AISI 420 Martenzitik Paslanmaz Çeliğin Delinebilirliğinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Analizi

Abstract

Delme işlemi, birçok endüstriyel ürünün imalatında vazgeçilmez bir talaşlı imalat yöntemi olup, talaş oluşum sürecinin karmaşıklığı yüzünden zor bir kesme mekaniği içermektedir. Bu nedenle, yüzey kalitesi, kesme kuvveti, takım ömrü, tüketilen enerji miktarı gibi işleme çıktıları ile kesici takım-malzeme çifti teknik özellikleri, kesme parametreleri ve kesme ortamı arasındaki etkileşimlerin detaylı olarak incelenmesi uzun ve maliyetli bir süreç gerektirmektedir. Bu bağlamda, sürdürülebilir imalata katkı sağlamak amacıyla sonlu elemanlar yöntemine dayalı kesme simülasyonları yapılarak işleme çıktıları tahmin edilebilmektedir. Bu araştırmada, AISI 420 paslanmaz çeliğin delinebilirliği ThirdWave Advantedge yazılımında yapılan delme simülasyonları ile incelenmiştir. Delme işlemleri, kaplamasız karbür matkap ile üç farklı kesme hızı (40, 60, 80 m/dak) ve ilerleme hızında (0,1, 0,2, 0,3 mm/rev) yapılmıştır. Paslanmaz çeliğin delinmesinde, delme parametrelerinin itme kuvveti, tork ve sıcaklık üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Değerlendirmeler sonucunda, ilerleme miktarı arttıkça itme kuvveti ve moment değerlerinin arttığı, kesme hızının artmasıyla ise bu değerlerin azalma eğilimine girdiği tespit edilmiştir. Delme parametrelerinin optimizasyonu için sonlu elemanlar yönteminin önemli bir araç olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.

Keywords

• Delik delme,AISI 420,Sonlu elemanlar yöntemi,itme kuvveti

References

1. [1] Aran A., Temel M.A. Paslanmaz çelik yassı mamuller üretimi, kullanımı, standartları. Acar Matbaacılık A.Ş., İstanbul, 2004, 9-29.
2. [2] Günay M. AISI 316L çeliğinin işlenmesinde takım radyüsü ve kesme parametrelerinin Taguchi yöntemiyle optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2013, 28(3): 437-444.
3. [3] Özer A., Bahçeci E. AISI 410 Martenzitik paslanmaz çeliklerin kesici takım ve kaplamasına bağlı işlenebilirliği. Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2009, 24(4):693-698.
4. [4] Su Y., Chen D.D., Gong L. 3D Finite element analysis of drilling of Ti-6Al-4V alloy. International Conference on Computer Information Systems and Industrial Applications, 2015, 908-911.
5. [5] Ahmed N. Effect of changing drilling parameters on thrust force and torque. Middle-East Journal of Scientific Research, 2014, 21 (2): 347-352.
6. [6] Ozcelik B., Bagci E. Experimental and numerical studies on the determination of twist drill temperature in dry drilling: A new approach. Materials and Design, 2006, 27: 920–927.
7. [7] Han R., Wu J. Finite element simulation of drilling based on Thirdwave systems AdvantEdge. Key Engineering Materials, 2010, 431-432: 229-232.
8. [8] Gao X., Li H., Liu Q., Zou P., Liu F. Simulation of stainless steel drilling mechanism based on Deform-3D. Advanced Materials Research, 2011, 160-162:1685-90.

9. [9] Gök K., Türkes E., Neseli S., Saglam H., Gök. A. The validation as experimental and numerical of the values of thrust force and torque in drilling process. Journal of Engineering Science and Technology Review, 2013, 6 (3):93-99.
10. [10] Korkmaz M.E., Günay M. Finite element modelling of cutting forces and power consumption in turning of AISI 420 martensitic stainless steel. Arabian Journal for Science and Engineering, 2018, 43 (9): 4863-4870.
11. [11] Küçüktürk G. Modeling and analyzing the effects of experimentally determined torque and thrust force on cutting tool according to drilling parameters. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2013, 227: 84-95.
12. [12] Gökçe H., Yavuz M., Gökçe H., Şeker U. Orjinal matkap geometrisinde delme performansının sonlu elemanlar yöntemi ile doğrulanması, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2017, 3(1):27-34.
13. [13] Ilıescu M., Vlase A. New mathematical models of axial cutting force and torque in drilling 20MoCr130 stainless steel. Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on Mathematical and Computational Methods in Science and Engineering, 2008, 210-215.
14. [14] Vas J.S., Fernandes A., D’Souza A., Rai A., Quadros J.D. Analysis of temperature changes during dry drilling of austenitic stainless steels on twist drills having different point angles. Journal of Mechanical Engineering and Automation, 2016, 6(5A): 121-125.
15. [15] Yağmur S., Acır A., Şeker U., Günay M. An experimental ınvestigation of effect of cutting parameters on cutting zone temperature in drilling. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 2013, 28 (1):1-6.