بررسی تجربی اثر پارامترهای فرآیند تراشکاری داغ بر سایش ابزار و زبری سطح فولاد AISI630

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران

2 استادیار مهندسی مکانیک-ساخت و تولید، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران

3 دانشکده مهندی مکانیک دانشگاه تهران

4 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران

چکیده

فولاد AISI630 یک فولاد زنگ نزن است که با مکانیزم پیر سختی، استحکام آن افزایش می‌یابد. این فولاد دارای سختی بالا و ضریب هدایت حرارتیِ پایین است و به این دلیل در دسته مواد سخت-برش قرار می‌گیرد. این دو عامل سبب شده که سایش ابزار در فرآیند ماشین‌کاریِ این فولاد زیاد باشد و کیفیت سطح قطعه کار پس از ماشین کاری نامطلوب باشد. در این تحقیق فرآیند تراشکاری داغ این فولاد مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیینِ تاثیر پارامترهای ماشینکاری بر سایش ابزار، فرآیند تراشکاری داغ تا دمای پیشگرم ºC 400 بر روی این فولاد انجام شد. تراشکاری در سه نرخ پیشروی و سه سطح از سرعت برشی و با استفاده از ابزار کاربایدی با دو لایه پوشش PVD-(Ti, Al)N/(Al, Cr)2O3 انجام شد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی مقدار سایش سطح آزاد ابزار در شرایط مختلف تراشکاری و در دماهای پیشگرم مختلف اندازه‌گیری شد و مکانیزم سایش ابزار بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که کمترین سایش در سطح آزاد ابزار با انجام تراشکاری داغ در دمای ºC 300 حاصل شده است. بطوریکه تراشکاری داغ در این دما سبب کاهش 33 درصدی در سایش سطح آزاد ابزار شد. مشاهده سطح ساییده شده ابزارها نشان داد که مکانیسم سایش ابزار در تراشکاری داغ و تراشکاریِ معمولی این فولاد از نوع سایش خراشان و سایش چسبنده است. نتایج زبری سنجی از سطح قطعه کار نیز نشان داد که در هر سرعت برشی و پیشروی، با افزایش دمای اولیه قطعه کار تا ºC 400، زبری سطح کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of the effects of hot turning parameters on the cutting tool wear and surface roughness of AISI630 hardened stainless steel

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Ebrahimi 1
  • Mohammadjafar Hadad 2
  • Alireza Araee 3
  • Seyed Hamid Ebrahimi 4
1 Faculty of engineering
2 Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran
3 Faculty of engineering
4 Faculty of engineering
چکیده [English]

AISI630 is a stainless steel that is strengthened by precipitation-hardening mechanism. This steel has high hardness and low thermal conductivity, has made it one of the difficult-to-cut materials. These two factors have its machining is associated with high tool wear and poor workpiece surface quality. In this study, the conventional and hot turning of AISI630 hardened stainless steel have been investigated. To determine the effect of machining parameters on tool wear, a hot turning process up to a preheating temperature of 400°C was performed. Turning was conducted at three feed rates and three levels of cutting speed using PVD-(Ti,Al)N/(Al,Cr)2O3 coated carbide tools. Tool flank wear and wear mechanisms have been studied in different cutting conditions as well as different preheating temperatures using SEM microscope. Experimental results showed that the lowest wear on the free surface of the tool was obtained by hot turning at 300 °C. Hot turning at this temperature reduced the flank wear by 33%. Observation of the worn surface of the tools showed that the tool wear mechanism in hot turning and conventional turning is of the type of abrasive wear and adhesive wear.Moreover, at each cutting speed and feed, with increasing the workpiece initial temperature up to 400°C, the surface roughness decreases. The optimal values of temperature, cutting speed and feed rate were obtained using Minitab software with the aim of reducing tool wear and surface roughness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AISI630 steel, hot turning
  • Tool Wear
  • Surface roughness