İyon Borürlenmiş Kesme Takımlarında Performans Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, talaşlı imalatta oldukça yaygın bir şekilde kullanılan tungsten karbür kesme takımlarının plazma (iyon) borürlenmesi yapılarak bu işlemin havacılık ve biyomedikal sanayiinde yaygın bir şekilde kullanılan Ti-6Al-4V malzemelerin yüzey frezelenmesi işleminde oluşan kesme kuvvetleri ve iş parçası yüzey pürüzlülüğüne etkisi incelenmiş, ayrıca ortogonal kesme ve aşınma testleri yapılmış ve plazma borlamanın ortogonal kesme parametrelerine etkisi ile takım ömrüne etkisi incelenmiştir. Plazma borlanmış takımlara ayrıca XRD ve SEM ölçümleri de yapılarak plazma borlama sonucunda oluşan bileşikler ve bor nüfuziyet bölgesi incelenmiştir. Ayrıca kesici takımların yüzeyinden ve kesitinden mikrosertlik ölçümleri de yapılarak plazma borlamanın takım sertliğine etkisi incelenmiş ve tüm analizlerin sonuçları değerlendirilmiştir. Plazma borlama işlemini gerçekleştirebilmek amacıyla yeni bir deney düzeneği imal edilerek plazma borlama işlemi 600, 700, 800 ve 850 oC’de, 1, 2, 4 ve 6 saatlik sürelerle ve % 10 BF3, %40 Argon, %50 H2’den oluşan gaz karışım oranında yapılmıştır. Plazma borlanmış kesici uçların takım ömrüne etkisini belirlemek amacıyla plazma borlanmış kesici uçlar Ti-6Al-4V malzeme üzerinde 70 m/dk kesme hızında değişik ilerlemelerde alın frezeleme ile aşınma testlerine tabi tutulmuş ve yan yüzeyleri incelenerek maksimum serbest yüzey aşınması (VB) ölçülmüştür. Aşınma testleri sonucunda; 600 oC’de 6 saat süreyle plazma borlanmış olan kesici uç ile plazma borlanmamış kesici uca göre takım ömründe yaklaşık üç kat artış elde edilmiştir. XRD ölçümleri ile plazma borlama sonrasında kesici takım yüzeyinde W2B, W2B5 ve WB bileşiklerinin oluştuğu ve bu bileşiklerin WC kesici uçların aşınma dayanımlarına olumlu katkı sağladığı görülmüştür.

In this study, tungsten carbides, used widely in the manufacturing process, have been ion (plasma) boronized and the effects of this process to the cutting forces occurred while the face milling operations, and to the surface roughness for the machining of the Ti6Al4V materials, which is widely used in the aerospace and biomedical industry, have been investigated, and in addition, the orthogonal cutting tests and the wear tests have been performed and effects of the plasma boronizing to the orthogonal cutting parameters and to the tool life have been investigated. The compounds which become into being and the boron penetration region which are as a result of plasma boronizing have been investigated by making the XRD and SEM measurements to the plasma boronized tools. In order to implement the plasma boronizing process, a new experimental set up has been manufactured and the plasma boronizing has been carried out at the temperatures of 600, 700, 800, and 850 oC, for 1, 2, 4 and, 6 hours of process times and with the gas combination of 10% BF3, 40% Argon and 50% H2. In order to define the effects of the plasma boronized cutting tools to the tool life, the plasma boronized tools have been implemented to the wear tests by the face milling operations on the Ti-6Al-4V alloy at 70 m/min cutting speed and different feedrates, and by analyzing the side face, the maximum flank wear (VB) has been measured. At the end of the wear tests, the tool life has been tripled with the plasma boronized cutting tools, which are boronized at 600 oC for 6hours according to the unborided cutting tools. It has been investigated by the XRD measurements after the plasma boronizing that, the W2B, W2B5 and WB compounds have been formed on the surface of the cutting tools and these compounds affect to the wear strength positively.