Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 7, No: 3, 2010 (1-21) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 7, No: 3, 2010 (1-21)

Transkript

1 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 7, No: 3, 2010 (1-21) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 7, No: 3, 2010 (1-21) TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR e-issn: Tarama Makalesi (Review) Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının İşlenebilirliği III. Bölüm: Kübik Bor Nitrür (CBN) Kesici Takımların Performanslarının Değerlendirilmesi Ali Riza MOTORCU * * Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Çanakkale M.Y.O., Çanakkale/TÜRKĐYE armotorcu@comu.edu.tr Özet Bu çalışmada, nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının farklı operasyonlarla işlenmesinde kübik bor nitrür (CBN) takımların performansları son on yılda yapılan çalışmalar incelenerek değerlendirilmiştir. Çalışmanın amacı, endüstride yoğun olarak kullanılan bu malzemelerin CBN takımlarla işlenebilirliğini ve CBN takımların farklı işleme şartlarındaki performanslarını belirlemektir. Literatürde yapılmış olan çalışmaların incelenmesi ile varılan değerlendirme ve sonuçların, bu alanda yapılacak bilimsel çalışmalara yardımcı olacağı ve özellikle imalat sektöründe çalışan uygulayıcılara yardımcı olacağı düşünülmektedir. Bu çalışma ayrıca, aynı malzemeler üzerinde karbür ve seramik takımların performanslarının değerlendirildiği iki farklı çalışmanın tamamlayıcısıdır. Anahtar Kelimeler: Đşlenebilirlik, Nikel esaslı süperalaşım, Titanyum alaşımı, Kübik bor nitrür (CBN) kesici takım. Machinability of Nickel-Based Superalloys and Titanium Alloys, Part II: Evaluation of Cubic Boron Nitride (CBN) Cutting Tools Performances Abstract In this study, the performance of cubic boron nitride (CBN) cutting tools were assessed in the machining of nickelbased superalloys and titanium alloys with different operations through examination of the studies in the last decade. The aim of the study is to evaluate the machinability of these materials with CBN tools and to determine of these tools performances in different machining conditions. Evaluations and conclusions reached in this area will contribute to the scientific study and at the same time, is expected to be helpful for practitioners working in the manufacturing sector. This study also complements two different works relevant to evaluating the performances of carbide and ceramic cutting tools in the machining same superalloys. Keywords : Machinability, Nickel-based superalloy, Titanium alloy, Cubic boron nitride (CBN) cutting tool. 1. GĐRĐŞ Yapı seramikleri, titanyum alaşımları, nikel esaslı alaşımlar gibi gelişmiş mühendislik malzemeleri yüksek sıcaklıklardaki yüksek dayanım, kimyasal reaksiyona girmeme ve aşınma dayanımı gibi özellikleri nedeniyle tercih edilmektedirler. Sahip oldukları bu özellikler sebebiyle bu gelişmiş mühendislik malzemeleri uzay araçlarının parçalarının imalatında, elektronik sektöründe, savunma sistemlerinin imalatında, kimya, kağıt ve yiyecek endüstrisinde, nükleer atıkların yok edilmesinde, tıp, dişçilik ve ortopedide yoğun bir şekilde kullanım alanı bulmaktadır. Bu makaleye atıf yapmak için Motorcu A.R. *, Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının Đşlenebilirliği, III.Bölüm: Kübik Bor Nitrür (CBN) Kesici Takımların Performanslarının Değerlendirilmesii Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2010, (7) 1-21 How to cite this article Motorcu A.R. *, Machinability of Nickel-Based Superalloys and Titanium Alloys, Part.III: Evaluation of Cubic Boron Nitride (CBN) Cutting Tools Performances Electronic Journal of Machine Technologies, 2010, (7) 1-21

2 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının Üretilmiş parçaların büyük bir kısmı son halini talaş kaldırma yöntemleriyle almaktadır. Yukarıda bahsedilen sektörlerde yaygın kullanım alanı bulmasına rağmen nikel esaslı süperalaşımlar işlenmesi güç malzemeler sınıfına girmektedir. Çünkü talaş kaldırma sırasında hızlı bir şekilde sıcak sertlik oluşmakta, süperalaşımın içerisinde bulunan sert aşındırıcı karbürler takımın aşınmasına sebep olmakta, kesme sırasında oluşan yüksek ısıdan dolayı iş takım ile iş parçası arasında kimyasal reaksiyon oluşmakta, nikel alaşımı takım üzerine kaynamakta, kesme sırasında oluşan sürekli talaş tipi işlenen yüzeye ve operatöre zarar vermektedir. Talaş kaldırma sırasında oluşan bu olumsuzluklara rağmen nikel esaslı süperalaşımların sahip oldukları fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin gerekliliği işlenebilirlik problemlerinin giderilmesini gerekli kılmıştır. Aynı şekilde, birçok malzeme ve bileşenlerinin tasarım özelliklerinden dolayı titanyum ve alaşımlarını da işlemek oldukça zor ve pahalıdır. Titanyum ve alaşımlarının önemli bir miktarı kısmı tabaka çubuk vb. birincil formlarda üretilmektedir. Yine, % 50 den % 90 a kadar olan kısmı ise birincil formda olan titanyumun talaş kaldırılmasıyla şekillenmektedir. Bitmiş parçaların karmaşıklığı, talaşla şekillendirmeyi minimize eden net şekle yakın metotların kullanımı güçleştirmektedir. Bu nedenle, titanyum alaşımlarının maksimum işleme verimliliği için talaş kaldırma maliyetlerini en az indirmek gerekmektedir. Tarihsel olarak değerlendirildiğinde, titanyum işlenmesi zor olan bir malzeme olarak algılanmaktadır. Birçok endüstride titanyumun büyüyen kullanım oranından dolayı, ileri teknoloji ve üretim yöntemlerini kullanan imalatçıların deneyimleriyle birlikte oldukça geniş bir titanyum işlenebilirlik veri tabanı oluşmuştur [1]. Titanyumun işlenmesindeki problemler genellikle uçak alaşımlarının çalışıldığı atölye ve ortamlarda ortaya çıkmaktadır. Yüksek alaşım içeriği, sertlik ve geleneksel talaş kaldırma yöntemleri nedeniyle titanyumun işlenebilirliği azalmaktadır. Aslında bu, diğer birçok malzeme içinde geçerlidir. 38 HRC (350 BHN) nin üzerindeki sertlik seviyelerinde delme, broşlama, frezeleme gibi operasyonlarda operasyon güçlüğünün artması beklenmektedir. Bu güçlüklerin yanı sıra, titanyumun belirli özellikleri de dikkate alındığında titanyum ve alaşımlarının işlenebilirlik problemleri giderilmeyi gerektirmektedir [1, 2]. Bu amaçla yapılan ticari ve bilimsel çalışmalarda malzeme özelliklerinin yanı sıra bu alaşımların işlenmesinde en yüksek verimliliği ve kaliteyi sağlayacak takım ve takım özelliklerini geliştirme çabaları devam etmektedir. Nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının işlenmesinde kaplamasız ve kaplamalı karbür, seramik, CBN ve çok kristalli elmas (PCD) takımlar kullanılmaktadır. Kübik bor nitrür (CBN) takımlar süperalaşımları da içeren sert alaşımların işlenmesinde çok daha genel olarak kullanılmaktadır. CBN takımlar hegzagonal bor nitrür kristallerinden yüksek sıcaklık altında (1400 C) ve yüksek basınç altındaki (yaklaşık 6000 MPa) şartlarda üretilirler. CBN takımlar elmastan sonraki en sert takımlardır ve genellikle sertleştirilmiş çeliklerin işlenmesinde kullanılırlar. Karmaşık şekilli bitirme yüzeylerin işlenmesinde sağladığı yüzey pürüzlülük değerleri nedeniyle taşlama işlemlerini elimine etmektedirler [2, 3]. Örneğin; Inconel 718 bitirme ve yarı bitirme işlemlerinde çok verimli bir şekilde kullanılmaktadır. CBN takımlar diğer takımlara göre pahalı olmasına rağmen yüksek aşınma dayanımları onları maliyet açısından verimli kılmaktadır. Yüksek sertlik ve yüksek ergime noktası, CBN takımların sıcaklık ve basınç altındaki kesme sırasında keskin bir kenar sağlamaktadır [1-3]. Bu derleme çalışmasında, literatürde nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının işlenebilirliği üzerine yapılan çalışmalar incelenerek bu malzemelerin işlenmesinde CBN takımların performansları değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın, karbür ve seramik takımların performanslarının değerlendirildiği ilk iki çalışma ile birlikte değerlendirildiğinde ve incelendiğinde araştırmacılara ve uygulayıcılara katkı sağlayacağı düşünülmektedir. 2. NĐKEL ESASLI SÜPERALAŞIMLARIN CBN TAKIMLARLA ĐŞLENEBĐLĐRLĐĞĐ CBN takımlar yüksek maliyetli olmasına rağmen Inconel, Monel, Rene, Incoloy ve Waspaloy gibi 35 HRC den daha yüksek sertliklere sahip olan süperalaşımların işlenmesinde kullanılmaktadır. CBN takımlar daha yüksek esneme dayanımına sahip olduğu için Inconel 718 süperalaşımının m/dak 2

