Abstract

Son zamanlarda, çevre ve insan sağlığı üzerideki zararlı etkileri nedeniyle, geleneksel kesme sıvılarının kullanımının, sürdürülebilir imalat yöntemleri ile azaltılması veya ortadan kaldırılması amaçlanmaktadır. Bu sebeple, çevre dostu kesme koşullarının talaşlı imalat proseslerine adaptasyonu, günümüzde daha popüler hale gelmektedir. Bunlar arasında, kriyojenik işleme, özellikle kesilmesi zor malzemelerin talaşlı imalatında, işleme performansını artırmak için etkili bir yöntem olarak da nitelendirilmektedir. Bu çalışma, içten kriyojenik soğutmanın, sertleştirilmiş AISI 52100 rulman çeliğinin bir kesme hızı (200 m/dk), ilerleme (0.1 mm/dev) ve kesme derinliğinde (0.1 mm) tornalanmasında, yüzey pürüzlülüğü ve kalıntı gerilmelere etkilerini araştırmaktadır. Bu amaçla, sıvı azot (LN2) ve karbondioksit (CO2) iki farklı kriyojenik soğutma ortamı olarak seçilmiştir. Test sonuçları, yüzey kalitesini iyileştirmenin ve daha fazla basma gerilmeleri elde etmenin CO2 koşulunda mümkün olduğunu göstermektedir.

References

[1] Sadik MI, Isakson S, Malakizadi A, Nyborg L. Influence of coolant flow rate on tool lifeand wear development in cryogenic and wet milling of Ti-6Al-4V. Procedia CIRP2016;46:91-4.
[2] Jawahir IS, Attia H, Biermann D, Duflou J, Klocke F, Meyer D, et al. Cryogenicmanufacturing processes. CIRP Ann - Manuf Technol 2016;65:713-36.
[3] Dix M, Wertheim R, Schmidt G, Hochmuth C. Modeling of drilling assisted by cryogeniccooling for higher efficiency. CIRP Ann - Manuf Technol 2014;63:73-6.
[4] Hong SY, Ding Y. Cooling approaches and cutting temperatures in cryogenic machining ofTi-6Al-4V. Int J Mach Tools Manuf 2001;10:1417-37.
[5] MacHai C, Biermann D. Machining of β-titanium-alloy Ti-10V-2Fe-3Al under cryogenicconditions: Cooling with carbon dioxide snow. J Mater Process Technol 2011;6:1175-83.
[6] Bicek M, Dumont F, Courbon C, Pušavec F, Rech J, Kopac J. Cryogenic machining as analternative turning process of normalized and hardened AISI 52100 bearing steel. J MaterProcess Technol 2012;212:2609-18.
[7] Pusavec F, Hamdi H, Kopac J, Jawahir IS. Surface integrity in cryogenic machining ofnickel based alloy - Inconel 718. J Mater Process Technol 2011;211:773-83.
[8] Revuru RS, Posinasetti NR, Vsn VR, Amrita M. Application of cutting fluids in machiningof titanium alloys—a review. Int J Adv Manuf Technol 2017;91:2477-98.
[9] Jerold BD, Kumar MP. Machining of AISI 316 stainless steel under carbon-di-oxidecooling. Mater Manuf Process 2012;10:1059-65.
[10] Josyula SK, Narala SKR, Charan EG, Kishawy HA. Sustainable machining of metal matrixcomposites using liquid nitrogen. Procedia CIRP, 2016;40:568-73.
[11] Kaynak Y, Gharibi A. Kesme derinliğinin sertleştirilmiş çelik malzemenin kriyojenik talaşlıimalat performansına etkisi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of GaziUniversity 2019;34:581-596.
[12] Navas VG, Fernández D, Sandá A, Sanz C, Suzon S, De Mendiola TF. Surface integrity ofAISI 4150 (50CrMo4) steel turned with different types of cooling-lubrication. ProcediaCIRP 2014;13:97-102.
[13] Umbrello D, Micari F, Jawahir IS. The effects of cryogenic cooling on surface integrity inhard machining: A comparison with dry machining. CIRP Ann - Manuf Technol2012;61:103-6.
[14] Zurecki Z, Ghosh R, Frey JH. Investigation of white layers formed in conventional andcryogenic hard turning of steels. International Mechanical Engineering Congress andExposition. Manufacturing. Washington, DC, USA. November 15–21, 2003;211-220.ASME.
[15] Çetindağ H, Çiçek A, Uçak N. Performance of CBN inserts in CO2 assisted hard turning ofAISI 52100 bearing steel. 4th Mediterr. Sci. Eng. Congr. (IMSEC), April 25-27, 2019.
[16] Jerold BD, Kumar MP. Experimental comparison of carbon-dioxide and liquid nitrogencryogenic coolants in turning of AISI 1045 steel. Cryogenics (Guildf) 2012;52:569-74.
[17] Hong SY, Ding Y, Jeong W. Friction and cutting forces in cryogenic machining of Ti-6Al4V. Int J Mach Tools Manuf 2001;41:2271-85.
[18] Bordin A, Medeossi F, Ghiotti A, Bruschi S, Savio E, Facchini L, et al. Feasibility ofcryogenic cooling in finishing turning of acetabular cups made of additive manufacturedTi6Al4V. Procedia CIRP 2016;46:615-8.
[19] Çetindağ HA. An Investigation on the Influence of different cooling/lubrication techniqueson the tool wear and surface integrity in the hard turning of AISI 52100 bearing steel. Masterthesis, Ankara Yıldırım Beyazıt University; 2019.