AISI 304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN FARKLI KESME PARAMETRELERİ İLE TORNALAMA İŞLEMİNDEN SONRA OLUŞAN KALICI GERİLMELERİN ARAŞTIRILMASI

Özgür TEKASLAN, Nedim GERGER, Ulvi ŞEKER
1.301 381

Öz


Kullanım alanlarına göre istenen mekanik ve kimyasal özelliklerin sağlanması için paslanmaz çeliklerin
bileşimlerinde yapılan değişiklikler, paslanmaz çeliklerin işlenebilirliğini etkilemektedir. Bütün üretim işlemleri
(ısıl işlem, talaşlı ve talaşsız imalat, kimyasal işlemler gibi) makine parçaları üzerinde kalıcı gerilmeler oluşturur.
Özellikle talaş kaldırma yöntemlerine bağlı olarak malzeme üzerinde gerilmeler oluşmaktadır. Bu gerilmeler,
makine elamanları üzerinde yorulma dayanımını azaltacak ve boyutsal değişikliklere yol açabilecek zararlı
etkilere de neden olabilir. Bu nedenle makine elamanlarındaki kalıcı gerilme değerlerinin bilinmesi
gerekmektedir.
Bu araştırmada, AISI 304 östenitik paslanmaz çelik malzeme değişik kesme parametreleri ile işlendikten sonra,
işlemeye bağlı olarak bünyesinde nasıl bir kalıcı gerilme oluştuğunu belirlemek hedeflenmiştir. AISI 304
çeliğinden 61 mm çapında, 250 mm boyunda 31 adet deney numunesi hazırlanmış ve değişik kesme
parametrelerinde CNC torna tezgâhında işlenmiştir. Daha sonra deney numuneleri üzerinde oluşan kalıcı
gerilme, katman kaldırma yöntemi kullanılarak tespit edilmiş ve en uygun işleme parametreleri belirlenmiştir.
Deney numunelerinin tornalama işlemi sonunda yüzeylerde maksimum -1876.69 MPa ile -136.71 MPa’lık
basma kalıcı gerilmelerinin oluştuğu tespit edilmiştir. Yüzeydeki basma kalıcı gerilmelerinin, katman
kaldırılması ile 0.0465 mm derinlikten sonra çekme kalıcı gerilmelerine yöneldiği tespit edilmiştir.

Anahtar kelimeler


AISI 304 östenitik paslanmaz çelik, kesme parametreleri, kalıcı gerilme, katman kaldırma yöntemi.

Tam metin:

PDF


Referanslar


Sandvik Coromant Co. Inc., Modern Metal Cutting-A Practical Handbook, Sweden,

(1997).

Bahadur, A., Kumar, B.R., Chowdhury, G.S,

“Evaluation Of Changes İn X-Ray Elastic

Contants And Residual Stress As A Fuction Of

Cold Rolling Of Austenitic Steels”, Materials

Science and Techonology, V20, 3,

(2004),p.,387-392.

J.C. Outeiro, A.M. Dias, J.L. Lebrun, V.P.

Astakhov, Machining residual stresses in AISI

L steel and their correlation with the cutting

parameters, Machining Science and

Technology, 6 (2) (2002) 251–270.

Korkut, İ., Kasap, M., Çiftci, M., Şeker, U.,

“Determination Of Optimum Cutting Parameters

During Machining Of AISI 304 Austenitic

Stainless Stell” Materials&Desing,V25,

,(2004),p.,303-305

P. Dahlman, F. Gunnberg, M. Jacobson, The

influence of rake angle, cutting feed and cutting

depth on residual stresses in hard turning, J.

Mater. Proc. Tech., 147 (2004) 181–184.

J. Hua, X. Cheng, V. Bedekar, R. Shivpuri, Y.

Matsumoto, F. Hashimoto, T.R. Watkins, Effect

of feed rate, workpiece hardness and cutting edge

on subsurface residual stress in the hard turning

of bearing steel using chamfer + hone cutting

edge geometry, Mater. Sci. Eng., A 394 (2005)

–248.

J. Hua, R. Shivpuri, D. Umbrello, Investigation of

cutting conditions and cutting edge preparations

for enhanced compressive subsurface residual

stress in the hard turning of bearing steel, J.

Mater. Proc. Tech. 171 (2) (2006) 180–187.

D. Umbrello, FE—analysis of machining

processes: innovative experimental techniques

for results assessing, Ph.D. Thesis, Mechanical

Engineering, University of Calabria (February

.

D. Ulutan, B.E. Alaca, I.Lazoğlu, Analytical

modelling of residual stresses in machining,

Journal of Materials Processing Technology

(2007), p., 77-87

D. Umbrello, G. Ambrogio, L.Filice, R. Shivpuri,

An ANN approach the desired cutting conditions

during hard turning, Journal of Materials

Processing Technology 189 (2007), p., 143-152

J.C. Outerio, D.Umbrello, R.M.Saoubi,

Experimental and numerical modelling of the

residual stresses induced in orthogonal cutting of

AISI 316L steel, Machine Tools & Manu

Facture, 46 (2006), p., 1786-1794

M.N.A. Nasr, E.-G. Ng., M.A. Elbestawi,

Modelling the effects of tool-edge radius on

residual stresses when orthogonal cutting AISI

L, Machine Tools & Manu Facture, 47

(2007), p., 401-411

F. Valiorgue, J.Rech, H. Hamdi, P. Gilles, J.M.

Bergheau, A new approach for the modelling of

residual stresses induced by turning of 316L,

Journal of Materials Processing Technology

(2007)

F. Gunnberg, M. Escursell, M. Jacobson, The

influence of cutting parameters on residual

topography during hard turning of 18 MnCr5 case

carburised steel, Journal of Materials

Processing Technology, 174 (2006), p.,82-90

Ship-Peng Lo, “An Analysis Of Cutting Under

Different Rake Angles Using The Finite Element

Method”, Journal of Materials Processing

Technology 105 (2000), p., 143-151

R. Liu, Y.B. Guo, “Finite Element Analysis Of

The Effect Of Sequential Cuts And Tool-Chip

Friction On Residual Stresses İn A Machined

Layer”, International Journal of Mechanical

Sciences 42, (2000), p.1069–1086.