3 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 kesme hızı aralığında işlenmesine olanak sağlamaktadır [3]. Bu süperalaşımların işlenmesinde genel olarak kesme hızları seramik takımlarla işlemede kullanılan kesme hızlarından iki yada üç kat daha fazladır [3]. CBN takımların, CBN H (Yüksek CBN içeriği) ve CBN L (Düşük CBN içeriği) olmak üzere ticari olarak kullanılan iki kalitesi mevcuttur. CBN L kalitesinde yüksek aşınma dayanımı ve düşük kırılma tokluğu sağlamak için CBN nin içerisine titanyum karbür (TiC) ve titanyum nitrür (TiN) ilavesi yapılmaktadır. CBN H ise genellikle daha sert ve daha yüksek kırılma tokluğuna sahiptir. CBN takımların performansı sadece CBN içerik oranına bağlı değil aynı zamanda, bağlayıcı fazın mikro yapısı, uygulanan üretim yöntemine ve takım geometrisi taşlama metoduna bağlıdır. CBN H nikel esaslı süperalaşım Inconel 718 in işlenmesinde oldukça mükemmel sonuçlar vermektedir. Nikel esaslı süperalaşımların işlenmesinde yüksek sıcak sertlik oranı ve sert karbür fazının abrasif etkisiyle daha büyük kesme kuvvetleri oluşmakta ve kesici takımda çentik oluşmaktadır. CBN H takımların yüksek çentik aşınması dayanımı bu takımları nikel esaslı süperalaşımların işlenmesinde kullanımına olanak sağlamıştır [3, 4]. 2.1.Nikel Esaslı Süperalaşımların Đşlenmesinde Oluşan Problemler Mikroyapıdaki sert aşındırıcı parçacıklar ve yüksek çalışma sertlik oranları gibi metalürjik özellikler nikel esaslı süperalaşımların işlenmesinde zayıf işlenebilirliğin en önemli nedenleridir. Kesici takım üzerinde talaş derinliğinin bittiği bölgedeki çentik aşınması yüksek çalışma sertliği nedeniyle oluşmaktadır. Yüksek dayanımlarının önemli bir parçasını oluşturan alaşım elementleri de işlenebilirliği güçleştirmektedir. Aynı zamanda, yüksek kesilme gerinimi geliştiğinden ve düşük ısıl iletkenlik nedeniyle kesme kuvvetleri ve kesme bölgesindeki sıcaklık oldukça yüksektir. Bu durumda, yüksek sıcaklık alaşımları takım malzemesiyle etkileşime geçmekte iş parçası yüzeyi üzerinde talaşlar akmamakta, kaynak olmaktadırlar [2, 3] Nikel Esaslı Süperalaşımların Đşlenmesinde CBN Takımların Performansı CBN takımlar oldukça sert takım malzemesi olduklarından bitirme işlemi operasyonlarında m/dak hız aralığında iyi performanslar sergilemektedirler. Nikel esaslı süperalaşımların işlenmesinde CBN kesici takımların aşınma mekanizmaları değerlendirildiğinde, oluşan aşınma mekanizmaları aynı malzemelerin karbür takımlarla işlenmesinde oluşan aşınma mekanizmalarına genel olarak benzemektedir. Aşınma tipleri ise, yan kenar aşınması, çentik aşınması ve krater aşınmasıdır. Bu aşınma tipleri, artan kesme hızlarında sıcaklık aşırı arttığından ve bu ısı da nikel esaslı süperalaşımların zayıf iletkenliği sonucu takım uç yarıçapında yoğunlaştığından dolayı artmaktadır [3-5]. CBN kesici takımda oluşan aşınma yüksek kesme şartlarında kesme kenarındaki ısıl ve mekaniksel gerilmeler sonucu oluşmaktadır. Mekaniksel gerilmeler yorulma etkisi yaratarak plastik deformasyona sebep olmaktadır. Mekaniksel gerilmeler takım burun uç yarıçapına yakın bölgede şiddetli yorulma yüklerine sebep olmakta ve bu durum takımın plastik deformasyonu ile sonuçlanmaktadır. Plastik deformasyonla birlikte kesici takım geometrisi de değiştiğinden hızlı takım aşınması oluşmaktadır [3-5]. Yukarıda krater aşınmasının tipik aşınma tiplerinden biri olduğu bahsedilmişti. Şekil 1 de görüldüğü gibi nikel esası süperalaşımın işlenmesinde krater aşınması artan kesme hızlarıyla önce minimum bir değere kadar düşmekte, bundan sonra ise kesme hızının artmasıyla krater aşınması da yeniden artmaktadır. Bu durum artan kesme hızıyla talaş deformasyon geometrisinin değişmesiyle ilişkilidir. Bununla birlikte, kesme sıcaklıklarının artışıyla takım yüzeyi üzerinde talaşların tutunması oluşmaktadır. Tutunan talaşlar takım parçacıkları ile temasa geçmekte ve difüzyon sınır katmanı oluşmaktadır. Yayınımsallık sıcaklıkla üstel olarak arttığı için, kesme hızındaki artışla birlikte minimum aşınma durumları ve artan aşınma durumları oluşmaktadır [3]. 3

4 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının Şekil 1. Inconel 718 in işlenmesinde CBN takımın aşınması.[3] Inconel 718 süperalaşımının yüksek kesme hızlarında CBN takımla işlenmesinde kesme hızı, ilerleme miktarı, talaş derinliği gibi kesme parametreleri ve kesici takım geometrisinin de kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğü üzerinde etkileri vardır. Bu etkiyi araştırmak üzere yapılan bir çalışmada, kesme kuvveti, diğer kuvvet bileşenleriyle kıyaslandığında anlamlı bir şekilde (2-3 kat) yüksek çıkmıştır [6]. Aynı eğilim, Inconel 718 in yuvarlak uç geometrisine sahip CBN takımlarla işlenmesinde de gözlenmiştir [7]. Kesme hızı (V C )=475 m/dak da kesme kuvvetleri oldukça hızlı düşmekte iken V C =125 m/dak da daha yüksek olmaktadır. Yüksek kesme hızlarında, kesme bölgesindeki ısı oluşumu oldukça yüksek olduğundan kesme kuvvetinin de azalmasıyla Şekil 2 de görüldüğü gibi aşırı ısınarak ergimiş iş parçası malzemesi birikmesi oluşmaktadır [6]. Bu, aynı zamanda, takım kesme kenarının ergimesine de sebep olmaktadır. Bu şartlara takım kısa süre dayanabilmektedir. Aynı şekilde, artan kesme hızlarında ilerleme kuvveti ve radyal kuvvetlerde de önemli düşüşler olmaktadır. Bu, yüksek kesme hızlarında iş parçasındaki termal yumuşamayı doğrulamaktadır. Aynı şekilde, kesme kenarı geometrisinin etkisi de en düşük talaş derinliklerinde ve en yüksek ilerleme miktarlarında kendini göstermektedir. Honlanmış kesme kenarları, düşük kesme hızlarında işlenebilirlik kuvvetlerini düşürmede oldukça etkili olmaktadır. Hacimsel malzeme kaldırma oranı (MMR) düşük olduğunda, Şekil 2 de gösterildiği gibi toplanan malzemenin ısıl olarak yumuşaması üzerinde de honlanmış takımlar etkili olmaktadır. Fakat honlanmış takımların bu etkisi MRR nin yüksek olduğu koşullarda belirgin değildir, burada kesme hızı termal yumuşama üzerinde etkin olmaktadır. Böylece toplanan malzemenin termal yumuşaması kesme hızı, ilerleme miktarı, talaş derinliği ve kenar geometrisi tarafından etkilenen kesme kuvvetlerinin büyüklüğü üzerinde anahtar rol oynamaktadır [6]. Şekil 2. Pahlı takımdan dolayı malzeme birikmesinin şematik gösterimi [6]. 4

