AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi

Ulvi ŞEKER, (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, İmalat Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)
Hüseyin GÜRBÜZ, (Batman Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Batman, Türkiye)
FIRAT KAFKAS (Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, İmalat Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji
0 0
Yıl: 2022 Cilt: 10 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 391 - 407 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.1149757 İndeks Tarihi: 29-09-2022

AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi

Öz:
Bu çalışmada, kuru tornalama koşullarında üç farklı takım geometrisine sahip CVD TiAlN/Al2O3/TiCN kaplı karbür uçlar kullanılarak AISI 316L’nin yüzey bütünlük özelliklerini değerlendirmek için Taguchi yöntemi uygulanmıştır. Bir CNC tornada ortogonal dizili bir deneysel tasarım olan L18 (21x33) kullanılarak deneyler yapılmıştır. İşleme parametrelerinin ortalama yüzey pürüzlülüğü, çevresel ve eksenel yüzey kalıntı gerilmeleri ve pekleşme derecesi üzerindeki etkilerini belirlemek için varyans analizi (ANOVA) kullanılmıştır. İşleme parametreleri olarak kesme derinliği, kesici takım geometrisi, kesme hızı ve ilerleme oranı seçilmiştir. İşleme parametrelerinin kalite özellikleri üzerinde farklı etkileri olduğu görülmüştür. Kesme derinliği, ortalama yüzey pürüzlülüğü üzerinde nispeten etkili bir parametredir ve diğer kalite özellikleri üzerinde önemli bir etkisi olmamıştır. Takım geometrisi ortalama yüzey pürüzlülüğünü etkilememiştir, ancak sırasıyla sertleşme derecesi ve çevresel ve eksenel yüzey kalıntı gerilmeleri üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olmuştur. Kesme hızının sırasıyla eksenel ve çevresel yüzey kalıntı gerilmeleri ve pekleşme derecesi üzerinde daha önemli bir etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Ortalama yüzey pürüzlülüğü üzerinde en etkili parametre ilerleme hızıdır. Bununla birlikte, besleme hızı sırasıyla çevresel ve eksenel yüzey kalıntı gerilmeleri ve sertleşme derecesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olmuştur.
Anahtar Kelime: Paslanmaz çelik kesici takımlar yüzey pürüzlülüğü yüzey kalıntı gerilmeleri pekleşme Taguchi metodu

Analysis of The Effect of Tool Geometry and Machining Parameters on Surface Integrity Properties in Turning of AISI 316L Stainless Steel by Taguchi Method

