Çoklu Ezme Yüzey Bitirme İşleminin AISI 8620 Sementasyon Çeliği Yüzey Özelliklerine Etkilerinin Karşılaştırılmalı İncelenmesi

Abstract

Makine imalat teknolojisindeki gelişmeler bitirilmiş yüzeylerin kalite performanslarını aynı paralelde olmasını zorunlu kılmaktadır. Ezme yöntemi farklı geometrideki yüzeylere uygulanmakta olup normal işlenmiş yüzey kalitesine etkisi çeşitli bilimsel çalışmalarla ortaya konmuştur. Ancak yüzeyin birden fazla sayıda ezme işlemine tabi tutulmasıyla yüzey özellikleri hakkında yeterli veriye malzeme özelinde ulaşabilmek sınırlıdır. Yapılan çalışmada özellikle çekirdekte tokluk çevresel yüzeyde aşınmaya dayanıklı sert yüzey ve darbeli çalışmalarda sünek bir yapı gerektiği için makine imalatında yaygın kullanılan malzemelerden AISI 8620 sementasyon çeliği tercih edilmiştir. Malzeme 20 mm çapında tornalama yöntemi ile aynı işleme parametreleri altında hazırlanmıştır. Hazırlanan 5 kademeli yüzeyin 4’üne; 1 ezme sayısından 4 ezme sayısına olacak şekilde uygulanan ezme işlemi sonrasında yapılan inceleme ve karşılaştırmalarda 2 ezme işleminde yüzey pürüzlülüğü 3 ezme işleminde ise yüzey sertliği bakımından en iyi sonuçlar elde edilmiştir. En kötü değerler ise yüzey pürüzlülüğü için 1 ezme işleminde yüzey sertliği için ise 4 ezme işleminde elde edilmiştir.

Keywords

• AISI 8620
• ezme
• ezme sayısı
• yüzey özellikleri
• mikro yapı
• yüzey pürüzlülüğü
• yüzey sertliği

References

1. [1] Mahajan, D., and Tajane, R, "A review on ball burnishing process." International Journal of Scientific and Research Publications, vol.3, no.4, pp.1-8, 2013.
2. [2] Dzionk, S., Sciborski, B., Przybylski, W., In Advances in Manufacturing II: Problems of Flaking in Strengthening Shaft Burnishing. Poland: Springer, 2019, pp.108-121.
3. [3] Cagan, S. C., Pruncu, C. I., and Buldum, B. B., "An investigation into ball burnishing process of magnesium alloy on CNC lathe using different environments." Journal of Magnesium and Alloys, vol.8, no.4, pp. 1061-1070, 2020. doi: 10.1016/j.jma.2020.06.008
4. [4] Dyl, T., "The influence of burnishing parameters on the hardness and roughness on the surface layer stainless steel." Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol.82, no.2, pp.63-69,2017.
5. [5] Yılmaz, H., and Recep S., "Effect of ball burnishing treatment on the fatigue behavior of 316L stainless steel operating under anodic and cathodic polarization potentials." Metallurgical and Materials Transactions A, vol.49., no.11, pp.5393-5401, 2018. doi: 10.1007/s11661-018-4889-4
6. [6] Tugay, I. O., Hosseinzadeh, A. and Yapıcı, G. G., "Hardness and wear resistance of roller burnished 316L stainless steel." Materials Today: Proceedings, vol.47, no.10, pp.2405-2409, 2021. doi: 10.1016/j.matpr.2021.04.363
7. [7] Akkurt, A., and Ovali, İ., “Ezme ve Geleneksel Bitirme İşlemlerinin Al 6061 Alüminyum Alaşımı Parçaların Yüzey Pürüzlülüğü ve Daireselliği Üzerine Etkisi.” Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.15, no.3, pp.371-382, 2009.
8. [8] Ovali, İ., & Akkurt, A., “Comparison of burnishing process with other methods of hole surface finishing processes applied on brass materials.” Materials and Manufacturing Processes, vol.26, no.8, pp.1064-1072, 2011. doi: 10.1080/10426914.2010.536931

