygulanmış AISI 4140 ıslah çeliği 18, 45 ve 52 HRc sertlikte numunelerin (Ø100x250 mm) seramik kesici takımlarla tornalanmasında oluşan titreşimlerin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmada, soğutma sıvısına gerek kalmadan kullanılan seramik kesici takımlar ile CNC torna tezgâhında dört farklı kesme hızı (120, 160, 200 ve 240 m/dak), üç farklı ilerleme (0,05, 0,10 ve 0,15 mm/dev) ve sabit kesme derinliği (0,2 mm) parametreleri kullanılarak tornalama deneyleri gerçekleştirilmiştir. İdeal kesme parametrelerini belirlemek, talaş kaldırma işlemini daha verimli hale getirebilmek ve oluşan titreşimleri ölçmek amacıyla üç eksende (x doğrultusu, y doğrultusu ve z doğrultusu) ivmeölçerler kullanılarak işleme anında kesici takımdan çevrimiçi olarak veriler alınmıştır. Tornalama işlemi sürecinde oluşan titreşimlerin numunelerin yüzey kalitesine etkisini belirlemek için yüzey pürüzlülüğü ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen verilere göre, titreşim ve yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametrenin ilerleme olduğu görülmüştür. Diğer numunelere göre, 45 HRc numunenin tornalanmasında titreşimin daha düşük ve yüzey kalitesinin daha iyi olduğu görülmüştür. Seramik kesici takımlar ile tornalama işleminde yüksek sertlik değerlerine sahip temperleme işlemi uygulanmış numunelerin tornalanmasında daha düşük titreşim ve yüzey pürüzlülüğü değerleri elde edilmiş, dolayısı ile daha iyi yüzey kalitesi elde edilebildiği gözlemlenmiştir. Anahtar sözcükler: AISI 4140, Seramik takım, Titreşim, Tornalama, Yüzey pürüzlülüğü.

AISI 4140 (42CrMo4) steel materials are widely used in automotive, aircraft and defense industries due to their high strength, high toughness, and good hardenability. For this reason, it is very important to obtain a good surface quality in turning hardness of these high steels. In this experimental study, it is aimed to investigate the effect of vibration on the surface roughness of untreated, conventional heat treated and tempered AISI 4140 steel samples (Ø100x250 mm) with 18, 45 and 52 HRc hardness using ceramic cutting tools. Cutting parameters were selected four different cutting speeds (120, 160, 200 and 240 m/min), three different feed rates (0,05, 0,10 and 0,15 mm/rev) and cutting depth (0,2 mm). In order to determine the ideal cutting parameters, to make the turning process more efficient and to measure the occurring vibrations, the data were obtained online from the ceramic cutting tool by using accelerometers in three axis (x, y and z directions). Surface roughness measurements were performed to determine the effect of vibrations during the turning process on the surface quality of the samples. According to the data obtained, the most important cutting parameter affecting vibration and surface roughness values was found to be the feed rate. Compared to other samples, it was found that the vibration of 45 HRc hardness sample was lower and the surface quality was better. It has been observed that lower vibration and surface roughness values have been obtained in tempered samples which have high hardness values in the turning process with ceramic cutting tools and therefore better surface quality can be obtained.Keywords: AISI 4140, Ceramic tool, Surface roughness, Turning, Vibration.