AISI 304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN FARKLI KESME PARAMETRELERİ İLE TORNALAMA İŞLEMİNDEN SONRA OLUŞAN KALICI GERİLMELERİN ARAŞTIRILMASI

Yıl 2009, Cilt: 24 Sayı: 3, 0 - , 14.02.2013

Özgür Tekaslan Nedim Gerger Ulvi Şeker

Öz

Kullanım alanlarına göre istenen mekanik ve kimyasal özelliklerin sağlanması için paslanmaz çeliklerin
bileşimlerinde yapılan değişiklikler, paslanmaz çeliklerin işlenebilirliğini etkilemektedir. Bütün üretim işlemleri
(ısıl işlem, talaşlı ve talaşsız imalat, kimyasal işlemler gibi) makine parçaları üzerinde kalıcı gerilmeler oluşturur.
Özellikle talaş kaldırma yöntemlerine bağlı olarak malzeme üzerinde gerilmeler oluşmaktadır. Bu gerilmeler,
makine elamanları üzerinde yorulma dayanımını azaltacak ve boyutsal değişikliklere yol açabilecek zararlı
etkilere de neden olabilir. Bu nedenle makine elamanlarındaki kalıcı gerilme değerlerinin bilinmesi
gerekmektedir.
Bu araştırmada, AISI 304 östenitik paslanmaz çelik malzeme değişik kesme parametreleri ile işlendikten sonra,
işlemeye bağlı olarak bünyesinde nasıl bir kalıcı gerilme oluştuğunu belirlemek hedeflenmiştir. AISI 304
çeliğinden 61 mm çapında, 250 mm boyunda 31 adet deney numunesi hazırlanmış ve değişik kesme
parametrelerinde CNC torna tezgâhında işlenmiştir. Daha sonra deney numuneleri üzerinde oluşan kalıcı
gerilme, katman kaldırma yöntemi kullanılarak tespit edilmiş ve en uygun işleme parametreleri belirlenmiştir.
Deney numunelerinin tornalama işlemi sonunda yüzeylerde maksimum -1876.69 MPa ile -136.71 MPa’lık
basma kalıcı gerilmelerinin oluştuğu tespit edilmiştir. Yüzeydeki basma kalıcı gerilmelerinin, katman
kaldırılması ile 0.0465 mm derinlikten sonra çekme kalıcı gerilmelerine yöneldiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

AISI 304 östenitik paslanmaz çelik, kesme parametreleri, kalıcı gerilme, katman kaldırma yöntemi.

