Nitrürleme ve indüksiyon ile yüzey sertleştirme işlemlerinin talaşlı imalat parametrelerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Yüzey pürüzlülüğü, bir malzemenin yüzeyindeki şekilsel düzensizliklerin ölçümüdür. Malzemenin görünümünü etkileyerek ürün kalitesini belirleyebilmekle beraber diğer taraftan mekanik özellikleri üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Endüstriyel uygulamalarda yüzey pürüzlülüğü, ürün tasarımı ve üretim süreçlerinde dikkat çekmektedir. Bu çalışma kapsamında kullanılan çelik düşük karbon oranına sahip S235JR malzemedir. Bu çelik malzemeye iki farklı yüzey sertleştirme yöntemi uygulanmıştır. Vakum nitrürleme işleminde yaklaşık olarak 550-600℃ arasında sıcaklıklarda fırın içerisine amonyak, karbondioksit ve hava gazları verilerek malzeme yüzeyine N ilavesi ile malzemenin kimyasal yapısının değiştirilmesi prensibine dayanmaktadır. İndüksiyon işleminde yaklaşık olarak 850℃’ye kadar yüksek sıcaklıklarda elektrik akımı ile bobinlerin içerisine yerleştirilen malzemenin ısıtılması ve ani bir şekilde soğutulması ile malzeme sertliğini arttırmak için kullanılan bir yöntemdir. Sertleştirme işlemlerinin ardından S235JR malzemeye bazı mekanik testler (çekme testi, vickers sertlik testi)yapılmış ve ham malzemeye göre karşılaştırılmalar gerçekleştirilmiştir. Işık mikroskobu altında serleştirme yapılmış malzeme görüntüleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Isıl işlem sonrasında malzeme yüzeyine talaşlı imalat yöntemlerinden biri olan alın frezeleme ve taşlama işlemleri yapılmıştır. S235JR çelik malzemenin nitrürleme ve indüksiyon ile yüzey sertleştirme işlemi öncesinde yapılan frezeleme ve taşlama işlemleri ile nitrürleme ve indüksiyon işlemleri sonrası aynı parametrelerde yapılan frezeleme ve taşlama işlemlerinin yüzey pürüzlülüğü açısından karşılaştırılması yapılmıştır. Bu tez çalışmasındaki amaç, ısıl işlem ve sonrasında talaşlı imalat sürecinin yüzey pürüzlülüğü üzerine etkileri incelenmiştir.

Surface roughness is the measurement of shape irregularities on the surface of a material. While it can determine product quality by affecting the appearance of the material, it also has a significant effect on its mechanical properties. In industrial applications, surface roughness attracts attention in product design and production processes. The steel used in this study is S235JR material with low carbon content. Two different surface hardening methods have been applied to this steel material. In the vacuum nitriding process, it is based on the principle of changing the chemical structure of the material by adding N to the material surface by introducing ammonia, carbon dioxide and air gases into the furnace at temperatures between approximately 550-600℃. Induction process is a method used to increase the hardness of the material by heating and suddenly cooling the material placed inside the coils with electric current at high temperatures up to approximately 850℃. After the hardening processes, some mechanical tests (tensile test, vickers hardness test) were performed on the S235JR material and comparisons were made with the raw material. Hardened material images were examined in detail under a light microscope. After the heat treatment, face milling and grinding operations, which are one of the machining methods, were performed on the material surface. The milling and grinding processes performed before the nitriding and induction surface hardening process of S235JR steel material and the milling and grinding processes performed with the same parameters after the nitriding and induction processes were compared in terms of surface roughness. The aim of this thesis study is to examine the effects of heat treatment and subsequent machining process on surface roughness.