Vanadis 4E çeliğinin kaplamasız matkap uçlarıyla delinmesinde kesme parametrelerinin aşınma, yüzey pürüzlülüğü ve talaş oluşumuna etkisi

Abstract

Matkaplar endüstride kullanım ihtiyacına bağlı olarak çeşitli malzeme ve ebatlarda üretilmektedir. Metallerin delinmesinde genel olarak, yüksek hız çeliği (HSS) veya titanyum nitrür (TiN) kaplamalı matkap uçları kullanılmaktadır. Günümüzde CNC freze tezgahlarında delme işlemleri, hızlı ve doğru bir şekilde yapılabilmektedir. Bu çalışmada Vanadis 4E toz metalürjik çeliğe kaplamasız HSS üç farklı çapta matkap uçları (6, 7.5 ve 9 mm), üç farklı kesme hızı (12, 13 ve 14 m/dak) ve üç farklı ilerleme oranı (0.075, 0.1 ve 0.15 mm/dev) kullanılarak delme işlemi gerçekleştirilmiştir. Deneysel tasarım için Taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılmış ve her bir deney için delik yüzeylerinden pürüzlülük ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca her bir deney sonrası optik mikroskop ile matkap uçlarının aşınma durumları ve çıkan talaşlar incelenmiştir. 6 mm çaptaki matkapta en iyi pürüzlülük değeri 12 m/dak kesme hızı ve 0.075 mm/dev ilerlemede, 7.5 mm çaptaki matkapta en iyi pürüzlülük değeri 14 m/min kesme hızı ve 0.075 mm/dev ilerleme oranında ve 9 mm çaptaki matkapta en iyi pürüzlülük değeri 12 m/min kesme hızı ve 0.15 mm/dev ilerleme oranında elde edilmiştir. Aşınmalar incelendiğinde matkap uçlarında yan yüzey ve radyal aşınmaların oluştuğu gözlemlenmiştir.

Keywords

• Vanadis 4E,
• Delme,
• Yüzey pürüzlülüğü,
• Talaş oluşumu, Aşınma

The effect of cutting parameters on wear, surface roughness and chip formation in drilling of Vanadis 4E steel with uncoated drill bits

Abstract

Drills are produced with various materials and sizes based on their need for use in the industry. High-speed steel (HSS) or titanium nitride (TiN) coated drill bits are generally used to drill metals. Today, drilling operations can be done quickly and accurately on CNC milling machines. Uncoated HSS drill bits in three different diameters (6, 7.5 and 9 mm), three different cutting speeds (12, 13 and 14 m/min) and three different feed rates (0.075, 0.1 and 0.15 mm/rev) were used for drilling operations on Vanadis 4E powder metallurgical steel in this study. Taguchi L9 orthogonal array was used for the experimental design and roughness measurements were made from the hole surfaces for each experiment. Additionally, wear conditions and chip formations of the drill bits were investigated with an optic microscope after each experiment. The study found that the best surface roughness value was 12 m/min cutting speed and 0.075 mm/rev feed rate in 6 mm diameter drill, 14 m/min cutting speed and 0.075 mm/rev feed rate in 7.5 mm diameter drill and 12 m/min cutting speed, and 0.15 mm/rev feed rate in 9 mm diameter drill. When the wears were examined, the study observed that lateral surface and radial wears occurred on the drill tips.

Keywords

• Vanadis 4E
• Drilling
• Surface roughness
• Chip formation
• Wear

References

1. [1] Yavuz, M., Gökçe, H., Şeker, U. 2017. Investigation of the effect of drill geometry on tool wear and chip formation, Gazi Journal of Engineering Science, Cilt. 3(1), s. 11-19.
2. [2] Bayraktar, Ş., Siyambaş, Y., Turgut, Y. 2017. Delik delme prosesi: bir araştırma, Sakarya University Journal of Science, Cilt. 21(2), s. 120-130. DOI: 10.16984/saufenbilder.296833
3. [3] SreeramaReddy, T.V., Sornakumar, T., VenkataramaReddy, M., Venkatram, R. 2009. Machinability of C45 steel with deep cryogenic treated tungsten carbide cutting tool inserts. Int. J. Refract Metal Hard Mater., Cilt. 27, s. 181–185. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2008.04.007
4. [4] Khan, A.A., Ahmed, M.I. 2008. Improving tool life using cryogenic cooling. J Mater Process Technol Cilt. 196 (1-3), s. 149–154. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.05.030
5. [5] Çiçek, A., Kıvak, T., Uygur, İ., Ekici, E., Turgut, Y. 2012. Performance of cryogenically treated M35 HSS drills in drilling of austenitic stainless steels, Int J. Adv Manuf Technol, Cilt. 60, s. 65–73. DOI: 10.1007/s00170-011-3616-8
6. [6] Çiçek, A., Ekici, E., Uygur, İ., Akıncıoğlu, S., Kıvak, T. 2012. AISI D2 soğuk iş takım çeliğinin delinmesinde derin kriyojenik işlemin takım ömrü üzerindeki etkilerinin araştırılması, SDU International Journal of Technological Science, Cilt. 4 (1), s. 1-9.
7. [7] Yavuz, M., Gökçe, H., Yavaş, Ç., Korkut, İ., Şeker, U. 2017. Effect of drill geometry on hole quality and cutting performance, Sakarya University Journal of Science, Cilt. 21 (5), s. 1051-1066. DOI: 10.16984/saufenbilder.292019
8. [8] Kıvak, T., Çiçek, A., Uygur, İ., Özbek, N. A. 2012. AISI 316 Östenitik paslanmaz çeliğin delinmesinde tek katlı ve çok katlı kaplamaların delik kalitesi üzerindeki etkileri, 3. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, 04-05 Ekim, Ankara.