Kaynakça

• Sandvik Coromant Co. Inc., Modern Metal Cutting-A Practical Handbook, Sweden,
• (1997).
• Bahadur, A., Kumar, B.R., Chowdhury, G.S,
• “Evaluation Of Changes İn X-Ray Elastic
• Contants And Residual Stress As A Fuction Of
• Cold Rolling Of Austenitic Steels”, Materials
• Science and Techonology, V20, 3,
• (2004),p.,387-392.
• J.C. Outeiro, A.M. Dias, J.L. Lebrun, V.P.
• Astakhov, Machining residual stresses in AISI
• L steel and their correlation with the cutting
• parameters, Machining Science and
• Technology, 6 (2) (2002) 251–270.
• Korkut, İ., Kasap, M., Çiftci, M., Şeker, U.,
• “Determination Of Optimum Cutting Parameters
• During Machining Of AISI 304 Austenitic
• Stainless Stell” Materials&Desing,V25,
• ,(2004),p.,303-305
• P. Dahlman, F. Gunnberg, M. Jacobson, The
• influence of rake angle, cutting feed and cutting
• depth on residual stresses in hard turning, J.
• Mater. Proc. Tech., 147 (2004) 181–184.
• J. Hua, X. Cheng, V. Bedekar, R. Shivpuri, Y.
• Matsumoto, F. Hashimoto, T.R. Watkins, Effect
• of feed rate, workpiece hardness and cutting edge
• on subsurface residual stress in the hard turning
• of bearing steel using chamfer + hone cutting
• edge geometry, Mater. Sci. Eng., A 394 (2005)
• –248.
• J. Hua, R. Shivpuri, D. Umbrello, Investigation of
• cutting conditions and cutting edge preparations
• for enhanced compressive subsurface residual
• stress in the hard turning of bearing steel, J.
• Mater. Proc. Tech. 171 (2) (2006) 180–187.
• D. Umbrello, FE—analysis of machining
• processes: innovative experimental techniques
• for results assessing, Ph.D. Thesis, Mechanical
• Engineering, University of Calabria (February
• .
• D. Ulutan, B.E. Alaca, I.Lazoğlu, Analytical
• modelling of residual stresses in machining,
• Journal of Materials Processing Technology
• (2007), p., 77-87
• D. Umbrello, G. Ambrogio, L.Filice, R. Shivpuri,
• An ANN approach the desired cutting conditions
• during hard turning, Journal of Materials
• Processing Technology 189 (2007), p., 143-152
• J.C. Outerio, D.Umbrello, R.M.Saoubi,
• Experimental and numerical modelling of the
• residual stresses induced in orthogonal cutting of
• AISI 316L steel, Machine Tools & Manu
• Facture, 46 (2006), p., 1786-1794
• M.N.A. Nasr, E.-G. Ng., M.A. Elbestawi,
• Modelling the effects of tool-edge radius on
• residual stresses when orthogonal cutting AISI
• L, Machine Tools & Manu Facture, 47
• (2007), p., 401-411
• F. Valiorgue, J.Rech, H. Hamdi, P. Gilles, J.M.
• Bergheau, A new approach for the modelling of
• residual stresses induced by turning of 316L,
• Journal of Materials Processing Technology
• (2007)
• F. Gunnberg, M. Escursell, M. Jacobson, The
• influence of cutting parameters on residual
• topography during hard turning of 18 MnCr5 case
• carburised steel, Journal of Materials
• Processing Technology, 174 (2006), p.,82-90
• Ship-Peng Lo, “An Analysis Of Cutting Under
• Different Rake Angles Using The Finite Element
• Method”, Journal of Materials Processing
• Technology 105 (2000), p., 143-151
• R. Liu, Y.B. Guo, “Finite Element Analysis Of
• The Effect Of Sequential Cuts And Tool-Chip
• Friction On Residual Stresses İn A Machined
• Layer”, International Journal of Mechanical
• Sciences 42, (2000), p.1069–1086.
• Natarajan, R., Jeelani, S., “Residual Stresses In
• Machining Using Finete Element
• Method”,Computers In Engineering, Computer
• Software And Applications ASME, New York,
• (1983), 3, P.,19-20
• Bray, D. E., Pathak, N., Srınıvasan, M. N.,
• “Residual Stress Mapping İn A Steam Turbine
• Disk Using The LCR Ultrasonic Technique”,
• Material Evaluation, (1996).
• Fetullayev, E. K.,"Talaş Kaldırma Yöntemi İle
• Üretilen Vidalı Elemanlara Yüzey Katında
