PERFORMANCE EVALUATION OF BORON NITRIDE COATED CUTTING TOOLS
Date
2022-06-15
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In this study, boron nitride coatings are made by physical vapor deposition (PVD)
technique. The coated substrates are D2 steel, carbide end mills and silicon wafer.
Characterizations are performed for each substrate coated with BN. Apart from
characterization measurements, cutting tests of carbide end mills are performed. Single
crystal hexagonal BN (h-BN) target is used for BN formation in coating experiments.
Radio frequency (RF) and Inductively Coupled Plasma (ICP) are used as power
supplies. BN coatings in different parameters are made and the results are revealed.
As a result of BN coating experiments, coating thickness, nano hardness, friction
coefficient, crystal structure analysis and scratch behavior are measured. Force and
moment measurements of carbide end mills coated with BN are made on CNC milling
machine using dynamometer.
According to the results of the studies, it is seen that carbide end mills with BN coating
in different parameters can reduce the cutting forces and moments when machining
the work piece. The positive results of the use of the ICP power supply on nano
hardness, coating thickness and coefficient of friction are observed.
Description
BOR NİTRÜR KAPLAMALI KESİCİ TAKIMLARIN PERFORMANS
DEĞERLENDİRMESİ
Bu çalışmada, fiziksel buhar biriktirme (FBB) tekniği ile Bor Nitrür kaplamalar
yapılmıştır. Kaplanmış alttaşlar D2 çeliği, karbür parmak frezeler ve silikondur. BN
ile kaplanmış her bir alttaş için karakterizasyonlar yapılmıştır. Karakterizasyon
ölçümlerinin yanı sıra karbür parmak frezelerin kesme testleri de gerçekleştirilmiştir.
Kaplama deneylerinde BN oluşumu için tek kristal hekzagonal BN (h-BN) hedef
plakası kullanılmıştır. Güç kaynağı olarak radyo frekansı (RF) ve İndüktif Eşleştirilmiş
Plazma (IEP) kullanılmıştır. Farklı parametrelerde BN kaplamalar yapılmıştır ve
sonuçlar yorumlanmıştır.
BN kaplama deneyleri sonucunda kaplama kalınlığı, nano sertlik, sürtünme katsayısı,
kristal yapı analizi ve çizilme davranışı ölçülmüştür. BN kaplı karbür parmak
frezelerin kuvvet ve moment ölçümleri, dinamometre kullanılarak CNC freze
tezgâhında yapılmıştır.
Çalışmaların sonuçlarına göre, farklı parametrelerde BN kaplamalı karbür parmak
frezelerin iş parçasının işlenmesi sırasında kesme kuvvetlerini ve momentlerini
azaltabildiği görülmüştür. IEP güç kaynağı kullanımının, nano sertlik, kaplama
kalınlığı ve sürtünme katsayısı üzerinde olumlu sonuçları olduğu gözlemlenmiştir.
Keywords
manufacturing engineering