Examination of Surface Hardness and Roughness of AISI 1050 Steel Material in Milling Based on Surface Processing Conditions

Öz

It is known that material hardness and surface conditions have a significant impact on the operating life of machine elements working with each other. In this study, Surface roughness values obtained depending on processing conditions and hardness changes on the machined surfaces during milling of AISI 1050 steel were examined. In experimental studies, ideal machining conditions were determined by taking into account surface roughness values and hardness changes using the Taguchi L18 experimental design method. In all experiments, it was observed that the lowest surface hardness was achieved under dry conditions when 6500 1/min speed, 4000 mm/min feed rate, and 0.4 mm cutting depth values were applied. When the speed increased from 5500 1/min to 6000 1/min and the feed rate increased from 4500 mm/min to 5000 mm/min, improvements in surface quality were observed in both machining conditions. In conclusion; In experiments where coolant was applied at high cutting speeds, it was determined that surface hardness and surface roughness values were higher than in dry machining conditions.

Anahtar Kelimeler

• Surface Hardness
• Surface Roughness
• Taguchi method

AISI 1050 Çelik Malzemenin Frezelemesinde Yüzey İşleme Koşullarına Bağlı Olarak Yüzey Sertliği ve Yüzey Pürüzlülüğünün İncelenmesi

Öz

Birbiri ile çalışan makine elemanlarının çalışma ömürlerinde malzeme sertliği ve yüzey durumlarının önemli etkisi olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada; AISI 1050 çeliğinin frezelenmesi esnasında işleme koşullarına bağlı olarak elde edilen yüzey pürüzlülük değerleri ve işlenmiş yüzeylerdeki sertlik değişimleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda Taguchi L18 deney tasarımı yöntemiyle yüzey pürüzlülük değerleri ve oluşan sertlik değişimleri göz önüne alınarak ideal işleme şartları tespit edilmiştir. Tüm deneylerde en düşük yüzey sertliği kuru şartlarda 6500 1/dak devir, 4000 mm/dak ilerleme hızı 0,4 mm kesme derinliği değerleri uygulandığında ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Devir sayısı 5500 1/dak’dan 6000 1/dak’a çıktığında ve ilerleme hızı 4500 mm/dak’dan 5000 mm/dak’a çıkartıldığında iki işleme şartında da yüzey kalitesinde iyileşmeler görülmüştür. Sonuç olarak; yüksek kesme hızlarında, soğutma sıvısının uygulandığı deneylerde yüzey sertliği ve yüzey pürüzlülüğü değerlerinin kuru işleme şartlarına göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Yüzey Sertliği
• Yüzey Pürüzlülüğü
• Taguchi yöntemi.

Kaynakça

1. Karagöz, Ş. (2007). “Su Verilmiş ve Temperlenmiş Çelikler Üzerine Mikroyapısal İncelemeler”, 731–733, Kocaeli.
2. Buldum, B. B. (2013). “AZ91 Magnezyum Alaşımının İşlenebilirliğinin İncelenmesi”. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
3. Dilipak, H., Yılmaz, V. (2012). AISI 1050 Çeliğinin Karbür Takımlarla Frezelenmesinde Oluşan Titreşimlerin İncelenmesi ve İstatistiksel Analizi. Gazi Üniversitesi. Müh. Mim. Fak. Der. 27 (2), 285-294.
4. Yılmaz, V. (2009). Frezeleme Uygulamalarında İşleme Parametrelerinin Sebep Olduğu Titreşimlerin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
5. Güvercin, S., Yıldız, A. (2018). Optimization of Cutting Parameters Using the Response Surface Method. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, 36(1), 113-121.
6. Uğur, L., (2019). 7075 Alüminyum malzemesinin frezelenmesinde yüzey pürüzlülüğünün yanıt yüzey yöntemi ile iyileştirilmesi. Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Journal of Science and Technology, 12(1), 326-335.
7. Erkan, Ö., Yücel, E.(2018). Parmak frezelenen AA 7075 malzemenin yüzey pürüzlülüğünün kesme parametreleri ve takım geometrisi ile olan ilişkisinin optimizasyonu. International Eurasian Conference on Science, Engineering and Technology (EurasianSciEnTech 2018), November 22-23, 2018 Ankara, Turkey.
8. Gürbüz, H., Baday, Ş., Ersöz, E., 2021. Kriyojenik İşlem Uygulanmış Kesici Takımlarla AISI 1050 Çeliğinin İşlenmesinde Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetlerinin Regresyon Analizi. 5th International Mardin Artuklu Scientific Researches Conference, 15-16 Ocak 2021, Mardin, Turkey.

9. Baday, Ş., Başak, H., Sönmez, F. (2020). Investigation and optimization of surface roughness with experimental design methods by turning of AISI‑1050 after spheroidization heat treatment, SN Applied Sciences, 2:2104.
10. Yılmaz, B., Güllü, A. (2020), AISI 1050 çeliğin tornalanmasında kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü ve talaş oluşumu üzerine etkilerinin araştırılması, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilim Dergisi, 26(4), 628-633.
11. Yıldız, M., (2018). AISI 4140 Islah Çeliğinin TiAlN Kaplı Frezelerle İşlenmesi Sırasında Oluşan Yüzey Pürüzlülüğü ve Titreşimin Deneysel Olarak İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Düzce.
12. Yağmur, S., Çakıroğlu, R., Acır A., Şeker, U. (2017), AISI 1050 çeliğinin delinmesinde itme kuvvetinin taguchi metodu ile optimizasyonu, GU J Sci, Part C, 5(2): 241-246.
13. Sarıkaya, M., Yılmaz, V. & Dilipak, H. (2015). Modeling and multi-response optimization of milling characteristics based on Taguchi and gray relational analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 230(6), 1049–1065.
14. Sarıkaya, M. & Güllü, A. (2015). Multi-response optimization of minimum quantity lubrication parameters using Taguchi-based grey relational analysis in turning of difficult-to-cut alloy Haynes 25. Journal of Cleaner Production, 91, 347–357.
15. Kara, M. E., Budak, E. (2015). Optimization of turn-milling processes, Procedia CIRP, 33, 477- 484.
16. Yılmaz, V., Dilipak, H., Sarıkaya, M., Yılmaz, C. Y., Özdemir, M., (2014). Frezeleme işlemlerinde kesme kuvveti, titreşim ve yüzey pürüzlülüğü sonuçlarının modellenmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 30 (4), 220-226.
17. Kalite Metalurji URL:http://kalitemetalurji.com.tr/urunlerimiz/imalat-celikleri/1050-imalat-celigi/ (Erişim Tarihi: 27.11.2023)
18. MatWeb: Online Materials Information Resource. https://www.matweb.com.
19. https://cdn.plansee group.com/is/content/planseemedia/gd_kp_kt-hk-01-21-00021-kp-vhm-frs_str_asc_pim
20. Shafiq, F., Pervez, M. N., Jilani, M. M., Sarwar, Z., Hasani, H. & Cai, Y. (2018). Structural relationships and optimization of resin-finishing parameters using the Taguchi approach. Cellulose, 25, 6175-6190.
21. Samtaş, G., & Korucu, S. (2019). Temperlenmiş alüminyum 5754 alaşımının frezelenmesinde kesme parametrelerinin Taguchi metodu kullanılarak optimizasyonu. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(1), 45-60.
22. M Maaroff Bahurdin, B. T. H. T., & N Ismail, Y. K. (2013). Optimization of Surface Roughness of Spheroidal Graphite Cast Iron in Face Milling Operation Using Taguchi Method.