AISI 1040 çeliğinin tornalanmasında yüzey pürüzlülüğünün istatistiksel incelenmesi

Abstract

İmalatta gider kalemleri fazla olduğundan dolayı maliyetler de büyük olmaktadır. Ayrıca imalat sektöründe çok düşük toleranslar talep edildiği için üretim esnasında planlamalar karmaşık bir hal almaktadır. İstediğimiz geometrileri üretebilmek, maliyetleri düşürmek ve iyi bir yüzey elde etmek için doğru kesme parametreleri belirlenmelidir. Yüzey bütünlüğünü ve yüzey pürüzlülüğünü etkileyen parametrelerin doğru seçilmesi, işleme sonunda kusurların minimum seviyeye indirilmesinde önemli rol oynamaktadır. Bu tezde, tornalama işlemi ile silindirik parçaların imalatında en düşük yüzey pürüzlülüğünü elde etmek için belirlediğimiz kesme parametrelerinin en uygun seviyelerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle, kesme parametreleri olarak kesme hızı, ilerleme miktarı ve talaş derinliğine göre Taguchi L9 ortogonal dizininde deney listesi oluşturulmuştur. Çalışmamızda deney numunesi olarak, günümüz imalat sanayisinde sıklıkla tercih edilen AISI 1040 imalat çeliği kullanılmıştır. Isıl işlem ile 41 HRc sertliğine sahip silindirik malzeme CNC torna tezgâhında işlenerek en düşük yüzey pürüzlülüğünün elde edildiği kesme şartları belirlenmiştir. İş paçaları, CVD yöntemi ile kaplanmış karpit kesici uç kullanılarak işlenmiştir. Deneyler soğutma sıvısı kullanılmadan kuru ortam şartlarında yapılmıştır. Yapılan deneylerin sonunda iş parçalarının ortalama yüzey pürüzlülük değerleri (Ra) ölçülmüştür. Taguchi tasarımı ile sinyal/gürültü (S/N) oranları bulunmuştur. Deneylerin sonuçlarına göre üç parametre arasında ortalama yüzey pürüzlülüğü için en önemli etkiyi ilerleme parametresinin yaptığı tespit edilmiştir. Aynı zamanda ANOVA analizi de ilerleme hızının Ra değerinde 95% güven düzeyinde olduğunu göstermiştir.

The fact that the expense items of manufacturing expenditures are large and therefore the costs are also large. Also very low tolerances are demanded in the manufacturing sector, so planning becomes complicated during production. Correct cutting parameters must be determined to produce the desired geometries, reduce costs and obtain a good surface. Accurate selection of parameters affecting surface integrity and surface roughness plays an important role in minimizing defects. In this thesis, in order to obtain the lowest surface roughness in the machining of cylindrical parts by turning operation, it is aimed to determine the most suitable levels of cutting parameters. For this reason, according to the cutting speed, feed and chip depth as cutting parameters, a test list was created in Taguchi L9 orthogonal array. In our study as a test sample, AISI 1040 manufacturing steel was used which is frequently preferred manufaturing industry today. Cylindrical materials obtained by heat treatment with 41 HRc hardness were machined in the CNC lathe machine to determine the cutting conditions that obtained the minimum surface roughness. Work pieces were machined with using CVD coated carbide insert. The experiments were carried out under dry conditions without the use of coolant. At the end of the experiments, the average surface roughness values (Ra) of the work pieces were measured. The signal/noise (S/N) ratios were found with Taguchi design. According to the results of the experiments, the most important effect for the average surface roughness among the three parameters was determined by the feed rate parameter. Furthermore, ANOVA analysis showed that the feed rate was 95% confidence level.