Kesme hızının kesme kuvvetlerine etkisi

Kesme kuvvetlerinn çeşitli kriterlere bağlı olarak değiştiği bilinen bir gerçektir. Bunlardan bazıları; kesme hızı, ilerleme miktarı, talaş derinliği, malzemenin yapısı ve mekanik özellikler olarak sayılabilir.

Ham malzeme ve farklı östemperleme sıcaklık ve süresine sahip numuneler üzerinde yapılan işlenebilirlik deneyleri esnasında ölçülen bileşke kesme kuvveti (FR)’nin, kesme hızı ve ilerleme miktarına bağlı olarak değişimleri Şekil 7.7, Şekil 7.8 ve Şekil 7.9’da gösterilmiştir.

0,025 mm/dev ilerlemede miktarında farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham malzeme için kesme hızına bağlı kesme kuvvetlerindeki değişimler Şekil 7.7’de gösterilmiştir.

Şekil 7.7. 0,025 mm/dev ilerlemede her bir malzeme için (Farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham

malzeme için) kesme hızına bağlı kesme kuvvetleri

Şekil 7.7 incelendiğinde tüm numunelerin artan kesme hızına paralel olarak kesme kuvvetleri de artmıştır. Bu durum numunelerin mekanik özellikleri ve takım aşınmasının bir göstergesidir. Kesme hızının artmasıyla kesici uç çevresinde ısının artması ve kesici takımdaki aşınmanın artması beklenen bir durumdur (Akray, 2007; Baydoğan, 1996;

Darwish ve Elliot, 1993; Şahin ve diğerleri, 2006; Ucun ve diğerleri, 2005 ).

Şekil 7.7’de incelendiğinde östemperleme ısıl işlemi uygulanmış numunelere göre daha düşük mekanik özelliklere sahip döküm haldeki numunede en düşük kesme kuvvet değeri elde edilmiştir. Ham malzeme için 70 m/dak kesme hızında en düşük kesme kuvveti değeri F_R =164,33N, en yüksek kesme kuvveti ise 112 m/dak kesme hızında F_R =408,29N olarak ölçülmüştür. Kesme hızı %50 artırıldığında kesme kuvvetinin %150 arttığı görülmüştür.

Östemperleme ısıl işlemi uygulanmış vermiküler grafitli dökme demirlerde en düşük kesme kuvvet değeri (FR =261,31 N), 375^oC östemperleme sıcaklığı ve 60 dakika bekleme süresindeki numunede elde edilmiştir. Bu numune için, Şekil 7.1 ve Çizelge 7.1’e bakıldığında sertlik değeri en düşük ÖVGDD olduğu görülmektedir. En yüksek kesme kuvvet değeri (FR =861,64 N) ise, 315^oC östemperleme sıcaklığı ve 120 dakika bekleme süresinde 112 m/dak kesme hızındaki numune işlenirken elde edilmiştir.

0,0375 mm/dev ilerlemede miktarında farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham malzeme için kesme hızına bağlı kesme kuvvetlerindeki değişimler Şekil 7.8’de gösterilmiştir.

Şekil 7.8. 0,0375 mm/dev ilerlemede her bir malzeme için (Farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham malzeme için) kesme hızına bağlı kesme kuvvetleri

Şekil 7.8 incelendiğinde, numunelerin mekanik özellikleri, mikro yapı ve takım aşınması sonucunda literatüre uygun olarak tüm numunelerde kesme hızı arttıkça kesme kuvvetleri artmıştır (Akray, 2007; Baydoğan, 1996; Darwish ve Elliot, 1993; Şahin ve diğerleri, 2006;

Ucun ve diğerleri, 2005 )

VGDD’lerde daha önce açıklandığı gibi döküm haldeki numunede en düşük kesme kuvveti değeri (FR =219,91N) 70 m/dak kesme hızında, en yüksek kesme kuvveti (FR =401,63N) ise 112 m/dak kesme hızında gerçekleşmiştir. Kesme hızı %100 artırıldığında kesme kuvvetinin %80 arttığı görülmüştür.