9. [9] Akkurt, A., “Comparison of roller burnishing method with other hole surface finishing processes applied on AISI 304 austenitic stainless steel.” Journal of Materials Engineering and Performance, vol.20, no.6, pp.960-968, 2011. doi: 10.1007/s11665-010-9718-x
10. [10] Akkurt, A., and Ovalı, İ., “Improving the surface topography of mild steel with the burnishing process.” International Journal of Materials Research, vol.105, no.10, pp.1004-1016, 2014. doi: 10.3139/146.111112
11. [11] Akkurt, A., Kurt,A., Özdemir, A., and Şeker, U., “Comparison of hole surface finishing processes with roller burnishing method applied in copper materials.” Gazi University Journal of Science, vol.27, no.1, pp.721-734., 2014.
12. [12] Ökmen, H., & Ümit, E. R., “Ti6Al4V alaşımında esnek honlama ve silindirik parlatma işlemlerinin delik yüzey özelliklerine etkilerinin incelenmesi.” Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.28, no.2, pp.128-135, 2020. doi: 10.31796/ogummf.697885
13. [13] Kaldunski, P. et al., "Numerical analysis and experimental researches of the influence of technological parameters burnishing rolling process on fatigue wear of shafts." AIP Conference Proceedings, vol. 2078, no.1, 2019. doi: 10.1063/1.5092085
14. [14] Arsalani, M. et al., "Fatigue behavior improvement of hardened parts using sequential hard turning, grinding, and ball burnishing operations." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, vol.235, no.1, pp.87-99, 2021. doi:10.1177/1464420720951889
15. [15] Skoczylas, A. and Kazimierz Z., "Studies on the selected properties of C45 steel elements surface layer after laser cutting, finishing milling and burnishing." Advances in Science and Technology, vol.10, no.32, 2016. doi:10.12913/22998624/65127
16. [16] Sönmez, F., Başak, H., Güral, A., and Baday, Ş., “Investigating the efficiency of secondary aging and burnishing process in friction stir welded Al-7075-T6 material.” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol.19, no.10, pp.1515-1520, 2018. doi: 0000-0003-1718-892X
17. [17] Skoczylas, A. and Kazimierz, Z., "Selected properties of the surface layer of C45 steel parts subjected to laser cutting and ball burnishing." Materials, vol.13, no.15, pp.3429-3448, 2020. doi: 10.3390/ma13153429
18. [18] Calik, A., Duzgun, A., Ekinci, A. E., Karakas, S., and Ucar, N., “Comparison of hardness and wear behaviour of boronized and carburized AISI 8620 steels.” Acta Physica Polonica A, vol.116, no.6, pp.1029-1032, 2009.
19. [19] Çelik, O. N., Ulutan, M., Gaşan, H., Er, Ü., and Buytoz, S., “Effects of graphite content on the microstructure and wear properties of an AISI 8620 steel surface modified by tungsten inert gas (TIG).” Surface and Coatings Technology, vol.206, no.6, pp.1423-1429, 2011. doi: 10.1016/j.surfcoat.2011.09.009
20. [20] Kumar, R., Ghosh, P. K., & Kumar, S., “Thermal and metallurgical characteristics of surface modification of AISI 8620 steel produced by TIG arcing process.” Journal of Materials Processing Technology, vol.240, pp.420-431, 2017. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.10.020
21. [21] Alshareef, A. J., Marinescu, I. D., Basudan, I. M., Alqahtani, B. M., and Tharwan, M. Y., “Ball-burnishing factors affecting residual stress of AISI 8620 steel.” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol.107, no.3, pp.1387-1397, 2020. doi: 10.1007/s00170-020-05119-x
22. [22] Roy, S., Zhao, J., Shrotriya, P., & Sundararajan, S., “Effect of laser treatment parameters on surface modification and tribological behavior of AISI 8620 steel.” Tribology International, vol.112, pp.94-102, 2017. doi: 10.1016/j.triboint.2017.03.036
23. [23] Kumar, S., “Gra of SAE 8620 for optımızıng surface roughness and materıal removal rate.” Internatıonal Journal of Engıneerıng Scıences & Research Technology, vol.7, no.4, pp.2277-9655, 2018. doi: 10.5281/zenodo.1228661
24. [24] Erden, M. A., & Aydın, F., “Wear and mechanical properties of carburized AISI 8620 steel produced by powder metallurgy.” International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, vol.28, no.3, pp.430-439, 2021. doi: 10.1007/s12613-020-2046-8
25. [25] Jawalkar, C. S., & Walia, R. S., “Study of roller burnishing process on En-8 specimens using design of experiments.” Journal of mechanical engineering research, vol.1, no.1, pp.38-45, 2009.
26. [26] Basar, G., & Kahraman, F., “Predıctıon of surface hardness ın a burnıshıng process usıng taguchı method, fuzzy logıc model and regressıon analysıs.” Sıgma Journal of Engıneerıng and Natural Scİences-Sıgma Muhendıslık ve Fen Bilimleri Dergisi, vol.36, no.4, pp.1283-1295, 2018.
27. [27] Hassan, A. M., "The effects of ball and roller burnishing on the surface roughness and hardness of some non-ferrous metals." Journal of materials processing technology vol.72, no.3, pp.385-391, 1997. doi: 10.1016/S0924-0136(97)00199-4
28. [28] Hamadache, H. et al., "Characteristics of Rb40 steel superficial layer under ball and roller burnishing." Journal of Materials Processing Technology vol.180, no.1-3, pp.130-136, 2006. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2006.05.013
29. [29] Başak, H., and Sönmez, F., “Haddeleme işleminde haddeleme aparat tipinin (bilyeli, makaralı, çift makaralı) yüzey pürüzlülüğü ve yüzey sertliğine etkilerinin incelenmesi.” Politeknik Dergisi, vol.18, no.3, pp.125-132, 2015. doi: 10.2339/2015.18.3, 125-132
30. [30] Shivalingappa, D., "The influence of ball and roller burnishing process parameters on surface integrity of Al 2024 alloy." Materials Today: Proceedings vol.27, pp.1337-1340, 2020. doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.614
31. [31] Fu, C. H. et al., "Austenite–martensite phase transformation of biomedical Nitinol by ball burnishing." Journal of Materials Processing Technology vol.214, no.12, pp.3122-3130, 2014. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.07.019
32. [32] Tadi, A. J., Hosseini, S. R., & Semiromi, M. N., “Formation of Surface Nano/Ultrafine Structure using Deep Rolling Process on the AISI 316L Stainless Steel.” Material Science & Engineering International Journal, vol.1, no.3, pp.88-93, 2017. doi: 10.15406/MSEIJ.2017.01.00015
33. [33] Jerez-Mesa, Ramón, et al. "Superficial effects of ball burnishing on trip steel AISI 301LN sheets." Metals vol.11, no.1, pp.82-94, 2021. doi: 10.3390/met11010082
34. [34] Önerler, “8620 Çelik (AISI 8620, 20NiCrMo2, 1.6523) Özellikleri”, 2022. [Çevrimiçi]. Available:https://www.onerler.com.tr/tr/8620-celik/ .[Erişim tarihi: 15.02.2022]
35. [35] Yamato, “SKUV20 – Yamato Single Roll Modular Tool”, 2022. [Çevrimiçi]. Available: https://www.yamatoroll.eu/skuv20-yamato-single-roll-modular-tool/. [Erişim tarihi: 20.02.2022]