مطالعه تغييرات ميكروسختي در فرايندهاي ايجاد سوراخ روي فولاد 4340

Study of microhardness variations in hole making processes on 4340 steel

در اين پژوهش، تغييرات ميكروسختي لايه زيرسطحي در راهبردهاي مختلف ايجاد سوراخ روي قطعه‌اي از جنس فولاد AISI4340 به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفت. به همين منظور، چهار روش فرزكاري مارپيچ، فرزكاري پروفايل و سوراخ‌كاري معمولي با و بدون پيش‌مته به‌كارگرفته شدند. طراحي آزمايش‌ها به روش فاكتوريل كامل صورت گرفت و دو پارامتر اصلي برش شامل؛ سرعت برشي (Vc) و نرخ پيشروي (fz) در سه سطح تغيير داده شدند. 9 آزمايش براي هر راهبرد انجام گرديد و تغييرات ميكروسختي لايه زيرسطحي در راستاي محوري و شعاعي سوراخ در هر آزمايش بررسي شد (216 نقطه سنجش). نتايج نشان داد كه فارغ از شرايط برشي، سختي در تمامي آزمايش‌ها بالاتر از سختي اوليه ماده است. بيشترين مقدار آن نيز در سطوح بالاي پارامترهاي برش روش‌ سوراخ‌كاري معمولي مشاهده گرديد (729 ويكرز). همچنين در تمامي راهبردها، به‌واسطه افزايش دماي قطعه و كارسختي با طولاني‌تر شدن فرايند، بيشترين مقدار سختي در دهانه خروجي سوراخ به‌وجود آمد. كمترين تغييرات ميكروسختي ميانگين نيز در فرآيند سوراخ‌كاري معمولي با پيش‌مته مشاهده شد كه بيانگر برتري فرايندهاي سوراخ‌كاري منقطع، چند مرحله‌اي يا همراه با پيش‌‌مته در توليد سوراخ‌هايي با خواص يكنواخت‌تر است.

In this research, microhardness variations of subsurface in hole making on an AISI4340 steel workpiece was studied experimentally. For this purpose, four hole making methods were used including helical milling, profile milling, drilling with and without predrilling. The design of experiments utilized full factorial method in which two main cutting parameters including cutting speed (Vc) and feed rate (fz) were changed in three levels. Nine experiments were performed for each process and Hardness variations of substrate layer along the hole radial and axial distances were investigated (216 hardness measurements points). Results showed that the measured hardness in all of the experiments was higher than bulk material hardness, regardless of cutting conditions, and the maximum hardness value was found in the upper levels of cutting parameters of traditional drilling method (729 Vickers). In addition, due to workpiece temperature and work hardening increasing with prolongation of the process time, the maximum hardness value was obtained on the exit surface of hole in all processes. Also, least microhardness variations were found when using traditional drilling with predrill which represents superiority of non-continuous, multistage hole making processes and conventional drilling using predrill in creation of holes with more uniform properties.