Öz:
In this study, the Taguchi method has been applied to evaluate the surface integrity features of AISI 316L by using CVD TiAlN/Al2O3/TiCN coated carbide inserts with three different tool geometry under dry milling conditions. Several experiments were conducted using the L18 (2x3x3x3) an experimental design with an orthogonal array on a CNC turning. Analysis of variance (ANOVA) was used to determine the effects of the machining parameters on average surface roughness, circumferential and axial surface residual stresses and degree of work hardening. The depth of cut, cutting tool geometry, cutting speed and feed rate were selected as machining parameters. It was observed that the processing parameters had different effects on the quality properties. The depth of cut was a relatively efficient parameter on surface roughness and had no significant effect on other quality properties. Tool geometry was not affect the average surface roughness. However, it was more effective on the degree of hardening, circumferential and axial surface residual stresses, respectively. It was determined that the cutting speed had a more significant effect on the axial and circumferential surface residual stresses, and the degree of hardening, respectively. While the feedrate had a very high effect on the surface roughness, it was observed that it also had a significant effect on the circumferential and axial surface residual stresses, and the degree of hardening, respectively.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Kaladhar, M., Subbaiah, K. V. & Rao C. H. S. (2012). Machining of austenitic stainless steels – a review. Int. J. Machining and Machinability of Materials, 12 (1/2), 178–192. https://doi.org/10.1504/IJMMM.2012.048564.
  • [2] Gandarias, A., De Lacalle, L. N. L., Aizpitarte, X. & Lamikiz, A. (2008). Study of the performance of the turning and drilling of austenitic stainless steels using two coolant techniques. International Journal of Machining and Machinability of Materials, 3 (1–2), 1–17. https://doi.org/10.1504/IJMMM.2008.017621.
  • [3] Youssef, H. A. (2016). Machining of stainless steels and super alloys traditional and non–traditional techniques. UK: John Wiley & Sons, Ltd.
  • [4] Gürbüz, H. (2012). AISI 316l Çeliğin İşlenmesinde Kesici Takım Geometrisi Ve Kaplama Tiplerinin Yüzey Bütünlüğü Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması. Doktora tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
  • [5] Gürbüz, H., Şeker, U. & Kafkas, F. (2017). Investigation of effects of cutting insert rake face forms on surface integrity. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 90, 3507–3522. https://doi.org/10.1007/s00170–016– 9652–7.
  • [6] Arunachalam, R. M., Manan, M. A. & Spowage, A. C. (2004). Surface integrity when machining age hardened Inconel 718 with coated carbide cutting tools. Int. J. Mach. Tools. Manuf., 44, 1481–1491. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.05.005.
  • [7] Lucca, D. A, Brinksmeier, E. & Goch, G. (1998). Progress in assessing surface and subsurface integrity. Annals of the ClRP, 47 (2), 669–693. https://doi.org/10.1016/S0007–8506(07)63248–X.
  • [8] Saini, S., Ahuja, I. S. & Sharma, V. S. (2012). The effect of cutting parameters on surface integrity in hard turning. Applied Mechanics and Materials, 110 (116), 751–757. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.110–116.751.
  • [9] Chou, Y. K. (2002). Surface hardening of AISI 4340 steel by machining: a preliminary investigation. J. Mater. Process. Technol., 124, 171–177. https://doi.org/10.1016/S0924–0136(02)00132–2.
  • [10] Pawade, R. S. & Joshi, S. S. (2011). Multi–objective optimization of surface roughness and cutting forces in high–speed turning of Inconel 718 using Taguchi grey relational analysis (TGRA). Int. J. Adv. Manuf. Technol., 56, 47–62 https://doi.org/10.1007/s00170–011–3183–z.
  • [11] Memiş, F. & Turgut, Y. (2020). AISI 2205 dubleks paslanmaz çeliğin cnc torna tezgahında işlenmesinde yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetlerinin deneysel araştırılması. İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, 1 (1), 22–33. https://dergipark.org.tr/tr/pub/mateca/issue/54121/724337.
  • [12] Şirin, E & Şirin, Ş. (2021). Investigation of the performance of ecological cooling/lubrication methods in the milling of AISI 316L stainless steel. İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, 2 (1), 75–84. https://dergipark.org.tr/tr/pub/mateca/issue/62181/901460.
  • [13] Günay, M. (2014). AISI 316L çeliğinin işlenmesinde takım radyüsü ve kesme parametrelerinin taguchi yöntemiyle optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 28 (3), https://dergipark.org.tr/en/pub/gazimmfd/issue/6704/89106.
  • [14] Günay, M. (2022). Modeling and multiple optimization in face milling of hardfacing welding applied steel: force, roughness, power. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science., 236 (12), 6652–6664, https://doi.org/10.1177/09544062211065998.
  • [15] Yücel, A. & Yıldırım, Ç. V. (2020). AA2024 Alaşımının Tornalanmasında Nanoakışkan Konsantrasyon Oranı ve MMY Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Sıcaklığı Üzerindeki Etkisi. İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, 1 (3), 18–32, https://dergipark.org.tr/tr/pub/mateca/issue/58430/824996.
  • [16] Kacal, A. & Yıldırım, F. (2013). Application of grey relational analysis in high–speed machining of hardened AISI D6 steel. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 227 (7), pp. 1566–1576. https://doi.org/10.1177/0954406212466792.
  • [17] Pawade, R. S., Joshi, S. S. & Brahmankar, P. K. (2008). Effect of cutting edge geometry and machining parameters on surface integrity of high–speed turned Inconel 718. Int J Mach Tools Manuf, 48 (1), 15– 28. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2007.08.004.
  • [18] Lu, H. S., Chang, C. K., Hwang, N. C., & Chung, C. T. (2009). Grey relational analysis coupled with principal component analysis for optimization design of the cutting parameters in high–speed end milling. Journal of Materials Processing Technology, 209 (8), 3808–3817. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.08.030.
  • [19] Kıvak, T. (2014). Optimization of surface roughness and flank wear using the Taguchi method in milling of Hadfield steel with PVD and CVD coated inserts. Measurement, 50, pp.19–28. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2013.12.017.
  • [20] Gupta, A., Singh, H. & Aggarwal, A. (2011). Taguchi–fuzzy multi output optimization (MOO) in high speed CNC turning of AISI P–20 tool steel, Expert Systems with Applications, 38 (6), pp. 6822–6828. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2010.12.057.
