Farklı türde kayaçların dairesel testereli kesme makinesi ile kesiminde kesici aşınması ve kesme kalitesinin belirlenmesi
Determination of saw blade wear and cutting quality for different kinds of rocks processing by circular saw blade
Yazar: SERKAN İNAL
Danışman: PROF. DR. KERİM AYDINER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Aşınma = Wear ; Dairesel testere = Circular saw ; Doğal taşlar = Natural stones ; Elmas = Diamond ; Kayaç kesme = Rock cutting

Özet:
Dünya doğal taş üretimi son 40 yıl içerisinde 8 kat büyümüştür. Ülkemizde de doğal taş ihracatı toplam madencilik ihracatının neredeyse yarısına ulaşmıştır. Doğal taşların özellikle son ürün haline getirilmesinde diğer alternatiflerin dışında en yaygın kullanılan ekipmanlar elmas soketli dairesel testerelerdir. Dairesel testere ile kesimlerde ise en önemli maliyet kalemlerinin başında testere aşınması gelmektedir.
Bu çalışmada, aşınmanın tespiti için daha önce kullanılan klasik yöntemlerden talaşın kimyasal analizini içermesi ile ayrılan yeni bir yöntem kullanılmıştır. Bu yöntemde kesim sırasında talaş içerisine karışan soket matriksi temel bileşeni element tespit edilmektedir. Kullanılan testere içeriğine bağlı olarak bu çalışmada temel element bakır (Cu) olup analizler atomik adsorpsiyon spektrometresi (AAS) ile gerçekleştirilmiştir. Minitab istatistik programı yardımıyla Taguchi
tasarımı L16 (44)' e göre belirlenen deneylerin sonuçları istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve en uygun kesme parametreleri belirlenmiştir. Ayrıca kesimi etkileyen makine parametreleri ile kayaç özellikleri değerlendirilerek kesme mekanizması irdelenmiştir. İlave olarak ise kesim işlemleri sırasında kuvvet değişimleri, harcanan güç, testerenin titreşimi ve gürültü değerleri kaydedilmiş, kesim ürünü olan talaşın tane boyutu ise deneylerden sonra belirlenmiştir. Bu veriler kullanılarak spesifik aşınma oranı, spesifik enerji, kesme kuvveti, talaş ortalama tane boyutu, kesme gürültüsü ve testerenin kesme titreşimi değerleri hesaplanarak kesme parametreleri ile kayaç özelliklerine bağlı olarak değerlendirilmiştir.
Bu tez çalışması sonucunda testere aşınmasının (spesifik aşınma oranı) belirlenmesinde yeni (spektrofotometrik) yöntemin kullanılabilirliği ispatlanmış ve başta aşındırıcılığı az olan kayaçlar olmak üzere tüm kayaç türlerinde aşınmanın tespiti için gerekli kesme alanının azaltılabilmesi imkanı sağlayacağı tespit edilmiştir.

Abstract:
In the past 40 years, the world's stone production has increased by 8 times. Additionally, Turkey's natural stone exports now account for about half of all mining exports of the country. Circular saw blades with diamond-mounted segments are the most often used machinery for cutting natural stones into the end product, along with other alternative cutting techniques. One of the most significant cost factors when using circular diamond saw blades to cut rock is segment wear. In this study, chemical analysis of the swarfs collected throughout the cutting process was used as a new technique that differs from classical measurement methods previously used. In this method, the primary compound element of the segment matrix intermingled with the swarf during cutting is detected. Atomic adsorption spectrometry (AAS) was employed in this investigation to examine copper (Cu), the study's primary element, depending on the type of saw blade. Results of experiments designed by Minitab software in accordance with Taguchi L16 (44) were evaluated statistically and the optimum cutting parameters were determined. Beside this, working parameters and rock properties that effect cutting and the cutting mechanism were evaluated. Furthermore, changes of forces on the blade, consumed powers, vibrations on the sawblade, and generated noises were recorded during the cutting, and size analyses of collected swarfs were carried out after experiments. Hereby with these values specific wear rate, specific energy, cutting force, mean particle size of swarfs, cutting noise, and cutting vibration of blade values were calculated and evaluated depending on cutting parameters and rock properties.
As a result of this study, the availability of the new (spectrophotometric) method for determining the wear (specific wear rate) of sawblade during rock cutting was proven statistically.
Additionally, this novel method allows the determination of segment wear with less cutting areas than other methods, especially in low abrasive materials.