15-5 pH paslanmaz çeliğin tornalanmasında işleme parametrelerinin Taguchi metodu ile optimizasyonu

Abstract

Son yıllarda, 15-5 PH çökelme ile sertleştirilebilen martensitik paslanmaz çeliği yüksek dayanım, iyi korozyon direnci ve düşük distorsiyon özelliklerinden dolayı özellikle havacılık ve nükleer endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, sahip olduğu mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle işlenebilirliği zor malzemeler sınıfında yer almaktadır. Bu çalışmanın amacı 15-5 PH paslanmaz çeliğin tornalamasında işleme parametrelerinin kesme kuvveti (Fc) ve yüzey pürüzlülüğü (Ra) üzerindeki etkilerini araştırmak ve optimum işleme şartlarını belirlemektir. Bu amaçla kesme hızı, ilerleme hızı ve kesme derinliği üç farklı seviyede ve kesici takım ise iki farklı seviyede tanımlanarak Taguchi'nin L18 dikey dizini ile deney tasarımı yapılmıştır. İşlenebilirlik üzerinde çökelme sertleştirme ısıl işlem etkisini belirlemek için, 15-5 PH ve çökelme 15-5 PH sertleştirilmiş (H1025) malzemeler kullanılmıştır. İşleme deneyleri CNC torna tezgahında kaplamalı sementit karbür kesici takımlar kullanılarak kuru kesme şartları altında gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda kesme parametrelerine bağlı olarak elde edilen Fc ve Ra değerleri için varyans analizi (ANOVA) yapılarak işleme parametrelerinin Fc ve Ra üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca bağımlı değişkenler ile bağımsız değişkenler arasındaki ilişkiyi ortaya koymak amacıyla regresyon analizi uygulanmıştır. Her iki malzemenin işlenmesinde de kesme kuvveti üzerinde en etkili parametrenin kesme derinliği, yüzey pürüzlülüğü üzerinde ise en etkili parametrenin ilerleme hızı olduğu görülmüştür. Çökelti sertleştirme ısıl işleminin kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğünü arttırdığı tespit edilmiştir. İşleme çıktıları üzerinde CVD TiCN-Al2O3-TiN kaplı takımın PVD TiAlN-AlCrO kaplı takıma üstünlük sağladığı görülmüştür.

In the recent years, 15-5 PH precipitation hardenable martensitic stainless steel has been widely used especially in the aviation and nuclear industry due to its high strength, good corrosion resistance and lower distortion properties. However, it is ranked in the hardly machinable materials classification because of this excellent mechanical properties. The aim of this study is to investigate the effects of machining parameters on the cutting force (Fc) and surface roughness (Ra) during turning of the 15-5 PH stainless steel and to specify the optimum machining conditions. For this purpose a test design will be carried on with Taguchi L18 orthogonal array by defining the cutting speed, feed rate and cutting depth at three different levels and the cutting tool at two different levels. To indicate the effect of precipitation hardening heat treatment on machinability, 15-5 PH and precipitation hardened 15-5 PH (H1025) materials will be used. Machining tests will be carried on at the CNC turning machine under dry cutting conditions by using coated cementite carbide cutting tools. At the end of the tests, variance analysis (ANOVA) will be made for the Fc and Ra values which are obtained depending on the cutting parameters and the effect of machining parameters on the Fc and Ra will be examined. Besides, a regression analysis will be made to put forth the relation between the dependent and independent variables. It has been seen that depth of cutting is the most efficient parameter on cutting force and feed rate is the most efficient parameter on surface roughness while processing both two materials. It has been determined that precipitation hardening heat treatment increases cutting force and surface roughness. It has been obtained that CVD TiCN-Al2O3-TiN covered tool has gained an advantage over PVD TiAlN-AlCrO covered tool on processing outputs.