5 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Kesici takım tipi ve geometrisinin etkisini belirlemek üzere Jemielniak tarafından yapılan çalışma, yine kendisi tarafından yürütülen ve Polonya da gerçekleştirilen PZL-RZESZOW kodlu projenin sonuçlarını içermektedir. Bu proje, Inconel 718 in bitirme yüzeyi tornalanması için en uygun kesici takım seçimini içermektedir. Dört farklı takım üreticisinin takımları kullanılarak takım performanslarının en iyilenmesi için çözüm önerileri sunulmuştur. Çalışmada, karbür ve CBN takımların performansları bitirme yüzeyi tornalamada, talaş derinliği (d) 0.2 mm ve ilerleme miktarı (f) 0.08 mm/dev de karşılaştırılmıştır. Takım performanslarının değerlendirilmesinde kesme kuvvetleri ve takım ömrü kriteri dikkate alınmıştır. Çünkü, esas kesme kuvveti (Fc) kesme gücünü belirlemekte ve oluşan ısı üzerinde etkili olmaktadır. Diğer taraftan, oluşan ısının da yüzey bütünlüğü üzerinde önemli etkisi vardır. Pasif kuvvet de (Fp) özellikle işlenmiş yüzey için önem arz etmektedir. Đşlenmiş yüzeyin yüzey bütünlüğünü bozan kalıcı gerilme üzerinde etkilidir. Çalışmada, kesme yeteneğinin değerlendirilmesinde ikinci kriter ise takım ömrü ve kesme hızı olmuştur. Takım ömrü de verimliliği etkilemektedir. Deneysel çalışmada soğutma sıvısı olarak genel amaçlı emülsiyon kullanılmış, kesme kuvvetlerinin ölçülmesinde karbür kesici takımlar için 50 m/dak, CBN kesici takımlar için ise kesme hızı 200 m/dak seçilmiştir. Jemielniak tarafından gerçekleştirilen araştırmada amaç kesici tiplerinin ve geometrilerinin etkilerini ve en iyi performansı sağlayan takımı belirlemek olduğu için kullanılan CBN uçlar, geometrileri ve fotoğrafları özellikle canlandırılması ve fikir vermesi açısından Şekil 3 te verilmiştir [8]. Bitirme yüzeyi tornalamada d=0.2 mm, f=0.08 mm/dev kesme şartlarında ölçülen ortalama kesme kuvvetleri değerleri Şekil 4 te gösterilmektedir. Bu şekilden de görüleceği üzere, CBN takımlar kullanılarak elde edilen kesme kuvveti değerleri genellikle karbür takımlardan daha yüksek çıkmıştır. Karbür takımlarla elde edilen aynı kesme kuvveti aralığında, Takım 8 ile şaşırtıcı derecede iyi sonuçlar elde edilmiştir. Takım mm/20 bir faza sahipken, bu sonuç, oldukça küçük honlanmış kesme kenarı yarıçapına (r n =0.025 mm) bağlanmıştır. a. Takım 6 (TNGN110212e25) b. Takım 7 (CNMA120408T) c. Takım 8 (VCGN160408) Şekil 3. Inconel 718 in bitirme yüzeyi tornalanmasında kullanılan farklı CBN kesici takımlar [8]. 5

6 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının Şekil 4. Bitirme yüzeyi tornalamada ortalama kesme kuvvetleri değerleri, d=0.2 mm, f=0.08 mm/dev [8]. Aynı çalışma kapsamında, üç farklı CBN takım ile farklı kesme hızlarında Inconel 718 in işlenmesinde elde edilen takım ömürleri Şekil 5 te gösterilmektedir. Yan kenar aşınması kriteri (VB C )=0.40 mm de Takım 6 ile V C = 150 m/dak ve 200 m/dak kesme hızlarında deneyler yapılmıştır. Yüksek takım aşınmasına rağmen, varsayılan takım ömrü kriterinde, işlenmiş yüzeyde bir bozunma görülmemiştir. Şekil 5.a da bu deneyin sonuçları görülmektedir. Şekil 5.b de ise Takım 7 ile V C =200 m/dak, 250 m/dak ve 250 m/dak kesme hızlarında ve 0.40 mm VB C de (takım ömrü kriteri için yan kenar aşınması miktarı) elde edilen takım ömrü sonuçları yer almaktadır. Bu takımla işlemede de tıpkı Takım 6 da olduğu gibi yüksek takım ömrü kriterine rağmen işlenmiş yüzeyde bir bozunma görünmemiştir. Aynı kesme şartlarında Takım 8 de de yine işlenmiş yüzeyde bir bozunma görünmemiş ve elde edilen takım ömrü sonuçları Şekil 5.c de görülmektedir. Şekil 5 ten de görüldüğü üzere Takım 8 en yüksek aşınma dayanımına sahip çıkmıştır. Takım 7 ile de ondan biraz daha düşük takım ömrü değerleri elde edilmiştir. CBN takımların oldukça iyi aşınma dayanımına sahip olması elbette sürpriz değildir. Araştırmacı tarafından yapılan bu çalışmada Inconel 718 in bitirme yüzeyi işlemesinde Takım 8 in diğer CBN takımlar içinde daha iyi performans sergilediği belirtilmiş ve Takım 8 için d=0.2 mm, f=0.08 mm/dev, V C =250 m/dak kesme şartları önerilmiş ve bu kesme şartlarında verimlilik; Q= 2cm 3 /dak, takım ömrü (T)= 7 dak, bu takım ömründeki kaldırılan talaş hacmi ise (V)=14 cm 3 olarak hesaplanmıştır. Aynı araştırmacı tarafından yapılan bir başka çalışmada karbür, elyaf takviyeli ve SĐALON seramikler ve CBN takımlarla Inconel 718 in işlenmesinde bu kez kaba işlemede bu takımların performansları karşılaştırılmıştır. CNMA120408T geometrisine sahip CBN takımla kaba talaş kaldırmada takım aşınması oldukça hızlı olmuştur. Takım-iş parçası temas bölgesinde çentik aşınması oluşmuştur. d=2 mm, f=0.2 mm/dev ve V C =150 m/dak kesme şartlarında ancak T=0.44 dak takım ömrü elde edilmiş ve bu takım sağlamış olduğu yetersiz takım performansı nedeniyle deneysel çalışmadan çıkartılmıştır [9]. 6

7 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 a. Takım 6 (TNGN e25) b. Takım 7 (CNMA T ) c. Takım 8 (VCGN160408) Şekil 5. Üç farklı CBN kesici takım ile değişik kesme hızlarında yapılan deneylerde elde edilen takım ömrü sonuçları [8]. CBN takımlar, tane boyutu, CBN içerik oranı ve bağlayıcı tipiyle genel olarak karakterize edilirler. Đşleme sırasında, kesme kenarı oldukça yüksek sıcaklıklara ve kesme kuvvetlerine maruz kalmaktadır. Dolayısıyla, kompozisyona bağlı olan CBN ucun sertliği de sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir [10]. % 90 CBN içerikli (Bağlayıcı TiN ve Al, tane boyutu 15 µm) ve % 45 CBN içerikli (Bağlayıcı TiN ve Al, tane boyutu 1 µm de daha küçük) bir CBN uç aynı sertliğe (1250 K de 12.5 GPa) sahiptir. Bu yüzden CBN içeriği sadece sertliği karakterize edemez. Üstelik, karşılaştırıldıklarında, % 50 CBN içerik oranına sahip bir CBN uç (10 GPa) % 80 içerikli (9.5 GPa) bir uçtan daha serttir. Diğer taraftan, aynı bağlayıcıya sahiptirler ve % 80 CBN içerikli uç daha büyük tanelere sahiptir. Bu yüzden, tane boyutu takım malzemesinin sertliği üzerinde en etkili parametredir. Dolayısıyla doğru bir kombinasyonun seçilmesi en büyük sertlik sağlayacaktır [10]. Şekil 6, CBN içerik oranı ve bağlayıcı tipinin takım ömrü üzerinde etkilerini göstermektedir [10]. % 65 CBN içeriğine sahip bir takımla aynı takımın % 80 CBN içeriğine sahip olanı karşılaştırıldığında takım ömründe genel bir farklılığın olduğu göze çarpmaktadır. Takım ömrü ortalama 2.8 dak ile 9.6 dak aralığında düşmektedir. % 80 CBN içerikli takımda takım ömrü ortalama 2.8 dakikadır. Bu şekil ayrıca, bağlayıcı tipinin de takım ömrü üzerinde etkili olduğunu göstermektedir. Seramik bağlayıcılı (TiC, TiN yada Ti) ve % 65 CBN içeriğine sahip uçlar yüksek ömre sahiptirler. Yüksek CBN içeriğine sahip Ti bağlayıcılı ya da Ti bağlayıcısız takımlar benzer sonuçları vermişlerdir. Şekil 6 daki deneysel sonuçların elde edilmesinde kullanılan takımların tane boyutları 2 ve 8 µm arasında değişmektedir. En uzun takım ömürleri tüm içerik oranlarında küçük tane boyutu ile elde edilmiştir. Fakat, CBN içerik oranı % 80 den az olan küçük tane boyutlu takımlarda tane boyutunun belirgin bir etkisi açıklanamamıştır [10]. 7

