Experimental Analysis of the Effect of Machining Parameters on Surface Roughness in Grinding of Induction Hardened AISI 52100 Bearing Steel

Year 2020, , 688 - 697, 30.12.2020

Ufuk Kabasakaloğlu , Menderes Kam

https://doi.org/10.35193/bseufbd.666057

Abstract

The grinding process is widely used for optimum surface quality of parts, manufacturing accuracy, and processing materials with high hardness. Furthermore, it is of great importance to determine the optimum values by selecting the appropriate parameters because the grinding process is the final process. The aim of this study was to investigate the effects of grinding parameters on hardness and surface roughness in grinding of induction surface hardened AISI 52100 (100Cr6) bearing steel work pieces. Grinding experiments; two different stones (Alumina - A2O3 EKR 60 L4V and silicon carbide - SCG 60 K6V), two different hardness AISI 52100 bearing steel work piece (56 and 61 HRc) and three different depth of cut (100, 200, 300 µm) using parameters were selected. In the experimental study, surface roughness measurements of work pieces in cylindrical grinding process were carried out. As a result, significant improvements in surface roughness values were observed with increasing depth of cut. The lowest surface roughness values were obtained from the work piece (61HRc hardness) with aluminium oxide grinding stone.

Keywords

AISI 52100, Induction hardening, Grinding, Hardness, Surface roughness

İndüksiyonla Sertleştirilmiş AISI 52100 Rulman Çeliğinin Taşlanmasında İşleme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü Üzerinde Etkisinin Deneysel Analizi

Abstract

Taşlama işlemi, parçaların optimum yüzey kalitesi, ölçü tamlığında imal edilebilmesi ve yüksek sertliğe sahip olan malzemeleri işlemek amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, taşlama işleminin nihai işlem olmasından dolayı uygun işleme parametreleri seçilerek optimum değerlerin belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, indüksiyonla yüzey sertleştirme işlemi uygulanmış AISI 52100 (100Cr6) rulman çeliği iş parçalarının silindirik taşlama işleminde parametrelerin sertlik ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Taşlama deneyleri; iki farklı taş (Alüminyum oksit - AlO3 EKR 60 L4V, Silisyum karbür - SCG 60 K6V), iki farklı sertliğe sahip AISI 52100 rulman çeliği iş parçası (56 ve 61 HRc) ve üç farklı kesme derinliği (100, 200, 300 µm) parametreleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada silindirik taşlama işlemi uygulanmış iş parçalarının yüzey pürüzlülük ölçümleri yapılmıştır. Sonuç olarak, artan kesme derinliği ile yüzey pürüzlülük değerlerinde önemli iyileşmeler görülmüştür. En düşük yüzey pürüzlülüğü değerleri, Alüminyum oksit taşlama taşı ile 61 HRc sertliğe sahip iş parçasında elde edilmiştir.

Keywords

AISI 52100, İndüksiyonla sertleştirme, Sertlik, Taşlama, Yüzey pürüzlülüğü

References

• Tonicello, E., Girodin, D., Sidoroff, C., Fazekas, A., & Perez, M. (2012). Rolling bearing applications: some trends in materials and heat treatments, Materials Science and Technology, vol. 28, pp. 23-26.
• Ballıkaya, H. (2011). 100Cr6 Çeliğinin Teğetsel Tornalama-Frezeleme Yöntemi İle İşlenmesinde Kesme Parametrelerinin Deneysel Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ,.
• Shah, S. M. A. (2011). Prediction of residual stresses due to grinding with phase transformation”, PhD. Thesis, Institut National Des Sciences Appliquees De Lyon, Lyon, France.
• Gavas, M., Yaşar, M., Aydın, M., & Altunpak, Y. (2013). Üretim Yöntemleri ve İmalat Teknolojileri, Üçüncü baskı, Seçkin Yayıncılık, Ankara.
• Demir, H., & Güllü, A. (2001).Taşlamada Parametrelerin Etkisi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 189-198.
• Demir, H., & Güllü, A. (2008). Taş dokusunun yüzey pürüzlülüğü ve taşlama kuvvetlerine etkilerinin incelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(1).
• Tonshoff, H. K., Friemuth, T., & Becker, J.C. (2002). Process monitoring in grinding, Annals of the CIRP, vol. 51, no. 2, pp. 551-571.
• Bhaduri, D., & Chattopadhyay, A. K. (2010). Effect of pulsed DC CFUBM sputtered TiN coating on performance of nickel electroplated monolayer cBN wheel in grinding steel, Surface and Coatings Technology, vol. 204, no. 23, pp. 3818-3832.
• Demirci, A. H. (2004). Mühendislik malzemeleri: önemli endüstriyel malzemeler ve ısıl işlemleri, Aktüel yayınları, 25, 74-75.
• Atakök, G. (2008). CNC tornada talaş kaldırma işlemlerinde talaş kırıcı geometrisinin işlenebilirliğe etkilerinin deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi, Doktora Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Kurt, M., Köklü, U., Atakök, G., & Bakır, B. (2012). An Experimental and Statistical Investigation on Shape Error in Interrupted Grinding”, International Journal of Natural and Engineering Sciences, vol. 1, pp. 77-81.
• Khan, A. A., Ndaliman, M. B., Md. Soot, H. B. & Ishak, N. B. (2012). Influence of thermal conductivity of electrodes on EDM process parameters”, Aust. J. Basic Appl. Sci., vol. 6, no. 9, pp. 337-345.
• Metal Handbook, Heat Treating, 9th ed., Ohio, 1985.
• Duran M. C. (2016). 100Cr6 çeliğinden burç imalatında indüksiyonla yüzey sertleştirme uygulaması ve aşınma davranışlarının incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
• Altınel K. (2015). Rot başlarında indüksiyon yüzey sertleştirme işleminin ömür ve mekanik kuvvet dayanımına etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Niğde.
• Kabasakaloğlu U. (2018). İndüksiyonla sertleştirilmiş millerin dinamik davranışlarının deneysel analizi, Yüksek Lisans Tezi, Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Düzce.
• Kabasakaloğlu U. & Saruhan, H. (2019). Effects of induction hardened surface depth on the dynamic behavior of rotating shaft systems, Materials Testing, vol. 61, no: 3, pp. 277-281.
• Kam, M., Saruhan, H., & Kabasakaloğlu, U. (2016). Experimental investigation of vibration generated from the cryogenic treated and induction surface hardened rotating shafts, 3rd International Symposium on Railway Systems Engineering (ISERSE’16), 142-148.
• Kam, M., Saruhan, H., & Guney, T. (2016). Kriyojenik işlem ve sıcak dövme işlemi uygulanmış millerin deneysel titreşim analizi. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 5(3), 21-30.
• Alçelik, N. & Kam, M. (2020). Dönen Makinelerde Eksenel Kaçıklık ve Dengesizliğin Titreşim Analizi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi , 7 (), 263-275 . DOI: 10.35193/bseufbd.669289.
• Kam, M., & Saruhan, H. (2019). Kriyojenik işlem uygulanmış millerin yuvarlanmalı ve kaymalı yataklarda deneysel titreşim analizi. Politeknik Dergisi, 22(1), 129-134.
• Saruhan, H., & Kam, M. (2016). Experimental spectral analysis of split sleeve bearing clearance effect on a rotating shaft system. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 13(4), 1-8.