Natarajan, R., Jeelani, S., “Residual Stresses In

Machining Using Finete Element

Method”,Computers In Engineering, Computer

Software And Applications ASME, New York,

(1983), 3, P.,19-20

Bray, D. E., Pathak, N., Srınıvasan, M. N.,

“Residual Stress Mapping İn A Steam Turbine

Disk Using The LCR Ultrasonic Technique”,

Material Evaluation, (1996).

Fetullayev, E. K.,"Talaş Kaldırma Yöntemi İle

Üretilen Vidalı Elemanlara Yüzey Katında

Oluşan Artık Gerilmelerin Vida Elemanlarına

Etkisi”, Uluslararası Makine Tasarımı ve

İmalat Kongresi, ODTÜ, ANKARA, (1998).

Kasap, M., AISI 304 Östenitik Paslanmaz

Çeliklerin İşlenebilirliğinde En Uygun Kesme

Parametrelerin ve İşleme Şartlarının Deneysel

Olarak Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi,Gazi

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,

(2001).

Belejchak, P., “Machining Stainless Steel”,

Advanced Materials & Processes, (1997), p 23-

Kafkas, F., Katman Kaldırma Tekniğine

Dayalı Olarak Kalıcı Gerilmelerin Ölçülmesini

Sağlayan Bilgisayarlı Ölçme Cihazının

Tasarımı Ve İmalatı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi

Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,

(2001).

Fetullayev, E. K.,"Vidalarda Meydana Gelen

Artık Gerilmelerin Teknolojik Faktöre Bağlı

Olarak Tayin Edilmesi”, 7. Uluslararası Makine

Tasarımı ve İmalat Kongresi, ODTÜ,

ANKARA, (1996).

Marshall, C.W., Maringer, R.E., Dimensional

Instanbility On Introduction, Pergamon Press

Ltd., UK.(1977), p. 139-163., p. 342-395.

Shet,C, Deng, X., “Residual Stresses And Strains

In Orthogonal Metal Cutting”, International

Journal of Machine Tools & Manufacture V 43,

(2003), p. 573–587

Zone-Ching Lin, Wun-Ling Lai, H.Y. Lin, C.R.

Liu, “The Study Of Ultra-Precision Machining

And Residual Stress For Nip Alloy With Different Cutting Speeds And Depth Of Cut”,

Journal of Materials Processing Technology,

V97, (2000), p.200-210.

Lin, Z.C., Lin, Y.Y., Liu, C.R., “Effect Of

Thermal Load And Mechanical Load On The

Residual Stress Of A Machined Workpiece”, Int.

J. Mech. Sci. 33 (4), (1991), p. 263–278.

Jeffrey D. Thiele, Shreyes N. Melkote, Roberta

A. Peascoe, Thomas R. Watkins, “Effect Of

Cutting-Edge Geometry And Workpiece

Hardness On Surface Residual Stresses İn Finish

Hard Turning Of AISI 52100 Steel”, Journal of

Manufacturing Science and Engineering, Vol.

, (2000), p.642-649.

Lin, Z.C., Lai, W.L., Lin H.Y., Liu, C.R.,

“Residual Stres With Different Tool Flank Wear

Lenghts İn The Ultra Precision Machining Of Ni-

P Alloys, Journal of Materials Processing

Technology, V 65, (1997), p.,116-126.

Lin, Z.C., Lin, Y.Y., “A Study Of Oblique

Cutting For Different Low Cutting Speeds”,

Journal of Materials Processing Technology, V

, (2001), p., 313-325.

Lin, Z.C., Yarng, Y.D, “ Three Dimensional

Cutting Process Analysis with Different Cutting

Velocities”, Journal of Materials Processing

Technology, V 70, (1997), p.22-33.

Henriksen, E. K., “Residual Stress In Machined

Surfaces”, Transactions ASME Journal Of

Engineering for İndustry, Vol. 73, (1951), p.

-76.

Liu, C.R., Barash, M.M., “Variables governing

patterns of mechanical residual stress in a

machined surface”,. Transactions of the ASME,

Journal of Engineering for Industry V

,(1982), p. 257–264.

Leskovar, P. And Peklenik, J., “Influence

Affecting Surface Integrity In TheCutting

Process”, Ann. CIRP, (1981), p. 245-248.

Sasahara, H., Obikawa, T., Shirakshi, T.,

“Prediction Model Of Surface Residual Stress

Within A Machined Surface By Combining Two

Orthogonal Plane Models”, Journal Of Machine

Tools And Manufacture, V.,44, 7-8, (2004), p.,

-822

M.H. El-Axir, “A Method Of Modeling Residual

Stress Distribution İn Turning For Different

Materials”, International Journal of Machine

Tools & Manufacture 42,(2002), p.,1055–1063.

H., Sasahara “The effect on fatigue life of

residual stress and surface hardness resulting

from different cutting conditions of 0.45%C

steel,”, Journal Of Machine Tools And

Manufacture, V.,45, (2005), p., 131-136.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.