8 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının Şekil 6. Takım ömrü üzerinde CBN içeriği ve bağlayıcının etkisi (Aşınma kriteri V B =0.3 mm) [10]. Üç farklı CBN içerik oranına sahip takımlarla Inconel 718 süperalaşımının V C =250, 350 ve 450 m/dak kesme hızında, f=0.2 mm/dev ve d=0.5 mm talaş derinliğinde işlenmesinde % 30 içerik oranına sahip takımlar oldukça zayıf sonuçlar vermiştir. Şekil 7 de üç farklı kesme hızlarında, % 30, % 45 ve % 60 içerik oranına sahip CBN takımlarla elde edilen kesme süreleri ve oluşan aşınma tipleri gösterilmektedir. Bu şekilden de görüleceği üzere, Inconel 718 in işlenmesi için en uygun CBN içerik oranı % 45 CBN içeriğidir. Bu içerik oranındaki takımın davranışları % 60 ile benzerdir. Daha yüksek kesme kızlarında ise her iki içerik oranının da uygun olmadığı görülmektedir. Bunun yanı sıra, yüksek kesme hızlarında (yaklaşık 450 m/dak), 45 sn lik kesme süresinde dahi hiçbir takım arzu edilen aşınmayı gösterememektedir [10]. Inconel 718 in farklı kalitelerdeki CBN takımlarla işlenmesinde en iyi aşınma % 45 ve % 60 içerikli takımlarla, V C = 250 m/dak ve V C = 300 m/dak kesme hızında elde edilmiştir. Đşleme sırasında, yüksek sıcaklık ve gerinim altında, süperalaşım plastize bir görünüş sergilemiş, iş parçası ve uç arasındaki temas alanına (yan kesme kenarı ve talaş yüzeyine) alaşım yayılmıştır. % CBN içerik oranlarına sahip CBN takımlarla Inconel 718 in tornalanmasını içeren benzer bir çalışmada da, ortalama yan kenar aşınmasının az bir değişim göstermekle birlikte % 55 CBN içerik oranında minimuma ulaştığı ve CBN içerik oranına bağlı olarak çentiklenmenin ise anlamlı bir şekilde azaldığı rapor edilmiştir. Yine, iş parçası malzemesinin kesme kenarı üzerine basınçlı bir şekilde kaynağı gözlenmiş ve kaynaklanmanın derecesi CBN içerik oranının düşmesine bağlı olarak artmış, bu da çentiklenmeyi arttırmıştır [5]. Yüzey pürüzlülüğü de tribolojinin tüm alanlarında ve talaş kaldırma işlemlerinde işlenmiş yüzeyin değerlendirilmesinde en önemli faktörlerden birisidir. Araştırmacılar tarafından nikel esaslı süperalaşımların işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünü iyileştirmek ve taşlama işlemini elimine etmek için 8

9 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 teorik ve deneysel birçok çalışma yapılmaktadır. Darwish tarafından yapılan çalışmada da, faktöriyel tasarım yaklaşımıyla nikel esaslı süperalaşımların seramik ve CBN takımlarla işlenmesinde takım malzemesinin ve kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Đki takım karşılaştırıldığında, her iki takım içinde yüzey pürüzlülüğü üzerinde en etkili parametre ilerleme miktarı olmuştur. Artan ilerleme miktarlarıyla yüzey kalitesi bozulmuştur. Talaş derinliği ilerleme miktarından sonraki etkili parametre olmuştur. Talaş derinliğinin artmasıyla yüzey kalitesi de azalmıştır [11]. V C (m/dak) CBN içeriği % 30 % 45 % sn 300 sn 45 sn 300 sn 45 sn 300 sn sn 300 sn 45 sn 300 sn 45 sn 300 sn sn 300 sn 45 sn 300 sn 45 sn 300 sn Progresif Aşınma (1) Katastrofik Aşınma (2) Talaşlanma (3) (1)+(3) (2)+(3) Şekil 7. Küçük taneli takımlar için aşınma gözlemleri [10]. 3. TĐTANYUM ALAŞIMLARININ CBN TAKIMLARLA ĐŞLENEBĐLĐRLĐĞĐ Titanyum ısıyı zayıf ileten bir iletkendir. Kesme işlemi sırasında oluşan ısı hızlı bir şekilde dağıtılamamaktadır. Bu nedenle, ısının büyük bir çoğunluğu kesme kenarında ve kesme yüzeyinde yoğunlaşmaktadır. Takımdaki operasyon sıcaklığı nedeniyle, kesici takımdaki malzemeler ile titanyum arasında güçlü bir şekilde alaşım eğilimi ve kimyasal reaktivite oluşmaktadır [1, 12, 13]. Titanyum alaşımları ilerleme miktarındaki değişiklere karşı oldukça duyarlıdır. Talaşlı imalat sektöründe genellikle uzun takım ömrü veren kesme hızları tercih edilmektedir. Takım ömrü için, ilerleme miktarı, kesme hızı ve diğer işleme parametrelerine bağlı eğri uydurma işlemleri bilgisayar yazılımları kullanılarak yapılmaktadır fakat veri tabanlı olmayan, bazı kurallar ve durumlar da kabul edilmektedir. Örneğin, titanyumun işlenmesinde, iş parçası ve talaş arasında oluşan yüksek bir kayma açısı, takım yüzeyinde, yüksek hızda ince bir talaşın akmasıyla sonuçlanmaktadır. Yüksek sıcaklıklar oluştuğundan ve titanyum düşük termal iletkenliğe sahip olduğu için, talaşlar takım kesme kenarına kaynak olma eğilimindedirler. Bu da takım aşınmasını ve takım hatalarının oluşmasını hızlandırır. Yüksek sabit maliyete sahip tezgahların üretilmesiyle birlikte kesici takım ömrü daha da önemli olmuştur. Bu nedenle, maksimum kapasitede çalışmak, kesme verimliliğini en üst seviyede tutmak ve çalışma süresini oldukça uzun tutmak önemli olmuştur [1, 12, 13] Titanyum Alaşımlarının Đşlenmesinde Oluşan Problemler Titanyum alaşımlarının işlenmesinde gerekli olan kesme kuvveti makine çeliklerinin ihtiyaç duyduğu kesme kuvvetinden biraz daha yüksektir. Eşit sertliklere sahip olmasına rağmen bu alaşımların sahip olduğu metalürjik özellikler onları işlemede güçlük çıkarmaktadır. Beta alaşımlar en zor işlenen titanyum alaşımlarıdır. Đşleme şartları özellikle özel bir alaşım kompozisyonu ve işleme sırası için seçilirse işlenebilirliğin gerçekçi üretim oranları kabul edilebilir maliyet düzeyinde elde edilebilir. Özellikle taşlama sırasında, yüzey bütünlüğündeki düzensizlikleri engellemek için gerekli çalışmaların yapılması 9

10 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının gerekmektedir, aksi takdirde yorgunluk gibi mekanik davranışlarda dramatik kayıplar oluşabilmektedir. Bugüne kadar yüksek hızda işleme gibi tekniklerle titanyum işlemede gözle görülebilir gelişmeler olmamıştır. Yeni takım malzemelerinin geliştirilmesinin gerekliliği ortaya çıkmıştır [1, 14]. Titanyum çeliğe göre nispeten daha düşük elastikiyet modülüne sahiptir dolayısıyla esnekliği çeliğe göre daha azdır. Ağır talaş kaldırma işlemleri için daha güçlü takımlara ihtiyaç duymaktadır. Takımdaki basınç nedeniyle, takımda sürtünme, tırlama ve tolerans problemleri gibi problemler oluşmaktadır. Bun nedenle, keskin, düzgün şekilli takımların kullanılması rijitlik açısından oldukça önemlidir [1]. Titanyumun sıcak sertlik özelliklerinden dolayı titanyum alaşımları sıvanma (BUE- built up edge) oluşumunu doğurmaktadır. Kesici takımın önünde durağan bir malzeme kütlesinin eksikliği nedeniyle yüksek bir kayma açısı oluşmaktadır. Bu, kesici takım yüzeyi üzerinde nispeten küçük bir alanda temas halinde olan ince bir talaşa neden olmakta ve birim başına yüksek taşıma yükleriyle sonuçlanmaktadır. Yüksek taşıma kuvveti, talaşın yaratmış olduğu sürtünme kuvvetiyle birleşince kesici takım üzerindeki lokalize bir bölgede ısı büyük bir artışla sonuçlanır. Ayrıca, yüksek taşıma kuvvetleri ve ısı oluşumunun kombinasyonu, kesme kenarına yakın bir bölgede krater oluşumuna sebep olur ve takım ömrü hızlı bir şekilde sonlandırılmış olur [1]. Titanyum alaşımlarının işlenmesinde soğutma sıvısının kullanılması özel dikkat gerektirir, çünkü; bu alaşımların mekanik özellikleri için yapılan laboratuar testlerinde klor iyonlarının belirli koşullar altında, gerinim-korozyon çatlaklarına neden olduğu tespit edilmiştir. Dolayısıyla, talaş kaldırma gibi üretim işlemlerinde kesme sıvısı kullanımında, klor kesme sıvısı konsantrasyonu için şüpheli bir eleman olmuştur. Titanyumun işlenmesi için kesme sıvıları belirtmek gerektiğinde, bazı şirketler işlemeden sonra parçaların üzerlerini kontrollü-yıkama prosedürlerinden başka hiçbir sınırlama getirmeden pratik uygulamalar önermektedir. Yüksek sıcaklıklara maruz kalan parçaları üreten ve kaynak işlemlerinde klor içeren kesme sıvılarını kullanmayan diğer üreticiler de benzer şekilde yapmaktadır [1, 14]. Ti-6Al-4V alaşımının (34 HRC, tavlanmış) mekanik özellikleri üzerine klorlu ve sülfürlü kesme sıvılarının etkilerini tanımlamak amacıyla deneysel bir çalışmada, oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklılarda yüksek devirlerdeki yorulma, iki sıklık frekansında yorulma çatlağının yarılması, kırılma tokluğu, gerinim ve korozyon araştırılmıştır. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlarda, incelenen değişkenler aralığında, mekanik özelliklerin nötr kesme sıvıları ile elde edilen mekanik özelliklerle kıyaslandığında, göreceli olarak hiçbir bozulma olmadığı gözlenmiştir. Benzer sonuçlar klorlu ve sülfürlü kesme sıvılarıyla elde edilen işlemelerde de elde edilmiştir. Bu yukarıda bahsedilen çalışmada elde dilen sonuçlara rağmen klor içerikli (yada halojen içerikli) kesme sıvılarının kullanımı genellikle pratikte önerilmemektedir. Herhangi bir halojen bileşik içermeyen mükemmel kesme sıvıları da mevcuttur. Fakat, yapılan uzay aracı parçalarının işlemelerinde klor içerikli kesme sıvılarının daha iyi takım ömürleri sağlamadığı belirtilmiştir. Titanyum alaşımlarının işlenmesi için kuru işleme tercih edilmektedir. Genellikle klor içeren sıvılar delme broşlama gibi operasyonlarda tercih edilmektedir [1]. Titanyumun işlenebilirlik özelliklerinin temelleri önemli ölçüde değiştirilemeyecek olmasına rağmen, uygun kesme ortamının hazırlanması ve optimum kesme parametrelerinin kullanılmasıyla takım kenarında ve takım yüzeyinde oluşan ısının etkileri azaltılabilmektedir. Takım ucu sıcaklıkları diğer başka bir değişkenden daha çok kesme hızından daha fazla etkilendiği için düşük kesme hızı kullanımı tercih edilmelidir. Sıcaklık kesme hızı kadar ilerleme miktarından etkilenmez ve iyi bir işlenebilirlik uygulaması için yüksek ilerleme miktarları kullanılabilir mm/dev den 0.51 mm/dev e olan bir değişim sıcaklıkta 149 C lik bir artış yaratır. Soğutma sıvısının bolca kullanılması ısıyı azaltır, talaşları yıkar ve kesme kuvvetlerini düşürür. Titanyumun işlenmesinde takım aşınması doğrusal değildir. Đlk zamanlarda oluşan bir miktar aşınmadan sonra hızlı bir şekilde komple takım yetersizliği oluşabilir. Bu nedenle, keskin takımlar kullanılmalı ve aşınmanın ilk belirtileri görüldüğünde hemen değiştirilmelidir. Đş parçası ve takım temas halindeyken ilerleme kesinlikle durdurulmamalıdır [1]. 10

11 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Titanyum alaşımlarındaki metalürjik değişiklikler malzemeleri oksidasyon ve korozyona karşı daha güçlü ve/veya daha dayanıklı yapmakta iken bu malzemelerin işlenmesini güçleştirmektedir. Titanyum alaşımlarının yüksek sıcaklıklarda takım malzemesiyle reaksiyona girmesi nedeniyle artan takım aşınması oluşmaktadır [15-18]. Örneğin; titanyumun sahip olduğu düşük ısıl iletkenlik kesme sırasında oluşan ısının çoğunun kesme kenarında yoğunlaşmasına neden olur. Aynı zamanda, titanyumun sahip olduğu düşük elastikiyet modülü nedeniyle kaba talaş işlemelerde sapma ve titreşimler oluşmaktadır. Belki de tümü içerisinde titanyum alaşımları en tepkime gösteren bir süperalaşım tipidir. Titanyumun bu tepkime gösterme doğası takımla arasında kimyasal etkileşimin oluşmasına neden olmakta ve sonuçta takımda krater oluşumu kaçınılmaz olmaktadır [15, 16]. Titanyum alaşımlarının işlenmesi sırasında oluşan yukarıda belirtilen durumlar titanyum alaşımlarını işlenebilirliği güç malzemeler sınıfına sokmaktadır. Đş parçasındaki ve talaşlardaki düşük ısıl yayınım nedeniyle kesme kenarındaki yüksek termal gerinim Ck45 çeliğinin işlenilmesiyle karşılaştırıldığında, düşük termal iletkenlik ve yüksek termal kapasite nedeniyle % 30 daha fazla ısı kesme kenarında absorbe edilmektedir. Yüksek sıcaklık oluşumları nedeniyle adhezyon ve difüzyon oluşmaktadır. Kesme kenarındaki yüksek basınçlı yükler titanyum alaşımlarının düşük plastikliği ile açıklanabilir ve yüksek kesme hızlarında kesilme açısı azaltıldığından bu basınçlı yükler artmaktadır. Oldukça yüksek titreşimli yükler, segmentli tip talaş tipinin oluşumuna neden olmaktadır. Bu da malzemenin yüksek dayanımından kaynaklanmaktadır. Yüksek kesme kuvvetleri nedeniyle oluşan talaşlanma nedeniyle takım kırılmaları oluşmaktadır. Düşük elastikiyet modülü nedeniyle stabil olmayan iş parçalarında titreşim eğilimi oluşturmaktadır. Zayıf kesici takım malzemelerinde, titanyumun yüksek reaktif özelliği difüzyon ile aşınma tehlikesi yaratmaktadır. Kesme bölgesinde ısı toplanması nedeniyle güçlü bir adhezyon eğilimi oluşmaktadır. Bu da takım aşınmasıyla sonuçlanmaktadır. Titanyum talaşlarının atmosferdeki oksijenle reaksiyona girmesi sonucu da tehlikeler doğmaktadır [4] Titanyum Alaşımlarının Đşlenmesinde CBN Takımların Performansı Titanyum alaşımlarının işlenebilirliği benzer dayanım seviyesindeki sert çeliklerin işlenebilirliği ile karşılaştırılabilmekte iken ticari saf titanyum kalitelerinin işlenebilirliği tavlanmış östenitik paslanmaz çeliğin işlenebilirliğine benzemektedir. Genelde, titanyumun işlenmesindeki güçlükler titanyumdan kaynaklanan yüksek kesme sıcaklığı, takımla kimyasal reaksiyona girmesi ve malzemenin oldukça düşük elastikiyet modülüne sahip olmasıdır. CBN takımlar yüksek hızlarda titanyum alaşımlarının işlenmesinde kullanıldığında ısı etkin bir durum oluşturmakta ve 700 C gibi sıcaklıklar takım ömrü için bir kriter oluşturmaktadır. CBN takımlarla titanyum alaşımlarının kaba ve orta talaş derinliklerinde işlenmesinde m/dak kesme hızı aralığı önerilmektedir. 185 m/dak kesme hızında oldukça iyi yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmektedir. Titanyum alaşımlarının işlenmesinde difüzyon aşınması sebebiyle CBN takımın kesme burnunda deformasyon oluşmaktadır [2]. Titanyum alaşımlarının bitirme yüzeyi olarak işlenmesinde ise CBN kesici takımlar 350 m/dak kesme hızı, 0.05 mm/dev ilerleme miktarı ve 0.5 mm talaş derinliğindeki kesme şartlarında kullanılırlar. CBN takımlarla titanyum alaşımları işlenirken oluşan özel kesme basıncı önemli oranda azaltılmaktadır. Kesme kuvvetleri ise uzun süren işleme operasyonlarında diğer takımlarda olduğu gibi artmaktadır. Kesme sırasında oluşan ısıdan dolayı titanyum alaşımının sertliği azaldığından kesme kuvvetleri de düşmektedir. 700 C sıcaklığa kadar en uygun şekilde titanyum alaşımları işlenmektedir. Bu sıcaklık 1100 C lere çıksa bile CBN takımlarla titanyum alaşımlarını işlemek mümkün olmaktadır. Fakat, bu sıcaklıklarda CBN takımın bünyesinde bulunan nitrür (azot) titanyum alaşımı ile reaksiyona girmektedir. 700 C sıcaklıklara kadar CBN takımlar titanyum alaşımları ile difüzyona girmeden güvenli bir şekilde kullanılmaktadır [3, 19, 20]. 11

12 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının CBN takımlar, özellikle Ti-6Al-4V gibi titanyum alaşımlarının işlenmesinde tercih edilmektedir. Ti-6Al- 4V (Ti-64) düşük maliyetli ve uzun deneyimler sonucu geliştirilmiş titanyum alaşımıdır ve yaygın kullanım alanına sahiptir. Ezugwu ve diğerleri tarafından yapılan çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımının yüksek kesme şartlarında (250 m/dak ya kadar) farklı soğutma yöntemleri ve CBN kesici takımlarla işlenmesinde kesici takım performansları araştırılmıştır. Takım aşınmaları, takım aşınma tipleri, kesme ve ilerleme kuvvetleri, yüzey pürüzlülükleri belirlenmiş ve işlenmiş yüzeyler görüntülenerek kesici takım performansları değerlendirilmiştir. Kesici takım olarak; hacimsel olarak % 50 CBN, % 50 TiC seramik (T1), hacimsel olarak % 90 CBN, % 10 Al seramik (T2), Ti, Al, N, TiN kaplı aluminyum seramik ve kaplamasız karbür takım kullanılmıştır. Soğutma yöntemleri ise; düşük akış oranlarındaki (2.7 lt/dak) geleneksel soğutma akışı (CCF), 11 MPa basınç altında ve 18.5 lt/dak akış oranına sahip yüksek basınç soğutma akışı (HP 11 MPa) ve 20.3 MPa basınç altında ve 24 lt/dak akış oranına sahip yüksek basınç soğutma akışıdır (HP 20.3 MPa). Şekil 8 de görüldüğü üzere T1 kalitesine sahip takımda olduğu gibi, takım ömürleri soğutma basıncı arttığında genellikle artmıştır. Hem CBN takım için hem de kaplamasız karbür takım için soğutma basıncının 11 MPa olması durumunda geleneksel soğutma uygulamasına göre takım ömürleri sırasıyla % 68 ve % 123 ten fazla artmıştır. Çalışma basınçları geleneksel soğutmaya göre daha da arttırıldığında yine aynı takımlar için takım ömrü % 150 ile % 111 artmıştır. Tüm takımlar için kesme hızı arttığında takım ömrü düşmüştür (Şekil 8) [21]. Şekil 8. Ti-6Al-4V alaşımının farklı CBN takım kaliteleriyle ve kaplamasız takımlarla 150 m/dak kesme hızlarında, geleneksel soğutma akışı ve 11 ve 20.3 MPa basınç altında yüksek basınçta soğutma akışının uygulanmasındaki takım ömürleri [21]. Genel olarak; Ti-6Al-4V alaşımının farklı CBN takımlarla işlenmesinde CBN takımlar tüm kesme şartlarında düşük performans sergilemişlerdir. CBN takımların performansları için sıralama T2, T1 şeklinde olmuştur. Bu da CBN içerik oranına bağlanmıştır. Artan CBN içerik oranı burun aşınması oranını arttırmakta ve takım ömrünü kısıtlamaktadır. Burun aşınması T1 ve T4 takımlar için en etkin aşınma iken çentik aşınması T2 ve T3 takımlar için tüm kesme şartlarında olmuştur [21]. Şekil 9 da ise aynı titanyum alaşımının farklı kesme hızlarında yukarıda bahsedilen farklı CBN kalitelerine sahip 11 MPa soğutma basıncı uygulanmasındaki yüzey pürüzlülük değerleri verilmiştir. 0.4 µm ve 1.9 µm minimum ve maksimum yüzey pürüzlülük değerleri sırasıyla T4 ve T2 takımlarla 150 m/dak kesme hızında elde edilmiştir. Artan kesme hızı T1 kodlu takımla işlemede yüzey pürüzlülüğü üzerinde olumsuz etki yaratmış iken T2 ve T3 kodlu takımda artan kesme hızıyla yüzey pürüzlülük değerleri azalmıştır. Bu durum T2 ve T3 takımın daha sert ve yüksek CBN içerik oranına sahip olmasıyla ilişkilendirilmiştir [21]. 12

13 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Şekil 9. Ti-6Al-4V alaşımının farklı CBN takım kaliteleriyle ve farklı kesme hızlarında, 11 MPa soğutma basıncı uygulanmasında yüzey pürüzlülük değerleri [21]. Şekil 10 da Ti-6Al-4V alaşımının CBN takımlarla 150 m/dak kesme hızında geleneksel soğutma sıvısı uygulanarak işlenmesinde farklı CBN içerik oranına sahip takımlarda oluşan aşınma tipleri görülmektedir. Daha yüksek CBN içerik oranına sahip T2 takımın aksine daha düşük CBN oranına sahip T1 takımla işlemede takım ömrü kesme hızının artmasıyla düşmekte iken kesme kenarındaki çentik ve talaşlanmaların daha düşük takım ömürlerinin elde edilmesine sebep olduğu aynı çalışmada belirtilmiştir [21]. a. %50 CBN, %50 TiC seramik (T1) b. % 90 CBN, % 10 Al seramik (T2) Şekil 10. Ti-6Al-4V alaşımının CBN takımlarla 150 m/dak kesme hızında geleneksel soğutma sıvısı uygulanarak işlenmesinde farklı CBN içerik oranına sahip takımlarda oluşan aşınma tipleri [21]. Corduan ve diğerleri tarafından yapılan çalışmada da Ti-6Al-4V alaşımının CBN takımlarla 120 m/dak kesme hızında işlenmesinde Şekil 11 de görüldüğü gibi kesme bölgesi sınırında çentik aşınması gözlenmiştir. Kesme hızı, ilerleme miktarı ve talaş derinliği parametrelerinin arttırılmasıyla da çentik aşınması artmıştır [22]. 13

14 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının a. Talaş yüzeyi b. Yan yüzey Şekil 11. CBN uçtaki çentik, Vc=120 m/dak, d=1 mm, f=0.1 mm/dev [22]. Geleneksel CBN takımlar metal ya da seramik tozlarının bağlayıcılarla birleşmesinden oluşmakta ve bağlayıcı malzemesi CBN parçacıklarının bağlama dayanımını göstermektedir [4]. Bu CBN takımların mekaniksel ve termal özellikleri bağlayıcı malzemenin tipine ve miktarına bağlıdır. Son yıllarda, tek fazlı CBN sinterlenmiş hiçbir bağlayıcı malzeme içermeyen takımlar da endüstride yerini almıştır. Bağlayıcısız, sinterlenmiş ürün ne bir bağlayıcı ne de sinterleme aracı (etmeni ya da katalizör) içermektedir. Ham haldeki hbn malzemesi tamamıyla yüksek sıcaklık ve basınç altında kübik faza dönüştürülmektedir. CBN in dönüştürülen parçacıkları bu şekilde bağlanmakta ve parçacık boyutu oldukça küçük olmaktadır. Bu işlemlerden sonra bağlayıcısız CBN takımlar bazı avantajlar sağlamaktadırlar. Sıcaklık dayanımı ve termal şoklara karşı dayanım artmakta iken yüksek ısıl iletkenlik kazanmaktadırlar. Bu özellikleri nedeniyle kesme kenarında oluşan talaşlanma ve termal çatlakları minimize etmek mümkün olmaktadır. Sertlik, dayanım gibi mükemmel özellikler nedeniyle kesikli (süreksiz) talaş kaldırma işlemi mümkün olmaktadır. Çünkü bağlayıcısız CBN takımlar 0.5 mikrondan büyük olmayan küçük parçacıklardan oluşmakta ve herhangi bir bağlayıcı veya sinterleme işlemi için katalizör kullanılmadan katı olarak birbirlerine bağlanmaktadırlar [13]. Wang ve diğerleri tarafından yapılan çalışmada, bağlayıcısız kübik bor nitrür takımlar (BCBN) Ti-6Al- 4V alaşımının yüksek hızlarda kanal frezelenmesinde kullanılarak aşınma mekanizmaları ve takım performansları araştırılmıştır. Tarama elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) analizleri sonucu, iş parçasının adhezyonu, yıpranma, difüzyon ve çözünme temel aşınma mekanizmaları olarak tespit edilmiştir. Şekil 12 de görüldüğü gibi yardımcı kesme kenarındaki oldukça küçük olan aşınma işleme sırasında takım üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olmaz iken yan kenardaki üniform olmayan aşınma tüm kesme şartlarında etkin olmuştur. Farklı araştırmacılar tarafından CBN takımlarla aynı malzemenin işlenmesinde elde edilen takım ömürleriyle kıyaslandığında BCBN takımlar daha iyi takım ömrü performansı sergilemişlerdir. Mükemmel mekanik özellikleri (sertlik ve yüksek sıcaklıklarda dayanım gibi) ve BCBN nin süper kesme performansları nedeniyle titanyum alaşımlarının işlenmesinde yeni kesici takımlar olarak önerilmiştir. Yine, yan kenar yüzeyindeki mikro kırılmaların birinci kesme bölgesindeki abrasyondan kaynaklandığı fakat, bu mikro kırılmaların BCBN takımın aşınma mekanizmasında etkin olmadığı da belirtilmiştir [23]. 14

15 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 a. d=0.005 mm, f=0.05 mm/dev b. d=0.10 mm, f=0.075 mm/dev Şekil m/dak kesme hızında yan kenarın SEM görüntüleri [23]. Wang ve diğerleri tarafından yapılan diğer bir çalışmada bir önceki çalışmada elde edilen bulgular da kullanılarak ve bu çalışmanın sonuçlarını da tamamlar şekilde, kesme kuvvetleri, takım ömrü ve aşınma mekanizmaları ayrıntılı bir şekilde çalışılmıştır [24]. Şekil 13 farklı koşullarda kesme hızına bağlı olarak ortalama bileşke kuvvetleri göstermektedir. Bunlar, bir dişin periyodu için, üç kesme kuvveti bileşeni Fx, Fy ve Fz için, karelerinin toplamının karekökü olarak hesaplanmıştır. Şekil 13 te görüldüğü gibi, artan talaş derinliği ve ilerleme miktarı ile kesme kuvvetleri artmış fakat, artan kesme hızı ile ortalama bileşke kuvvette azalma görülmüştür. Bununla birlikte, kesme hızının etkisi, ilerleme miktarı ve talaş derinliğinden daha düşük olmuştur. Artan kesme hızı ile, takım-talaş arayüzeyindeki sıcaklık iş parçası malzemesinin yumuşama sıcaklığına yükselmiş, talaşlar daha kolay deforme olmuş ve talaş kalınlığı değerinin azalmasına neden olmuştur. a. Kesme derinliği ve kesme hızının kesme b. Đlerleme miktarı ve kesme hızının kesme kuvvetleri üzerine etkisi kuvvetleri üzerine etkisi Şekil 13. Farklı kesme şartlarında kesme kuvvetleri [24]. Aşınma mekanizmalarının daha ayrıntılı incelendiği ikinci çalışmada, bir önceki çalışmada bahsedilen aşınma mekanizması ve tiplerinin yanı sıra, takım yan kenar yüzeyine iş parçası malzemesinin yapıştığı da belirtilmiştir. Şekil 14 te de görülen bu yapışmanın takım/iş parçası arayüzeyinde güçlü bir bağın varlığına işaret ettiği belirtilmiştir [24]. Tüm kesme sürecinde kesme derinliğinin çok küçük olması nedeniyle titanyum talaşları çok küçük çıkmıştır. Küçük bir temas alanı ve Ti-6Al-4V alaşımının düşük termal iletkenlik kombinasyonu ile takımın burnunda çok yüksek kesme sıcaklıkları oluşmuştur. Kesme sıcaklığında (>500 C) hemen 15

16 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının hemen bütün kesici takım malzemeleri ile titanyumun güçlü bir kimyasal reaktivitesi vardır. Yüksek sıcaklıkta takım ve iş parçası arasındaki bu yakın temas takım ve iş parçası arasının ara-difüzyonu için ideal bir ortam hazırlamaktadır [24]. Kesme derinliği ve ilerleme miktarı düşük oluğunda, Şekil 14.a ve c de görüldüğü gibi iş parçası malzemesi yan kenara daha az yapışır. Daha büyük değerdeki talaş derinliği ve ilerleme miktarlarında ise Şekil 14.d de görüldüğü gibi daha fazla yapışma olur. Isı ve ortaya çıkan kuvvetler daha büyük talaş derinliklerinde ve ilerleme miktarlarında daha büyük olduğu için takımın talaş yüzeyine ve yan kenar yüzeyine iş parçası malzemesinin yapışmasının temel sebebi yüksek sıcaklıklara atfedilmiştir. Daha düşük talaş derinliklerinde ve ilerleme miktarlarında kesme sürecinde oluşan kuvvetler daha yüksektir; bu da küçük bir temas alanında daha yüksek gerilimlerle sonuçlanmaktadır. Buruna yakın yan kenar yüzeyi üzerinde oluşan daha büyük kesme sıcaklıkları ve gerilimler takımın eğilme dayanımını düşürmekte ve daha yüksek aşınmalara sebep olmaktadır [24]. Yapışmış iş parçası malzemesi Yapışmış iş parçası malzemesi a. d=0.100 mm, f=0.10 mm/dev, V C =350 m/dak b. d=0.125 mm, f=0.075 mm/dev, V C =400 m/dak Yapışmış iş parçası malzemesi Yapışmış iş parçası malzemesi c. d=0.075 mm, f=0.125 mm/dev, V C =400 m/dak d. d=0.125 mm, f=0.125 mm/dev, V C =400 m/dak Şekil 14. Dört farklı kesme şartında BCBN takımın yan kenar yüzeyinin SEM fotoğrafları, dört durumda yan kenarda yapışmış iş parçası malzemesinin görüntüleri [24]. Bir başka çalışmada ise, titanyum alaşımlarının yine CBN takımlarla işlenmesinde, işlenebilirlik performansı; kesme kuvveti, spesifik kesme basıncı, kesme sıcaklığı, talaş gerilmesi ve yüzey pürüzlülüğü açısından değerlendirilmiştir [25]. Bu çalışmada kullanılan ve farklı sıcaklıklara maruz kalmış, aşınmış takımların SEM görüntüleri Şekil 15 te görülmektedir. Şekil 15.a ve b deki SEM görüntülerinde görülen, daha düşük kesme hızlarındaki (dolayısıyla düşük kesme sıcaklıklarındaki) takım aşınmasının, muhtemel takım-uç salınımları nedeniyle kesme kenarının bölgesel talaşlanması ile ilgili olduğu belirtilmiştir. Yan kesme kenarı ikinci bölgesinde marjinal bir aşınma belirlenmiş iken, talaş yüzeyi üzerinde geniş kraterizasyon ile talaş akışı sebebi ile çiziklerin işaretlerinin de görüldüğü bu 16

17 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 çalışmada belirtilmiştir. Kesme hızının artmasıyla derin kraterizasyon oluşmuş, kesici takım nispeten şiddetli burun aşınmasına maruz kalmış ve burunun arkasında tipik şerit (bant)-aşınma desenleri yan kenar aşınmasının birinci bölgesinde görülmüştür. Kesici burundan uzakta, yan kenar aşınmasının ikinci bölgesinde şiddetli bir aşınma ayrıca gözlenmiştir [25]. Bu, yan kesme kanarının ikinci bölgesinde, yüksek sıcaklık bölgesinin varlığına, yine kolaylıkla atmosferik oksijenin ulaşabildiği yan kesme kenarı ikinci bölgesinin üzerindeki takım malzemesinin oksidasyonuna bağlanmıştır. Şekil 15.b de görülen kesme kenarı üzerindeki parlak alanların işaret ettiği gibi iş parçası malzemesi (titanyum) takım kesme kenarı üzerinde toplanmış ve kesici burun üzerinde takım malzemesinin kimyasındaki değişiklik sonucu daha yüksek sıcaklıklarda (1100 C) daha geniş bir yan kenar aşınma alanı gözlenmiştir. Takım aşınması gözlemleri, arayüzey difüzyonunun varlığı ve takım aşınması sonucu 1100 C sıcaklıkta titanyum bileşiklerinin biriktiğini göstermiştir. 900 C kesme sıcaklıklarında bile titanyum birikmesinin izleri görülebilir. Titanyum reaktif bir malzemedir ve atmosferik oksijenle ile tepki gösterebilir, özellikle 800 C civarındaki sıcaklıkta, CBN takımdan azot toplanabilir. Bu çalışmadaki gözlemler işaret etmiştir ki; CBN takımın aşınması difüzyon aşınması ile oluşmakta ve 700 C sıcaklık difüzyon aşınma mekanizması oluşmaksızın, titanyumun CBN takım ile işlenmesi için kritik sıcaklıktır. Bu çalışma titanyumun CBN takımla işlenmesinde elde edilen diğer bulgular ise şunlardır: m/dak kesme hızı aralığı titanyum alaşımının işlenmesi için önerilen bir kesme aralığıdır. Yine, 185 m/dak kesme hızında oldukça iyi yüzey pürüzlülüğü elde edilmektedir [25]. a. Kesme sıcaklığı 900 C b. Kesme sıcaklığı 1100 C Şekil 15. Aşınmış takım kenarının SEM görüntüleri [25] Nahbani tarafından yapılan çalışmada, PCBN (AMBORITE-yüksek CBN içerikli takım malzemesi) ve PCD (SYNDITE-çok kristali elmas takım) takımların performansı kaplamalı karbür takımla titanyum alaşımlarının işlenmesinde karşılaştırılmıştır. 75 m/dak kesme hızı, 0.25 mm/dev, ilerleme miktarı ve 1.0 mm talaş derinliğinde ve kesme sıvısız olarak yapılan deneylerde elde edilen sonuçlar Şekil 16.a-c de verilmiştir. Şekil 16.b de görüleceği üzere PCD ve CBN takımın ortalama yan kenar aşınması kaplamalı karbürden oldukça daha az çıkmıştır. Şekil 16. c de ise kesme süresine bağlı olarak ölçülen ortalama yüzey pürüzlülük değerlerini göstermektedir. Şekilden de görüleceği üzere PCD takımlar en iyi yüzey kalitesi sağlamış iken onu CBN takımlar izlemiştir. CBN takımlarla işlemede, T= 4 dak kesme süresine kadar yüzey pürüzlülüğü 2 µ nun altında kalmakta iken 9 dak lık kesme süresinde ise elde edilen yüzey pürüzlülüğünün 4-6 µ civarında olduğu görülmektedir. Takım ömrü performansı olarak değerlendirildiğinde ise yine CBN takımlar PCD takımlardan sonra gelmektedir (Şekil 16.a) [26]. 17

18 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının a. TA48 titanyum alaşımının kesilmesinde takım aşınması performansı b. Kesme süresine(dak) bağlı olarak ortalama yan kenar aşınmasının değişimi c. Kesme süresine bağlı olarak ortalama yüzey pürüzlülüğünün (mikron) değişimi Şekil 16. TA48 titanyum alaşımının PCBN, PCD ve kaplamalı karbür takımlarla 75 m/dak kesme hızı, 0.25 mm/dev ilerleme miktarı ve 1.0 mm talaş derinliğinde işlenmesinde elde edilen deneysel sonuçlar [26]. 4. SONUÇLAR CBN kesici takımlar nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının yüksek hızlarda işlenmesinde pahalı olmalarına rağmen sağladıkları performanslar nedeniyle yine de tercih edilmektedir. Bu derleme çalışmasında, nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının işlenmesinde CBN takımların performansını değerlendirmek amaçlanmıştır. Çalışmada, bu alanda özelikle son 10 yılda yapılan deneysel ve teorik çalışmalar incelenmiş, irdelenmiş ve özellikle bu alanda yapılacak çalışmalara ve işlenebilirlik alanında faaliyet gösteren işletmelerdeki uygulayıcılara yardımcı olacak sonuçlara yer verilmiştir. Bu çalışma, daha önce yayımlanan ve yine aynı süperalaşım malzemelerin işlenmesinde karbür kesici takımların ve seramik kesici takımların performanslarının değerlendirildiği iki çalışma ile birlikte değerlendirildiğinde faydalı olacağı düşünülmektedir. Bu derleme çalışması sonucunda elde edilen sonuçlar şöyle özetlenebilir: a. Nikel esaslı süperalaşımların CBN takımlarla işlenmesinde; 1. CBN takımlar yüksek esneme dayanımına sahip olduğu için m/dak kesme hızı aralığında ideal takım ömrü performansları elde edilebilmektedir. 2. Yüksek CBN içerik oranına sahip takımların çentik aşınmasına karşı dayanımı daha fazla olduğu için nikel esaslı süperalaşımların işlenmesi için daha uygundur. 3. Tipik aşıma tipleri, yan kenar aşınması, çentik aşınması ve krater aşınmasıdır. 18

19 Motorcu, A.R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) Düşük kesme hızlarında kesme kuvveti yüksek çıkmakta iken kesme hızının arttırılmasıyla kesme kuvveti artmaktadır. Düşük kesme hızlarında çalışılmak istendiğinde kesme kuvvetlerini düşürmek için honlanmış takımlar kullanılmalıdır. 5. Kaba işleme operasyonları için CBN takımlar elverişli değillerdir. 6. CBN tane boyutu takımın sertliği üzerinde etkilidir. En uzun takım ömürleri tüm içerik oranlarında küçük tane boyutu ile elde edilmiştir. 7. Düşük CBN içerik oranlarında oldukça zayıf sonuçlar elde edilmektedir. Düşük CBN oranlarında iş parçası takıma kaynak olmakta ve çentiklenme artmaktadır. Seramik bağlayıcılı (TiC, TiN yada Ti) ve % 65 CBN içeriğine sahip uçlar yüksek takım ömrü performansı sergilemektedirler. 8. Inconel 718 in işlenmesinde en iyi performansı % 45 CBN içerik oranına sahip takımlar vermektedir. 9. Yüzey pürüzlülüğü üzerinde etkili parametre ilerleme miktarı iken onu talaş derinliği izlemiştir. Đlerleme miktarı ve talaş derinliğinin arttırılmasıyla yüzey kalitesi düşmüştür. b. Titanyum ve alaşımlarının CBN takımlarla işlenmesinde; 1. Titanyum düşük elastikiyet modülüne sahiptir, kaba talaş kaldırma işlemleri için daha güçlü takımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Takımlarda sürtünme, tırlama ve tolerans problemleri gibi problemler oluşmaktadır. Keskin, düzgün şekilli takımların kullanılması da rijitlik açısından oldukça önemlidir. 2. Titanyumun sıcak sertlik özelliklerinden dolayı sıvanma oluşmaktadır. Oluşan ısı ve yüksek kesme kuvvetleri nedeniyle kesme kenarına yakın bölgede krater aşınması oluşmakta ve takım kısa süre ömrünü yitirmektedir. 3. Kuru işleme tercih edilmektedir. Klor içerikli (yada halojen içerikli) kesme sıvılarının kullanımı genellikle pratikte önerilmemektedir, çünkü düşük takım ömrü performanslarına sebep olmaktadırlar. 4. Kaba ve orta talaş derinliklerinde m/dak kesme hızı aralığı önerilmektedir m/dak kesme hızında oldukça iyi yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmektedir. 6. Bitirme yüzeyi operasyonları için 350 m/dak kesme hızı, 0.05 mm/dev ilerleme miktarı ve 0.5 mm talaş derinliği ideal kesme şartlarıdır. 7. Geleneksel soğutma yöntemleri uygulamalarıyla kıyaslandığında, yüksek basınçta soğutma sıvısının uygulanmasıyla takım ömürleri en az % 65 artmaktadır. 8. CBN takımlar titanyum alaşımlarının işlenmesi için uygun bulunmamakta ve tüm kesme şartlarında diğer takımlarla karşılaştırıldığında düşük takım ömürleri vermektedir. 9. Çentik aşınması burun aşınması ve talaşlanma en etkin aşınma tipi olmakla birlikte CBN içerik oranına bağlı olarak burun aşınması, kesme parametreleri değerlerinin arttırılmasıyla da çentik aşınması artmaktadır. 10. Bağlayıcısız kübik bor nitrür takımlarda (BCBN) iş parçasının adhezyonu, yıpranma, difüzyon ve çözünme temel aşınma mekanizmaları olarak tespit edilmiştir. Bu aşınma mekanizmaları kesici kenarda üniform olmayan aşınmalara sebep olmasına rağmen geleneksel CBN takımlardan daha iyi takım ömrü performansı sağlamışlardır. 11. Titanyum alaşımlarının tüm kesme şartlarında işlenmesinde çoğunlukla segmentli talaş tipi oluşmaktadır. KAYNAKLAR , Machining Titanium and Its Alloys , Turning difficult-tomachine alloys: The special properties of superalloys and titanium alloys call for special machining considerations-emphasis: Cutting Tools. 19

20 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2010 (7) 1-21 Nikel Esaslı Süperalaşımların ve Titanyum Alaşımlarının 3. Ezugwu, E.O., Bonney, J., Yamane, Y., 2003, An overview of the machinability of aeroengine alloys, Journal of Materials Processing Technology, 134; Choudhury, I.A., El-Baradie, M.A., 1998, Machinability of nickel-based super alloys: a general review, Journal of Materials Processing Technology, 77; Ezugwu, E.O., Wang, Z.M., Machado, A.R., 1999, The machinability of nickel-based alloys: a review, Journal of Materials Processing, Technology, 86; Pawade, R.S., Joshi, S. S., Brahmankar, P.K., Rahman, M., 2007 An investigation of cutting forces and surface damage in high-speed turning of Inconel 718, Journal of Materials Processing Technology, ; Arunachalam, R.M., Manan, M.A., Spowage, A.C., 2004, Residual stress and surface roughness when facing age hardened Inconel 718 with CBN and ceramic cutting tools, Int. J. Mach. Tools Manuf., 44; Jemielniak, K, 2006, Finish turning of Inconel 718, CIRP- 2 nd International Conference High Performance Cutting (HPC), Vancouver, Canada, June 12-13, paper Jemielniak, K., 2009, Rough turning of Inconel 718, Advances in Manufacturing, Science and Technology, 33 (3); Costes, J.P., Guillet, Y., Poulachon, G., Dessoly, M., 2007, Tool-life and wear mechanisms of CBN tools in machining of Inconel 718, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 47; Darwish, S.M., 2000, The impact of the tool material and the cutting parameters on surface roughness of supermet 718 nickel superalloy, Journal of Materials Processing Technology, 97; Zoya, Z.A., Krishnamurthy, R., 2000, The performance of CBN tools in the machining of titanium alloys, Journal of Materials Processing Technology, 100; Rahman, M., Wang, Z.G., Wong, Y.S., 2006, A review on high-speed machining of titanium alloys, JSME International Journal Series C, 49 (1); Motorcu, A.R., 2009, Nikel esaslı süperalaşımların ve titanyum alaşımlarının işlenebilirliği, 1.Bölüm: Sinterlenmiş karbür takımların performanslarının değerlendirilmesi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(1-2); Alauddin, M.A., El-Baradie, M.A., Hashmi, M.S.J., 1996, End milling machinability of Inconel 718, Journal of Engineering Manufacture, 210; Chen, Y.C., Liao, Y.S., 2003, Study on wear mechanisms in drilling of Inconel 718 superalloy, Journal of Materials Processing Technology, 140; Ezugwu, E.O., Wang, Z.M., 2000, Wear of coated carbide tools when machining nickel (Inconel 718) and titanium base (Ti 6Al 4V) alloys, Tribol. Trans., 43; Chen, Y.C., Liao, Y.S., 2003, Study on wear mechanisms in drilling of Inconel 718 superalloy, Journal of Materials Processing Technology, 140; Barry, J., Byrne, G., Lennon, D., 2001, Observations on chip formation and acoustic emission in machining Ti-6Al-4V, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 41; Molinari, A., Musquar, C., Sutter, G., 2002, Adiabatic shear banding in high speed machining of Ti- 6Al-4V: experiments and modeling, International Journal of Plasticity, 18; Ezugwu, E.O., Da Silva, R.B., Bonney, J., Machado, A. R., 2005, Evaluation of the performance of CBN tools when turning Ti-6Al 4V alloy with high pressure coolant supplies, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45;