Östemperlenmiş vermiküler grafitli dökme demirlerde en düşük kesme kuvvet değeri (FR=405,19N) 375^oC östemperleme sıcaklığı ve 60 dakika bekleme süresinde 70 m/dak kesme hızında ölçülmüştür. Bu durum numunenin mekanik özellikleri (Şekil 7.1 ve Çizelge 7.1) ile birlikte değerlendirildiğinde paralellik göstermektedir. 375^oC östemperleme sıcaklığı ve 60 dakika bekleme süresi uygulanan numune, östemperleme işlemi uygulanmış diğer numunelerle karşılaştırıldığında en düşük sertliğe (38,37 HRC) sahiptir. En yüksek kesme kuvvet değeri (F_R=772,09N) ise 315^oC östemperleme sıcaklığı ve 180 dakika bekleme süresinde 112 m/dak kesme hızında ölçülmüştür. Isıl işlem sıcaklığının düşük (315^oC) olduğu şartlarda genel olarak kesme kuvvetleri de yüksek olmaktadır. Bunun sebebi fazlar arası mesafenin kısa olması ve kısa aralıklar nedeniyle deformasyon mesafesinin azalmasıdır. Bu nedenle düşük sıcaklıklarda kesme kuvvetleri artmaktadır. Aynı zamanda düşük sıcaklıklarda yüksek sertlik ve dayanım elde edildiği için, yüksek kesme kuvvetleri oluşmaktadır (Baydoğan, 1996; Darwish ve Elliot, 1993;

Seyfi, 2006).

0,05 mm/dev ilerlemede miktarında farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham malzeme için kesme hızına bağlı kesme kuvvetlerindeki değişimler Şekil 7.9’da gösterilmiştir.

Şekil 7.9. 0,05 mm/dev ilerlemede her bir malzeme için (Farklı östemperleme sıcaklık ve süreleri uygulanan malzeme ve östemperleme işlemi uygulanmamış ham malzeme için) kesme hızına bağlı kesme kuvvetleri

Şekil 7.9 incelendiğinde tüm numunelerin artan kesme hızına paralel olarak kesme kuvvetleri artmıştır. Bu durum malzemenin mekanik özellikleri, mikro yapı ve takım aşınması ile açıklanabilir. Kesme hızının artmasıyla kesici uç çevresinde ısının artması ve kesici takımdaki aşınmanın artması beklenen bir durumdur (Akray, 2007; Baydoğan, 1996;

Darwish ve Elliot, 1993; Şahin ve diğerleri, 2006; Ucun ve diğerleri, 2005).

Düşük mekanik özellikleri nedeniyle döküm haldeki VGDD’lerin numunelerin kesme kuvveti, östemperleme işlemi uygulanmış VGDD’lere göre daha düşüktür. Döküm haldeki VGDD’inen en düşük kesme kuvveti (FR=228,71N) 70 m/dak kesme hızında, en yüksek kesme kuvveti değeri (FR=360,91N) ise 112 m/dak kesme hızında gerçekleşmiştir. Kesme hızı %100 artırıldığında kesme kuvvetinin %58 arttığı görülmüştür.

Östemperlenmiş vermiküler grafitli dökme demirlerde 70 m/dak kesme hızında en düşük kesme kuvvet değeri (FR=445,17N), 375^oC östemperleme sıcaklığı ve 60 dakika bekleme süresinde ölçülmüştür. En yüksek kesme kuvvet değeri (FR=836,98N), 375^oC östemperleme sıcaklığı ve 180 dakika bekleme süresinde 112 m/dak kesme hızında ölçülmüştür.

Östemperleme ısıl işlemi ile VGDD malzemesinin yapı ve özellikleri değiştirilmiştir (Çizelge 7.2). Bu değişimler bazılarında işlenebilirliğe olumlu yansımaktadır. Ancak östemperleme ısıl işlemi ile malzemelerin sertlik değeri artarken bu çalışmanın genelinde olduğu gibi, döküm durumuna göre ÖVGGD’lerin kesme kuvvetleri artmıştır. Bu sonuç, talaş kaldırma işleminin zorlaştığı anlamına gelmektedir. Diğer yandan mikro yapıda ısıl işlem sonrası özellikle kısa östemperleme sürelerinde dönüşmemiş halde bulunan östenit alanları bulunmaktadır. Östenitik yapı, oda sıcaklığında kararsız bir yapı olduğundan dönüşüme uğrar. Bu dönüşüm uygun şartlarda olduğunda hedeflenen özelliklerin elde edilmesinde avantaj sağlar. Ancak işleme sırasında kontrolsüz dönüşümlerin meydana gelebileceği unutulmamalıdır. Çünkü talaş kaldırırken soğutma sıvısı kullanılmadığı için termal etkiler ve zorlamalar neticesinde ise mekanik etkiler meydana gelmektedir.

Özellikle östenit yapılar deformasyona uygun yapılardır ve yüksek oranda deformasyon sertleşmesi gösterebilirler. Bu nedenle dönüşmemiş östenit alanlarının talaş kaldırma sırasında önemli etkileri bulunmaktadır. Bu durum ise, kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Kesme hızlarının artması ile deformasyon hızı ve miktarı artmaktadır (Akray, 2007; Baydoğan, 1996; Darwish ve Elliot, 1993; Mavi, 2008, Ovalı ve Mavi, 2011; Seyfi 2006; Wang ve diğerleri; 2005).