• Oluşan Artık Gerilmelerin Vida Elemanlarına
• Etkisi”, Uluslararası Makine Tasarımı ve
• İmalat Kongresi, ODTÜ, ANKARA, (1998).
• Kasap, M., AISI 304 Östenitik Paslanmaz
• Çeliklerin İşlenebilirliğinde En Uygun Kesme
• Parametrelerin ve İşleme Şartlarının Deneysel
• Olarak Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi,Gazi
• Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,
• (2001).
• Belejchak, P., “Machining Stainless Steel”,
• Advanced Materials & Processes, (1997), p 23-
• -
• Kafkas, F., Katman Kaldırma Tekniğine
• Dayalı Olarak Kalıcı Gerilmelerin Ölçülmesini
• Sağlayan Bilgisayarlı Ölçme Cihazının
• Tasarımı Ve İmalatı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi
• Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,
• (2001).
• Fetullayev, E. K.,"Vidalarda Meydana Gelen
• Artık Gerilmelerin Teknolojik Faktöre Bağlı
• Olarak Tayin Edilmesi”, 7. Uluslararası Makine
• Tasarımı ve İmalat Kongresi, ODTÜ,
• ANKARA, (1996).
• Marshall, C.W., Maringer, R.E., Dimensional
• Instanbility On Introduction, Pergamon Press
• Ltd., UK.(1977), p. 139-163., p. 342-395.
• Shet,C, Deng, X., “Residual Stresses And Strains
• In Orthogonal Metal Cutting”, International
• Journal of Machine Tools & Manufacture V 43,
• (2003), p. 573–587
• Zone-Ching Lin, Wun-Ling Lai, H.Y. Lin, C.R.
• Liu, “The Study Of Ultra-Precision Machining
• And Residual Stress For Nip Alloy With Different Cutting Speeds And Depth Of Cut”,
• Journal of Materials Processing Technology,
• V97, (2000), p.200-210.
• Lin, Z.C., Lin, Y.Y., Liu, C.R., “Effect Of
• Thermal Load And Mechanical Load On The
• Residual Stress Of A Machined Workpiece”, Int.
• J. Mech. Sci. 33 (4), (1991), p. 263–278.
• Jeffrey D. Thiele, Shreyes N. Melkote, Roberta
• A. Peascoe, Thomas R. Watkins, “Effect Of
• Cutting-Edge Geometry And Workpiece
• Hardness On Surface Residual Stresses İn Finish
• Hard Turning Of AISI 52100 Steel”, Journal of
• Manufacturing Science and Engineering, Vol.
• , (2000), p.642-649.
• Lin, Z.C., Lai, W.L., Lin H.Y., Liu, C.R.,
• “Residual Stres With Different Tool Flank Wear
• Lenghts İn The Ultra Precision Machining Of Ni-
• P Alloys, Journal of Materials Processing
• Technology, V 65, (1997), p.,116-126.
• Lin, Z.C., Lin, Y.Y., “A Study Of Oblique
• Cutting For Different Low Cutting Speeds”,
• Journal of Materials Processing Technology, V
• , (2001), p., 313-325.
• Lin, Z.C., Yarng, Y.D, “ Three Dimensional
• Cutting Process Analysis with Different Cutting
• Velocities”, Journal of Materials Processing
• Technology, V 70, (1997), p.22-33.
• Henriksen, E. K., “Residual Stress In Machined
• Surfaces”, Transactions ASME Journal Of
• Engineering for İndustry, Vol. 73, (1951), p.
• -76.
• Liu, C.R., Barash, M.M., “Variables governing
• patterns of mechanical residual stress in a
• machined surface”,. Transactions of the ASME,
• Journal of Engineering for Industry V
• ,(1982), p. 257–264.
• Leskovar, P. And Peklenik, J., “Influence
• Affecting Surface Integrity In TheCutting
• Process”, Ann. CIRP, (1981), p. 245-248.
• Sasahara, H., Obikawa, T., Shirakshi, T.,
• “Prediction Model Of Surface Residual Stress
• Within A Machined Surface By Combining Two
• Orthogonal Plane Models”, Journal Of Machine
• Tools And Manufacture, V.,44, 7-8, (2004), p.,
• -822
• M.H. El-Axir, “A Method Of Modeling Residual
• Stress Distribution İn Turning For Different
• Materials”, International Journal of Machine
• Tools & Manufacture 42,(2002), p.,1055–1063.
• H., Sasahara “The effect on fatigue life of
• residual stress and surface hardness resulting
• from different cutting conditions of 0.45%C
• steel,”, Journal Of Machine Tools And
• Manufacture, V.,45, (2005), p., 131-136.