Sıcak ve soğuk iş takım çeliklerinin farklı delik delme uygulamaları ile delinebilirliğinin araştırılması ve modellenmesi

Abstract

Makine imalat sanayinde delme işlemi en önemli talaş kaldırma işlemlerinden biridir. Bu nedenle son yıllarda işlenmesi zor malzemelerin delme işlemlerinde karşılaşılan problemlerin çözümüne yönelik yapılan deneysel çalışmalar hız kazanmıştır. Bu amaçla, endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan ve işlenmesi güç AISI H13 sıcak iş takım çeliği ile AISI D2 soğuk iş takım çeliği malzemeleri kaplamasız ve kaplamalı (AlCrN) solid karbür matkaplarla delinmiştir. Deneyler, kesmeparametreleri (kesme hızı ve ilerleme miktarı) ve kesici takım tipi (kaplamasız ve kaplamalı solid karbür) gibi işleme parametreleri değiştirilerek yapılmış; kesme kuvvetleri, moment, işleme sıcaklığı ve delik kalitesi (ölçü tamlığı, dairesellikten sapma ve yüzey kalitesi) değerlendirilmiştir. Kesme bölgesi sıcaklığı kaplamasız ve kaplamalı matkapların soğutma kanalları içerisine yerleştirilmiş ısıl çiftler yardımıyla ölçülmüştür. Çalışma sonucu, ilerleme miktarının artışı kaplamasız ve kaplamalı matkaplarla yapılan işlemlerde sıcaklığın azalmasını sağlamış, fakat ilerleme kuvveti ile moment artışına yol açmıştır. Kesme hızı artışı kaplamasız matkaplarla yapılandeneylerde sıcaklığın ve momentin azalmasına yol açarken, ilerleme kuvvetinin artmasına neden olmuştur. Kaplamalı matkaplarla yapılan deneylerde, kesme hızı artışı az da olsa sıcaklığın artmasına yol açarken, ilerleme kuvveti ve momentin azalmasına sebep olmuştur. İlerleme miktarı, kesme hızı ve kesici takım tipi, delik kalitesi üzerinde etkili faktörler olarak tespit edilmiştir. Deneysel veriler, ANSYS paket programı aracılıyla değerlendirilmiş ve analiz sonucu, toplam deformasyonun ve gerilmelerin kesme kuvvetleri ile takım-talaş temas süresinden etkilendiği belirlenmiştir. Kesme parametreleri ve kesici takım tipi baz alınarak yeni bir matematiksel model geliştirilmiştir. Deneysel sonuçlar ile matematiksel model sonuçlarının uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

Drilling operation in manufacturing industry is one of the most important machining process. Therefore, experimental studies aimed at the solution of problems encountered in drilling of difficult to machine materials have increased in recent years. For this purpose, AISI H13 hot work tool steel and AISI D2 cold work tool steels widely used in industrial applications and difficult to machine were machined by uncoated materials and AlCrN coated solid carbide drills. The drilling tests were carried out at cutting various parameters (cutting speed and feed rate) uncoated andcoated solid carbide drills and shear force, torque, process temperature and hole quality (dimensional accuracy, surface quality and deviations from circularity) were evaluated. Cutting temperature was measured using thermocouples inserted in the cooling channels of the uncoated and coated drills. The results showed that increasing feed rate decreased the temperatures when drilling with uncoated and coated drills but increased the torque and feed force. While increasing cutting speed decreased the temperature and torque during drilling with uncoated drill, it caused the feed force to increase. In experiments with coated drills, increasing cutting speed led to the increase of temperature slightly and also decreased the feed force and moment. Feed rate, cutting speed and cutting tool type was identified as effective factors in the hole quality. The experimental data were evaluated by means of ANSYS program. The analysis results showed that total deformation and stresses were influenced by cutting forces and tool chip contact time. A mathematical modelhas been developed based on cutting parameters and cutting tool type. Experimental results were seen to be consistent with the results of mathematical models.