Östenitik ve martenzitik paslanmaz çeliklerin nanoakışkan kullanılarak minimum miktarda yağlama yöntemi ile sürdürülebilir frezelenmesi

Abstract

Paslanmaz çelik malzemeler talaş kaldırma sırasında sahip oldukları pekleşme eğilimlerinden, düşük ısıl iletkenliklerinden, yüksek dayanımlarından ötürü talaşlı şekillendirilmesi zor malzemelerdir. Bu malzemelerin çeşitli kesme sıvıları kullanılarak işlenebilmesi mümkündür, fakat kesme sıvılarının çevre ve sağlık açısından zararlı olması ve bol miktarda kullanılmaları durumunda yüksek maliyet gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu çalışmada talaşlı şekillendirilebilmesi zor olan östenitik ve martenzitik paslanmaz çelik malzemeler, ticari bitkisel kesme sıvısına nano parçacık karıştırılarak elde edilen nanoakışkanın MQL yöntemi uygulanarak çevreye zarar vermeden frezelenmiştir. Literatürde, paslanmaz çelik malzemelerin MQL yöntemi kullanılarak talaşlı şekillendirilmesi konusunda çok az çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, nano parçacık katkılı kesme sıvısı (nanoakışkan) kullanılan MQL yöntemi uygulamasına da rastlanılmamaktadır. Bu çalışmada, kesme sıvısı olarak kullanılan ticari bitkisel yağa ilaveten, soğutma ve yağlama özelliklerini arttırabilmek amacıyla farklı oranda nano grafen, MWCNT (Çok Duvarlı Karbon Nano Tüp) ve nano MoS2 (Molibdendisülfür) parçacıkları katılmıştır. Östenitik ve martenzitik paslanmaz çelik malzemeler, CNC işleme merkezinde kaplamasız ve TiN (Titanyum Nitrür) kaplamalı WC (Tungsten Karbür) kesici takımlarla MQL yöntemi uygulanarak frezelenmiştir. Elde edilen sonuçların karşılaştırılabilmesi amacıyla frezeleme işlemleri, kuru işleme olarak da tekrarlanmıştır. Farklı akış hızlarıyla kullanılan, nano parçacık tiplerinin ve karışım oranlarının, frezelemede; takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve çapak formuna etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, MQL akış hızının ve nano parçacık katkı oranlarının frezelemeye olumlu katkıda bulunduğu gözlemlenmiştir. Sadece MWCNT parçacık katkı oranının %0,15’den %0,2’ye arttırılması, artan viskozite değeri ve çökelme eğilimi göstermesi nedeniyle MQL verimini düşürmüştür. Nano parçacık bazında nano grafenin en iyi sonuçları verdiği gözlemlenmiştir. Serbest yüzey aşınması, yüzey pürüzlülüğü ve kesme sıcaklığını azaltan TiN kaplamalı takımlar, az ve kısa çapak oluşumu vererek kaplamasız takımlardan daha üstün performans göstermişlerdir.