9. [9] Yağmur, S., Çakıroğlu, R., Acır, A., Şeker, U. 2017. The optimization of thrust force in drilling operation on AISI 1050 steel with Taguchi Method, GU J. Sci, Part C, Cilt. 5(2), s. 241-246.
10. [10] Yağmur, S., Acır, A., Şeker, U., Günay, M. 2013. Delik delme işlemlerinde kesme parametrelerinin kesme bölgesindeki sıcaklığa etkisinin deneysel incelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt. 28 (1), s. 1-6.
11. [11] Meral, T., Günay, M. 2019. Kaplamalı ve kaplamasız karbür matkap ile ferritik paslanmaz çeliğin delinebilirlik analizi, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi Cilt. 5(2), s. 159-166. DOI: 10.30855/gmbd.2019.02.05
12. [12] Rasti, A., Sadeghi, M. H., Farshi, S. S. 2019. An investigation into the effect of surface integrity on the fatique failure of AISI 4340 steel in different drilling strategies, Engineering Failure Analysis, Cilt. 95, s. 66-81. DOI: 10.1016/j.engfailanal. 2018.08.022
13. [13] Çakıroğlu, R., Acır, A. 2013. Al2014 malzemesinin delinmesinde takım talaş ara yüzey sıcaklıkları ve kesme kuvvetinin Taguchi metodu ile optimizasyonu, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt. 10(2), s. 73-86.
14. [14] Varatharajulu, M., Jayaprakash, G., Baskar, N., Suresh Kumar, B., Kannan, S., Haja Maideen, A. 2020. Evaluation of desirability function approach and genetic algorithm optimization of drilling characteristics on Duplex 2205, Materials Today: Proceedings, Cilt. 22(3), s. 589-600 DOI: 10.1016/j.matpr.2019.08.225.
15. [15] Mudhukrishnan, M., Hariharan, P., Palanikumar, K. 2020. Measurement and analysis of thrust force and delamination in drilling glass fiber reinforced polypropylene composites using different drills, Measurement, Cilt. 149, s. 1-10. DOI: 10.1016/j.measurement.2019.106973
16. [16] Arif, R., Fromentin, G., Rossi, F., Marcon, B., Blandener, P. 2018. Mechanical study in drilling of heat resistant austenitic stainless steel, Procedia CIRP, Cilt. 77, s. 425-428. DOI: 10.1016/j.procir.2018.08.292
17. [17] Ankalagi, S., Gaitonde, V. N., Petkar, P. 2017. Experimental studies on hole quality in drilling of SA182 steel, Materials Today: Proceedings, Cil. 4(10), s. 11201-11209. DOI: 10.1016/ j.matpr.2017.09.041
18. [18] Upputuri, H. B., Nimmagadda, V. S. 2020. Optimization of drilling process parameters used in machining of glass fiber reinforced epoxy composite, Materials Today: Proceedings, Cilt. 23(3), s. 594-599 DOI: 10.1016/j.matpr.2019.05.415.
19. [19] Sultan, A. Z., Sharif, S., Nor, F. M. 2019. Kurniawan D., Minimum quantity of lubricant drilling of stainless steel using refined palm olein: Effect of coating tool on surface roughness and tool wear, Procedia Manufacturing Cilt. 30, s. 427-434. DOI: 10.1016/j.promfg.2019.02.059.
20. [20] Miklos, M., Holubjak, J., Drbul, M., Danis, İ., Czanova, T., Pilc, J. 2019. Idendification of tool wear drilling process of bearings steels C56E2 with microstructure of lamellar pearlite, Transportation Research Procedia, Cilt. 40, s. 381-388. DOI: 10.1016/j.trpro.2019.07.056.
21. [21] Uddeholm, 2019. Vanadis 4 Extra cutting data recommendations.
22. [22] Doğru, N. 2010, AISI çelik malzemenin sürtünmeli delme yöntemiyle delinmesinde delme karakteristiklerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, s. 43.
23. [23] Yaldız, S., Takım aşınma mekanizmaları ve aşınma tipleri, ders notları, Selçuk Üniversitesi, Konya
24. [24] Çakır, M.C., Oran, A., Türker, Y.E. 2013. Sert Malzemelerin Delinmesi İşleminde Kaplama Tiplerinin ve İşleme Parametrelerinin Delme İşlemine Etkilerinin İncelenmesi. 4. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, Kuşadası.