Kalın camsı metal malzeme üzerinde frezeleme kaynaklı oluşan kalıntı gerilmelerin delik delme yöntemi ile ölçümü

Abstract

Bu çalışmada, Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10 bileşime sahip Zirkonyum esaslı kalın camsı metal, talaşlı imalat yöntemlerinden frezeleme işlemine tabi tutulmuştur. Ardından frezeleme kaynaklı oluşan kalıntı gerilme yarı hasarlı delik delme yöntemi ile ölçülmüş ve incelenmiştir. Arkla ergitme yöntemiyle üretilen 10 mm çapında ve 100 mm uzunluğundaki numune su ile soğutulan bir elmas disk ile 25 mm boyunda kesilmiştir. Bu numune fikstüre bağlanarak CNC kontrollü dik işleme tezgahında 600 dev/dak kesme hızı, 20 mm/dak ilerleme hızı ve 0.3 mm paso derinliği alınacak şekilde alın frezeleme yapılmıştır. Elde edilen uzama ölçümleri kullanılarak delik delme yöntemi için verilen ilgili formüllerle kalıntı gerilmeler büyüklük ve doğrultuları ile birlikte hesaplanmıştır. Yüzeyde frezeleme kaynaklı oluşan plastik deformasyonların kesme ucu ile iş parçası yüzeyi arasında oluşan sürtünme kaynaklı ısıl etkiye karşı baskın olması sebebiyle basma gerilmeleri görülmüştür. Yüzeyden derine gidildikçe ve 0.22 mm derinlikten sonra gerilme eğrisi çekme kalıntı gerilmesi yönüne kaymış ve iç denge sağlanmıştır. Yüzeyde görülen basma gerilmeleri çatlak oluşumu ve ilerlemesine karşı direnç oluşturması açısından istenen bir durumdur. Bu çalışma sonucunda kalın camsı metal malzemede alın frezeleme sonucu oluşan kalıntı gerilmelerin delik delme yöntemi ile başarılı bir şekilde ölçülebildiği görülmüştür. Seçilen alın frezeleme kesme parametrelerinin yüzeyde basma gerilmeleri yaratması sebebiyle uygun olduğu görülmüştür.

In this study, first a face milling operation was conducted on Zr-based bulk metallic glass (Zr52.5Ti5Cu17.9Ni14.6Al10) and secondly to investigate residual stress formation due to face milling, semi destructive hole drilling method was used. During the experiments, a bulk metallic glass having diameter of 10 mm cast by arc melting method was cut into 25 mm length with a water cooled diamond disk. The sample was fixed onto a CNC controlled vertical milling machine and face milling was conducted as per machining parameters of 600 rpm cutting speed, 20 mm/min feed rate and 0.3 mm cutting depth. Compressive residual stresses were observed at the surface of the bulk metallic glass sample due to dominating plastic deformations resulted from face milling over the heat effect originated from the friction between the cutter and workpiece. With the increasing depth from the surface, and especially after depth of 0.22 mm, tensile residual stresses are getting dominant. Thus, the residual stress curve per depth moved to tensile residual stresses and internal equilibrium state is achieved. Compressive residual stresses on the sample surface were preferred due to providing resistance to crack formation and propogation. Cutting parameters selected for face milling were proved to be appropriate due to compressive residual stresses on the workpiece surface.