AIAI 904L paslanmaz çeliğin MQL yöntemi kullanılarak tornalanmasında nanografen katkılı kesme yağının işleme performansı üzerindeki etkisi

Abstract

Bu çalışmada, AISI 904L östenitik paslanmaz çeliğinin tornalanmasında, kesme parametrelerinin ve kesme şartlarının, yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve kesme sıcaklığı (T) üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla Taguchi'nin L9 ve L27 ortogonal dizinleri kullanılarak deney tasarımları yapılmış olup deneylerde CVD Ti(C,N)+Al2O3+TiN kaplamalı karbür takımlar kullanılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesinde sinyal gürültü oranı (S/N) kullanılmıştır. Kontrol faktörlerinin sonuçlara etkisinin belirlenmesi adına, varyans analizi (ANOVA) yapılmış olup bağımlı değişkenler ile bağımsız değişkenler arasındaki ilişkiyi ortaya koymak amacıyla regresyon analizi uygulanmıştır. L9 deney tasarımında debi (20, 40 ve 60 ml/saat), basınç (4, 6 ve 8 bar) ve nanoakışkan konsantrasyon oranı (hacimce %0, 0,8 ve 1,2) kontrol faktörleri olarak belirlenmiştir. Kesme hızı (150 m/dak), ilerleme hızı (0,15 mm/dev) ve kesme derinliği (0,5 mm) ise sabit tutulmuştur. Deneyler sonucunda en düşük yüzey pürüzlülük değeri (1,748 µm) ve en düşük kesme sıcaklığı değeri (153 oC) olup 60 ml/saat debi, 8 bar basınç ve hacimce %0,8 nano grafen karışımında elde edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü üzerinde %35,5 katkı oranı ile en etkili parametrenin basınç olduğu, kesme sıcaklığı üzerinde ise %54,40 katkı oranı ile en etkili parametrenin nano akışkan konsantrasyon oranı olduğu görülmüştür. L27 deney tasarımında ise kesme hızı (100, 150 ve 200 m/dak ), ilerleme hızı (0,10, 0,15 ve 0,20 mm/dev) ve nanoakışkan konsantrasyon oranı (hacimce %0, %0,8 ve %1,2) kontrol faktörleri olarak belirlenmiştir. Bu deney tasarımında L9 deney tasarımında elde edilen optimum debi (60 ml/saat) ve basınç (8 bar) sabit tutulmuştur. En düşük yüzey pürüzlülük değeri (0,552 µm), 200 m/dak kesme hızında, 0,10 mm/dev ilerleme hızı ve hacimce %0,8 nano akışkan konsantrasyon oranında elde edilmiştir. En düşük kesme sıcaklığı ise (137 oC), 100 m/dak kesme hızı, 0,10 mm/dev ilerleme hızı ve %0,8 nano akışkan konsantrasyon oranında elde edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü üzerinde %96,57 katkı oranı ile en etkili parametrenin ilerleme hızı olduğu, kesme sıcaklığı üzerinde ise %51.73 katkı oranı ile en etkili parametrenin kesme hızı olduğu görülmüştür.

In this study, the effects of cutting parameters and cutting conditions on surface roughness (Ra) and cutting temperature (T) were investigated in the turning of AISI 904L austenitic stainless steel. For this purpose, experimental designs were made by using Taguchi's orthogonal L9 and L27 and CVD Ti(C, N) Al2O3 TiN coated carbide tools were used in the experiments. The signal to noise ratio (S/N) was used to evaluate the data obtained from the experiments. In order to determine the effect of control factors on the results, variance analysis (ANOVA) was performed and regression analysis was performed to reveal the relationship between dependent variables and independent variables. In the L9 experimental design, flow (20, 40 and 60 ml/h), pressure (4, 6 and 8 bar) and nano-fluid concentration ratio (0%, 0.8% and 1.2% by volume) were determined as control factors. Cutting speed (150 m/min), feed rate (0.15 mm/rev) and dept of cut (0.5 mm) were kept constant. As a result of the experiments, the lowest surface roughness value (1.748 µm) and the lowest cutting temperature value (153 oC) were obtained at a flow rate of 60 ml/h, 8 bar pressure and 0.8% by volume nano graphene mixture. It was observed that pressure was the most effective parameter with an contrubition ratio of 35.5% on surface roughness and nano fluid concentration ratio was the most effective parameter with an contrubition ratio of 54.40% on the cutting temperature. In the L27 experimental design, cutting speed (100, 150 and 200 m/min), feed rate (0.10, 0.15 and 0.20 mm/rev) and nano-fluid concentration ratio (0%, 0.8% and 1.2% by volume) were determined as control factors. In this experimental design, the optimum flow rate (60 ml/h) and pressure (8 bar) obtained in the L9 experimental design were kept constant. The lowest surface roughness value (0.552 µm) was obtained at a cutting speed of 200 m/min, a feed rate of 0.10 mm/rev and a nano-fluid concentration of 0.8%. The lowest cutting temperature (137 oC) was obtained at a cutting speed of 100 m/min, a feed rate of 0.10 mm/rev and a nano-fluid concentration of 0.8%. It was seen that the most effective parameter was the feed rate with 96.57% contrubution rate on the surface roughness and the cutting speed was the most effective parameter with the contrubution rate of 51.73% on the cutting temperature.