Effect of Cutting Parameters on Surface Roughness and Cutting Forces in Hard Turning of 1.2367 Hot Work Tool Steel

Year 2023, , 1071 - 1077, 01.10.2023

Sümeyye Erdem , Mustafa Özdemir , Mohammad Rafighi , Mehtap Yavuz

https://doi.org/10.2339/politeknik.1059568

Cited By: 1

Abstract

In this study, the effects of different cutting parameters on surface roughness (Ra) and cutting force were investigated in dry hard turning of 1.2367 hardened (55 HRC) hot tool steel. In this experimental study, the Taguchi method was used for the design of experiments, and a constant cutting depth, three different cutting speeds, and three different feed rates were selected as cutting parameters. The effects of cutting parameters on surface roughness and cutting forces were evaluated by performing an analysis of variance (ANOVA). According to the results, it was observed that the surface roughness value increased depending on the increase in the feed rate. On the other hand, the influence of cutting speed on the surface roughness was negligible. It was seen that the most effective parameter on the radial force (Fx), tangential force (Fy), and feed force (Fz) was the feed rate. 

Keywords

1.2367 hot tool steel, surface roughness, cutting forces, carbide insert, Taguchi method

1.2367 Sıcak İş Takım Çeliğinin Sert Tornalanmasında Kesme Parametrelerin Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetleri Üzerinde Etkisi

Abstract

Bu çalışmada 1.2367 sertleştirilmiş (55 HRC) sıcak takım çeliğinin tornalanmasında farklı kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu deneysel çalışmada, deney tasarımı Taguchi metodu kullanılarak yapılmış ve kesme parametreleri olarak sabit talaş derinliği, üç farklı kesme hızı ve üç farklı ilerleme miktarı seçilmiştir. Kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi varyans analizi (ANOVA) yapılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre ilerleme hızındaki artışa bağlı olarak yüzey pürüzlülüğü değerinin arttığı görülmüştür. Kesme hızının ise yüzey pürüzlülük değeri üzerinde belirli bir etkisi görülmemiştir. Radyal kuvvet (Fx), teğetsel kuvvet (Fy) ve ilerleme kuvveti (Fz) üzerinde ise, en etkili parametrenin ilerleme hızı olduğu görülmüştür.

Keywords

1.2367 sıcak takım çeliği, yüzey pürüzlülüğü, kesme kuvvetleri, karbür uç, Taguchi yöntemi

References

• [1] Süzgünol M., Kayır Y. “DIN 1.2311 ve 1.2738 kalıp çeliklerinin işlenebilirliği”, Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, Ankara, 132-142, (2012).
• [2] Şirin, E. “AISI D soğuk iş takım çeliğinin frezede işlenebilirliğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2010).
• [3] Korkut, I., Donertas, M.A. “The influence of feed rate and speed on the cutting forces, surface roughness and tool-chip contact length during face milling”, Materials and Design, 28, 308-312, (2007).
• [4] Özkul İ., “Takım çeliği malzemelerinin geleneksel ve modern işleme yöntemleri ile işlenebilirliklerinin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2012).
• [5] Özçatalbaş, Y. “1050, 4140 ve 8620 çeliklerinin ısıl işlemle değişen mikroyapı ve mekanik özelliklerine bağlı işlenebilirlikleri”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 167-175, (1996).
• [6] Luo, S.Y., Liao, Y.S., Tsai, Y.Y. “Wear characteristics in turning high hardness alloy steel by ceramic and CBN tools”, Journal of Materials Processing Technology, 1(3), 114-121, (1999).
• [7] Özel T., Hsu T.K., Zeren E. “Effects of Cutting Edge Geometry, Workpiece Hardness, Feed Rate and Cutting Speed on Surface Roughness and Forces in Finish Turning of Hardened AISI H13 Steel”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 25, 262–269, (2005).
• [8] Yeyen, H. E., “AISI 303 östenitik paslanmaz çeliklerin işlenebilirliğinin deneysel olarak araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2006).
• [9] Yaşar, N. “Plastik kalıp çeliklerinin özgül kesme direncinin deneysel olarak araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2011).
• [10] Koshy, P., Dewes, R. C. Aspinwall, D. K., “High-speed end milling of hardened AISI D2 tool steel”, Journal of Materials Processing Technology, 127, 266–273, (2002).
• [11] Uzun G., “Farklı ısıl işlemlerin Ç5140 çeliğin işlenebilirliğine etkisinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, (2008).
• [12] Çaydaş, U., “Machinability evaluation in hard turning of AISI 4340 steel with different cutting tools using statistical techniques”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 224(7), 1043-1055, (2010).
• [13] Pekşen, G., “DIN 1.2379 ve sleipner malzemelerin frezelenmesinde kesme parametrelerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, (2006).
• [14] Akdere, R., “Sertleştirilmiş AISI H10A çeliğinin CBN kesici takımlarla işleneblirliğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, (2016).
• [15] Taştemür, D., “AISI H10 sıcak iş takım çeliğinin dinamik deformasyon yaşlanma özelliklerinin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük (2018).