  • [21] Mandal, N., Doloi, B., Mondal, B. & Das, R. (2011). Optimization of flank wear using Zirconia Toughened Alumina (ZTA) cutting tool: Taguchi method and Regression analysis. Measurement, 44 (10), 2149–2155. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2011.07.022.
  • [22] Liu, C. R. & Barash, M. M. (1976). The mechanical state of the sub layer of a surface generated by chip–removal process Part 1: Cutting with a sharp tool. Transactions of ASME, Journal of Engineering for Industry, 98(4), 1192–1201. https://doi.org/10.1115/1.3439081.
  • [23] Roy, K. R. (1990). A Primer on the Taguchi Method, Competitive Manufacturing Series, New York: Van Nostrand Reinhold.
  • [24] Çiftçi, İ. (2006). Machining of austenitic stainless steels using CVD multi–layer coated cemented carbide tools. Tribol Int, 39, 565–569. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.05.005.
  • [25] De Garmo, E. P., Black, J. T. & Kohser, R. A. (1997). Materials and processes in manufacturing. New Jersey: Prentice–Hall Inc., 214–652.
  • [26] Gupta, M. & Kumar, S. (2015). Investigation of surface roughness and MRR for turning of UD–GFRP using PCA and Taguchi method. Eng. Sci. Technol. & Int. J., 18, 70–81. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2014.09.006.
  • [27] Suresh, R. & Basavarajappa, S. (2014). Effect of process parameters on tool wear and surface roughness during turning of hardened steel with coated ceramic tool. Procedia Mater Sci., 5, 1450– 1459. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.464.
  • [28] Halverstadt, R. D. (1959). How to minimize and control residual machining stresses. American Machinist, 103 (22) 138.
  • [29] Outeiro, J. C., Dias, A. M., Lebrun, J. L. & Astakhov, V. (2002). Machining residual stresses in AISI 316L steel and their correlation with the cutting parameters. Mach. Sci. Technol., 6 (2), 251–270. https://doi.org/10.1081/MST–120005959.
  • [30] Shih, A. J. (1996). Finite element analysis of the rake angle effects in orthogonal cutting. Int. J. Mech. Sci., 38(1), 1–17. https://doi.org/10.1016/0020–7403(95)00036–W.
  • [31] Moufki, A., Molinari, A. & Dudzinski, D. (1998). Modelling of orthogonal cutting with a temperature dependent friction law. J. Mech. Phys. Solids, 46 (10), 2103–2138. https://doi.org/10.1016/S0022– 5096(98)00032–5.
  • [32] Sağlam, H., Ünsaçar, F. & Yaldiz, S. (2006). Investigation of the effect of rake angle and approaching angle on main cutting force and tool tip temperature. Int. J. Mach. Tools Manufac., 46, 132–141. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.05.002.
  • [33] Outeiro, J. C., Umbrello, D. & M’Saoubi, R. (2006). Experimental and numerical modelling of the residual stresses induced in orthogonal cutting of AISI 316L steel. Int. J. Mach. Tools Manufac. 46 (14), 1786–1794. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.11.013.
  • [34] Günay, M., Korkut, İ., Aslan, E. & Şeker, U. (2005). Experimental investigation of the effect of cutting tool rake angle on main cutting force. J. Mater. Process. Technol., 166, 44–49. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.07.092.
  • [35] Ulutan, D. & Ozel, T. (2011), Machining induced surface integrity in titanium and nickel alloys: a review. Int. J. Mach. Tools Manufac., 51, 250–280. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2010.11.003.
  • [36] Dvivedi, A. & Kumar, P. (2007). Surface quality evaluation in ultrasonic drilling through the Taguchi technique. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 34, 131–140. https://doi.org/10.1007/s00170–006–0586–3.
  • [37] Sudhakara, D. & Prasanthi, G. (2014). Application of Taguchi method for determining optimum surface roughness in wire electric discharge machining of P/M cold worked tool steel (Vanadis–4E). Procedia Engineering, 97, 1565–1576. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.440.
  • [38] Çetin, M. H., Özçelik, B., Kuram, E. & Demirbas, E. (2011). Evaluation of vegetable based cutting fluids with extreme pressure and cutting parameters in turning of AISI 304L by Taguchi method. J. Cleaner Prod., 19, 2049–2056. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.07.013.
APA ŞEKER U, GÜRBÜZ H, KAFKAS F (2022). AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. , 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
Chicago ŞEKER Ulvi,GÜRBÜZ Hüseyin,KAFKAS FIRAT AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. (2022): 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
MLA ŞEKER Ulvi,GÜRBÜZ Hüseyin,KAFKAS FIRAT AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. , 2022, ss.391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
AMA ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. . 2022; 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
Vancouver ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. . 2022; 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
IEEE ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F "AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi." , ss.391 - 407, 2022. 10.29109/gujsc.1149757
ISNAD ŞEKER, Ulvi vd. "AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi". (2022), 391-407. https://doi.org/10.29109/gujsc.1149757
APA ŞEKER U, GÜRBÜZ H, KAFKAS F (2022). AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 10(3), 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
Chicago ŞEKER Ulvi,GÜRBÜZ Hüseyin,KAFKAS FIRAT AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 10, no.3 (2022): 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
MLA ŞEKER Ulvi,GÜRBÜZ Hüseyin,KAFKAS FIRAT AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.10, no.3, 2022, ss.391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
AMA ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2022; 10(3): 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
Vancouver ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2022; 10(3): 391 - 407. 10.29109/gujsc.1149757
IEEE ŞEKER U,GÜRBÜZ H,KAFKAS F "AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 10, ss.391 - 407, 2022. 10.29109/gujsc.1149757
ISNAD ŞEKER, Ulvi vd. "AISI 316L Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Takım Geometrisi ve İşleme Parametrelerinin Yüzey Bütünlüğü Özelliklerine Etkisinin Taguchi Yöntemi ile Analizi". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 10/3 (2022), 391-407. https://doi.org/10.29109/gujsc.1149757
Sayfa Oluşturulma Tarihi
24-04-2024 3:34

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları