Titanyum alaşımları sahip oldukları yüksek dayanım/ağırlık oranını yüksek
sıcaklıklarda koruyabilen ve yüksek korozyon direnci yönleriyle havacılık ve medikal
sektörlerinde geniş kullanım alanına sahip malzemelerdir. Titanyum alaşımlarının düşük
elastisite modülü ve kimyasal yatkınlık özelliklerinden dolayı talaşlı imalatı oldukça
zorlaşmaktadır. Ayrıca düşük ısıl iletkenlik özelliği ile talaşlı imalatları esnasında kesme
bölgesinde oluşan yüksek ısı, kesici takımların kesme ömrünün hızlı şekilde azalmasına
neden olmaktadır. Kesici takım ömrünün azalmasına bağlı takım sarfiyatı ve üretim maliyeti
artmaktadır. Bu nedenlerden dolayı titanyum esaslı alaşımların işlenmesinde kesici
takımların performanslarının iyileştirilmesi; üretim maliyetlerinin ve zamanının azaltılması
gibi önemli konularda etkili bir faktördür.
Bu doktora tezi çalışmasında birçok aşınma uygulamasında kullanılan WC-Co esaslı
kesici takımlara buzul ısıl işlemi uygulanarak Ti6Al4V titanyum alaşımının frezeleme
sürecindeki performanslarının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Kesici takım olarak ağırlıkça
%6, %10 ve %12 Co içerikli kaplamasız, AlCrN ve AlTiN kaplamalı tungsten karbür
takımlar kullanılmıştır. Kesici takımlara 12, 24 ve 36 saat olmak üzere üç farklı sürede -196
ºC sıcaklıkta buzul işlem uygulanmış ve en uygun ısıl işlem süresinin 36 saat olduğu tayin
edilmiştir. İşlenebilirlik deneyleri için belirlenen 36 saatlik sürede -110 ºC ve -196 ºC
sıcaklıklarda kesici takımlara buzul ısıl işlem uygulanmıştır. Performans testleri kuru işleme
şartlarında gerçekleştirilmiş ve işlenebilirlik parametrelerinden kesme kuvvetleri, takım
aşınması, kesme sıcaklığı, talaş morfolojisi ve yüzey pürüzlülüğü değerleri incelenmiştir. Bu
kapsamda kesici takımların Co oranı, kaplama türü ve uygulanan ısıl işlemlerin performans
üzerindeki ilişkisi incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda buzul ısıl işlem uygulanmış
malzemelerde martenzitik dönüşümün gerçekleştiği belirlenmiştir. Sonuç olarak,
performans testleri sonrasında buzul işlemin kesici takımlar üzerinde genel bir iyileşme
sağladığı görülmüştür.
Titanium alloys are widely used in the aviation and medical industries owing to their
high strength/weight ratio maintained at high temperatures and high corrosion resistance.
Titanium alloys are difficult to machine because of the low modulus of elasticity and
chemical susceptibility properties. In addition, due to the low thermal conductivity feature,
the high heat generated in the cutting zone during machining leads to a rapid reduction in
the cutting life. Tool consumption and production costs are increasing due to decreasing
cutting tool life. For these reasons, improving the performance of cutting tools in processing
titanium-based alloys is an effective factor such as reducing production costs and time.
In this study, it was aimed to improve the machining performance of Ti6Al4V
titanium alloy in the milling process by applying cryogenic heat treatment to WC-Co based
cutting tools used in many cutting applications. Cutting tools with three different Co content
and coating type were used. The cutting tools were subjected to deep cryogenic treatment at
-196 ºC for three different holding times, and the optimum heat treatment time was
determined. The cutter tools were heat treated at -110 ºC and -196 ºC for the 36 hours for
machinability tests. The performance tests were carried out under dry cutting conditions and
machinability parameters such as cutting forces, tool wear, cutting temperature, chip
morphology and surface roughness values were investigated. As a result, it has been
determined that the cutting performance of cutting tools increases with the application of
cryogenic heat treatment.
