An Investigation on the Influence of Different Cooling/lubrication Techniques on the Tool Wear and Surface Integrity in the Hard Turning of AISI 52100 Bearing Steel

Abstract

Çevre dostu işleme açısından bakıldığında, sürdürülebilir imalat yöntemleri, takım aşınmasını ve ürün kalitesini iyileştirmek için bir çözüm olarak kabul edilebilir. Bu kapsamda, sert talaş kaldırma işlemlerinde çeşitli soğutma/yağlama yöntemlerinin kullanımı üzerine yapılan çalışmalar literatürde giderek daha popüler hale gelmiştir. Bu çalışma, silici (wiper) ve geleneksel kübik bor nitrür (CBN) kesici takımlar kullanarak AISI 52100 rulman çeliğinin sert tornalanmasında, sürdürülebilir soğutma yöntemlerinin (MQL, kriyojenik ve hibrit) performansını incelemektedir. Deneyler, 200 m/dak sabit kesme hızı, 0,1 mm/devir ilerleme ve 0,1 mm kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Her kesme koşulu için, takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü (Ra ve Rz) ve kalıntı gerilme (eksenel ve çevresel) değerleri ölçülmüştür. Bunun yanı sıra, elde edilen sonuçların desteklenmesi adına, kesme kuvvetleri ve yüzey altı katman kalınlık ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları, genel olarak MQL+CO2 şartının hem silici hem de konvansiyonel kesici uçlu takımlarda aşınma oluşumunu (yan yüzey ve krater aşınması) önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Buna ek olarak, silici takımlar kullanıldığında daha düşük pürüzlülük değerleri (Ra < 0.15 µm) elde edilirken geleneksel takımlar bütün soğutma/yağlama yöntemleri için daha yüksek pürüzlülük değerleri (Ra > 0.26 µm) meydana getirmiştir. Ayrıca MQL+CO2 ve geleneksel soğutma şartları, sırasıyla, silici ve geleneksel takımlar için en iyi yüzey pürüzlülüğü değerlerini sağlamıştır. Bununla beraber, kalıntı gerilme büyüklüklerinin soğutma/yağlama şartları ve kesici takım geometrisinden önemli derecede etkilendiği gözlemlenmiştir. Bütün test şartları altında, iş parçası yüzeyinde ve 30 µm derinliğe kadar yüzey altında, basma kalıntı gerilmeleri oluşmuştur. Genel olarak, geleneksel takım koşullarında ıslak, silici takım koşullarında ise MQL şartlarda, diğer şartlara kıyasla en yüksek basma gerilmeleri oluşturmuştur. Buna ek olarak, geleneksel takımlarla kıyaslandığında, silici takımların daha fazla basma gerilmeleri meydana getirdiği tespit edilmiştir. Son olarak, bu çalışma, daha iyi yüzey pürüzlülüğü, takım aşınması ve kalıntı gerilme değerlerinin silici uçlar ile hibrit şartlar altında, özellikle de MQL+CO2 koşullarında elde etmenin mümkün olduğunu göstermektedir.