Aısı 52100 rulman çeliğinin ultrasonik tornalama yöntemi ile işlenebilirliğinin araştırılması

Bu çalışmada, AISI 52100 çeliğinin geleneksel ve ultrasonik tornalanmasında, farklı soğutma/yağlama tekniklerinin ve işlem parametrelerinin performans karakteristikleri üzerindeki etkileri yani AISI 52100 çeliğinin işlenebilirliği deneysel, sayısal ve istatistiksel olarak araştırıldı. Çalışmada, işlenebilirliğin tespit edilmesi amacıyla, bağımsız değişkenlerin iş parçası yüzey pürüzlülüğü, yüzey topografisi, işleme sıcaklığı, kesme kuvveti, takım aşınması/ömrü, talaş formu, talaş kalınlık oranı ve işleme indeksi üzerine olan etkileri belirlendi. Deneysel çalışmalar, 50, 100 ve 150 m/dak kesme hızları, 0.1 mm/devir sabit ilerleme ve 0.5 mm sabit talaş derinliği gibi işleme şartları altında, sementit karbür ve kübik bor nitrür (CBN) kesici takımlar kullanılarak hem kuru işleme hem de nano boyutlu Al2O3 içeren nano kesme sıvılı minimum miktarda yağlama (MMY) yöntemi kullanılarak yürütüldü. Ultrasonik tornalamada, kesici takıma iki farklı titreşim genliği (5 ve 10 µm) ve iki farklı titreşim frekansı (20 ve 30 kHz) uygulandı. DEFORM paket programı yardımıyla kesme kuvveti ve işleme bölgesi sıcaklık analizi gerçekleştirildi. Deneylerden elde edilen veriler ve DEFORM analiz sonuçları karşılaştırıldı. Bağımsız değişkenlerin, bağımlı değişkenlere olan etkilerinin önem derecelerini belirlemek amacıyla varyans analizi (ANOVA) gerçekleştirildi. Deneysel çalışma sonuçlarına göre; kesici takıma uygulanan titreşimin her koşulda, yüzey pürüzlülüğünü iyileştirdiği, kesme kuvvetlerini ve kesici takım aşınmasını azalttığı tespit edildi. Kuru işleme şartı altında yapılan ultrasonik tornalamada, kesme hızının artmasıyla, işleme bölgesi sıcaklığı geleneksel tornalamaya göre daha fazla arttığı görüldü. Ancak MMY yöntemi ile yapılan ultrasonik tornalama deneylerinde oluşan işleme bölgesi sıcaklığındaki artış kuru işlemeye göre oldukça sınırlı kaldı. Ayrıca titreşim frekansının artmasıyla, iş parçası yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti azaldı. CBN kesici takımlarda serbest yüzey aşınmaları yaygın olarak görülürken, sementit karbür kesici takımlarda düzenli bir aşınma görülmeyip, uç kırılmaları, çentik aşınması ve takım üzerine talaş sıvanması yaygın olarak görüldü. Yüzey topografi sonuçlarına göre, geleneksel tornalamada ilerlemeye bağlı oluşan izler baskın yüzey dokusunu oluştururken, ultrasonik tornalamada mikro girinti ve çıkıntı oluşumu görüldü. Düşük kesme hızında süreksiz talaş oluşurken, artan kesme hızı ile geleneksel tornalamada şerit talaş, ultrasonik tornalamada ise helisel talaş formları görüldü. Ultrasonik tornalamada işleme indeksinin geleneksel tornalaya göre yüksek çıktığı belirlendi. Sonlu elemanlar analizlerinde kesme sıcaklığı ve kesme kuvvetlerinin deneysel çalışmalarda elde edilen verilere oldukça yakın olarak elde edildi. Varyans analiz sonuçlarına göre; yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı, takım aşınması ve talaş kalınlık oranına etki eden en önemli bağımsız değişkenin kesme hızı olduğu, kesme kuvvetine etki eden en önemli bağımsız değişkenin işleme yöntemi olduğu ve işleme indeksine etki eden en önemli bağımsız değişkenin ise soğutma yöntemi olduğu belirlendi.